Контрольні питання

1. Що розуміють під режимом роботи нафтогазових покладів?

2. Які режими роботи нафтових покладів Вам відомі?

3. Які режими роботи газових покладів Вам відомі?

12 Способи експлуатації свердловин

Процес видобування нафти охоплює переміщення нафти, газу і води (флюїдів) у пласті до вибоїв видобувних свердловин, їх піднімання з вибоїв на поверхню та промислове зьирання продукції свердловин.

Спосіб піднімання нафти у стовбурі з вибою на поверхню називають способом експлуатації свердловини. У теперішній час застосовують такі основні способи експлуатації свердловин: фонтанний, газліфтний і насосні.

Піднімання нафти у стовбурі свердловини може відбуватися або за рахунок пластової енергії, або за рахунок пластової та штучно введеної у свердловину з поверхні енергій. У стовбурі свердловини енергія витрачається на подолання сили ваги гідростатичного стовпа водонафтової суміші, сил шляхового (гідравлічне тертя) опору, місцевих (розширення, звуження, зміна напрямку потоку) опорів та інерційних (прискорення) опорів, пов`язаних з рухом, а також на транспортування продукції свердловини від гирла до пункту збору і підготовки нафти.

Якщо свердловина працює тільки за рахунок пластової енергії, такий спосіб її експлуатації називають фонтанним.

Фонтанний спосіб є найекономічніший і, як природній спосіб, має місце на щойно відкритих, енергетично невиснажених родовищах. Якщо в покладі підтримується пластовий тиск шляхом закачування води чи газу, то в окремих випадках вдається продовжити період фонтанування свердловин. Фонтанним способом вилучається основна частина світового видобутку нафти (до 75-80 %) і 100 % газу.

Якщо свердловини не можуть фонтанувати, їх переводять на механізовані способи експлуатації: газліфтний чи насосні. У цьому випадку за рахунок пластової енергії нафта піднімається лише на висоту, меншу глибини свердловини, тобто рівень рідини у свердловині не доходить до гирла свердловини. Для піднімання рідини до гирла свердловини і подавання її у викидну лінію (збірний трубопровід) потрібно ввести у свердловину штучну енергію. У разі газліфтного способу у свердловину подають енергію стисненого газу, а в разі насосних способів – енергію, яка створюється насосом.

Під час експлуатації свердловини будь-яким способом, у міру проходження нафти вздовж стовбура, з неї виділяється розчинений газ внаслідок зменшення тиску, коли він стає меншим тиску насичення нафти газом. При цьому утворюється газорідинна суміш. Газ, який виділяється у висхідному потоці виконує роботу з піднімання рідини в трубі, прияому рідина може бути однофазною (нафта) або двофазною (суміш нафти та води).

12.1 Види фонтанних свердловин

Залежно від співвідношення вибійного та гирлового Р₂ тисків з тиском насичення нафти газом Р_нас, розрізняють 3 типи фонтанних свердловин:

Артезіанське фонтанування: Р_в >Р_нас, Р₂ ≥ Р_нас, тобто фонтування відбувається за рахунок гідростатичного напору рідини.

У свердловинах має місце звичайне переливання рідини через гирло, рухається негазована (без вільного газу) рідина (аналогічно артезіанським водяним свердловинам). У затрубному просторі між пілнімальними трубами і обсадною експлуатаційною колоною знаходиться рідина, в чому можна переконатися, відкривши наприклад, триходовий кран під манометром, що показує затрубний тиск Р_затр.

Газліфтне фонтанування з початком виділення газу у стовбурі свердловини: Р_в ≥Р_нас, Р₂ < Р_нас. У пласті рухається негазована рідина, а у свердловині – газована суміш. Якщо тиск біля башмака піднімальних труб Р₁ ≥ Р_нас, то в затрубному просторі усюди і біля гирла знаходиться газ, а затрубний тиск Р_затр ≤ 0,1-0,5 МПа.

Так як Р₁ ≥ Р_нас> Р₂, то в міру піднімання нафти тиск знижується, збільшується кількість газу, має місце розширення газу, зростає газовміст потоку, тобто фонтанування відбувається за приницом поботи газорідинного піднімача.

Газліфтне фонтанування з початком виділення газу у пласті: Р_в < Р_нас, Р₂ < Р_нас. У пласті рухається газована рідина, до вибою свердловини та до башмака піднімальних труб поступає газорідинна суміш. Внаслідок часткової сепарації газу біля башмака піднімальних труб у затрубний простір поступає вільний газ, тому у разі, коли Р_в < Р_нас, рівень рідини завжди встановлюється біля башмака піднімальних труб. Затрубний тиск газу Р_затр, як правило, високий, майже сягає значень тисків Р₁ і Р₂. У разі витікань газу із затрубного простору (через канали негерметичності в різьових з`єднаннях ліфтових труб і обсадної колони, в гирловому устаткуванні), рівень рідини буде знаходитись вище башмака піднімальних труб.

Фонтанування свердловини будь-якого типу можливе в тому випадку, якщо з пласта на вибій надходить енергії не менше, ніж потрібно її для піднімання флюїдів на поверхню.

Умова артезіанського фонтанування: Р_в > Нρg + Р_т + Р₂.

Втрати тиску на тертя Р_т розраховуються за формулою Дарсі-Вейсбаха_..