2.5. Скважинное оборудование для фонтанной эксплуатации скважин
При разрушении или повреждении устьевого оборудования, нарушении герметичности эксплуатационной колонны и некачественном цементировании межтрубного пространства переход скважин на открытое фонтанирование можно предотвратить, применяя комплекс специального подземного скважинного оборудования, который также предназначен для обеспечения одновременной, раздельной эксплуатации двух продуктивных горизонтов или более (рис. 2.11), разобщения вскрытого продуктивного горизонта от вышележащих или нижележащих пластов, разобщения колонны НКТ от затрубного пространства, обеспечения проведения многочисленных промысловых технологических операций, связанных с эксплуатацией или ремонтом скважины.
Комплекс специального скважинного оборудования состоит из пакеров, якорей, разъединителей колонн, скважинного инструмента для подготовки ствола скважины, клапанов-отсекателей, циркуляционных и ингибиторных клапанов, посадочных ниппелей, а также из инструмента и принадлежностей канатной техники для управления подземным оборудованием.
КПГ предназначен для добычи газа с содержанием агрессивной среды С02 и H2S до 6%. В состав комплекса КПГ входят следующие элементы скважинного оборудования: гидравлический пакер типа 2ПД-ЯГ, разъединитель колонны типа РК, циркуляционный механический клапан типа КЦИ, ингибиторный клапан типа КИНГ, телескопическое соединение СТ, клапан-отсекатель типа КА, башмачный клапан, ниппель для приемного клапана-отсекателя и ниппель для опрессовочного клапана.
Для защиты эксплуатационной колонны от воздействия добываемой среды На северных месторождениях используют комплекс подземного оборудования типа КО.
Технические характеристики типов комплексов подземного оборудования КПГ и КО серийного производства для газовых скважин представлены в [1].
Глава 3
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН ГАЗЛИФТНЫМ СПОСОБОМ
3.1. Принцип работы газлифтного подъемника
Принцип действия газлифта заключается в разгазировании жидкости в подъемных трубах и уменьшении ее плотности. При непрерывной подаче газа газированная жидкость поднимается до устья скважины и выливается наружу.
При газлифте в затрубном пространстве скважины устанавливается новый уровень, называемый динамическим, и соответствующее ему забойное давление.
Газлифтный подъемник характеризуется глубиной погружения, высотой подъема жидкости и относительным погружением (рис. 3.1).
Глубина погружения - это высота столба дегазированной жидкости А, соответствующая давлению у башмака подъемника во время работы скважины.
Высота подъема - это расстояние h0 от уровня жидкости до устья во время работы.
Относительное погружение - это отношение глубины погружения h ко всей длине подъемника.
В промысловой практике при определении относительного погружения обычно исходят из рабочего давления, т. е. из давления нагнетания газа. При этом задаются рабочим давлением и определяют относительное погружение.
Для подъема жидкости сжатым газом используются различные системы подъемников, отличающиеся числом рядов спускаемых в скважину колонн труб, их взаимным расположением, направлением движения рабочего агента и газонефтяной смеси.
По числу спускаемых рядов труб подъемники бывают однорядными и двухрядными. По направлению нагнетания рабочего агента - кольцевыми и центральными.
Кольцевая система. При двухрядном подъемнике в скважину спускают два концентрически расположенных ряда труб. Рабочий агент нагнетают в кольцевое пространство между двумя колоннами, а жидкость поднимается по внутренним трубам. Поэтому наружные трубы называют нагнетательными, а внутренние - подъемными. Наружный ряд труб называют также первым рядом, а внутренний - вторым.
При однорядном подъемнике спускают один ряд труб, который и является подъемной колонной, а нагнетательной - обсадная колонна. Рабочий агент нагнетают в кольцевое пространство между обсадной колонной и подъемными трубами. При этом уровень жидкости будет находиться у башмака подъемных труб.
В практике встречается двухрядный подъемник кольцевой системы со ступенчатой нагнетательной колонной: в нижней части - меньшего диаметра, в верхней - большего. По сравнению с обычным двухрядным такой подъемник дешевле. Основные его преимущества - уменьшение веса труб первого ряда и лучшие условия выноса песка с забоя. К недостаткам этого подъемника относится невозможность увеличения погружения подъемных труб.
Центральная система. Рабочий агент нагнетают по центральной колонне труб, а газонефтяная смесь поднимается по кольцевому пространству. Обычно центральная система применяется при однорядном подъемнике. Основные преимущества системы: низкие пусковые давления и наиболее рациональное использование габаритов скважин. Ее недостатки: при наличии в жидкости песка выступающие муфты труб стачиваются, в результате чего возможен обрыв труб; при содержании в нефти парафина или при большой концентрации солей последние откладываются на стенках колонны и уменьшают ее диаметр. Поэтому в большинстве случаев применяют подъемники кольцевой системы.
Преимущество двухрядного подъемника состоит в том, что он работает при меньшей пульсации рабочего давления и жидкости, так как объем кольцевого воздушного пространства в нем меньше, чем в однорядном подъемнике кольцевой системы. Столб жидкости, находящейся между первым рядом труб и эксплуатационной колонной (в затрубном пространстве), также способствует более плавной работе двухрядного подъемника. Пульсация, возникающая при работе однорядного подъемника, вызывает разрушение пласта и образование песчаных пробок на забое скважины или в подъемных трубах. В однорядном подъемнике значительно ухудшаются условия выноса песка, если подъемные трубы не спущены до фильтра.
Все перечисленные недостатки однорядного подъемника устранимы при применении рабочих газлифтных клапанов, установке в конце подъемных труб пакера, разъединяющего призабойную зону и кольцевое пространство скважины.
Для оборудования скважин однорядным подъемником целесообразно применять в зависимости от дебита скважины подъемные трубы следующих диаметров:
Дебит, т/сут 20-50 50-70 70-250 250-350 350
Диаметр подъемных труб, 60 73 89 114
мм
На промыслах применяют подъемники следующих конструкций:
а) однорядные сплошные;
б) однорядные ступенчатые и комбинированные.
Скважины, эксплуатирующиеся газлифтным способом, можно
разделить на следующие категории.
1. С высокими коэффициентом продуктивности К и забойным
давлением рзаб.
2. С низким К и высоким рзаб
3. С высоким К и низким рзаб
4. С низкими К и рзаб
Указанные характеристики скважины в сочетании с другими ее параметрами (свойства жидкости, состояние эксплуатационной колонны, наличие песка, парафина в продукции скважины и т. д.) являются определяющими при выборе газлифтной установки.