2. Техника и технология добычи нефти
2.1. Фонтанная эксплуатация скважин
Фонтанный способ эксплуатации скважин применяется, если пластовое давление в залежи велико. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам за счет пластовой энергии. Фонтанирование скважин может происходить под действием гидростатического напора, а также энергии расширяющегося газа. Практически фонтанирование только под действием гидростатического напора встречается очень редко. В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин.
В нефтяных залежах, где давление насыщения нефти газом равно пластовому
давлению
газ делает двойную работу: выделяясь в
пласте он выталкивает нефть, а в трубах
поднимает ее на поверхность. Для некоторых
режимов характерно содержание в нефти
газа, находящегося в растворенном
состоянии и не выделяющегося из нефти
в пределах пласта. В этом случае по мере
подъема жидкости в скважине давление
снижается и на некотором расстоянии от
забоя достигает величины, равной давлению
насыщения, и из жидкости начинает
выделяться газ, который способствует
дальнейшему подъему жидкости на
поверхность. Оборудование любой скважины,
в том числе фонтанной, должно обеспечивать
отбор продукции в заданном режиме и
возможность проведения необходимых
технологических операций с учетом
охраны недр, окружающей среды и
предотвращения аварийных ситуаций. Оно
подразделяется на скважинное (подземное)
и устьевое.
:
Фонтанная арматура
состоит из трубной головки и фонтанной
елки. Трубная головка служит для обвязки
одного или двух рядов фонтанных труб,
герметизации межтрубного пространства
между эксплуатационной колонной и
фонтанными
трубами, а также для проведения
технологических операций при освоении,
эксплуатации и ремонте скважины. Обычно
трубная головка представляет собой
крестовину с двумя боковыми отводами
и трубной подвеской. Боковые отводы
позволяют закачивать в межтрубное
пространство воду и глинистый раствор
при глушении скважины, ингибиторы
гидратообразования и коррозии, измерять
затрубное давление (манометром), а также
отбирать газ из него. Трубная головка
монтируется непосредственно на колонной
головке. Фонтанная елка предназначена
для управления потоком продукции
скважины и регулирования его параметров,
а также для установки манометров,
термометров и приспособлений, служащих
для спуска и подъема глубинных приборов.
Елка состоит из вертикального ствола
и боковых отводов-выкидов (струн). На
каждом отводе устанавливают по две
задвижки: рабочую и резервную (ближайшую
к стволу). На стволе установлены коренная
(главная, центральная) и буферная
задвижки. На отводах имеются «карманы»
для термометров и штуцеры для манометров,
а также для регулирования расхода. Ствол
заканчивается буфером с манометром.
Ф
онтанные
елки по конструкции делятся на крестовые
и тройниковые. В состав ствола крестовой
елки входит крестовина, к которой и
крепятся отводы-выкиды, каждый из них
может быть рабочим. Тогда второй является
резервным. В конструкцию ствола
тройниковой елки входят тройники, к
которым присоединяются выкидные линии
— верхняя, которая является рабочей и
нижняя, являющаяся резервной. в продукции
которых содержится песок или ил.
Рисунок 4. Фонтанная крестовая арматура (4АФК-50-700) высокого давления (70 МПа) для однорядного подъемника: 1 — вентиль, 2 — задвижка, 3 — крестовина, 4 — катушка для подвески НКТ, 5 — штуцер, 6 — крестовины ёлки, 7 — буфер, 8 — патрубок для подвески НКТ, 9 — катушка
Для обеспечения длительной и бесперебойной работы скважин в фонтанном режиме эксплуатации большое значение имеет регулирование пластовой энергии за счет изменения объема нефти, поступающего из скважины и называемого дебитом скважин.
Рисунок 5. Фонтанная тройниковая арматура кранового типа для подвески двух рядов НКТ (2АФТ-60x40хКрЛ-125):
1 — тройник; 2 — патрубок для подвески второго ряда НКТ; 3 — патрубок для подвески первого ряда НКТ.
Для ограничения дебита скважин в боковом отводе фонтанной елки устанавливается сменный штуцер-вставка из износостойкого материала с калиброванным отверстием строго определенного диаметра. Диаметр штуцера определяет количество поступающей из скважины нефти в зависимости от принятого режима работы скважины. Обычно диаметр штуцера более 3¸ 15 мм. Могут применяться быстро сменяемые и быстро регулируемые забойные штуцеры, которые устанавливаются в фонтанных трубах на любой глубине и удерживаются пакерами. Спуск и подъем забойных штуцеров осуществляется на стальном канате при помощи лебедки.
Манифольд — система труб и отводов с задвижками или кранами — служит для соединения фонтанной арматуры с трубопроводом, по которому продукция скважины поступает на групповую замерную установку (ГЗУ). Он предусматривает наличие двух практически идентичных обвязок (рабочая и резервная), в каждой из которых есть регулируемый штуцер, вентили для отбора проб жидкости и газа, запорное устройство для сброса продукции на факел или в земляной амбар и предохранительный клапан.
Освоение и пуск в работу фонтанной скважины осуществляется снижением давления на пласт путем:
- последовательной
замены глинистого раствора в скважине
жидкостью и газожидкостной смесью
меньшей плотности (глинистый раствор
вода нефть);
-использования азота инертного или газа (вытеснением части жидкости из скважины, аэрацией);