36. Эклпл-ция фонтанных скважин. Артезианское фонтанирование.

Оборудование фонт-х скв: подъем газонефтяной смеси от забоя до устья скважины осуществляется по колонне НКТ, которые спускают в скважину перед освоением. Необх-ть их спуска вызвана рациональным использованием энергии газа, улучшением выноса песка, ум-нием потерь на скольжение газа и возможностью сохранить фонтанирование при меньших Рпл.

На устье скв-ны монтируют АФ, кот-я представляет собой соединение разл-х тройников, крестовиков и запорных у-в. Эта арматура предназначена для подвешивания НКТ, герметизации затрубного простр-ва м/у трубами и ОК, контроля и регулирования работы фонтанной скв.

Запорные у-ва на АФ м.б. двух типов: в виде задвижки или крана. Тип арматуры выбирают по максимальному давлению, ожидаемому на устье скважины.

На выкидных линиях после запорных устройств в некоторых случаях устанавливают приспособления (штуцеры) для регулирования режима фонтанной скважины. Штуцер представляет собой болванку со сквозным отверстием.

Для контроля за работой фонтанной скважины на арматуре устанавливают два манометра: один – на буфере (верх ее), второй — на отводе крестовика трубной головки (для измерения затрубного давл-я).

АФ соединяется с групповыми установками выкидными линиями. Схемы обвязок фонтанных скважин в зависимости от дебита, давления, содержания песка, парафина применяют различные.

Пуск фонтанной скв-ны в экспл-цию.. Скв-ны с высоким пластовым давлением начинают эксплуатировать без дополнит-го сниж-я противодавл-я на забой, остальные же – при снижении противодавления на забой, т.е. ум-ют плотность ж-ти в скв-не или снижают ее уровень.

При выборе режима стремятся получить максимальный дебит при небольшом газовом факторе, наименьших количествах воды и песка, спокойном фонтанировании.

Режим регулируют с помощью штуцеров и реже с помощью газосепараторов высокого давления при поддержании заданного давления в нем.

Фонтанирование скв-н обычно происходит на вновь открытых мест-х нефти, когда запас пластовой эн-гии велик, т.е. Рзаб достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давл-е столба ж-ти в скв-не, противодавл-е на устье и давл-е, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой ж-ти.

Общим обязательным условием д/работы любой фонтанирующей скв будет равенство:

Рс = Рг +Ртр + Ру, где P_C — давл-е на забое скв; Рг, Ртр, Ру – гидростатическое давл. столба ж-ти в скв-не, рассчитанное по вертикали, потери давл-я на трение в НКТ и противодавл-е на устье, соответ-но.

Различают два вида фонтанирования скважин:

фонтанирование ж-ти, не содержащей пузырьков газа,- артезианское фонтанирование;

фонтанирование ж-ти, содержащей пузырьки газа, облегчающего фонтанирование,- наиб. распространенный сп-б фонтанир-я.

Рис. 1. Типы фонтанных скв-н и виды фонтанирования:

а  артезианское, б  газлифтное с началом выделения газа в скв-не, в  газлифтное с началом выделения газа в пласте

Первый тип  артезианское фонтанирование р_з > р_н, р₂  p_н, т. е. фонтанирование происх-т за счет гидростатического напора (рис. 1, а). В скв-не наблюдается обычный перелив ж-ти, движется негазированная (без свободного газа) ж-ть (аналогично артезианским водяным скв-нам). В затрубном простр-ве м/у НКТ 1 и обсадной ЭК-й 2 находится ж-ть, в чем можно убедиться, открыв, н-р, трехходовый кран под манометром, показывающим затрубное давление р_затр. Газ выделяется из нефти за пределами скважины в выкидной трубе.

