Что такое фонтанный способ эксплуатации скважин

Фонтанный способ добычи нефти: особенности процесса

Россия богата нефтяными месторождениями. Страна обладает почти 13 % процентами месторождений, известных на данный момент, — это главный источник наполнения бюджета.

Один из способов добычи — фонтанный. Подразумевается использование скважин, подъем нефти происходит с помощью пластовой энергии. Пластовое давление достигается двумя путями:

1. Естественное давление. Производится природной энергией пласта.
2. Искусственное давление. В пласт помещаются жидкие и газообразные агенты, при которых и поддерживается напор.

При добыче материала таким способом скважина оснащается лифтовой колонной и фонтанной арматурой. В определенных ситуациях отверстие оборудуется пакерами и автоматическими/механическими клапанами.

Основные преимущества метода

Фонтанный метод добычи применяется при обнаружении новых точек по добыче черного золота. Одно из оснований для этого — доступность и эффективность данного способа. Он не подразумевает использование дополнительных средств, энергоресурсов, определенного оборудования. Ведь материал достигает поверхности из-за чрезмерного напора сырья в залежи.

1. Доступное оборудование.
2. Минимальные траты электроэнергии.
3. Возможность регулировать процесс добычи и возможность полностью остановить его.
4. Управление процессом добычи можно осуществлять удаленно.
5. Длительный межтехнологический промежуток функционирования оборудования.

Чтобы производить добычу сырья, необходимо полностью контролировать скважину запорной арматурой, которую необходимо установить. Это позволяет контролировать график работы, осуществлять герметизацию, при необходимости — консервацию.

Структура нефтяных скважин

Схема нефтескважины включает множество составляющих:

1. Пакет.
2. Фонтанная арматура.
3. Трубопровод для откачки сырья.
4. Кондуктор.
5. Цемент.
6. Промежуточная обсадная колонна.
7. Обсадная колонна.
8. Насосно-компрессорная колонна.

Для добычи материала осуществляют бурение на необходимую глубину. Часто поперечник скважины достигает 40 см.

Обсадные трубы применяются для предотвращения обваливания. Промежуток между обсадной колонной и стеной заливают цементным раствором. За счет этого разделяются залегающие пласты. Изделия не поддаются влиянию пластовых вод.

Колонна подъемных труб

По подготовленному оборудованию сырье поступает на поверхность земли. Колонны иначе называют насосно-компрессорными.

Специалисты определяют диаметр труб, опираясь на определенные данные:

1. Давление нефти.
2. Ожидаемый дебит сырья (дебит — количество добытого материала в сутки, в метрах кубических. Чем выше ожидаемый дебит, тем больше диаметр)
3. Глубина залегания материала.

Обычно диаметр равен 40,3–00,3 мм.

Фонтанная арматура с выкидными линиями

Фонтанная арматура представляет собой ряд механизмов, устанавливаемых на скважине. В состав входит трубная головка и фонтанная елка.
ФА включает запорные механизмы:

• прямоточные задвижки;
• пробковые краны.

Сооружение необходимо для нескольких целей:

1. Поддержание колонны НКТ в подвешенном состоянии.
2. Запайка затрубных отверстий и их изоляция.
3. Регулировка обозначенного графика работы.

К установке есть ряд требований, регламентированных ГОСТ (13846-89). Их нарушение недопустимо.

Отсекатель скважины

Чтобы предотвратить открытый фонтан в случае разрушения устьевого оборудования, необходимо осуществить установку клапана-отсекателя. Он монтируется в нижней части установки. Также это необходимо производить при ремонтных работах.

Отсекатель разделяет верхнюю фильтровую часть и нижнюю часть.

Технические манометры

Работу трубных головок необходимо контролировать на предмет давления. Чтобы это сделать, нужно установить 2 манометра на фонтанной елке.

Одно устройство нужно установить сверху, чтобы следить за давлением в устье. Второй прибор устанавливается на боковом отводе. Он измеряет показатели в межтрубном промежутке.

Камера запуска шаров

Добыча ценного сырья сопряжена с различными сложностями. Одна из них — выпадение парафина в выкидных линиях. Помимо этого имеют место механические загрязнения, образования песчаных пробок.

Избавляться от парафина можно различными путями. Один из них — применение резиновых шаров, обосновавшихся в камере запуска, монтированной на струне фонтанной арматуры.

При определенной степени запарафинивания выносных линий открывается шибер, из камеры выступает шар диаметром больше выкидной линии.

Шар чистит линии, двигаясь в приемную камеру при помощи потока получаемого сырья.

Перфорация

Завершающий шаг подготовки нефтескважины — перфорация. В месте нахождения пласта делается отверстие, в результате чего создается канал. Через него сырье выходит из пласта по стволу. В итоге оно попадает на поверхность.

Иные способы добычи материала

Существует несколько других способов добывания сырья:

Каждый из них имеет определенные плюсы и минусы.

Газлифтный метод

Этот способ добычи относится к механизированному. Он актуален тогда, когда энергии пласта остается мало, чтобы вытолкнуть на поверхность нефть. Тогда подъем производится за счет подкачки в пласт сжатого газа. Подкачивать можно воздух или фоновый газ из близлежащего месторождения.

