Способи експлуатації свердловин

Процес видобування насгти охоплює переміщення нафти, газу і води (флюїдів) у пласті до вибоїв видобувних свердловин. їх піднімання з вибоїв на поверхню та промислове збирання 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 відбува­тись або за рахунок пластової енергії , або за рахунок пластової та штучно введеної у свердловину з поверхні Е_ш енергій. У стовбурі свердловини енергія витрачається на подолання сили ваги гідростатичного стовпа водонафтової суміші сил шляхового (гідравлічне тертя) опору (Е_т), місцевих (розширення, звуження, зміна напрямку потоку) опорів {Е_м) га інерційних (прискорення) опорів пов'язаних з рухом, а також на транспортування продукції свердлоьини від гирла до пункту збору і підготовки нафти

Звідси рівняння балансу енергій в працюючій (яка подає на поверхню нафту) свердловині можна записати у вигляді:

У загальному балансі витрати енергії на місцеві (Е_м ) інерційні (Е_ІН) опори дуже малі, тому ними, як правило, нехтують .

Я кщо свердловина працює тільки за рахунок пластової енергї, такий спосіб її експлуатації називають фонтанним. Зрозуміло, що в разі фонтанного способу . Звідси фонтанний спосіб є найекономічнішим і, як природний 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 значно продовжити період фонтанування свердловин. Фонтанним способом вилучається основна частина світового видобутку нафти (до 75-80 %).

Якщо свердловини не можуть фонтанувати, їх перево­дять на механізовані способи експлуатації: газліфтний чи на­сосні, коли і . 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 Е_ш .

У разі газліфтного способу у свердловину подають енергію стисненого газу Е_г, а в разі насосних способів - енергію.яка створюється насосом.

Під час експлуатації свердловини будь-яким (фонтанним, газліфтним, насосним) способом, у міру проходження нафти вздовж стовбура, із 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, причому рідина може бути однофазною (нафта) або двофазною (суміш нафти та води).

Принцип та характеристика роботи газорідинного піднімача

Принципову схему газорідинного піднімача показано на рис. 3.1. У водоймище з тостійчим рівнем занурено підіймальні труби 1 довжиною , на глибину . До нижнього кінця підіймальних труб (до башмака труб) по трубах 2 (лінія газоподавання) підводиться газ. У підіймальних трубах газ спливає в рідині згідно з законом Архімеда і утворює газорідинну суміш, яка піднімається на висоту . Оскільки труби 1 і водойма є сполученими госуди-нами, то у башмака труб буде абсолютний тиск, з одного боку.

і, з другого боку,

де: - густини відповідно рідини та газорідинної суміші; - прискорення вільного падіння; - атмосферний тиск повітря над рівнем рідини; - протитиск на викиді з піді­ймальних труб.

Прирівнюючи (3.2) і (3.3), у випадку однакових тисків газу над рідиною в трубах та водоймі, тобто за умови , отримуємо:

(3.4)

Так як середня густина суміші рідини і газу є меншою густини рідини . Для будь-якого тіла за постійної маси густина тим менша, чим більший його об'єм. Із збільшенням об'єму газу в суміші (об'ємна витрата газу), зменшується густина суміші і, відповідно, підвищується . Така суміш може існувати тільки під час руху одної чи двох фаз. Отже, принцип піднімання рідини (роботи газорідинного піднімача) полягає в зменшенні густини суміші в підіймальних трубах.

Експерименти показали, ще зі збільшенням витрати газу збільшується висота піднімання рідини в трубах і за певної його витрати починається переливання рідини Ви­трата рідини під час збільшення витрати газу спершу зростає, сягає максимуму, а відтак зменшується до нуля. Це пов'язано з тим. що труба заданої довжини та діаметра за постійного перепаду (різниці) тиску може пропускати цілком конкргтну кількість ріди чи. газу або газорідинної суміші. Залежність об'ємної витрати рідини від об'ємної витрати газу , яка зведена до нормальних умов (тиск 0,1 МПа,

температура 273 К) називають кривою ліфтування (рис. 3.2). Звідси, газорідинний піднімач можна назвати газліфтом.

Лекція № 17