Фонтанный способ эксплуатации скважин

эксплуатации скважин фонтанным способом

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Введение к лекции 1

Номенклатура оборудования, входящего в комплексы, составляет сотни наименований, а высокие темпы развития нефтегазодобывающей промышленности приводят к его быстрому обновлению, созданию совершенно новых типов, размеров и конструкций. Изучение этого многообразия технических средств делает необходимым их систематизацию, основу которой составляет классификация.

Наиболее целесообразно классифицировать исходя из технологического признака, а не по параметрам или конструктивному исполнению.

ЛЕКЦИЯ 1 Классификация и состав машин, оборудования, сооружений и инструмента для

добычи нефти и газа

Все машины, оборудование, механизмы, сооружения, средства механизации и инструмент всех назначений можно классифицировать, разделяя их на восемь главных групп, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп, к которым и относятся конкретные технические средства данной группы.

I группа. Оборудование эксплуатационной скважины обеспечивает нормальное функционирование важнейшего из промысловых сооружений – эксплуатационной скважины, являющейся каналом, связывающим продуктивный пласт с дневной поверхностью. Надежность и эффективность оборудования этой группы полностью предопределяют надежность работы скважины. Оборудование этой группы включает:

1.Обсадные колонны труб, образующие ствол скважины и обеспечивающие его надежность.

2.Колонные головки, которые соединяют на устье скважины обсадные колонны в один узел, одновременно служат пьедесталом для спущенных в скважину средств ее эксплуатации.

3.Фильтры, которыми оснащают скважину в зоне продуктивного пласта для фильтрации пластовой жидкости или газа.

4.Клапаны-отсекатели пласта устанавливаются над фильтром для предупреждения открытого фонтанирования скважины. Клапанами-отсекателями пласта оснащаются фонтанирующие скважины.

5.Пакеры устанавливаются в скважине для ее разделения на участки и их герметизации.

6.Прискважинные сооружения, представляющие собой площадку в зоне устья скважины для ее обслуживания и ремонта.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

II группа. Оборудование для эксплуатации скважин предназначено для подъема из скважины пластовой жидкости или газа. Часть оборудования спускается в скважину и является в этом случае «подъемником» (лифтом), а часть монтируется в зоне устья. В других случаях оборудование применяется для нагнетания в пласт жидкости или газа и оборудование называется нагнетательным. Группа состоит из следующих подгрупп.

1.Оборудование для фонтанных скважин. Это оборудование предназначено для эксплуатации только фонтанирующих нефтяных, газовых или газоконденсатных скважин. Оборудование состоит из подъемника (лифта), фонтанной арматуры и манифольда, позволяющих поднимать по скважине на поверхность продукцию, обеспечивать контроль

ирегулирование фонтанирования и поддерживать оптимальный режим работы скважины.

2.Газлифтное оборудование предназначается для эксплуатации скважины путем подачи сжатого газа к низу подъемника. К этому оборудованию относятся газлифтный подъемник с комплектом пусковых и рабочих клапанов, газлифтная арматура с КИП и манифольдом, компрессорные станции с мотокомпрессорами, холодильниками, оборудованием для подготовки газа и сложная сеть коммуникаций – трубопроводов для подачи газа к скважине со средствами автоматизации и регулирования. Газокомпрессорные станции с мотокомпрессорами используются для компримирования и нагнетания в скважину газа, энергия которого и обеспечивает подъем пластовой жидкости из скважины на поверхность.

3.Запорные устройства – один из наиболее часто применяемых видов оборудования для перекрытия и герметизации трубопроводов: нефте-, газо- и водопроводов. Запорные устройства применяются и в фонтанной арматуре для управления потоками жидкости или газа, а также при газлифтной и других видах эксплуатации скважин.

4.Насосно-компрессорные трубы (НКТ) широко применяются в нефтегазодобывающей промышленности при фонтанной, газлифтной и насосной эксплуатациях.

5.Штанговые скважинные насосные установки с механическим приводом нашли массовое применение на промыслах. Оборудование предназначено для подъема жидкости с помощью штангового насоса. К подгруппе относятся собственно скважинный насос, спущенный на НКТ и приводимый в действие колонной штанг, насосные штанги и поверхностный привод, включающий энергетическую установку и механический преобразователь вращательного движения вала привода установки в поступательное колонны штанг.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6.Штанговые установки с гидроприводом отличаются использованием гидравлического преобразователя вместо механического, что резко сокращает металлоемкость установки, ее массу и устраняет необходимость сооружения мощного фундамента под установку.

7.Бесштанговые установки центробежных скважинных электронасосов предназначены для эксплуатации высокодебитных скважин. В состав входят спускаемые в скважину погружной центробежный насос с электродвигателем и протектором, колонна насосных труб с токонесущим кабелем и поверхностная система управления электроприводом.

