Тема 3 Фонтанная добыча нефти

 

Студент должен:

знать: причины фонтанирования и теоретические основы подъема смеси по трубам, оборудование и обвязку фонтанных скважин, установление и регулирование технологического режима работы скважин, неполадки при работе фонтанных скважин и меры борьбы с ними;

уметь: производить расчет и подбор оборудования фонтанных скважин.

 

Теоретические основы подъема газожидкостной смеси по трубам. Баланс энергии в скважине. Условия, причины ит. типы фонтанирования. Подъем жидкости за счет энергии гидростатического напора.

Подъем жидкости за счет энергии расширяющегося газа. Механизм движения газонефтяной смеси по вертикальным трубам. Расчетные формулы Крылова. Определение длины и диаметра фонтанного лифта. КПД фонтанного лифта.

Оборудование устья фонтанных скважин.

Классификация фонтанной арматуры по ГОСТ. Обвязка фонтанной скважины с выкидкой линией. Назначение и состав манифольда.

Регулирование работы фонтанной скважины. Дроссели, их конструкция. Особенности исследования фонтанных скважин. Установление технологического режима работы скважин на основе результатов исследования. Регулировочные кривые.

Неполадки при работе фонтанных скважин. Меры борьбы с отложениями парафина, солей и коррозией. Борьба с песком, пульсацией, скоплением воды на забое.

Ввод ингибитора для повышения коррозионной стойкости арматуры.

Автоматизация фонтанных скважин, устройства для закрытия фонтанных скважин при нарушении режима эксплуатации или разгерметизации устьевого оборудования. Клапаны-отсекатели и внутрискважинное оборудование.

Наблюдение за работой фонтанных скважин. Техника безопасности и противопожарные мероприятия при фонтанной эксплуатации скважин.

Практические занятия №3

Литература: 1, с. 233...268; 2, с. 147...198

 

 

Методические указания

 

Основным процессом в добыче нефти является процесс подъема продукции скважины, представленной жидкостью или газожидкостной смесью (ГЭС), на дневную поверхность, который и определяет способ добычи нефти. Исходя из этого, можно сформулировать основную задачу эксплуатации скважин - осуществление процесса подъема продукции скважин с наибольшей эффективностью и по возможности бесперебойно. Этот процесс может протекать: за счет природной энергии нефтяной залежи; за счет энергии, искусственно вводимой в нефтяную залежь или скважину с поверхности; за счет природной и искусственно вводимой энергии.

Таким образом в зависимости от вида используемых энергетических источников для подъема продукции скважин существуют следующие способы эксплуатации: фонтанный (артезианское и газлифтное фонтанирование) и механизированный с использованием либо компримированного газа, либо специальных глубинных насосов.

Фонтанный способ эксплуатации нефтяных скважин т забоя до поверхности связан с энергетическими затратами, то фонтанирование энергии, которой обладает продукция скважины, и потерь энергии при ее движении. Основными видами потерь при движении жидкости или ГЖС в скважине являются потери энергии:

- на преодоление гидростатического столба жидкости или смеси;

- на трение, местные сопротивления и инерционные потери4

- за счет подержания некоторого противодавления на устье скважины, необходимого для продвижения продукции скважины по поверхностным коммуникациям.

Подробно теория фонтанирования разработана академиком А. П. Крыловым, с которой и рекомендуется ознакомиться студентам. При этом следует обратить внимание на условие артезианского фонтанирования, механизм движения ГЖС по вертикальным трубам, рассмотреть семейство кривых лифтирования, структуры ГЖС, условие газлифтного фонтанирования.

С позицией рационального расходования пластовой энергии фонтанный подъемник должен работать с максимальным КПД. Важно проанализировать от чего зависит КПД скважин при артезианском и газлифтном фонтанировании.

Следующим вопросом является оборудование фонтанной скважины, которое можно разделить на две группы - подземное и наземное.

