17.3. Вибір раціонального способу експлуатації свердловин
Задану кількість нафти можна видобути із свердловини різними способами. Тому при проектуванні розробки нафтових родовищ і технології експлуатації свердловин необхідно знайти найбільш раціональний спосіб. Якщо свердловина фонтанує, чи завжди її слід експлуатувати фонтанні способом? Вирішення цих питань випливає з визначення раціонального способу експлуатації.
Раціональний спосіб експлуатації повинен забезпечувати заданий відбір нафти при максимальному використанні природної пластової енергії і мінімально можливої собівартості нафти. Необхідно також, щоб обраний метод відповідав технічному облаштуванню родовища, геолого-фізичним умовам покладу і кліматичним умовам району. Якщо, наприклад, дебіт свердловини при фонтануванні з мінімально можливим тиском на гирлі недостатній, а геолого-фізичні умови покладу дозволяють відбирати більшу норму видобутку нафти. У цьому випадку фонтанну за своїми природними умовами свердловину експлуатують газліфтним способом, за допомогою УЭЦН або штанговою насосною установкою. З цього випливає, що фонтанна експлуатація свердловин не завжди доцільна. У свою чергу, виникає завдання вибору способу механізованого видобутку нафти. За величиною к. к. д. установки розташовуються приблизно таким чином: гідропоршневі установки – 0,4 – 0,5; штангові – 0,3; УПЭЦН – 0,17; газліфтний спосіб – 0,04 – 0,1. Найменш економічний, з цієї точки зору газліфтний спосіб. Але в ряді випадків саме цьому способу віддається перевага. Наприклад, в умовах високодебітних свердловин, у продукції яких міститься пісок, лише при газліфтному способі забезпечуються тривалі міжремонтні періоди роботи з високими значеннями коефіцієнтів експлуатації (відношення фактичного часу експлуатації свердловини до календарного часу). Значно випереджає газліфтний спосіб усі інші за багатьма показниками при використанні в якості робочого агента пластових газів високого тиску. Отже, під час вибору способу експлуатації враховують широкий комплекс технологічних, геолого-фізичних і техніко-економічних факторів. Як правило завдання вирішують з установлення можливості та доцільності фонтанної експлуатації свердловин. Якщо цей спосіб неприйнятний, розглядають і вибирають доцільні механізовані способи експлуатації, починаючи з безкомпресорного газліфта, якщо є пласти природного газу високого тиску і т. п. Вирішальним фактором вибору способу експлуатації є комплекс техніко-економічних показників: міжремонтний період, коефіцієнт експлуатації, собівартість нафти, капітальні витрати та ін.
17.4. Обладнання та експлуатація газових свердловин
17.4.1. |Конструкція свердловин
Конструкція і обладнання газових свердловин мають багато спільного з нафтовими свердловинами які експлуатуються фонтанним способом.
На гирлі встановлені ніпелі і вентилі, до яких підключають манометри для вимірювання тиску у свердловині, а на лінії відводу газу – кишені для термометрів. Гирло обв'язують так, щоб була можливість попередити утворення гідратів і корозію та продувати і глушити свердловину під час ремонтних робіт.
Вибій газових, як і нафтових свердловин, обладнують як правило виходячи з геолого-механічних властивостей продуктивного пласта. Фільтри, що перекривають нестійкі породи, застосовують рідко через складність їх установки і ненадійність роботи. Щоб уникнути руйнування пласта-колектора знижують депресію на пласт.
Після визначення діаметра фонтанних труб встановлюють розміри експлуатаційної колони (діаметр і довжину), а потім усієї свердловини. Внутрішній діаметр свердловини приймають на 20 мм більшим від зовнішнього діаметра муфт або висаджених кінців фонтанних труб.
Діаметр фонтанних труб визначають з урахуванням: 1) забезпечення очищення вибою від води, конденсату і часток породи; 2) зниження втрат тиску.
Конструкція свердловини залежно від складу газу, умов експлуатації, призначення її як джерела енергії може бути одноколонною, що складається з кондуктора і фонтанних труб, або складною.
Високопродуктивні свердловини, пробурені на глибокі пласти, що містять газ з корозійними компонентами (Н2S, СO2, меркаптани), а також свердловини, що експлуатують одночасно і окремо два продуктивних об'єкти, для збереження експлуатаційної колони і колони фонтанних труб обладнують пакером, що перекриває затрубний простір у нижній частині стовбура або між двома об'єктами.
Технологія експлуатації газових свердловин передбачає використання глибинних клапанів, призначених для забезпечення пуску свердловин та їх експлуатації, за допомогою яких встановлюється або припиняється зв'язок між затрубним простором і фонтанними трубами.
Застосовуються глибинні клапани наступних конструкцій.
1. Клапани механічної дії. Для їх відкриття у свердловину спускають на канаті пристосування, яке під час пуску свердловини утримує клапан відкритим до виходу рідини із труб. По мірі її видалення пристосування опускається до наступних клапанів і підтримує їх відкритими до пуску свердловини.
Потім пристосування витягують на поверхню і свердловина експлуатується в заданому режимі.
2. Клапани гідравлічної дії, засновані на принципі перепаду тисків у затрубному просторі і у фонтанних трубах.
На рис. 17.13 а показана схема циркуляційного клапана, який встановлюють над пакером. Для його спрацьовування у труби кидають кулю, яка, дійшовши до розташованого нижче клапана звуження, «замикає» фонтанні труби. Після виконання операції куля може бути продавлена на вибій або вимита на поверхню прямим потоком.
На рис. 17.13 б показаний інгібіторний клапан, який перепускає закачувані в затрубний простір речовини у фонтанні труби. Він нормально закритий і спрацьовує в результаті накопичення рідини у затрубному просторі.
а – циркуляційний клапан: 1 – пружина; 2 – ковзаюча втулка; 3 – сідло з отвором; 4 – фонтанна труба;
б – інгібіторний клапан: 1 – корпус; 2 – перепускний отвір; 3 – резинова манжета; 4 – цангова пружина;
в – клапан-відсікач:1 – ковзаючи муфта; 2 – пружина; 3 – висяча заслінка
Рис. 17.13. Елементи глибинного технологічного обладнання газових свердловин
На рис. 17.13 в показана одна з конструкцій клапана-відсікача. При збільшенні потоку газу понад розрахункові значення ковзаюча муфта 1 стискує пружину 2 і звільняє висячу заслінку 3, яка закриває свердловину. Після усунення причини надмірної витрати газу клапан-відсікач повертається в початковий стан.