8.Бесштанговые электровинтовые скважинные насосы предназначены для эксплуатации скважин с небольшими дебитами и отличаются от предыдущих использованием вместо центробежного винтового насоса.

9.Бесштанговые гидропоршневые скважинные насосы используются для эксплуатации глубоких и наклонно направленных скважин. В состав установок входят спускаемый в скважину на колонне насосных труб гидроприводный скважинный насос, поверхностный силовой насос с приводом, нагнетающий рабочую жидкость в гидропривод скважинного насоса, и система подготовки рабочей жидкости.

10.Оборудование для эксплуатации одной скважиной нескольких разных по характеристикам пластов, которое размещается в одном стволе и включает комплекс разнотипного оборудования (например, фонтанного и насосного), в результате чего становится возможным при разработке многопластовых месторождений нефти и газа значительно сократить число эксплуатационных скважин. В состав оборудования этой подгруппы входят спускаемые в скважину пакеры, разделяющие ствол скважины на изолированные, связанные с разными пластами участки, и подъемники, позволяющие поднимать тем или иным способом жидкость или газ по колоннам труб на поверхность, где на устье скважины размещено устьевое оборудование, направляющее отдельно добытые нефть или газ с различными характеристиками в систему сбора.

III группа. Оборудование для подземного ремонта, освоения и обработки скважин предназначено для поддержания в течение всего периода эксплуатации

скважины работоспособного состояния собственно скважины и спущенного в нее эксплуатационного оборудования. В группу входят:

1. Подъемники для спуско-подъемных операций внутрискважинной части фонтанных и газлифтных лифтов, скважинных насосов всех типов, колонн труб, штанг, кабеля. В состав подъемников входят привод, лебедка, транспортная база, полиспастная система, которые используются в основном для текущего ремонта.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.Стационарные грузоподъемные сооружения работают в сочетании с подъемниками. К этой подгруппе относятся вышки, мачты, стеллажи разных типов и параметров, они используются в основном для текущего ремонта.

3.Спуско-подъемные агрегаты, к которым относятся агрегатированные на транспортной базе силовой привод, трансмиссия, лебедка, полиспастная система, вышка, стеллажи и средства механизации для спуска и подъема труб, штанг.

4.Подгруппы спуско-подъемных инструментов для спуско-подъемных операций с трубами или штангами при подземных ремонтах с помощью подъемников и комплекса специальных устройств – трубных элеваторов и штропов, ключей, спайдеров.

5.Оборудование для ремонта скважин под давлением. Ремонт скважин с высоконапорными пластами обычным способом связан с вероятностью открытого фонтанирования. Для его предупреждения, а также для спуска и подъема в скважину колонн труб или штанг под давлением применяется комплекс оборудования, включающий специальный подъемник для задавливания спускаемых труб и щтанг и устройства, герметизирующие устье скважины. Подъемник оснащен гидрофицированными средствами механизации спуско-подъемных операций, в большинстве случаев агрегатированных.

6.Оборудование для ликвидации открытых фонтанов. Для ликвидации открытого фонтанирования, а иногда и горящего фонтана используется оборудование для ремонта скважин под давлением в сочетании со специальными манипуляторами и противопожарной дистанционно управляемой техникой.

7.Оборудование для промывки скважин. Во время эксплуатации скважины в ее ствол попадают частицы песка и глин и осаждаются в виде пробки. Ствол и фильтр скважины загрязняются также смолами, парафином, продуктами коррозии и другими веществами, ухудшающими, а иногда полностью прекращающими приток пластовой жидкости или газа в скважину. Песчаные пробки удаляются промывкой с помощью передвижных промывочных агрегатов или тартанием. К этой группе оборудования относятся также промывочные агрегаты, позволяющие удалять из скважины загрязняющие ее смолы, парафин, и продукты коррозии.

8.Депарафинизационное оборудование, позволяющее удалять осаждающийся на подъемном оборудовании парафин во время эксплуатации или во время подземных ремонтов скважин. В первом случае применяются механические способы, во втором – термические.

9.Оборудование для капитального ремонта скважин – одно из наиболее сложных, поскольку к нему относятся целые установки, по схеме и функциональному назначению

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

аналогичные буровым установкам. Они позволяют выполнять бурение, цементаж, исправление скважин, их освоение, а для этого включают в себя вышку, основания, талевую систему, лебедку, систему промывки, ротор, вертлюг, ведущую трубу, привод и трансмиссию, транспортную базу.

