6 Виды и условия фонтанирования

Подъём жидкости с забоя на поверхность за счёт пластовой энергии называют – фонтанирование скважины, а способ эксплуатации – фонтанным. Зависит от давления насыщения, газового фактора, от структуры потока, режима движения газожидкостной смеси, плотности скважинной продукции, пластового давления.

Условие фонтанирования нефтяной скважины от гидростатического давления: Рпласт>rж g Н,

Где Рпласт –пластовое давление, rж- плотность скважинной продукции, g- ускорение свободного падения, равное 9,81 м/c², Н -длина столба жидкости( глубина скважины по вертикали).

Фонтанирование нефтяных скважин может происходить при пластовых давлениях ниже гидростатического давления столба жидкости. Это обусловлено большим количеством растворенного газа в нефти. Со снижением давления ниже давления насыщения нефти газами во время подъема продукции скважины в колонне НКТ выделяется растворенный газ и образуется газожидкостная смесь плотностью rсм (при чем rсм<rж).

Уравнение баланса давлений в фонтанной скважине:

Рзаб = Рст.ф + Ртр + Р_уст,

где Рзаб - забойное давление (принимается на уровне середины интервала продуктивного пласта), Руст - давление на устье (выкиде) скважины (устьевое давление), Рст.ф - гидростатическое давление флюидов (нефти, воды, газа) в скважине, Ртр - потери давления на гидравлическое сопротивление (трение). рсм- средняя плотность смеси вдоль колонны НКТ. На участке от забоя до точки, где давление равно давлению насыщения Рнас движется однородная жидкость, поэтому давление в НКТ изменяется по линейному закону. При снижении давления ниже Рнас из продукции скважины начинает выделяться газ и образуется газожидкостная смесь. В этом случае давление по НКТ изменяется по нелинейному закону. Если Рзаб< Рнас то нелинейность будет наблюдаться по всей длине скважины.

Выделяют 3 вида фонтанирования:

I – артезианское фонтанирование: Рзаб > Рнас, Руст ³ Рнас, фонтанирование происходит за счёт гидростатического напора, где Рнас – давление насыщения нефти газом.

II – газлифтное фонтанирование: Рзаб ³ Рнас, Руст < Рнас, фонтанирование осуществляется по принципу работы газожидкостного подъёма.

III - газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в пласте: Рзаб < Рнас,

Р_уст < Рнас.

Оборудование фонтанных скважин подразделяется на наземное (устьевое) и подземное (скважинной).

К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру (трубная головка и фонтанная ёлка с запорными и регулирующими устройствами), манифольд, предназначенный для обвязки Ф.А. с выкидными линиями, колонная головка – герметизация между кондуктором и э/колонной.

К подземному оборудованию относят НКТ, которые применяют при всех способах эксплуатации скважин, пусковые муфты (необходимые при освоении скважины), башмачная воронка, в редких случаях забойные штуцера и пакер.

7. Системы газлифтных подъемников. Условие газлифтной экспл-ии.

Газлифт исп-ся в высокодебитных скважинах с большими забойными давлениями, скважинах с высокими газовыми факторами и забойными давлениями ниже давления насыщения, песочных скважинах, а также скважинах, эксплуатируемых в труднодоступных условиях (затопляемость, паводки, болота).

Системы газлифтных подъемников классифицируются на

1. компрессорные и безкомпрессорные (использует газ высокого давления из газовых скважин, т.е. природную пластовую энергию)

2. непрерывный (для высокодебитных) и периодический газлифт (для малодебитных)

3. с центральной (по НКТ) и кольцевой закачкой

4. однорядные двухрядные и полуторорядные

5. по используемому глубинному оборудованию (пакера, перепускные клапана, пусковые и рабочие клапана, накопительные камеры)

Существует 3 основных схемы газлифтных подъемников:

1. Однорядный - наименее металлоемкий подъемник. Газ подается в межтрубное пространство и ГЖС поднимается по колонне труб. Недостатком однорядного подъемника является низкая скорость восходящего потока между забоем и башмаком, недостаточные условия для выноса песка с забоя. Применяют в основном для безводных скв. без выноса песка. Другим недостатком является то, что газ, который может обладать коррозионной активностью контактирует с обсадной колонной.

2. Двухрядный - спуск в скважину 2-х колонн труб. Первый ряд труб обычно спускается до интервала перфорации, а второй под динамический уровень. Достоинство – изоляция газа от контакта с обсадной колонной.Однако двухрядный подъемник - сооружение металлоемкое. Ограничивается выбор диаметра подъемника.

3. Полуторорядный - является разновидностью двухрядного подъемника, в котором для экономии металла трубы первого ряда имеют хвостовую часть (ниже башмака второго ряда) из труб меньшего диаметра. Это существенно уменьшает металлоемкость конструкции, позволяет увеличить скорость восходящего потока, но осложняет операцию по увеличению погружения.

Пусковые и рабочие клапана используются для снижения пускового давления и исключения пульсирующего режима работы подъемника

Пакера и накопительные камеры используются при периодическом газлифте, чтобы изолировать забой от давления нагнетаемого газа, и тем самым увеличить возможную депрессию.

Перепускные клапана используются в компоновках совместно с пакерами для обеспечения работы периодического газлифта.

а—однорядный подъемник; б—двухрядный подъемник; в—полуторарядный подъемник; 1—обсадная колонна; 2—подъемник; 3—воздушные трубы; 4—хвостовик;

Условие фонтанирования: эффективный газовый фактор в сумме с удельным расходом газа должны быть больше расхода газа, необходимого для подъема жидкости на поверхность.

R_Г+G_ЭФ>=R₀ – условие эксплуатации газлифтной скважины