39. Баланс енергій у видобувній свердловині

Баланс енергії у видобувній свердловині – співвідношення кількості енергії, яка надходить із пласта (пластової Епл) та підведена з поверхні у свердловину (штучна Ешт), і енергії, що витрачається на подолання сили ваги гідродинамічного стовпа газорідинної суміші (Ест), сил шляхового (Ет), місцевого (Ем) та інерційного (Еін) опорів, а також на транспортування продукції свердловини від гирла до пункту збирання і підготовки (Етран). Рівняння балансу енергії у видобувній свердловині записується так:

Епл + Ешт = Ест + Ет + Ем + Еін + Етран .

Якщо Ешт = 0, то має місце фонтанний спосіб експлуатації свердловини, коли фонтанування свердловини можливе як за рахунок енергії рідини Ер, так і за рахунок енергії стисненого газу Ег. За Ешт > 0 і Епл ≥ 0 спосіб експлуатації називають механізованим.

40. Фонтанна експлуатація свердловин

Фонтанна експлуатація свердловин є одним з найбільш ефективних способів видобутку нафти, особливо на нових площах. Оскільки він не вимагає додаткових витрат енергії на підйом рідини, а при його застосуванні використовують виключно енергетичні ресурси пласта, фонтанний спосіб видобутку нафти, крім того, є найбільш дешевим. Він володіє рядом переваг в порівнянні з іншими способами експлуатації свердловин, таких як:

• простота обладнання свердловини;

• відсутність подачі енергії в свердловину з поверхні;

• можливість регулювання режиму роботи свердловини в широких межах;

• зручності виконання досліджень свердловин і пласта із застосуванням практично всіх сучасних методів;

• можливість дистанційного керування свердловиною;

• значна тривалість міжремонтного періоду роботи (МРП) свердловини та ін

Геолого-фізичні умови нафтових родовищ, з яких видобувається нафта і газ, різні. Вони відрізняються глибиною залягання продуктивного пласта, характеристикою і стійкістю нафтогазоводонасичених порід, пластовою температурою, продуктивністю пласта і т.д.

Залежно від цих чинників вибирається схема обладнання фонтанної свердловини.

Умови фонтанування оцінюються за А.П. Криловим для оптимального режиму роботи підйомника. Тому порушення цих умов не означає повного припинення надходження газорідинної суміші до гирла свердловини. Погіршення умов роботи підйомника (зменшення ефективного газового фактора, зниження рс, збільшення пв тощо) призводить до зниження його продуктивності до повного припинення виливу.

У зв'язку з цим запропоновані й інші методи оптимізації роботи фонтанних свердловин. Зокрема, для вирішення цього завдання рекомендовано використовувати криві розподілу тиску р і температури Т по довжині одного фонтанного підйомника при різних умовах його роботи. Для побудови кривих розподілу тиску р і температури Т необхідно задавати дебіт свердловини і відповідний цьому дебіту забійний тиск, що дозволяє узгодити спільну роботу пласта і підйомника. Важливе значення набуває при цьому достовірність коефіцієнта продуктивності свердловини. Якщо немає точної інформації про продуктивність, то будь-який інженерний розрахунок стає неможливим і безглуздим. Це відноситься до будь-яких розрахунків з оптимізації роботи свердловин та оцінці ефективності проведених геолого-технічних заходів при видобутку нафти.

Рішення завдання про вибір фонтанного підйомника зводиться до побудови графіків залежності продуктивності підйомника (дебіту свердловини) Q і гирлового тиску р2 від забійного тиску рс. Ці графіки будуються при заданих діаметру і довжині підйомника за однією з методик.

Очевидно, однією з основних характеристик роботи фонтанної свердловини є тиск на гирлі, що є початковим тиском при русі видобутої продукції по трубопроводах системи збору.

Т аким чином, знаючи значення цього тиску, за графіками на осі р2 знаходимо точку р2 = р". Потім, провівши горизонтальну лінію до перетину з графіком р2 (2), знаходимо точку а, відповідну потрібному тиску на гирлі. Проекція точки а на вісь абсцис визначає відповідне цьому режиму забійні тиск рс. Перетин вертикалі з кривою 1 (точка b) дає критичний дебіт свердловини Qкр, перевищення якого призведе до зменшення гирлового тиску. Таким чином, область режимів фонтанування свердловини, що лежить ліворуч від вертикалі, що проходить через точки а і виданню, нереальна, а область режимів, що лежить вправо від тієї ж вертикалі, здійсненна, тому що за умов рс, Q, р2 пластова енергія перевищує необхідну для підйому рідини.

При досягненні певної міри обводнення продукції свердловин, зниження пластового тиску і зменшення кількості газу, що надходить з пласта, пластова енергія не забезпечує процес фонтанування свердловини на заданих режимах. Фонтанування свердловини припиняється. Для підйому рідини необхідно подавати з денної поверхні певну кількість енергії.