10.Инструмент для капитального ремонта скважин предназначен для ликвидации аварии внутри скважин, исправления ствола и извлечения из него отдельных деталей, для фрезерования и других работ внутри скважины при ее капитальном ремонте, а иногда и при текущем.

11.Подгруппа оборудования для внутрискважинных работ. Оснащенность скважин

иподъемного оборудования, спущенного в скважину, клапанами-отсекателями пласта, пакерами, газлифтными клапанами делает необходимым периодическую их замену, управление ими, регулирование. Периодически возникает необходимость измерения внутрискважинных параметров (температур, давлений и т. д.). Все эти внутрискважинные работы выполняются с помощью специализированных агрегатов, приспособлений и инструмента составляющих самостоятельный комплекс.

IV группа. Оборудование и сооружения для интенсификации добычи нефти и газа

идля увеличения нефтегазоотдачи пластов. Широкое применение этого оборудования позволяет сократить время разработки месторождений и количество оставшихся неизвлеченными нефти и газа. В группу входит следующее.

1.Оборудование и сооружения для подготовки воды. Большая часть нефтегазовых месторождений разрабатывается при одновременном нагнетании в пласт предварительно специально обработанной воды. Сооружения и оборудования по получению воды и ее подготовке и составляют эту подгруппу, включая водозабор, систему отстоя, коагулирования, химической и бактериологической обработки.

2.Подгруппы оборудования насосных станций и собственно насосы для нагнетания воды в пласт, к которым относятся здания насосных, обвязка насосов и энергетическое хозяйство, собственно нагнетательные насосы с приводом, обычно электрическим, системы дозировочных насосов для добавления к воде различных химических реагентов.

3.Подгруппы оборудования для нагнетания в пласт газа, к которым относятся компрессорные станции, основой которых являются компрессоры разных типов и характеристик (поршневые, турбинные с электрогазомоторным или газотурбинным приводом), энергетическое хозяйство, системы подготовки газа, контроля и регулирования.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4.Оборудование и коммуникационные сооружения, к которым относятся сети трубопроводов и распределительных устройств для подачи воды от насосных станций и газа от компрессорных к нагнетательным скважинам, а также система управления распределением воды и газа по скважинам.

5.Оборудование для гидроразрыва или кислотной обработки, для улучшения проницаемости пласта и его призабойной зоны. Первое состоит из комплекса агрегатов, связанных в период проведения операций по гидроразрыву общей обвязкой. В числе агрегатов используются насосные, обычно высокого давления, песковые, смесительные, автоцистерны и др. Оборудование для кислотной обработки представляет собой комплекс из цистерн с раствором кислоты, насосных агрегатов и обвязки, объединяющей их со скважиной в одну систему и позволяющей нагнетать раствор кислоты в пласт для увеличения проницаемости, а соответственно и притока жидкости и газа к скважине.

6.Оборудование для термического воздействия на пласт применяется с целью прогрева пласта и снижения за счет этого вязкости пластовой жидкости или для создания внутрипластового очага горения жидкости с образованием фракций, извлечение которых позволяет резко увеличить нефтеотдачу. К подгруппе относятся водоподогреватели, парогенераторы, оборудование для подогрева зоны фильтра скважины, нагнетатели разных типов.

V группа. Оборудование и сооружения для сбора продукции скважин, ее разделения – сепарации на нефть, газ, воду и примеси, измерения и первичной подготовки нефти, газа, газового конденсата. Оборудование этой группы расположено на поверхности, в основном на территории промысла. В группу входит следующее оборудование.

1.Оборудование и сооружения для разделения пластовой газированной жидкости на нефть, газ и воду. К ним относятся комплексы, состоящие из отстойников, сепараторов

собвязкой и средствами регулирования, перекачивания и запорной арматуры для первичного разделения продукции скважины.

2.Подгруппы оборудования и сооружений для подготовки товарной нефти, к которым относятся установки для обезвоживания нефти после предварительного отделения от нее основной доли воды, установки обессоливания, деэмульгаторы. Последние предназначены для разбивания стойких эмульсий. Эти группы также состоят из аппаратов, систем подогрева, электрооборудования, обвязки, запорной, регулировочной арматуры и контрольно-измерительной аппаратуры.

3.Перекачивающее оборудование состоит из промысловых, насосных и компрессорных перекачивающих установок и станции для перекачки продукции скважин,

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

подготовленной нефти, газа, воды с центробежными или поршневыми, иногда винтовыми насосами, компрессорами и электроприводом с соответствующей обвязкой, КИП, запорной и регулирующей арматурой и средствами автоматизации.

4.Оборудование для хранения нефти. Подготовленная товарная нефть хранится в товарных парках, основными сооружениями в которых являются резервуары необходимой емкости, оснащенные системой замера, перекачки, улавливания легких фракций. Иногда парк имеет емкости для хранения газового конденсата и различных фракций газа.

