3.2. Схемы оборудования нефтяных и газовых скважин

Основными источниками естественного фонтанирования являются потенциальная энергия жидкости W_ж и газа W_r, выделяющегося из нефти при давлении, меньшем давления насыщения. Таким образом, естественное фонтанирование осуществляется только за счет природной энергии W_n, которой обладает продукция скважины на забое W_заб:

W_заб = W_n + W_ж + W_r. (3.1)

В зависимости от физико-химических свойств продукции и технологического режима работы скважины составляющие природной энергии (W_ж и W_r) могут быть различными по величине:

W _ж  W_r

W_ж = W_r (3.2)

W_ж  W_r

В зависимости от соотношения этих слагаемых природной энергии, а также от соотношения Р_заб, и Р_нас можно использовать различные принципиальные схемы оборудования добывающих скважин, которые представлены на рис. 3.1.

Если разработка ведется при искусственном воздействии на залежь, например, поддержанием пластового давления, то в залежь вводится значительное количество потенциальной энергии с поверхности, которая распределяется между скважинами, и на каждую скважину приходится определенное количество искусственно введенной энергии W_и.

В общем случае энергия, которой располагает продукция на забое скважины, такова:

W_заб = W_н + W_и

или

W_заб = W_ж + W_r + W_и (3.3)

Из выражения (3.3) следует, что при W_и=0 подъем продукции скважины осуществляется только за счет природной энергии, поэтому такой способ будем называть естественным фонтанированием. Если же W_и > 0, то такой способ подъема продукции будем называть искусственным фонтанированием.

Если в выражении (3.3) положить W_н = 0 и W_r = 0 (Р_у≥Р_нас), где Р_у - противодавление на устье скважины, то

W_заб = W_ж (3.4)

и такой вид фонтанирования называется артезианским.

Возвратимся к рис. 3.1, на котором схематично показаны скважины, осуществляющие подъем продукции за счет фонтанирования.

Схема, представленная на рис. 3.1,а, предпочтительна в том случае, когда W_ж ≤ W_r(Р_б ≤ Р_заб), т.е. для нефтей различной газонасыщенности и с большим давлением насыщения (Р_заб ≤ Р_нас), что позволяет в значительной степени использовать природную энергию газа на подъем продукции (Н_б ≈ L_с), где Р_б – башмачное давление; Р_заб – давление на забое (забойное давление); Н_б – глубина спуска башмака подъемника; L_с – глубина (длина) скважины.

Схема, представленная на рис. 3.1,б, предпочтительна в том случае, когда W_ж > W_r, т.е. для нефтей с невысокой газонасыщенностью и небольшим давлением насыщения. С целью максимального использования природной энергии газа башмак подъемника необходимо спускать на глубину, соответствующую давлению насыщения (Р_б = Р_нас, Н_б < L_с).

Схема, представленная на рис. 3.1в, предпочтительна в том случае, когда W_ж >W_r (Р_заб > Р_нас, Р_б < Р_нас,), и может быть рекомендована для различных физико-химических свойств продукции при определенных технологических ограничениях. По экономическим критериям эта схема может не уступать двум предыдущим.

Схема, представленная на рис. 3.1,г, характерна для артезианских скважин и технологически отличается от описанных тем, что давление на устье скважины больше или равно давлению насыщения (Р_у ≥ Р_нас).

Забойное давление для таких скважин рассчитывается так:

Р_заб ≥ L_сρ_жg+∑Р_с+Р_нас, (3.5)

где ρ_ж - плотность продукции скважины, кг/м³; ∑Р_с - суммарные потери энергии на преодоление сопротивлений, определяемых динамикой потока, Па.

Г лубина спуска башмака подъемника Н_б в таких скважинах может быть различной и зависит только от свойств продукции и режима ее движения. В отдельных случаях допустима эксплуатация таких скважин без подъемных труб.