Методы оптимизации режимов работы и выбор оборудования фонт скв

уравнение баланса давлений в фонтанной скважине р_з – р₂ = р_{ст ф} + р_тр + р_ин

где р₃ —забойное давление (принимается обычно на уровне середины интервала продуктивного пласта); р₂— давление на устье скважины; р_{ст ф} — гидро­статическое давление флюидов в скважине; р_тр—потери давления на гидравлическое сопротивление (трение); р_ин - потери давления на инерционное сопротивление (пренебрегают вследствие малости).

В зависимости от соотношения р_з и р₂ с давлением насыще­ния нефти газом р_н (от место положения начала выделения газа из нефти) можно выделить три вида фонтанирования и соот­ветствующие им три типа фонтанных скважин:

Артезианскоефонтанирование: р₃>р_н, р₂≥р_н, т. е. фонтанирование происходит за счет гидростатического на­пора. В скважине наблюдается обычный перелив жидкости, движется негазированная жидкость. В затрубном пространстве между насосно-компрессорнымтрубами и обсадной колонной находится жидкость. Газ выделяется из нефти за пределами скважины в вы­кидной трубе.

Газлифтное фонтанирование с началом выде­ления газа в стволе скважины: р_з≥р_н, р₂<р_н. В пласте движется негазированная жидкость, а в скважине - газожидкостная. При давлении у башмака НКТ p₁≥p_н, в затрубном пространстве на устье находится газ и р_затр обычно небольшое (0,1-0,5 МПа). Так как p₁≥p_н >р₂, то по мере подъема нефти давление снижается, увеличивается количество свободного газа, происходит расширение^: газа, растет газосодержание потока, т. е. фонтанирование осуществляется по принципу работы газо­жидкостного подъема.

Газлифтное фонтанирование с началом выде­ления газа в пласте: р₃<р_н, р₂<р_н. В пласте дви­жется газированная жидкость, на забой и к башмаку НКТ по­ступает газожидкостная смесь. После начала притока основ­ная масса газа увлекается потоком жидкости и поступает в НКТ. Часть газа отделяется и поступает в затрубное пространство, там накаплива­ется, уровень жидкости снижается и достигает башмака НКТ. Со временем наступает стабилизация и при р_з<р_н уро­вень всегда устанавливается у башмака НКТ. Затрубное дав­ление газа высокое. При утечках газа из затрубного пространства (через негерметичности в резьбовых соединениях НКТ, обсадной ко­лонне, устьевом оборудовании) уровень будет находиться выше башмака НКТ. Чем меньше расход и вязкость жидкости, больше расход газа у башмака, зазор между НКТ и эксплуата­ционной колонной, тем больше газа сепарируется в затрубное пространство.

Исследования режима скв проводят на трех и более установившихся режи­мах работы. При фонт экспл также необходимо, чтобы га­зовый фактор Gо был мин-ным и поддерживался режим, при котором невозможны пульсации, приводящие к срыву фон­танирования и способствующие осаждению песка. Причиной пульсаций может быть скопление газа в затрубном простран­стве и периодический его прорыв в НКТ. Их можно уменьшить или устранить созданием в НКТ рабочих отверстий диаметром в несколько мм на расстоянии 30—40 м от башмака, установкой вместо отверстий рабочего газлифтного клапана, оборудованием башмака НКТ башмачной ворон­кой (раструбом) или забойным штуцером, создающим перепад давления 0,1—0,2 МПа, переводом, работы скважины с оптимального на максимальный режим, а также отключением затрубного пространства с помощью пакера.

Оборудование фонтанных скважин

Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, дол­жно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и воз­можность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).

К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру и манифольд. Фонтанной арматурой оборудуют фонтанные нефтя­ные и газовые скважины. Ее устанавливают на колонную го­ловку.

Фонтанная арматура включает трубную головку и фонтан­ную елку с запорными и регулирующими устройствами. Труб­ная головка предназначена для подвески насосно-компрессорных труб и герметизации пространств между ними и обсадной эксплуатационной колонной.Фонтан­ная елка предназначена для направления потока в выкидную линию, а также для регулирования и контроля работы сква­жины. Она может включать либо один или два тройника (одно- или двухъярусная тройниковая арматура), либо крестовину (крестовая арматура). Двухструнная (двухъярусная тройнико­вая и крестовая) конструкция елки целесообразна в том слу­чае, если нежелательны остановки скважины, причем рабочей является верхняя или любая боковая струны, а первое от ствола запорное устройство — запасным. Сверху елка заканчи­вается колпаком (буфером) с краном и маномет­ром. Для спуска в работающую скважину приборов и устройств вместо буфера ставится лубрикатор.На выкидных линиях после запорных устройств для регули­рования режима работы скважины ставят регулирующие уст­ройства (штуцер), обеспечивающие дросселирование потока вследствие изменения площади проходного сечения. Они под­разделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемый штуцер представляет собой диа­фрагму или короткую втулку (насадку) с малым отверстием.Диа­метр отверстия штуцера обычно подбирают опытно при иссле­довании скважины. Такой штуцер надежен в эксплуатации и незаменим при нали­чии песка в продукции.

Быстросменный штуцер состоит из разъемного корпуса, за­жимаемого между фланцами на выкидной линии арматуры при помощи шпилек. В корпус вставляется пробка с коническим от­верстием под сменную штуцерную втулку. Герметичность обес­печивается резиновыми уплотнениями. Применяют также более простые штуцеры, которые пред­ставляют собой диск толщиной 7—10-мм, в центре которого имеется отверстие с резьбой для завинчивания штуцерной втулки. На фланцах боковых отводов трубной головки ифонтанной елки предусматриваются отверстия для подачи ингибиторов коррозии и гидратообразования в затруб­ное пространство и ствол елки, а также под карман для тер­мометра.

Манифольд предназначен для обвязки фонтанной арматуры с выкидной линией, подающей продукцию на груп­повую замерную установку. Манифольд монтируют в зависимо­сти от местных условий и технологии эксплуатации. К подземному оборудованию относятся НКТ, которые применяют при всех способах эксплуатации скважин. Преду­сматривается изготовление НКТ муфтовых(с гладкими концами, приварными и высадкой наружу), без муфтовых(с высадкой внутрь и наружу).На конце каждой трубы наносится маркировка (характеристика). Трубы всех типов исполнения изготавливают длиной от 5,5 до 11 м.

При эксплуатации фонтанных скважин находят применение комплексы оборудования для предупреждения открытых фон­танов (типа КУСА и КУСА-Э). Они могут обеспечивать герметичное перекры­тие ствола скважины в случае разгерметизации устья, при от­клонении параметров (давления, дебита) работы скважин от заданных и при возникновении пожара.

Основные элементы комплексов — пакер, скважинный клапан-отсекатель, устанавливаемый внутрь НКТ на глубине до 200 м и наземная станция управления. Управление клапаном-отсекателем может быть пневмо- (тип КУСА) или электрогид­равлическим (типа КУСА-Э). Запорным органом служит хло­пушка или шар. Клапан-отсекатель может быть закрыт со станции управления принудитель­ным путем или дистанционно с пульта диспетчера, связанного со станцией управления посредством промысловой телемеха­ники.