5.Трубопроводные коммуникации, связывающие в единую систему скважины, насосные и компрессорные установки с остальным оборудованием группы. По трубопроводам перекачивается продукция скважины: нефть, газ, конденсат, вода. Сеть трубопроводных коммуникаций, особенно на промыслах, разрабатывающих многопластовые горизонты с нефтями и газом различных характеристик, оснащена большим числом замерных, запорных и регулирующих устройств.

6.Подгруппы оборудования для подготовки и первичной переработки газа на газоконденсатных и чисто газовых месторождениях. К этим подгруппам относится большое число установок с оборудованием и аппаратами для технологических процессов,

врезультате которых получаются углеводороды, являющиеся товарным сырьем для химической переработки, и сухой газ.

VI группа. Оборудование для эксплуатации морских нефтегазовых и газовых промыслов отличается особой сложностью, большой номенклатурой, часто уникальными размерами и высокими темпами совершенствования. Ниже перечислены подгруппы:

1.Кустовые стационарные платформы. К ним относятся платформы разных типов и конструктивных схем, служащих основанием для поверхностных устьев куста наклонно направленных скважин и размещения комплекса технических средств, обеспечивающих функционирование куста.

2.Центральные стационарные платформы, позволяющие разместить на них комплекс оборудования, связывающего кустовые платформы в единую систему.

3.Опоры стационарных платформ – сооружения, несущие стационарную платформу.

4.Блоки оборудования, размещаемые на стационарных платформах. Комплекс смонтированных в необходимом сочетании блоков модулей обеспечивает функционирование всей стационарной платформы.

5.Оборудование для эксплуатации скважин функционально аналогично обычному. Однако широкое применение имеют лишь фонтанное и газлифтное оборудование, реже гидропоршневые насосы. Для нагнетательных скважин используется оборудование,

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

аналогичное применяемому на суше. Внутрискважинная часть подъемного оборудования по конструктивным схемам аналогична применяемым на суше, устьевая отличается.

6.Подводное оборудование. К этой подгруппе относятся прежде всего подводное устьевое оборудование скважин, а также все остальное оборудование, размещенное между поверхностями дна и воды.

7.Оборудование для беспричального налива нефти. Оборудование этой группы относится к нефтеналивному, однако отличается от обычного портового возможностью налива танкера в условиях морских акваторий без обычного причала.

8.Подгруппы береговых сооружений и оборудования, энергетического оборудования, флота специализированного обслуживания, водолазного комплекса по своей структуре, функциональным и принципиальным схемам аналогичны применяемым

вдругих отраслях, однако отличаются конструктивным исполнением, характеристиками, параметрами, отражающими специфику морских промыслов и требований, предъявляемых технологическими процессами и операциями, выполняемыми в условиях морского или океанского шельфа.

VII группа. Оборудование ремонтно-механической службы для поддержания в работоспособном состоянии всего парка машин, специального оборудования, сооружений, составляющих промысловое хозяйство, за исключением скважин, а также оборудования транспортных служб.

VIII группа. Оборудование службы энергетики.

Из приведенного перечня систематизированных групп и подгрупп оборудования видно, насколько велика номенклатура машин, оборудования, сооружений, средств механизации и инструмента, применяемых для добычи нефти и газа.

Две последние группы – седьмая и восьмая – относятся по своему составу к оборудованию общепромышленного назначения, поэтому не рассмотрены.

Введение к лекции 2

Эксплуатационная скважина является основным – важнейшим видом сооружений, а их совокупность представляет собой эксплуатационный фонд скважин, стоимость которого составляет до 75 – 80 % стоимости всего технического оснащения современного промысла. Нарушение целостности, работоспособности эксплуатационной скважины приводит к прекращению ее эксплуатации, к неизбежному уменьшению добычи нефти или газа, что делает необходимым выполнение так называемого капитального ремонта скважины – процесса длительного, трудоемкого и весьма дорогого; стоимость ремонта скважины часто соизмерима, а иногда одинакова со стоимостью ее сооружения.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Поэтому долговечность скважины должна соответствовать периоду разработки продуктивного пласта, т. е. равняется нескольким десятилетиям, как правило, не менее 30

– 40 годам. Отсюда и главное требование к качеству оборудования, используемого в эксплуатационной скважине, – его надежность.

Требования к сооружению скважины и к ее оборудованию определяются условиями ее эксплуатации, которые, в свою очередь, весьма различны, зависят прежде всего от геологических особенностей месторождений, режима эксплуатации скважины.

