48. Артезианское фонтанирование. Фонтанирование за счет энергии газа. Условие фонтанирования.

О бщим обязат-м усл-м д/работы любой фонтанирующей скв будет рав-во:

Рс = Рг+Ртр+Ру, где P_C — давл-е на забое скв; Рг, Ртр, Ру — гидростатическое давл-е столба ж-ти в скв, рассчитанное по вертикали, потери давл-я на трение в НКТ и противодавл-е на устье, соотв-но.

Различают 2 вида фонтанир-я скв-н:

фонтанирование ж-ти, не содержащей пузырьков газа,- артезианское фонтанирование;

фонтанирование ж-ти, содержащей пузырьки газа, облегчающего фонтанирование,- наиболее распространенный р-б фонтанирования.

Рис. 1. артезианское фонтанирование:

артезианское фонтанирование р_з > р_н, р₂  p_н, т. е. фонтанирование происх-т за счет гидростатического напора (рис. 1). В скв-не наблюдается обычный перелив ж-ти, движется негазированная (без свободного газа) ж-ть (аналогично артезианским водяным скв-нам). В затрубном простр-ве м/у НКТ 1 и обсадной ЭК-й 2 находится ж-ть, в чем можно убедиться, открыв, н-р, трехходовый кран под манометром, показывающим затрубное давление р_затр. Газ выделяется из нефти за пределами скважины в выкидной трубе.

Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при Рзаб, превыш-щем гидростатическое давл-е столба негазировапной ж-ти в скв-не. При наличии растворенного газа в ж-ти, который не выделяется благодаря давл-ю на устье, превышающему Рнас, и при Рзаб, превышающем сумму двух давл-й: гидростатического столба негазированной ж-ти и Ру.

Т.к. присутствие пузырьков свободного газа в ж-ти ум-ет ее  и гидростатическое давл-е такого столба ж-ти, то Рзаб, необходимое для фонтанирования газированной ж-ти, существенно <, чем при артезианском фонтанировании.

Фонтанирование за счет энергии газа.

Это наиб распространенный р-б фонтанир-я нефт-х скв. При артезианском фонтанировании в фонтанных трубах движ-ся негазированная ж-ть (нефть), поэтому, чтобы преодолеть гидростатическое давл-е столба такой ж-ти, забойное давл-е д.б. достаточно высоким.

При фонтанировании за счет эн-гии газа  столба ГЖС в фонтанных трубах мала, поэтому гидростатическое давл-е столба такой смеси будет <. Следовательно, и для фонтанир-я скв потребуется меньшее забойное давл-е. При движении ж-ти по НКТ от забоя к устью давл-е ум-ся, и на некоторой высоте оно стан-ся = Рнас, а выше – ниже Рнас.

Рассм-м теперь два случая фонтанир-я.

1. Рс<Рнас (а). Свободный газ имеется на самом забое. К башмаку фонтанных труб будет двигаться ГЖС. При работе такой скв основная масса пузырьков газа будет увлекаться потоком ж-ти и попадать в фонтанные трубы. Но часть пузырьков, двигающихся непоср-но у стенки ОК, будет проскальзывать мимо башмака НКТ и попадать в межтрубное простр-во. В межтрубном простр-ве выше башмака движения ж-ти не происходит. Поэтому пузырьки газа в нем будут всплывать, достигать уровня ж-ти и пополнять газовую подушку в межтрубном пространстве. Таким образом, при фонтанировании, когда Рс<Рнас, создаются условия для непрерывного накопления газа в межтрубном пространстве. Интенсивность этого процесса зависит от многих факторов.

1. От скорости восходящего потока ГЖС, т.е. от дебита скв. Чем больше дебит, тем меньше газа попадает в межтрубное пространство.

2. От вел-ны зазора м/у ОК и фонтанными трубами.

3. От кол-ва и вел-ны газовых пузырьков, что - зависит от разницы м/у Рнас и давл-ем у башмака.

4. От вязкости ж-ти.

2 Рс>Рнас (б). Свободный газ в этом случае не накаплив-ся в затрубном простр-ве, т.к. нет условий для его проскальзывания у башмака фонтанных труб. В самих трубах газ начнет выд-ся на некоторой высоте от башмака, где давл-е станет равным Рнас. Т.к. при работе скв обновление ж-ти в затрубном простр-ве не происходит, то не возникают и усл-я для пополнения газа. Из объема нефти, находящейся в затрубном простр-ве, частично выделится растворенный газ, после чего вся система придет в равновесие. Разл-м положениям уровня будет соответствовать различное давл-е Рз. В этом случае вследствие неопределенности величины h стан-ся невозможным определение забойного давл-я Рс по величине Р₃.

Условие фонтанир-я Фонтанир-е возможно лишь в том случае, если эн-я, приносимая на забой ж-ю, = или > эн-гии, необх-й для подъема этой ж-ти на пов-ть при условии, что фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, т. е. на режиме наибольшего к. п. д. За счет давл-я на забое скв ж-ть м.б. поднята на высоту, соответствующую этому давл-ю. Полезная работа, кот-я совершается при подъеме 1 м³ ж-ти, равна произведению веса ж-ти на высоту подъема

,[Дж].

Вместе с нефтью на забой м. поступать свободный газ, кроме того, из той же нефти при снижении давл-я происх-т выделение газа. Общее кол-во газа, приходящееся на 1 м³ товарной нефти и приведенное к станд.усл-м, наз-ся полным газовым фактором Го.

Возможная работа этого газа при изотермическом его расширении будет равна

[Дж].

Общее кол-во энергии

Кол-во уносимой энергии по аналогии м. определить так:

Кол-во эн-гии, поступающей из пласта и затраченной в самой скв-не в процессе подъема ж-ти от забоя до устья, Wn будет равно разности

Кол-во эн-гии, минимально необх-е для фонтанирования будет =

След-но, фонтанир-е возможно, если ,т. е. если из пласта поступает газа > или столько, сколько нужно для подъема 1 м₃ ж-ти на режиме наивысшего к. п. д.

Условие артезианского фонтанирования непосредственно следует из р-я (1) баланса давлений:

(1)

(2)

г де Н  глубина скважины по вертикали (принимается обычно до середины продуктивного пласта);  = (₃ + ₂)/2  средняя плотность жидкости в скважине; ₃, ₂  плотность жидкости соответственно в условиях забоя и устья; g  ускорение сво­бодного падения.