Газ көтеру әдісі және сұйықтарды көтеруге арналған газды пайдалану

Кіріспе

Газ көтеру немесе көпіршік сорғы – шығу түтігіне газ көпіршіктерін жіберу арқылы сұйықтықты бір биіктіктен екінші биіктікке көтере алатын сорғы түрі. Газ көтеру құрылғылары көбінесе су немесе мұнайды жасанды түрде көтеру үшін қолданылады, олар үшін қысылған ауа немесе су буы пайдаланылады. Газ көтеру құрылғылары түрлі салаларда қолданылған: кофе қайнатқыштар мен электрлік тамшылатып дайындалатын кофе машиналары ыстық суды көтеру үшін буланған суды пайдаланады. Ауа көтеру сорғылары суды көтеру үшін қысылған ауаны пайдаланады. Пульсерлік сорғылар жер асты суын көтеру үшін жер асты ауа камерасын пайдаланады. Сору дренаждар лай, құм және қоқысты сору үшін газ көтеру құрылғысының бір түрін – ауа көтеру сорғысын пайдаланады. Тұман көтеру құрылғылары мұхиттың жылу энергиясын түрлендіру жүйелерінде теңіз суын тарту үшін буланған суды пайдаланады.

Мұнай өнеркәсібінің пайдалануы

АҚШ-та газдық көтеру мұнай ұңғымаларының 10%-ында қолданылады, олардың резервуарлық қысымы ұңғыманы өндіруге жеткіліксіз. Мұнай өнеркәсібінде бұл процесте газ құбыр қабырғасының және ішкі кеңістігінің арасына жіберіледі. Жіберілген газ сұйықтықтың тығыздығын азайту үшін оны ауаландырады; содан кейін қалыптасу қысымы мұнай бағанын көтеріп, сұйықтықты ұңғымадан шығарады. Газ ұңғыманың өндірістік сипаттамаларына және газдық көтеру жабдығының орналасуына байланысты үздіксіз немесе аралық түрде жіберілуі мүмкін. Мұнай өндірісін барынша арттыру үшін жіберілуге тиіс газ мөлшері ұңғыманың жағдайына және геометриясына байланысты өзгереді. Газдың тым көп немесе тым аз мөлшерде жіберілуі максималды өндірістен кем нәтиже береді. Әдетте, жіберілетін газдың оңтайлы мөлшері ұңғымалық сынақтар арқылы анықталады, онда жіберу жылдамдығы өзгертіліп, сұйық өндірісі (мұнай және, мүмкін, су) өлшенеді. Балама ретінде, оңтайлы газ жіберу жылдамдығын бағалау үшін математикалық модельдерді қолдануға болады. Мұндай модельдер маңызды экономикалық пайда әкеледі, себебі олар нақты немесе жоспарланған газдық көтеру ұңғымасының өнімділігін ұңғыманың цифрлық көшірмесін пайдалана отырып симуляциялауға мүмкіндік береді. Газ мұнайдан кейінірек бөліп алынса да, процеске газды қайта жіберуге жеткілікті қысымға дейін көтеру үшін компрессорды іске қосуға энергия қажет. Газдық көтеру мандрелі – газдық көтеру клапаны орнатылатын немесе оған орнатылатын газдық көтеру ұңғымасының құбыр тізбегіне орнатылған құрылғы. Мандрелдердің екі кең таралған түрі бар. Дәстүрлі газдық көтеру мандрелінде құбырлар ұңғымаға орналастырылған кезде газдық көтеру клапаны орнатылады. Сондықтан клапанды ауыстыру немесе жөндеу үшін құбыр тізбегін шығару қажет. Алайда, қаптал қалталы мандрелде клапан сым арқылы ұңғымада болған кезде орнатылады және алынып тасталады, клапанды жөндеу немесе ауыстыру үшін құбырды шығару қажеттілігін жояды. Газдық көтеру клапаны – газдық көтеру мандреліне орнатылған құрылғы (немесе оның ішіне), ол өз кезегінде газдық көтеру ұңғымасының өндірістік құбырына орнатылады. Құбырлар мен қабырға қысымы клапанды ашуға және жабуға мүмкіндік береді, осылайша құбырдағы сұйықтыққа газ жіберіліп, сұйықтықтың бетке көтерілуіне себеп болады. Өнеркәсіп лексикасында газдық көтеру мандрельдері "құбырдан қайта алынатын" деп есептеледі, яғни олар өндірістік құбырға бекітіліп, қайта алынады. Газдық көтеру мандреліне қараңыз. Газдық көтеру операциясын әртүрлі жолдармен оңтайландыруға болады. Ең жаңа әдіс – газдық көтеруді бөлудің барлық аспектілерін ескеретін тәуекелді оңтайландыруды қолдану.