ЛЕКЦИЯ 2

2.1Оборудование эксплуатационной скважины

Впробуренных эксплуатационных скважинах оборудуют как забойную (в зоне продуктивного пласта), так и устьевую часть. При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит по специальным насоснокомпрессорным трубам – НКТ, спускаемым в скважины перед началом их эксплуатации.

Устье скважины оснащают колонной головкой (колонная обвязка). Колонная головка предназначена для разобщения межколонных пространств и контроля за давлением в них. Ее устанавливают на резьбе или посредством сварки на кондукторе. Промежуточные и эксплуатационные колонны подвешивают на клиньях или муфте.

Конструкция колонной обвязки предусматривает возможность:

восстановления герметичности межколонных пространств подачей в межпакерную полость консистентного смазочного материала;

опрессовки фланцевых соединений;

контроля и разведки давления среды в межколонных пространствах;

проведение цементирования скважины.

Иногда колонная головка может иметь сальник, чтобы эксплуатационная колонна могла перемещаться в вертикальном направлении (например, при закачке теплоносителя).

Основные параметры колонных обвязок: число обвязываемых колонн; их диаметры; давления, на которые рассчитаны корпуса колонных обвязок, в умеренном и холодном макроклиматических районах; исполнение коррозионно-стойкое К2, К2И, К3 для скважин, продукция которых содержит (по объему) сероводород и углекислый газ соответственно до 6 % без ингибирования рабочей среды и с ингибированием до 25 %.

Для обозначения колонных обвязок принята система шифрования. Полный шифр оборудования обвязки обсадных колонн условно представляется в виде ОККХ – X1 – X2X3X4X5, где ОК – оборудование обвязки колонн; К – подвеска клиньевая; Х – число колонн, подвешиваемых на клиньях; X1 – рабочее давление; X2 – диаметр

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

эксплуатационной колонны; X3 – диаметр промежуточной колонны; X4 – диаметр направления; X5 – исполнение по коррозионной стойкости.

Например, оборудование обвязки колонн с клиньевой подвеской двух колонн, рабочим давлением 350 атм., диаметром эксплуатационной колонны 168 мм, диаметром кондуктора 245 мм, направления 324 мм для сред, содержащих Н2 и СО2 до 6 %, обозначается ОКК2—350—168x245х324хК2.

Трехкорпусная колонная обвязка (рисунок 2.1) состоит из однофланцевой колонной головки 1 и двухфланцевых колонных головок 2 и 4. Колонные головки включают корпуса 9, 13, 16, клиньевые подвески 8, 12 и 15, пакеры, состоящие из опорных (нижних) и нажимных 6 (верхних) колец и упругих уплотнителей 5, 7. На боковых отводах корпусов колонных головок устанавливают манифольды контроля давления, состоящие из запорных устройств 10, 14, 17, манометров 11 соответствующего класса, фланцевых или резьбовых заглушек 3.

Промышленностью выпускается также колонные головки типа ОКБ, конструкция которых принципиально отличается тем, что она позволяет в одном корпусе обвязать три обсадных колонны.

Рисунок 2.1 – Трехкорпусная колонная обвязка ОК

studfile.net

Способы эксплуатации скважин » СтудИзба

Лекция № 14. Способы эксплуатации скважин.

Если подъем жидкости или смеси с забоя на дневную поверхность происходит только за счет природной энергии_{W_П (W_И=0), то такой способ будем называть естественно-фонтанным. Если давление на устье скважины больше давления насыщения_{(Р_у>_{Р_нас), то свободный газ в подъемнике отсутствует, а жидкость поднимается на поверхность только под действием собственной потенциальной энергии. Такой способ эксплуатации называется артезианским фонтанированием либо подъемом жидкости за счет гидростатического напора пласта. Следует заметить, что в настоящее время этот способ имеет ограниченное распространение.}}}

Если подъем продукции скважины на дневную поверхность происходит либо за счет природной и искусственной энергии, либо только за счет искусственной энергии, то такой способ эксплуатации называется механизированным.

Рис. 38-Классификация различных энергетических источников подъема

продукции скважин и способов эксплуатации.

Механизированный способ эксплуатации может осуществляться в двух вариантах:

1. Искусственная энергия вводится в добываемую продукцию централизованно, а распределение ее между добывающими скважинами происходит непосредственно в залежи. Такой способ ввода энергии в залежь и ее распределение осуществляются при использовании методов поддержания пластового давления.

Если при этом каждая конкретная добывающая скважина оборудована только колонной насосно-компрессорных труб (отсутствуют механические приспособления для подъема продукции скважины), указанный способ будем называть искусственно-фонтанным. Искусственно-фонтанный способ эксплуатации добывающих скважин получил довольно широкое распространение, особенно в России.

