vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

герметичность обсадных колонн, предотвратить возможное открытое фонтанирование и обвалы. При освоении, эксплуатации и ремонте скважин необходимо предпринимать меры по предупреждению открытого фонтанирования, прорывов нефти и газа в другие пласты, преждевременного обводнения скважин, нанесения ущерба другим продуктивным пластам.

Контрольные вопросы

1.Условия притока нефти и газа к скважинам.

2.Уравнение притока.

3.Определение дебита скважины.

4.Виды гидродинамического несовершенства скважин.

5.Учет несовершенства при расчете дебита.

6.Вскрытие продуктивных пластов. Первичное и вторичное вскрытие.

7.Требования к вскрытию пластов.

8.Оборудование забоев скважин. Фильтры.

9.Виды перфорации: кумулятивная, пулевая, торпедная, гидропескоструйная.

10.Оборудование ствола и устья скважин, колонные головки.

11.Условие и методы вызова притока.

12.Техника безопасности и охрана окружающей среды при освоении скважин.

Лекция № 3 Фонтанная добыча нефти

Эксплуатация нефтяных скважин ведется фонтанным, газлифтным или насосным способом. Подъем жидкости и газа от забоя скважины на поверхность составляет основное содержание

процесса эксплуатации скважин. Этот процесс может происходить как за счет природной энергии Wn поступающих к забою скважины жидкости и газа, так и за счет вводимой в скважину энергии с

поверхности Wu.

Газожидкостная смесь, выходя из ствола скважин через специальное устьевое оборудование, направляется в сепараторы (отделители жидкости от газа) и замерные приспособления, затем поступает в промысловые трубопроводы. Для обеспечения движения смеси в промысловых трубопроводах на устье скважин поддерживается то или иное давление.

На основании изложенного можно составить следующий энергетический баланс:

где W1 - энергия на подъем жидкости и газа с забоя до устья скважины;

механизированной добычей нефти.

Передача энергии Wu осуществляется сжатым газом или воздухом, либо насосами, способ эксплуатации называется газлифтный или насосный.

Фонтанирование только от гидростатического давления пласта (Рпл) редко в практике эксплуатации нефтяных месторождений; условие фонтанирования

Рпл > ·g·h

(8)

В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин. Это справедливо даже для месторождений с явно выраженным водонапорным режимом. Для водонапорного режима характерно содержание в нефти газа, находящегося в растворенном состоянии и не выделяющегося из нефти в пределах пласта.

Пластовый газ делает двойную работу: в пласте выталкивает нефть, а в трубах поднимает.

Баланс энергии в скважине и виды фонтанирования

17

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Подъём жидкости на поверхность происходит за счёт пластовой энергии либо за счёт пластовой и искусственной.

Энергия расходуется в стволе скважины:

на преодоление силы тяжести гидростатического столба жидкости с учётом противодавления на устье;

на преодоление сил трения;

местные давления и на преодоление инерционных сил;

Баланс энергии записывается в следующем виде:

Eпл + Eи = Eст + Eтр + Eм + Eин (8)

Когда скважина перестаёт фонтанировать, её переводят на другой метод эксплуатации – газлифтный, насосный.

При механизированых способах и при газлифте нефть поднимается только на определённую высоту, которая меньше глубины скважины.

Для подъёма жидкости до устья при данных способах в скважину вводят дополнительную энергию:

при газлифте – энергия сжатого газа;

при насосном – энергия придаваемая насосом.

По мере подъёма жидкости по стволу скважины снижается давление, выделяется растворимый газ и образуется газожидкостная смесь (ГЖС). Газ выполняет работу по подъёму жидкости в трубах.

Выразим уравнение баланса энергии в скважине через силы гидродинамического давления.

Vсм(Р1-Р2) = Vсм∆Рст + Vсм∆Ртр + Vсм∆Pин (9)

Разделив уравнение на Vсм, получим баланс давлений в скважине: Р1-Р2 = ∆Рст + ∆Ртр + ∆Рин где Р1 – забойное, а Р2 – устьевое давления.

Виды фонтанирования:

1)Артезианское фонтанирование:

2)Газлифтное с выделением газа в стволе.

3)Газлифтное с выделением газа в пласте.

Фонтанирование скважин под действием гидростатического напора

столба жидкости в скважине + давление созданное на устье и + давление необходимое для преодоления трения.

18

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рзаб является минимальным давлением, при котором возможно фонтанирование за счёт гидростатического напора.

Механизм движения газожидкостных смесей (ГЖС) по вертикальным трубам.

Приравниваем эти уравнения в случае одинаковых давлений газа над жидкостью в трубах при условии Р2 = Р0:

Увеличивая Vг в смеси уменьшается плотность смеси увеличивается уровень в трубах. Таким образом принцип подъёма жидкости в трубах заключается в уменьшении плотности в

смеси. При определённом расходе газа начинается перелив жидкости h ≥ L.

Расход жидкости при увеличении расхода газа сначала возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается. Это связанно с тем, что труба длинной L и диаметром d при постоянном перепаде давления м/о пропускать определённый расход жидкости ил газа.

Зависимость V-ого расхода жидкости от V-ого расхода газа называется кривой

лифтирования.

т.А соответствует началу подачи жидкости.

т.В – точка оптимальной подачи (оптимальный режим работы характеризуется максимальным КПД и минимальным значением расхода газа).

т.С – точка максимальной подачи.

т.Д – срыв подачи подъёмника по жидкости.

Отрезок ВС называется рабочей ветвью кривой лифтирования, она получена при заданном относительном погружении труб под уровень жидкости.

В общем случае подача подъёмника, т.е. Q является функцией многих параметров. С увеличением Р1 и Р2 или длины L подача Q возрастает. Поскольку с увеличением h1 или Р1 потребляется меньший расход газа для наступления перелива, то чем больше относительное погружение тем выше должна быть расположена кривая лифтирования.

Если ε >1, то происходит естественное фонтанирование. Если ε ≤1, то происходит газлифт.

Если ε =0, то процесс лифтирования невозможен.

19