Чтобы произвести сжатие, необходимо применить компрессор высокого давления. Тогда способ будет именоваться компрессорным.

Если подавать в пласт газ под давлением, то газлифтный метод будет называться бескомпрессорным. Вещество будет поступать из близлежащего месторождения.

При данном методе не нужно действовать с нуля, чтобы вести работу на месторождении. Нужно дополнить оборудование от фонтанной установки. Потребуются определенные клапаны подвода сжатого газа. Они монтируются на разной глубине.

Главные плюсы газлифта по сравнению с другими механизированными способами добычи:

1. Возможно получить большое количество материала с различных глубин на разных этапах разработки скважины с адекватной себестоимостью.
2. Реально продолжать работу при значительных искривлениях отверстия.
3. Работа ведется с загазованными и перегретыми пластами.
4. Полный контроль работы.
5. Оборудование эффективное и надежное.
6. Можно использовать несколько пластов одновременно.
7. Техническое обслуживание и ремонт не вызывают затруднений.

При большом количестве плюсов есть и недостатки — дороговизна металлоемких устройств.

В связи с этим газлифт используется для подъема легкой нефти с большим показателем газовой составляющей.

Механизированная технология: насосная

Насосное оборудование позволяет осуществлять подъем вещества по отверстию. Насосы делятся на штанговые и бесштанговые. Вторые — погружного типа, электроцентробежные.

Чаще всего прибегают к применению штанговых глубинных насосов. Это проверенный, надежный и доступный метод. При этом удастся работать в углублениях до 2500 м. Один насос производит до 500 метров кубических в сутки.

Конструкция включает в себя насосные трубы. В них подвешены на жестких штанговых толкателях плунжеры. Станок-качалка производит возвратно-поступательные движения плунжеров. Станок имеет крутящий момент от двигателя за счет системы многоступенчатых редукторов.

Из-за низкой степени крепости и работоспособности штанговых плунжерных насосов на данный момент предпочтение отдается насосным моделям погружного вида — электроцентробежным насосам (ЭЦН).

• простое ТО;
• высокая работоспособность (1500 метров кубических в сутки);
• доступно обрабатывать наклонные скважины;
• длительные интервалы между ТО.

В случае подъема тяжелой нефти стоит применять насос винтового типа. Они надежны и высокопроизводительны. Недостаток заключается в низком уровне защиты в химической среде, что приводит к коррозии.

Каждая технология используется, так как в каждой есть свои плюсы и минусы. Выбор стоит делать, исходя из множества параметров, описывающих определенное месторождение. Только тщательный анализ позволит сделать правильный выбор.

Источник

Фонтанный способ эксплуатации скважин

Скважины эксплуатируют двумя способами:

Фонтанный способ эксплуатации скважин применяться, когда энергия пласта достаточна для подъема флюида от забоя к поверхности.

Фонтанный способ эксплуатации считается наиболее выгодным, потому что не требует специального оборудования. В связи с этим, важнейшей задачей является обеспечение длительного фонтанирования скважины при рациональном расходовании пластовой энергии.

Фонтанирование скважины может происходить за счет:

— гидростатического давления пласта;

— растворенного в нефти газа;

— энергии имеющейся газовой шапки;

— энергия искусственного нагнетания в пласт жидкости или газа.

Работу скважины регулируют за счет изменения ее дебита специальными штуцерами, установленными на устье скважины. Штуцеры бывают регулируемые и нерегулируемые. Первые представляют собой дроссель (игольчатый вентиль), вторые — втулки или диски с отверстиями диаметром 3—15 мм. Детали, взаимодействующие с потоком пластовой жидкости, выполняются из износостойких материалов.

Все остальные виды эксплуатации скважин относятся к механизированному способу. Они имеют один общий признак: энергия для подъема пластовой жидкости на поверхность подводится извне и с помощью оборудования, расположенного в скважине, передается жидкости. Так как высота всасывания насоса не превышает 5-8 м, то для подъема жидкости из скважины глубиной в несколько сотен или тысяч метров насос приходится опускать в скважину и для обеспечения его надежной работы погружать под уровень пластовой жидкости.

Источник

Все о нефти

Добыча нефти. Способы эксплуатации скважин

Как известно, в стволе скважины всегда присутствует жидкость. На этапе бурения скважины – это буровой раствор. По окончании бурения его, как правило, замещают технической водой. А в результате мероприятий по освоению скважины ствол заполняется пластовой жидкостью (нефтью или нефтью с водой). Таким образом, как я уже сказал, в стволе скважины всегда присутствует столб жидкости.

Столб жидкости создает гидростатическое давление (Р) на забой скважины, которое описывается известным уравнением:

P — гидростатическое давление;
ρ — плотность жидкости;
g — ускорение свободного падения;
h — высота столба жидкости

Для того чтобы в скважину поступала жидкость из пласта (будь то нефть, газ или вода) должно соблюдаться простое условие: пластовое давление должно быть выше гидростатического давления столба жидкости в стволе скважины.