2. Искусственная энергия вводится непосредственно в каждую конкретную добывающую скважину с помощью какого-либо механического, электрического или гидравлического устройства. Ввод искусственной энергии в скважину осуществляется различными способами: компримированным газом (воздухом) или специальными глубинными насосами. При первом способе ввода энергии в скважину мы имеем дело с компрессорным (газлифтным) способом эксплуатации, при втором — с глубиннонасосным способом.

Особое место занимают некоторые способы эксплуатации добывающих скважин, осуществляемые за счет использования природной энергии жидкости и газа с применением специального подземного (внутрискважинного) оборудования, не являющегося источником энергии. К ним относятся:

а) эксплуатация скважин бескомпрессорным (внутрискважинным) газлифтом, теоретические основы подъема продукции при которой аналогичны таковым при фонтанно-компрессорной эксплуатации. Разница заключается в том, что для подъема продукции используется газ высокого давления, отбираемый из газоносных пропластков в данной скважине либо из отдельной газовой залежи. В этом случае отпадает необходимость использования компрессоров;

б) эксплуатация скважин плунжерным лифтом, при которой подъем продукции, происходит за счет природной энергии выделяющегося из нефти газа с применением специальных плунжеров. Таким образом, в общем, виде схему используемых энергетических источников для подъема продукции скважин (а, следовательно, и способов эксплуатации) можно представить, как показано на рис. 38.Совершенно очевидно, что представленная схема не претендует на абсолютную полноту, а должна рассматриваться только в качестве классификационной.

Способ эксплуатации скважин, при котором подъем жидкости на поверхность происходит под действием пластовой энергии, называется фонтанным.

Фонтанирование скважин происходит в том случае, если перепад давления между пластовым и забойным будет достаточным для преодоления противодавления столба жидкости и потерь давления на трение, т. е. фонтанирование происходит под действием гидростатического давления жидкости или энергии расширяющегося газа. Большинство скважин фонтанирует за счет энергии газа и гидростатического напора одновременно.

Газ, находящийся в нефти, обладает подъемной силой, которая проявляется в форме давления на нефть. Чем больше газа растворено в нефти, тем меньше будет плотность смеси и тем выше поднимается уровень жидкости. Достигнув устья, жидкость переливается, и скважина начинает фонтанировать.

При фонтанной эксплуатации подъем газонефтяной смеси от забоя до устья скважины осуществляется по колонне насосно-компрессорных труб, которые спускают в скважину перед освоением. Необходимость их спуска вызвана рациональным использованием энергии газа, улучшением выноса песка, уменьшением потерь на скольжение газа и возможностью сохранить фонтанирование при меньших пластовых давлениях.

На устье скважины монтируют фонтанную арматуру, которая представляет собой соединение различных тройников, крестовиков и запорных устройств. Эта арматура предназначена для подвешивания насосно-компрессорных труб, герметизации затрубного пространства между трубами и обсадной колонной, контроля и регулирования работы фонтанной скважины.

Фонтанные арматуры изготовляют крестового и тройникового типов (рис.39) Состоит она из трубной головки и фонтанной елки. Трубная головка предназначается для подвески насосно-компрессорных труб и герметизации затрубного пространства между ними и эксплуатационной колонной.

Фонтанная елка служит для направления продукции скважины в выкидные линии, а также для регулирования и контроля работы скважины. Фонтанная елка имеет две или три выкидные линии. Одна из них запасная. В тройниковой арматуре нижняя выкидная линия — запасная. На рабочей линии (верхней) запорное устройство всегда должно быть открыто, а на запасной — закрыто.

Рис. 39-Фонтанная арматура:

а — крестовая; б — тройниковая

Стволовые запорные устройства должны быть открытыми. Запорное устройство, расположенное внизу ствола фонтанной арматуры, называется главным. В тройниковой арматуре выкидные линии направлены в одну сторону. При выборе типа фонтанной арматуры следует учитывать, что крестовины быстрее разъедаются песком, чем тройники.

В соответствии с ГОСТ 13846—74 фонтанные арматуры должны выпускаться на рабочее давление 70, 140, 210, 350, 700 и 1000 кгс/см².

Запорные устройства на фонтанных арматурах могут быть двух типов: в виде задвижки или крана. Тип арматуры выбирают по максимальному давлению, ожидаемому на устье скважины.

На выкидных линиях после запорных устройств в некоторых случаях устанавливают приспособления (штуцеры) для регулирования режима фонтанной скважины. Штуцер представляет собой болванку со сквозным отверстием.

Для контроля за работой фонтанной скважины на арматуре устанавливают два манометра: один — на буфере (верх ее), второй — на отводе крестовика трубной головки (для измерения затрубного давления).

