9.1.3 Фонтанна експлуатація свердловин
Явище підйому рідини з вибою на поверхню за рахунок пластової енергії називають фонтануванням свердловини, а спосіб експлуатації – фонтанним.
Розрізняють такі типи фонтанних свердловин:
Перший тип фонтанування - артезіанське, тобто фонтанування відбувається за рахунок гідростатичного напору (рис. 9.1, а). У свердловині спостерігається природне переливання негазованої рідини. У позатрубному просторі між насосно-компресорними трубами 1 та обсадною експлуатаційною колоною 2 міститься рідина. Газ виділяється з нафти за межами свердловини у викидній трубі.
Другий тип фонтанування - газліфтне з початком виділення газу в стовбурі свердловини (рис. 9.1, б). У пласті рухається негазована рідина, а в свердловині-газорідинна суміш (на рис. 2, б показано усталений стан).
Третій тип фонтанування - газліфтне з початком виділення газу в пласті (рис.9.1, в). У пласті рухається газована рідина, на вибій і до башмака НКТ надходить газорідинна суміш. Після початку припливання основна маса газу захоплюється потоком рідини і надходить в НКТ. Частина газу відділяється (сепарується) і надходить в позатрубний простір, де газ барботує у відносно нерухомій рідині. У позатрубному просторі накопичується газ, рівень рідини знижується і досягає башмака НКТ. Позатрубний тиск газу, як правило, високий. При витіканні газу із позатрубного простору через негерметичність у різьбових з'єднаннях НКТ, обсадної колони, обладнання гирла рівень перебуватиме вище башмака НКТ. Чим менші витрата та в'язкість рідини, більші витрата газу через башмак і розмір зазору між НКТ та експлуатаційною колоною, тим більше газу сепарується в затрубний простір.
Обладнання будь-якої свердловини, у тому числі фонтанної, має забезпечувати відбирання продукції в заданому режимі і можливість проведення необхідних технологічних операцій з урахуванням питань охорони надр, навколишнього середовища та запобігання аварійних ситуацій. Воно поділяється на надземне (гирлове) І свердловинне (підземне).
До надземного обладнання належать фонтанна арматура і маніфольд.
Фонтанною арматурою обладнують фонтанні нафтові і газові свердловини. ЇЇ встановлюють на колону головки. Фонтанні арматури виготовляють за вісьмома схемами.
а) б) в)
а - артезіанське; б - газліфтне з початком виділення газу в свердловині;
в - газліфтне з початком виділення газу в пласті
Рисунок 9.1 - Типи фонтанних свердловин і види фонтанування
Фонтанні арматури розрізняють за конструктивними і міцнісними ознаками. Фонтанна арматура складається з трубної головки і фонтанної ялинки із напірними і регулюючими пристроями. Трубна головка призначена для підвішування насосно-компресорних труб і герметизації просторів між ними і обсадною експлуатаційною колоною. При обладнанні свердловини двома концентричними колонами НКТ (дворядна конструкція підйомника) труби великого діаметра підвішуються на різьбовому з'єднанні нижнього трійника (хрестовини), який установлюється на хрестовину, що герметизує затрубний простір. Труби меншого діаметра підвішуються на різьбі перевідника (стовбурної котушки), який розмішується над трійником. При однорядній конструкції підйомника нижній трійник не ставиться і труби, які підвішуються до нього, не спускаються. Використовується також муфтове підвішування труб.
Фонтанна ялинка призначена для напрямлення потоку у викидну лінію, а також для регулювання і контролю роботи свердловини. Вона може включати один або два трійники (одно- або двоярусна трійникова арматура) або хрестовину (хрестова арматура). Двострунну (двоярусна трійникова і хрестова) конструкцію ялинки доцільно використовувати тоді, коли не бажані зупинки свердловини, причому робочою є верхня або будь-яка бічна струна, а перший від стовбура запірний пристрій - запасним. Зверху ялинка закінчується ковпаком (буфером) з триходовим краном і манометром. Для спуску в працюючу свердловину приладів і пристроїв замість буфера ставиться лубрикатор. Фонтанну арматуру можна монтувати на гирлі свердловини автомобільними кранами, або за допомогою підйомних механізмів.
На викидних лініях після запірних пристроїв для регулювання режиму роботи свердловини ставлять регулювальний пристрій (штуцер), який забезпечує дроселювання потоку внаслідок зміни площі прохідного отвору. Їх поділяють на нерегульовані та регульовані.
Нерегульований штуцер часто являє собою діафрагму або коротку втулку (насадку) з малим отвором.
Тиск гирла (до штуцера) і затрубний тиск вимірюють манометрами. На фланцях бокових відводів трубної головки і фонтанної ялинки передбачаються отвори для подавання інгібіторів корозії та гідратоутворення в затрубний простір і в стовбур ялинки, а також під кишеню для термометра .
Маніфольд призначений для обв'язування фонтанної арматури з викидною лінією (шлейфом) , що подає продукцію на групову вимірювальну установку.
До підземного обладнання належать: насосно-компресорні труби, які використовуються при всіх способах експлуатації свердловин, їх називають також фонтанними, компресорними, насосними, підйомними, або ліфтовими. На кінці кожної труби наноситься маркування (характеристика). Труби всіх типів виконання А виготовляють довжиною 10 м, а виконання Б - двох груп: перша - довжиною 5,5...6,5,м, друга - понад 8,5... 10 м. Внутрішній діаметр НКТ змінюється в межах 20,7...100,3 мм при товщині стінки 3...6 мм.