22. Гидродинамическое несовершенство скважин
Виды несовершенства скважин.Скважина называется гидродинамически совершенной, если она вскрывает продуктивный пласт на всю толщину и забой скважины открытый, т. е. вся вскрытая поверхность забоя является фильтрующей.Если скважина с открытым забоем вскрывает пласт не на всю толщину h, а только на некоторую глубину b, то ее называют гидродинамически несовершенной по степени вскрытия пласта. При этом называется относительным вскрытием пласта.Если скважина вскрывает пласт до подошвы, но сообщение с пластом происходит только через специальные отверстия в обсадной колонне и цементном камне или через специальные фильтры, то такую скважину называют гидродинамически несовершенной по характеру вскрытия пласта.Нередко встречаются скважины с двойным видом несовершенства-как по степени, так и по характеру вскрытия пласта.Степень и характер вскрытия пласта имеют важное значение при разработке месторождений нефти и газа, так как они определяют фильтрационные сопротивления, возникающие в призабойной зоне, и, в конечном итоге, производительность скважин. Выбор степени и характера вскрытия осуществляется в зависимости от физических свойств пластов, их толщины, степени неоднородности, способа разра ботки и т. д. Несовершенство скважин по степени и характеру вскрытия приводит к таким деформациям линий тока, которые приводят к возникновению в призабойной зоне сложных неодномерных течений. В связи с этим рассмотрение особенностей притока к гидродинамически несовершенным скважинам имеет большое практическое значение.
Системы и конструкции компрессорных подъемников
Компрессорная эксплуатация нефтяных скважин является искусственным фонтанированием скважин. Разница заключается в том, что при компрессорной эксплуатации подъем жидкости из скважины происходит под действием энергии сжатого воздуха или газа, нагнетаемого в скважины, а при фонтанировании источником этой энергии является газ, поступающий из пласта.
Рабочий агент (воздух, газ) подается с поверхности в скважины в сжатом состоянии, что достигается при помощи специальных машин — компрессоров. Если в скважины нагнетают сжатый воздух, то установка называется эрлифтом, если же нагнетают газ, то газлифтом.
Для эксплуатации компрессорным способом скважины оборудуют однорядным или двухрядным подъемником (рис. 1). При двухрядном подъемнике трубы первого ряда (большего диаметра) предназначаются для нагнетания в скважину рабочего агента, а трубы второго ряда (меньшего диаметра), называемые подъемными, используются для подъема жидкости.
Принцип работы компрессорной скважины, оборудованной однорядным подъемником, схематически изображен на рис. 2. До пуска скважины в работу жидкость в обсадной колонне и в подъемных трубах находится на каком-то уровне, называемом статическим.
Рис.1. Конструкции и системы подъемников.
а - однорядный подъемник кольцевой системы; б - двухрядный подъемник кольцевой системы; в - двухрядный ступенчатый (полуторарядный) подъемник кольцевой системы; г- однорядный подъемник центральной системы
Если в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и спущенными трубами нагнетать компрессором рабочий агент, то уровень жидкости в кольцевом пространстве между эксплуатационной колонной и подъемными трубами будет понижаться, а в подъемныхтрубах повышаться. Уровень жидкости в кольцевом (затрубном пространстве при непрерывном нагнетании в него рабочего агента будет понижаться до тех пор, пока не достигнет нижнего конца подъемных труб (рис. 2, б).
Рис. 2. Схема работы компрессорной скважины.
1 — уровень жидкости в скважине перед продавливанием; б — жидкость в затрубном пространстве оттеснена до башмака подъемных труб; в — перелив жидкости через подъемные трубы.
По мере оттеснения жидкости в кольцевом пространстве давление рабочего агента будет повышаться и достигнет наибольшей величины, когда уровень жидкости в кольцевом пространстве понизится до конца подъемных труб.
Вытеснив из кольцевого пространства жидкость, рабочий агент начнет поступать в подъемные трубы и перемешиваться в виде отдельных пузырьков с жидкостью. В подъемных трубах образуется смесь жидкости с воздухом (газом), и если газ будет подаваться непрерывно, то удельный вес смеси будет уменьшаться, вследствие чего уровень в подъемных трубах будет подниматься и, достигнув верхнего конца подъемных труб, жидкость начнет переливаться (рис. 2, в) из них.