V. Добыча нефти и газа

48. Основы подъема газожидкостной смеси из забоя скважины.

Подъем нефти в стволе скважины может происходить либо за счет пластовой энергии Е_пл , либо за счет пластовой и искусственно вводимой в скважину с поверхности энергий Е_и. В стволе скважины энергия расходуется на преодоление силы тяжести гидростатического столба нефти с учетом противодавления на выкиде скважины (на устье) и сил сопротивлений, связанных с движением - путевого (гидравлическое трение), местного (расширение, сужение, изменение направления потока) и инерционного (ускорение движения). Эти силы вызывают соответствующие расходы энергии: Е_см, Е_тр, Е_м и Е_ин. Отсюда баланс энергии в работающей (подающей на поверхность нефть) скважине можно записать в виде

Е_{пл +} Е_и = Е_{см +} Е_{тр +} Е_м + Е_ин

В общем балансе расходы энергии на местные (Е_м) сопротивления очень малы, поэтому ими всегда пренебрегают.

Если скважина работает за счет только пластовой энергии, которой обладает нефтяной пласт (залежь), то такой способ эксплуатации называют фонтанным, а само явление - фонтанированием. Е_и при фонтанном способе равно 0.

Если скважины не могут фонтанировать, то их переводят на механизированный способ эксплуатации: газлифтный или насосный, когда Е_пл >0 и Е_и >0. В этом случае за счет пластовой энергии нефть поднимается только на высоту, меньшую глубины скважины, то есть уровень жидкости в скважине не доходит до устья (выкида) скважины. Для поднятия жидкости до устья и подачи ее в выкидную линию (сборный трубопровод) требуется ввести в скважину искусственную энергию Е_и. При газлифтном способе в скважину вводят энергию сжатого газа Е_г, а при насосном - энергию, создаваемую насосом.

49. Добыча нефти и газа. Фонтанная эксплуатация скважин.

Все известные способы эксплуатации скважин подразделяются на следующие группы:

1. фонтанный, когда нефть извлекается из скважин самоизливом;

2. компрессорный (газлифтный) - с помощью энергии сжатого газа, вводимого

в скважину извне;

3. насосный - извлечение нефти с помощью насосов различных типов.

Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин зависит от величины пластового давления и глубины залегания пласта. Статистика по используемым способам эксплуатации скважин в России показана в табл. 20

Таблица 24 Статистика по используемым способам эксплуатации скважин в России

Способ эксплуатации	Число скважин, %	Средний дебит, т/сут		Добыча, % от общей
		нефти	жидкости	нефти	жидкости
Фонтанный	4,0	31,1	51,9	19,5	9,3
Газлифтный	1,1	35,4	154,7	11,6	14,6
УЭЦН	48,9	28,5	118,4	52,8	63,0
ШСН	44,1	3,9	11,0	16,1	13,1
Прочие	1,9	-	-	-	-

Примечание: ШСН – штанговые скважинные насосы; УЭЦН – установки центробежных электронасосов.

Фонтанный способ применяется, если пластовое давление велико. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам за счет пластовой энергии. Условием фонтанирования является превышение пластового давления над гидростатическим давлением столба жидкости, заполняющей скважину.

Фонтанные скважины имеют наземное и подземное оборудование.

К наземному оборудованию относятся колонная головка, фонтанная арматура и манифольды (выкидные линии).

Колонная головка предназначается для обвязки устья скважины с целью герметизации межтрубных пространств, а также для подвески обсадных колонн и установки фонтанной арматуры. Колонные головки выпускаются на различные давления от 14,0 до 70,0 МПа. В отдельных случаях (на газовых скважинах) применяются колонные головки на давление до 150,0 МПа.

Фонтанная арматура (рис.37) состоит из трубной головки и фонтанной елки. Трубная головка устанавливаетсят на колонную головку. Трубная головка предназначена для подвески насосно-компрессорных труб (НКТ) и герметизации кольцевого пространства между фонтанными трубами и эксплуатационной колонной, а также для проведения различных геолого-технических мероприятий. Обычно трубная головка представляет собой крестовину с двумя боковыми отводами и трубной подвеской. Фонтанная елка устанавливается на трубную головку. Фонтанная елка предназначена для регулирования отбора нефти и газа, направления их в выкидные линии, проведения ремонтных работ и исследований, а также для закрытия скважины при необходимости. Елка состоит из вертикального ствола и боковых отводов-выкидов. Фонтанная арматура рассчитана на рабочее давление 7, 14, 21, 35, 70 и 105 МПа, имеет диаметр проходного сечения ствола от 50 до 150 мм.

Рис.37 Арматура фонтанная крестовая для однорядного подъемника

1-манометр; 2-трехходовой кран; 3-буфер; 4,9-задвижки; 5- крестовик елки; 6-переводная катушка; 7-переводная втулка; 8-крестовик трубной головки; 10-штуцеры; 11-фланец колонны; 12-буфер

Манифольд - это система труб и отводов и отводов с задвижками или кранами - служит для соединения фонтанной арматуры с трубопроводом, по которому продукция скважины поступает на групповую замерную установку (ГЗУ).

К подземному оборудованию относятся НКТ, т.е подъемник. В фонтанных скважинах применяют бесшовные, цельнотянутые НКТ диаметром от 48,3 мм до 114,3 мм, с толщиной стенок от 4 мм до 7 мм, длиной 5,5 -10 м (в основном 7-8 м). Трубы изготавливаются из высоколегированных сталей на давление 1000 МПа.

Фонтанный способ эксплуатации распространен в Норвегии и в странах Ближнего и Среднего Востока. В нашей стране он использовался на ранних стадиях разработки месторождений нефти в Западной Сибири. Все газовые скважины эксплуатируются фонтанным способом.