Фонтанирующий способ добычи нефти

Фонтанная добыча нефти

ФОНТАННАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ (а. production from blowing wells; н. Erdoleruptionsforderung; ф. production eruptive du petrole, production jaillissante de l’huile; и. produccion de petroleo por surtidores, extraccion de petroleo por surtidores) — способ эксплуатации скважин, при котором подъём нефти на поверхность осуществляется за счёт пластовой энергии. Различают естественное (за счёт природной энергии пласта) и искусственное (при поддержании пластового давления путём закачки в пласт жидких и газообразных агентов) фонтанирование.

Скважина, эксплуатирующаяся таким способом, называется фонтанной и оборудуется лифтовой колонной труб и фонтанной арматурой, а также в некоторых случаях пакерами и автоматическими или управляемыми клапанами-отсекателями для предотвращения аварийного фонтанирования. Лифтовая колонна может быть оснащена пусковыми муфтами с отверстиями для аэрирования столба жидкости, а также клапанами для освоения скважины, ввода химических реагентов (ингибиторы коррозии, соле- и парафиноотложения и др.), циркуляции жидкости и др. оборудованием. Освоение скважин при фонтанной добыче нефти (вызов притока продукции из пласта после бурения или ремонта) производится путём снижения давления столба жидкости в стволе скважины за счёт уменьшения её уровня или плотности. Снижение уровня столба жидкости производится свабированием или тартанием желонкой. Для снижения плотности последовательно замещают тяжёлый буровой раствор на солёную, пресную воду и нефть, а также газируют (аэрируют) жидкость.

Эксплуатация фонтанной скважины регулируется с помощью поверхностных и глубинных штуцеров (диафрагм с отверстиями). Чтобы получить меньший дебит, увеличивают устьевое давление, для чего на устье устанавливают штуцер соответствующего диаметра либо уменьшают диаметр лифта, либо (в редких случаях) устанавливают забойный штуцер. Режим работы фонтанной скважины (дебиты нефти, газа и воды, давления забойное и устьевое) зависит от характеристик самой скважины, лифта, штуцера и давления в нефтесборной системе. Для определения характеристики скважины и обоснования режима её эксплуатации при фонтанной добыче нефти проводятся специальные исследования скважин. При этом темп отбора жидкости из скважины изменяется последовательной сменой диаметра штуцера, забойное давление замеряется глубинным манометром. В результате этих исследований определяют параметры установившихся технологических режимов при разных диаметрах штуцера (устьевых давлениях) и строят график зависимости дебита скважины и газового фактора от диаметра штуцера (индикаторную кривую). Обводняющиеся и выносящие песок скважины исследуются дополнительно для установления процентов выноса воды и песка при различных штуцерах. Технологический режим эксплуатации фонтанной скважины устанавливается на определённый промежуток времени исходя из её характеристики, принятой системы разработки нефтяного месторождения, а также получения максимального дебита нефти, минимальной обводнённости и газового фактора, выноса песка, опасности повреждения эксплуатационной колонны и др. факторов.

Реклама

Различают фонтанные скважины с устойчивым постоянным дебитом (свыше 30-50 т/сутки), эксплуатирующиеся постоянно с пульсирующей подачей продукции, и работающие периодически с фазами накопления и подачи продукции (см. Периодическая эксплуатация скважин). Продукция фонтанной скважины по выкидной линии направляется в ёмкости (газовые сепараторы, трапы), где происходит отделение газа от нефти. При высоком устьевом давлении продукция скважины проходит через систему трапов (большей частью 3 трапа) с постепенным снижением давления. Поддерживая в трапе определённое давление, можно в ряде случаев создавать на устье скважины противодавление и без применения штуцера. Иногда газ, выделяющийся в трапах высокого давления, используется непосредственно для эксплуатации других скважин, уже прекративших фонтанирование (бескомпрессорный способ эксплуатации). В зависимости от условий разработки, характеристики продуктивного пласта и других факторов геологического, технического и экономического характера, фонтанная добыча нефти может вестись на протяжении всего периода эксплуатации данного месторождения или только его части с последующей заменой её на механизированный способ добычи.

Источник

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

Особенности применения фонтанного способа добычи нефти

Жидкости добывают из недр фонтанным способом или с применением механизмов. Фонтанирование происходит за счет высокого давления и энергии пласта нефти. Если этой энергии не хватает, то применяют дополнительное оборудование, а способ добычи называют механизированным.

Устройство нефтяных скважин

Бурение производят буровой установкой вертикально на глубину до нескольких километров. Поперечное сечение обычно круглое, диаметром до 40 см.

Стенки укрепляют металлическими обсадными трубами. В пространство между обсадной колонной и стенками закачивают цемент, который застывает и разделяет залегающие пласты, а также защищает обсадные трубы от пластовых вод.

Фонтанный способ откачки нефти предполагает установку эксплуатационного оборудования, перечисленного ниже.