Теперь, если энергия пласта изначально высока и пластовое давление выше давления столба жидкости в стволе скважины, то получаем естественный приток нефти. Такой способ называется фонтанный способ эксплуатации скважины.

Если энергии пласта недостаточно, чтобы обеспечить приток нефти в скважину, то у нас есть два варианта. Согласно приведенной выше формуле нам надо либо уменьшить плотность жидкости (ρ) в стволе скважины, либо уменьшить высоту столба жидкости (h). На величину g мы повлиять не можем, так как это величина постоянная.

На изменении плотности жидкости основан газлифтный способ эксплуатации скважины. При этом способе с помощью колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) в скважину закачивают сжатый газ. Пузырьки газа, поднимаясь к устью скважины, снижают плотность столба жидкости, что обеспечивает снижение гидростатического давления и соответственно приток нефти из пласта.

Если же снижения плотности жидкости недостаточно для притока нефти, то остается только снижать высоту столба жидкости. Этого достигают насосными способами эксплуатации скважины. В скважину, попросту говоря, спускают насос и откачивают присутствующую в ней жидкость. Высота столба жидкости снижается до тех пор, пока из пласта не начнет поступать нефть. В результате при работающем насосе в скважине устанавливается какой-то равновесный уровень столба жидкости, который называется динамическим уровнем.

Таким образом, выделяют три основных способа эксплуатации скважин:

Методы, предполагающие использование внешнего источника мощности для поднятия жидкости на поверхность носят общее название механизированная добыча.

Фонтанный способ эксплуатации скважины

При фонтанном способе жидкость и газ поднимаются по стволу скважины от забоя на поверхность только под действием пластовой энергии, которой обладает нефтяной пласт. Этот способ является наиболее экономичным, так как не требует дополнительных затрат энергии на подъем жидкости на поверхность. Кроме того при этом способе не требуется закупка дорогостоящего оборудования, требующего к тому же регулярного обслуживания.

Оборудование фонтанных скважин состоит из колонной головки, фонтанной арматуры и выкидной линии. Это оборудование относится к наземному. Подземное оборудование состоит из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), которые, как правило, спускают до глубины верхних дыр перфорации.

Рисунок 1. Устьевая арматура фонтанной скважины

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) в фонтанных скважинах служат для подъема жидкости и газа на поверхность, регулирования режима работы скважины, проведения исследовательских работ, борьбы со смолопарафиновыми отложениями, осуществления различных геолого-технических мероприятий (ГТМ), предохранения эксплуатационной колонны от коррозии и эрозии, предупреждения и ликвидации песчаных пробок, глушения скважин перед подземным или капитальным ремонтами, предохранения эксплуатационной колонны скважины от высокого давления при различных геолого-технических мероприятиях.

Газлифтный способ эксплуатации скважины

Газлифтная эксплуатация является продолжением фонтанной эксплуатации, когда пластовая энергия уменьшается настолько, что подъем жидкости на поверхность ею не обеспечивается и возникает необходимость в дополнительной энергии. В качестве дополнительной энергии используется газ высокого давления.

В результате смешивания дополнительно поступающего в скважину газа с пластовой жидкостью образуется газожидкостная смесь пониженной плотностью, что снижает давление на забое скважины. Пониженное забойное давление обеспечивает приток продукции из пласта и подъем газожидкостной смеси на поверхность.

Различают компрессорный газлифт и бескомпрессорный газлифт. Если для сжатия газа до необходимого давления и закачки его в скважину применяются компрессоры, то соответственно такой способ эксплуатации называется компрессорным газлифтом. Если в качестве рабочего агента для газового подъемника применяется газ из газовых пластов высокого давления, то в этом случае эксплуатация скважин называется бескомпрессорным газлифтом.

Преимущества газлифтной эксплуатации:

• все оборудование располагается на поверхности, что упрощает его ремонт и обслуживание;
• простота конструкций оборудования;
• возможность отбора больших объемов жидкости (до 1800 т/сут) независимо от глубины скважины и диаметра эксплуатационной колонны;
• простое регулирование дебита нефти скважины (увеличивая или уменьшая подачу газа в скважину);
• возможность эксплуатации пескопроявляющих и обводненных скважин;
• простота исследования скважин.

Недостатки газлифтной эксплуатации:

• необходимость частой замены НКТ, особенно в обводненных скважинах и в пескопроявляющих скважинах;
• низкий КПД подъемника и всей системы компрессор-скважина (при низких динамических уровнях КПД подъемника часто не превышает 5%);
• большая стоимость затрат на строительство компрессорных станций, газораспределительных будок и сети газопроводов в начале обустройства месторождений;
• большой расход электроэнергии на добычу 1 т нефти при эксплуатации малодебитных скважин с низкими динамическими уровнями.

Насосные способы эксплуатации скважин

Существуют следующие виды насосной эксплуатации скважин:

• установкой штангового глубинного насоса (УШГН);
• установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН);
• установкой штангового (либо электропогружного) винтового насоса (УШВН, УЭВН);
• установкой электродиафрагменного насоса (УЭДН) и др.

Источник