In the United States, gas lift is used in 10% of the oil wells that have insufficient reservoir pressure to produce the well. In the petroleum industry, the process involves injecting gas through the tubing casing annulus. Injected gas aerates the fluid to reduce its density; the formation pressure is then able to lift the oil column and forces the fluid out of the wellbore. Gas may be injected continuously or intermittently, depending on the producing characteristics of the well and the arrangement of the gas lift equipment. The amount of gas to be injected to maximize oil production varies based on well conditions and geometries. Too much or too little injected gas will result in less than maximum production. Generally, the optimal amount of injected gas is determined by well tests, where the rate of injection is varied and liquid production (oil and perhaps water) is measured. Alternatively, mathematical models can be used to estimate the optimum gas injection rate. Such models offer significant economic benefit, since they allow one to simulate the performance of an actual or planned gas lifted well using a digital replica of the well. Although the gas is recovered from the oil at a later separation stage, the process requires energy to drive a compressor to raise the pressure of the gas to a level where it can be re injected. The gas lift mandrel is a device installed in the tubing string of a gas lift well onto which or into which a gas lift valve is fitted. There are two common types of mandrels. In a conventional gas lift mandrel, a gas lift valve is installed as the tubing is placed in the well. Thus, to replace or repair the valve, the tubing string must be pulled. In the side pocket mandrel, however, the valve is installed and removed by wireline while the mandrel is still in the well, eliminating the need to pull the tubing to repair or replace the valve. A gas lift valve is a device installed on (or in) a gas lift mandrel, which in turn is put on the production tubing of a gas lift well. Tubing and casing pressures cause the valve to open and close, thus allowing gas to be injected into the fluid in the tubing to cause the fluid to rise to the surface. In the lexicon of the industry, gas lift mandrels are said to be "tubing retrievable" wherein they are deployed and retrieved attached to the production tubing. See gas lift mandrel. Gas lift operation can be optimized in different ways. The newest way is using risk optimization which considers all aspects for gas lift allocation.

Тарих

Норман Дж. Рис және Альберт В. Зейтен 1956 жылы ойлап тапты, қазіргі иесі ExxonMobil Oil Corp. Аэролифт қысылған ауаны пайдаланып суды көтеруге қолданылады, мысалы, тереңдету және су асты археологиясында. Ол аквариумдарда да су айналымын сақтау үшін қолданылады. Мұндай көтеру жүйелері 1797 жылға дейін шахталарда шахталардан суды көтеру үшін пайдаланылған. Бұл жүйелер сұйықтық ағынына ауаны бір нүктеден, әдетте тізбектің төменгі жағындағы клапан арқылы жіберуді қамтамасыз еткен. Газ лифті 1864 жылы Пенсильванияда мұнай ұңғымаларын көтеру үшін, сондай-ақ қысылған ауаны қолданып, ауа құбыры арқылы ауаны ұңғыманың түбіне жеткізу арқылы пайдаланылды. Техаста ауа ірі масштабты жасанды көтеру үшін қолданылды. 1920 жылы табиғи газ ауаның орнын басып, жарылыс қаупін азайтты. 1929 жылдан 1945 жылға дейін газды түсіруге арналған әртүрлі газ лифт клапандарына шамамен 25000 патент берілді. Кейбір жүйелер құбырларды жылжытуды немесе көтеру нүктесін өзгерту үшін сым арқылы төмен түсірілетін тұншықтырғыштарды пайдаланды. Ал басқалары серіппелі клапандар болды. Нәтижесінде, 1944 жылы В. Р. Кинг қазір қолданылып жүрген қысыммен жұмыс істейтін балғалы клапанды патенттеді. 1951 жылы газ лифт клапандарын сым арқылы таңдап орналастыру және алу үшін жақтаулы қалталы мандрел жасалды.