Второй тип  газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в стволе скв-ны: р_з  р_н, р₂  p_н (рис. 1, б). В пласте движется негазированная ж-ть,а в скв-не  ГЖС (на рисунке показано установившееся состояние). При давлении у башмака НКТ р₁  р_н, в затрубном простр-ве на устье нах-ся газ и р_затр обычно небольшое (0,1  0,5 МПа). Так как р_з  р_н  р₂, то по мере подъема нефти давл-е снижается, ув-ется кол-во свободного газа, происходит расширение газа, растет газосодержание потока, т. е. фонтанирование осущ-ся по принципу работы газожидкостного подъема.

Третий тип  газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в пласте: р_з  р_н, р₂  p_н (рис. 1, в). В пласте движется газированная ж-ть, на забой и к башмаку НКТ поступает ГЖС. После начала притока основная масса газа увлекается потоком жидкости и поступает в НКТ. Часть газа отделяется (сепарируется) и поступает в затрубное пространство, где газ барботирует в относительно неподвижной жидкости. В затрубном простр-ве накапливается газ, уровень ж-ти снижается и достигает башмака НКТ. Со временем наступает стабилизация и при р_з  р_н уровень всегда устанавливается у башмака НКТ. Затрубное давл-е газа, как правило, высокое, почти достигает значений р₁ и р₃. При утечках газа из затрубного простр-ва (ч/з негерметичности в резьбовых соединениях НКТ, обсадной ко­23р23е, устьевом оборудовании) уровень будет находиться выше башмака НКТ. Чем < расход и вязкость жидкости, > расход газа у башмака, зазор между НКТ и ЭК, тем > газа сепарируется в затрубное простр-во.

Условие артезианского фонтанирования непосредственно следует из 23р-я (1) баланса давлений:

(1)

(2)

где Н  глубина скважины по вертикали (принимается обычно до середины продуктивного пласта);  = (₃ + ₂)/2  средняя плотность жидкости в скважине; ₃, ₂  плотность жидкости соответственно в условиях забоя и устья; g  ускорение сво­бодного падения.

Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при Рзаб, превышающем гидростатическое давл-е столба негазировапной ж-ти в скв-не. При наличии растворенного газа в ж-ти, который не выделяется благодаря Ру, превышающему Рнас, и при давлении на забое, превышающем сумму двух давлений: гидростатического столба негазированной ж-ти и давл-я на устье скв-ны.

Т.к. присутствие пузырьков свободного газа в ж-ти ум-ет ее плотность и, следовательно, гидростатическое давл-е столба ж-ти, то давл-е на забое скв, необходимое д/фонтанирования газированной ж-ти, существенно <, чем при артезианском фонтанировании.

УЭВН основные элементы: ВН, ПЭД,гидрозащита. В качестве привода используется маслонаполненный 4,6,8ми полюсной ПЭД или 2х полюсной с возможн. Частот. Регулир. Оборотов. Использование (при необходимости) частотной регулирования электропривода позволяет получать любую скорость вращения под оптимальную для скв производительность. Структура: наземное оборудование, НКТ, ВН, гидрозащита, ПЭД. При использовании ПЭД в комплект с установкой входит: трансформатор, станция управления, устьевая арматура, 23н.кабель, погружной агрегат с протектором или гидрозащитой. Частота вращения вала в шифре ВН имеется Т-тихоходный.

Принцип действия: Рабочий орган ВН – однозаходный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме. Винт изготовлен из стали или титанового сплава; обойма резиновая в стальном корпусе. Внутренняя пов-ть обоймы представляет двухзаходную винтовую поверхность, соответствующую однозаходному винту. Шаг винтовой поверхности Тп в 2 раза больше шага винта

Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковы, но повернуты относительно друг друга вокруг оси обоймы. Через расстояние вдоль оси, равное Тп, эти сечения совпадают.

Любое поперечное сечение винта есть круг диаметром D. Центры этих кругов лежат на винтовой линии. Ось винтовой линии является осью вращения всего винта. Расст-е, на кот-м центр поперечного сечения (круга) винта отстоит от его оси, называют эксцентриситетом е. Во время работы насоса винт совершает сложное движ-е. Винт вращ-ся вокруг своей оси. Одновременно ось винта (ось винтовой линии) совершает планетарное движ-е в обратном направлении.