Подземное оборудование включает в себя насосно-компрессорные трубы (НКТ), якорь, пакер, клапаны, муфты. Наиболее простым способом подъема жидкости из фонтанной скважины является использование эксплуатационной колонны, но в стволе скважин размещают колонну НКТ с целью предохранения обсадных труб от эрозии за счет воздействия движущейся жидкости и содержащихся в ней механических примесей, для избегания осложнений за счет выделяющихся из жидкости компонентов-солей, парафина и др.

К наземному оборудованию относится устьевая арматура, рабочие манифольды, штуцеры, клапаны, задвижки-все оборудование, работающее на поверхности.

Фонтанное устьевое оборудование (фонтанная арматура) решает следующие задачи: подвеска НКТ, герметизация пространства между НКТ и эксплуатационной колонной, поддержание оптимального режима фонтанирования и др. Условия работы фонтанной арматуры определяются давлением в скважине; наличием мехпримесей в продукции скважины; характером фонтанирования; химическим составом газа, нефти и их температурой. Основным футором, влияющим на тип применяемого оборудования, является давление газа и ГЖС.

Для удовлетворения различным условиям фонтанирования по ГОСТ 13846-84 арматур изготавливают по разным схемам. На нефтяных промыслах России применяют фонтанные арматуры как отечественных производителей так и зарубежных фирм, что в основном соответствует нашему ГОСТу. С целью ознакомления с устройством и параметрами оборудования фонтанных скважин следует обратиться к справочной литературе [12] или к технической документации, а также вспоить студенту материал дисциплины НГПО.

Для закрепления теоретических знаний необходимо решить задачи по подбору подземного и наземного оборудования фонтанной скважины. При этом добывающая скважина представляет единую гидродинамическую систему. «Пласт (призабойная зона) - скважина - глубинное оборудование - лифт». Длительное фонтанирование возможно при условие равенства расходов прилегающей из пласта и поднимающейся в стволе скважины жидкости. Совместная работа пласта и фонтанной скважины будет согласовываться через минимальное забойное давление. основными параметрами этой гидродинамической системы является дебит жидкости; забойное, устьевое, затрубное давления; диаметр и длина скважины и подъемника; динамический уровень. При решении практических задач параметры работы фонтанных скважин можно определить по формулам А. П. Крылова.

Далее необходимо рассмотреть вопрос регулирования работы фонтанной скважины. Режим работы фонтанных скважин можно изменять путем применения устьевого или глубинного штуцеров; подборы диаметра и длины колонны подъемных труб. С использованием справочной литературы необходимо ознакомиться с их разновидностями и устройством.

Особое внимание следует обратить на неполадки в работе фонтанных скважин, на применение эффективных мер для борьбы с отложениями парафина, слей и коррозией. Эта тема обширна, успешному ее изучению способствует ознакомление с дополнительной литературой, с печатью периодических изданий по нефтепромысловому делу и технической документацией предприятий.

В заключение нужно хорошо уяснить какие опасные ситуации могут возникнуть при эксплуатации фонтанных скважин и какие технические и технологические решения применяются с целью предотвращения управляемого и неуправляемого фонтанирования.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Условие фонтанирования скважин.

2. Виды фонтанирования скважин.

3. Что является показателем эффективности фонтанного способа добычи нефти?

4. Что понимается под эффективным газовым фактором? Условие газлифтного фонтанирования.

5. Подземное оборудование фонтанных скважин.

6. Как подбирают наземное оборудование фонтанных скважин?

7. Что называют регулировочными кривыми работы фонтанной скважины, как их используют?

8. Какие факторы необходимо учитывать при расчете диаметра фонтанных труб?

9. Что такое штуцер и для чего он предусмотрен?

10. Охарактеризуйте процесс отложения парафина, солей и методы борьбы с ними.

11. Какие опасности возможны при фонтанной эксплуатации скважин и что предпринимают для

их предупреждения?

12. Виды потерь энергии при движении жидкости или ГЖС в скважине?

13. Что называют режимом работы скважины.

14. Типы, техническая характеристика НКТ.

15. Как обеспечить длительное фонтанирование скважины?

16. Какие параметры характеризуют фонтанную скважину?

17. От чего зависит КПД подъемника?