Eksperimentell modellering av ustabilitet i gassløftsystemer

Abstract

Gassløft er en kunstig løftemetode som kan brukes for å øke strømningsraten og den endelige utvinningsgraden i oljebrønner. Metoden kan brukes i de tilfellene der brønnen på naturlig vis ikke klarer å opprettholde ønskelig strømningsrate fra reservoaret til overflaten. Dette kan enten skyldes reduksjon i reservoartrykk eller økning i trykktap fra reservoar til brønnhode. En av de største utfordringene ved gassløft er å hindre at sykliske variasjoner i rater og trykk oppstår i systemet. Slik ustabilitet kan føre til operasjonelle problemer og tapt produksjon.Denne masteroppgaven undersøker ustabilitet ved å modellere gassløft eksperimentelt i laboratorieskala. Modellen baserer seg på et system bestående av vann og luft, og forsøk viser at den er i stand til å simulere både stabile og ustabile strømningsforhold. Modellen er utformet på en slik måte at graden av ustabilitet kan kvantifiseres og justeres ved hjelp av ulike komponenter i gassløftsystemet. Med bakgrunn i stabilitetsteoriene blir sentrale stabiliseringstiltak undersøkt i modellen. Basert på målinger av resistansen til fluidene i produksjonsrøret mot tid, blir overgangen mellom stabile og ustabile forhold bestemt. Forsøkene viser at økt trykktap over gassløftventilen virker stabiliserende på strømningen. Det samme gjør økt gassinjeksjonsrate og redusert væskeinnstrømningsmotstand. Dette er alle funn som underbygges av stabilitetsteoriene. Forsøkene gir også noen uventede resultater, men disse kan i stor grad forklares med utgangspunkt i modellens begrensninger. Blant annet gir redusert trykktap over gassløftventilen økt væskeproduksjon, til tross for at ustabiliteten tiltar. Dette skyldes trolig manglende friksjonsbidrag i produksjonsrøret.Resultatene fra forsøkene blir også sammenlignet med stabilitetskriterier. Samsvaret mellom de predikerte og de observerte strømningsoppførslene er stort sett bra, noe som underbygger modellens evne til å gjenskape forholdene i en gassløftet brønn. En uoverensstemmelse mellom prediksjon og observasjon oppstår likevel ved endring av gassinjeksjonsrate, noe som kan skyldes modellens begrensninger.