Винт и обойма по своей длине образуют ряд последовательных замкнутых полостей, так как гребень спирали винта по всей длине находится в непрерывном соприкосновении с обоймой.

Эти полости при вращении винта передвигаются от приема насоса к его выкиду. Поскольку при вращении винт в осевом направлении не движется, то ж-ть будет перемещаться вдоль оси на расстояние одного шага при повороте винта на один оборот.

Преимущ-ва: 1. низкие капитальные затраты (с ШГН и ЭЦН при изготовлении, установки, эксплуатации); 2. можно использовать в наклонно-направленных скважинах с большим искривлением ствола; 3. экспл-я в скв-х с повышенным μ, с высоким содержанием мех примесей с повышенным содержанием свободного газа в месте забора пластовой ж-ти; 4. поток нефти из скв поступает равномерно, что исключает вынос песка; 5. наземное оборудование простое, унифицированное с оборудование для ЭЦН; 6. присоединительные размеры установки 23нифицированы с размерами ЦУ. МРП в различных НГДУ РФ составляет 120 -250 суток.(ШГН-710, ЭЦН-800-900). КПД ВН достигает 80%. Шифр отечественный: ЭВНТ5А-100-1000: электр.ВН тихоходный под обсадную колонну 5А с подачей 100 м³/сут и напором 1000 м.

Не треб-ся кол-а штанг, отсут-т перемешивание ж-ти за счет вращат движ-я кол-ы шатнг.

Обл-ть примен-я: для ПВН характерна более широкая область рекомендованных режимов при сохранении высоких значений КПД. Это позволяет один и тот же ПВН применять для эксплуатации скважин с различными Ндин. Н-р, д/насосов с напором до Н = 1000 м и подачами от 40 до 100 м3/сут зона оптимального к. п. д. находится в пределах напоров от 350 до 1000 м. Продолжит-ть работы ПВН без подъема в некоторых случаях достигла 16 мес (Туймазанефть). Применение ПВН весьма эфф-но при откачке ВВН. Они менее чувствительны к присутствию в нефти газа, а попадание последнего в рабочие органы не вызывает срыва подачи.

Недостатки. Износ эластомеров

Перспективы развития ВН: 1. повыш-е кач-ва мат-в рабочих органов. 2. совершенствование технологий их изготовления. 3. оптимизация компоновки, геометрии и режимов экспл-ии рабочих органов ВН.

Преимущества ВШНУ по сравнению с УЭВН: 1. Простота конструкции насоса. 2. Наземное расположение привода двигателя. 3. Существует возможность эксплуатации низкодебитного фонда.

Основным рабочим органом ВН яв-ся статор, состоящий из резинового цилиндра, с многошаговой внутренней поверхностью, закрепленной в защитном металлическом корпусе. Одной из основных причин отказа статора яв-ся разрушение резиновой обоймы. Она находится в неблагоприятных условиях. Под воздействием: 1. абразивных мех примесей, 2. газа, 3. ароматических соединений, 4. повышения температуры и давления. к материалам обойм предъявл-ся повышенное требования. Для их изготовления применяются эластомеры, в состав которых входят более 20 ингредиентов. Конкретные составы резины подбираются с учетом: св-в и температуры добываемой ж-ти, содержание в ней различных мех примесей и их абразив, плотность нефти и содержание в ней легких фракций УВ, наличие агрессивных компонентов (сероводород, СО2, ароматические соединения, кислоты), значений давления нагнетания и др.

Перспективы развития ВН: 1. повыш-е кач-ва мат-в рабочих органов. 2. совершенствование технологий их изготовления. 3. оптимизация компоновки, геометрии и режимов экспл-ии рабочих органов ВН.