Фонтанная арматура соединяется с групповыми установками выкидными линиями. Схемы обвязок фонтанных скважин в зависимости от дебита, давления, содержания песка, парафина применяют различные.

Газлитный способ эксплуатации

На рис.40редставлена принципиальная схема газлифтной скважины. Сущность процесса подъема продукции скважин при газлифтной эксплуатации заключается во введении в подъемник компримированного газа в объеме V_г.

Физической сущностью газлифтной эксплуатации является снижение плотности образующейся при закачке газа в подъемник газожидкостной смеси до такой величины, чтобы давление на приеме Р_пр оказалось достаточным для преодоления всех сопротивлений в подъемнике.

Этот способ эксплуатации, являясь достаточно простым с технической и технологической точек зрения, в определенных условиях может оказаться экономически неэффективным. Для его реализации необходимы, как правило, посторонний источник газа и строительство дорогостоящих компрессорных станций, системы подготовки газа и его распределения по добывающим скважинам.

Рис. 40-Газлифтная скважина

1 — добываемый газ; 2 — закачиваемый газ.

Газлифтная эксплуатация характеризуется сравнительно невысоким коэффициентом полезного действия, и, кроме того, удельный расход газа на подъем единицы продукции из скважины увеличивается (иногда существенно) при обводнении скважины. При определенной обводненности продукции удельный расход газа и низкий коэффициент полезного действия могут стать причинами экономически нерентабельной эксплуатации.

Бесштанговая эксплуатация

Эти установки относятся к классу бесштанговых, что делает их более привлекательными.

Во-первых, они предназначены для эксплуатации средне- и высокодебитных скважин с достаточно большим диапазоном высоты подъема продукции. Во-вторых, привод глубинного насоса осуществляется электродвигателем, расположенным в скважине.

Питание двигателя осуществляется по силовому электрическому кабелю. Схема установки представлена на рис.41.

Рис.41.УЭЦН

Установка состоит из погружного агрегата, включающего погружной электродвигатель (ПЭД) 1, протектор 2, многоступенчатый центробежный насос 3, спускаемого в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 4. Электрический силовой кабель 5 закрепляется на трубах с помощью хомутов 6. Герметизация кабеля в устьевой арматуре осуществляется специальным сальником 7.

Наземное оборудование включает в себя кабельный барабан 8, трансформатор 9 и станцию управления 10. При необходимости установка комплектуется преобразователем частоты тока, позволяющим регулировать параметры погружного агрегата в широком диапазоне. Как погружной электродвигатель, так и погружной центробежный насос отличаются от обычных и характеризуются небольшим диаметром и значительной длиной.

Характеристики погружного центробежного насоса показаны на рис.42.

Каждый типоразмер погружного насоса предназначен для добычи из скважины определенного количества жидкости, равного оптимальной подаче насоса , соответствующей максимальному значению КПД —. Это условие требует выпуска промышленностью огромного количества типоразмеров погружных насосов, что экономически является нерентабельным.

Рис. 42-Характеристики погружного центробежного насоса

С целью расширения области работы каждою типоразмера насоса допускается его работа в определенном диапазоне по подаче (от Q₁ до_{Q₂) и напору (от H₁ до H₂), который определяется следующим образом_(:}

. (1)

Указанный диапазон на рис. 42 заштрихован.

На работу погружного центробежного насоса определенное влияние оказывает свободный газ, выделяющийся из нефти при снижении давления ниже давления насыщения, что приводит к изменению характеристик погружного центробежного насоса, как это показано на рис. 42.

Изменение характеристик зависит от объемного расходного газосодержания на входе в насос _. Как видно из рис. 42 увеличение резко снижает подачу, напор и КПД насоса, т.е. оказывает отрицательное воздействие на эффективность работы погружного цен центробежного насоса. С целью защиты погружного центробежного насоса от вредного влияния свободного газа на приеме насоса устанавливается специальное устройство — насосный газосепаратор.

В настоящее время наиболее эффективным является газосепаратор МН-ГСЛ, выпускаемый в России и отвечающий мировому уровню. Рассмотренные установки обладают существенными преимуществами перед штанговыми насосными установками, главными из которых являются:

более высокий КПД установки;
высокая степень автоматизации установки
высокая надежность работы при низких температурах воздуха
достаточно широкая область применения, как по дебиту, так и по высоте подъема;
компактность наземного оборудования.

; ;

Как показали результаты широкомасштабного и длительного применения УЭЦН в России, этими установками могут эксплуатироваться скважины с вязкостью продукции в несколько десятков (а в отдельных случаях и несколько сотен) мПа·с.