Колонна подъемных труб

По ним нефтяной фонтан поднимается на поверхность земли. Их называют ещё насосно-компрессорными, так как с прекращением фонтанного способа приходится применять механизмы. Внутренний диаметр труб подбирают опытным путем, в зависимости от давления нефти, ожидаемого дебита продукта, глубины залегания, и он составляет 40.3–00.3 мм.

Дебит — это количество нефти, поступающей на поверхность за определённое время, его измеряют в метрах кубических в сутки. Чем выше предполагаемый дебит, тем больше диаметр, и наоборот.

Используют обычно гладкие трубы одного диаметра, которые соединяют в колонну с помощью муфт. Внутренние стенки труб делают с покрытием эмалью, эпоксидными смолами или стеклом для того, чтобы не было отложений парафина. Покрытия удорожают конструкцию.

Устьевая фонтанная арматура с выкидными линиями

Назначение устьевой фонтанной арматуры:

• Крепление насосно-компрессорных труб, герметизация пространства между ними и обсадной колонной.
• Направление потока нефти к выкидным линиям.
• Проведение эксплуатационных мероприятий.

Наиболее распространена крестовая арматура из стальных толстостенных крестовин. Она меньше по высоте, чем тройниковая, и её удобнее обслуживать.

Фонтанная арматура включает с себя трубную головку и фонтанную ёлку. Трубная головка обвязывает колонну подъёмных труб и герметизирует кольцевое пространство до обсадных труб.

С помощью фонтанной ёлки поток направляется в выкидную линию на замерные устройства. Сверху на ёлке находится буфер, трёхходовой кран и манометр. На выкидной линии установлен штуцер (дроссель) для изменения потока нефти за счет увеличения или уменьшения проходной площади.

Фонтанная арматура имеет запорные устройства:

• прямоточные задвижки;
• пробковые краны.

Отсекатель скважины

В нижней части ствола нефтяной скважины оборудуют клапан-отсекатель, автоматический или управляемый, для исключения открытого фонтана при разрушении устьевого оборудования или в период проведения ремонтных работ. Он разъединяет нижнюю фильтровую часть скважины и её верхнюю часть.

Технические манометры

В процессе эксплуатации трубные головки испытывают большое давление. Для контроля за давлением устанавливают два манометра на фонтанной ёлке:

• один сверху, он определяет давление в устье;
• второй — на боковом отводе, замеряющий давление в межтрубном пространстве.

Камера запуска шаров

Добыча нефти осложняется выпадением парафинов в выкидных линиях, образованием песчаных пробок и других механических загрязнений.

Одним из методов очистки от парафина является использование резиновых шаров, которые расположены в камере запуска, установленной на струне фонтанной арматуры. По мере запарафинивания выносных линий открывается шибер, и из камеры подаётся резиновый шар, который имеет чуть больший диаметр, чем выкидная линия.

Он очищает парафин, продвигаясь потоком нефти в приёмную камеру.

Перфорация

Последним этапом подготовки скважины является перфорация.

Там, где находится пласт, делают отверстия в колонне обсадных труб и цементе для соединения пласта с полостью обсадной колонны. Образуется канал, по которому нефть из пласта по стволу скважины попадает в устье — выход на поверхность.

Другие методы добычи нефти

В процессе эксплуатации месторождения происходит уменьшение энергии пласта и фонтана. В этом случае переходят на механизированные способы подъема нефти:

Газлифтный способ

Осуществляют закачкой в скважину газа. Если закачивается воздух, способ называется эрлифтным.

Газ подают компрессорами от газлифтной станции либо из газовых пластов, находящихся под давлением (бескомпрессорным способом).

Газлифтный способ предпочтительнее эрлифтного, так как воздух может ухудшить качество нефтяного продукта ввиду его окисления.

Преимущества газлифтного способа:

• размещение оборудования на земле;
• отсутствие в скважине насосов с быстроизнашиваемыми частями;
• отбор большого объёма жидкости с любой глубины;
• несложная регулировка дебита.

Недостатком является повышенная коррозия трубопроводов.

Насосный способ

Используется при значительном снижении уровня пласта, когда газлифтный способ становится неэкономичным.

• штанговый скважинный плунжерный насос;
• бесштанговый погружной центробежный насос;
• винтовые насосы.

Чаще применяют штанговые насосы. Они имеют плунжер небольшого диаметра, который опускают в скважину ниже уровня жидкости. Приводом установки является станок-качалка.

Винтовые насосы выдавливают жидкость методом ротации. Ротор имеет винтовую форму небольшого диаметра с глубокой и очень редкой резьбой. Он вращается внутри неподвижного статора. Двигатель установлен на земле, к нему крепятся штанги, которые обеспечивают работу ротора.

Возможен вариант использования погружных электродвигателей с редуктором, который обеспечивает вращение ротора. Винтовые насосы надёжны, устойчивы к твёрдым абразивным частицам и экономичны. Срок эксплуатации их более продолжительный, чем у штанговых насосов. Ещё одно преимущество — первоначальные финансовые затраты ниже, чем при других способах механизации. Недостатком является невозможность работы с агрессивными средами.

Видео по теме: Как добывают нефть

Источник