§ 7. Периодическая эксплуатация малодебитных скважин

К малодебитным условно относят скважины, производитель­ность которых менее 5—6 м³/сут. Таких скважин на промыслах много, и поэтому при правильной их эксплуатации можно по­лучить значительное количество дополнительно добытой нефти, сэкономить оборудование и другие материальные средства. Особенность многих из них заключается в том, что минималь­ная производительность установки с насосами, имеющими не­большой диаметр, оказывается больше притока нефти из пласта даже в случае понижения забойного давления от атмосферного. В этом случае насосом откачивается вся нефть из скважины (до приема), и далее он эксплуатируется с низкими коэффици­ентами наполнения вследствие засасывания газа низкого дав­ления из кольцевого пространства скважины, что сопровожда-

ется ударами плунжера о жидкость при ходе его вниз и вибра­цией. В результате насос, оборудование станков-качалок, под­шипники быстро изнашиваются и увеличивается расход элект­роэнергии.

Во многих случаях такие скважины целесообразно эксплуа­тировать периодически — останавливать станок-качалку на время накопления жидкости с последующей ее откачкой и т. д. При этом дольше сохраняется оборудование, меньше расходу­ется энергии, но теряется часть добычи нефти (по сравнению с непрерывной откачкой), так как во время остановки станка-качалки жидкость в скважину поступает при возрастающем противодавлении ее столба на пласт. В результате скорость притока жидкости замедляется, т. е. замедляется повышение уровня.

При переводе скважин на периодическую эксплуатацию не­обходимо решить технико-экономическую задачу выбора раци­онального времени накопления t_HaK и откачки /_ОТк жидкости. Предложены аналитические и экспериментальные методы оп­ределения этих величин — по кривым восстановления уровня в скважине, по дебитограммам (кривая роста уровня в мер­нике, оборудованном поплавковым уровнемером), по индика­торным диаграммам, путем подбора приемлемого режима экс­плуатации. В простейшем случае при исследовании на приток с помощью передвижного мерника, оборудованного уровнеме­ром, записывающим в определенном масштабе, высоту столба нефти, линия нарастания уровня в мернике в процессе непре­рывной откачки (если не учитывать влияния упругих явлений в пласте) соответствует линии /, уклон которой характеризует количество поступающей из пласта жидкости (рис. VIII. 15). При пробной эксплуатации скважины с нарастающим временем остановок на накопление /_Нак жидкости получают соответствую­щие кривые откачки 2, З_у 4, которые отражают подачу насоса и рост уровня в мер­нике в процессе откачки жидкости. С понижением уровня в скважине до при­ема насос начинает рабо­тать с подачей, равной производительности пласта (пунктирные линии на рис. VIII. 15). Потери нефти вследствие периодической

Рис. VIII.15. Кривые накопления жидкости в мернике При различ­ных режимах периодической ее откачки

эксплуатации скважины за цикл (время остановки на накоп­ление /_Нак плюс время откачки жидкости /₀тк) будут соответ­ствовать длинам отрезков ав, а'в' и а"в", увеличивающимся с ростом времени накопления жидкости. Поэтому важнейшими параметрами, определяющими технико-экономические показа­тели и эффективность перевода скважины на периодическую эксплуатацию, являются относительное ср и абсолютное AQ снижение дебита:

ф = <2пер/<Энп, (VI 11.28)

где Qnep и <2нп — производительность скважины соответственно при периодической и непрерывной эксплуатации.

AQ = Q_Hn—Qnep. (VI 11.29)

Из рис. VIII. 15 следует, что для режима, описываемого, на­пример, кривой 2,

Ф = ас/вс.

Желательно, чтобы на практике значение ф составляло не ме­нее 0,8—0,95. Если построены дебитограммы, выбирают режим откачки, соответствующий заданному ф.

Различными авторами предложены формулы для аналити­ческого определения периодов накопления и откачки жидкости, учитывающие особенности условия притока. При фильтрации по линейному закону для оценки значения /_нак формула А. С. Вирновского и О. С. Татейшвили имеет вид

<нак = ^-1п(2_Ф^1), (VI 11.30)

где F_K — площадь кольцевого сечения в скважине; 6_УД — удель­ный коэффициент продуктивности, м³/(м-ч). По рекомендации АзНИПИнефти продолжительность периода откачки жидкости /отк (в часах) можно найти по формуле

*

*«к = <н.к—■. (VIII.31)

Е — ф

где е — коэффициент запаса подачи насоса:

8 = T]Q_T/Q_Hn.

Здесь т] — коэффициент подачи насоса; Q_T — теоретическая по­дача насоса; Q_Hn — дебит скважины при непрерывной откачке.

Сложность гидродинамических исследований большого числа малодебитных скважин известными методами, трудность использования передвижных мерников с уровнемерами вслед­ствие неудобств их применения вынуждают операторов при­бегать к определению периодов накопления опытным путем методом проб и ошибок. Но в этом случае затрачивается много времени и нарушается точность установления режимов перио­дической эксплуатации с соответствующими потерями нефти, которые могут быть ощутимыми при большом числе малоде­битных скважин.

Для автоматизации запуска и остановки скважин при пе­риодической эксплуатации предложены различные автомати­ческие устройства, выполняющие заданный режим пусков и остановок станков-качалок. Автоматизация и регулирование режима малодебитных скважин во время насосной их эксплуа­тации осложняются постепенным изменением подачи установок в результате износа плунжера, клапанов, появления утечек, что требует периодического увеличения времени откачки. По­этому регулирующие автоматы проектируют с различным прин­ципом действия. Одни из них основаны на построении дина-мограммы, на которой появляется в верхнем правом углу «га­зовый носик», как только насос откачает жидкость до приема и начнет захватывать газ вместе с жидкостью. После этого ста­нок автоматически останавливается. Предложены автоматиче­ские устройства, регулирующие работу оборудования по данным контроля уровня жидкости в скважине, расхода и давле­ния на выкиде, по вибрации станка-качалки (которая увеличи­вается с уменьшением коэффициента наполнения насоса) и т. д. В США, где велик фонд малодебитных скважин, считается рентабельным выпуск специального малогабаритного оборудо­вания (и штанг с диаметром 12,7 мм) для эксплуатации мало­дебитных скважин. .

При проектировании периодической эксплуатации необхо­димо во всех случаях оценивать себестоимость нефти во время непрерывной и периодической работ оборудования [6].