Добыча нефти в России этими установками превышает 60% общей добычи.Установки ЭЦН являются наиболее подходящим техническим средством для эксплуатации скважин на Арктическом шельфе.

Эти установки, известные как установки с насосом типа MOINEAU, представляют значительный интерес для эксплуатации скважин на шельфе.

Глубинный винтовой насос (рис.44 состоит из ротора (рис.44а) в виде простой спирали (винта) с шагом и статора (рис. 44 б) в виде двойной спирали с шагом , в два раза превышающим шаг ротора.

На рис. 44 в показана часть насоса в сборе. Основными параметрами винтового насоса являются: диаметр ротора D, длина шага статора и эксцентриситет е. Полости, сформированные между ротором и статором, разделены. При вращении ротора эти полости «перемещаются» как по радиусу, так и по оси. «Перемещение» полостей приводит к проталкиванию жидкости снизу вверх, поэтому иногда этот насос называют насосом с перемещающейся полостью.

Обычно винтовой ротор выполняется из высокопрочной стали с хромированным или иным покрытием против истирания. Статор изготавливается из пластического материала и располагается в корпусе. К материалу для статора предъявляются достаточно жесткие требования. Приводы для данного насоса могут быть глубинными (погружной электродвигатель)или поверхност-ными. При использовании погружного электродвигателя агрегат спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах, а питание к электродвигателю подводится по специальному кабелю (аналогично, как в УЭЦН).

В случае использования наземного привода вращение ротору насоса передается через колонну штанг. В качестве приводного двигателя служит электродвигатель, но могут использоваться и другие двигатели.

Рис. 44. Глубинный винтовой насос:

а — ротор; б — статор; в — насос в сборе; 1 — корпус насоса; 2 — полость между статором и ротором

Обычно используются электродвигатели с фиксированной скоростью либо с изменяющейся. В качестве вариатора скорости применяют частотный преобразователь тока.

Двигатели с фиксированной скоростью используют в скважинах с хорошей продуктивностью и небольшими динамическими уровнями, в других случаях — предпочтительнее двигатели с изменяющейся скоростью.

Установки винтовых насосов имеют широкий диапазон по параметрам: подача от 20 до 240 м³/сут, напор до 2000 м и предназначены для эксплуатации скважин с осложненными условиями:

— вязкость нефти — до 20 Па·с,

— повышенное содержание механических примесей (до 1%)

— повышенное содержание свободного газа,

— большие отклонения скважины от вертикали (до 70%).

Кроме того, установки винтовых насосов характеризуются низкими капитальными вложениями, являются малогабаритными, имеют низкий уровень шума и достаточно высокий КПД. Эти установки являются хорошим средством добычи нефти на морских платформах.

Новые средства добычи нефти

Одним из новых и перспективных для нефтепромысловой практики видов оборудования являются установки струйного насоса (СН). Струйные аппараты нашли широкое применение в самых различных отраслях промышленности, что связано с простотой их конструкции, отсутствием движущихся частей, высокой надежностью и возможностью работать в очень сложных условиях: при высоком содержании механических примесей и свободного газа, в условиях повышенных температур, высокой вязкости нефти, агрессивности инжектируемой продукции и т.д.

В настоящее время основной прирост добычи нефти во многих странах идет за счет районов, характеризующихся сложными природно-климатическими условиями. Совершенно естественно, что при этом существенно повышаются требования к надежности погружного оборудования для эксплуатации добывающих скважин, к увеличению его межремонтного периода. Кроме того, погружное оборудование должно работать в области повышенных температур, в условиях откачки жидкостей с высоким содержанием свободного газа, а зачастую и механических примесей, откачивать из скважины вязкую и сверхвязкую жидкость. Использовать в этих условиях существующее, широко известное, оборудование не всегда представляется возможным.

Для эксплуатации отдаленных месторождений, где отсутствуют дороги, линии электропередач и возможности бескомпрессорного газлифта, успешно применяются струйные установки. В этом случае приводом силовых наземных насосов служат газовые двигатели, работающие на попутном газе, поступающем из эксплуатируемых скважин.

В настоящее время учеными и специалистами России и США созданы различные компоновки струйных насосов: с погружным силовым приводом и с поверхностным, когда силовой насос устанавливается на поверхности.

Поверхностное оборудование струйных установок выпускается как для одной скважины (индивидуальный привод), так и для группы скважин (групповой привод) и содержит, как правило, блок силовых насосов, емкость для рабочей жидкости и гидроциклонный аппарат для очистки рабочей жидкости от механических примесей. Сепарация газа из добываемой жидкости происходит либо в специальной емкости (установка «Econodraulic» фирмы «Dresser Industries»), либо в емкости, совмещающей функции газосепаратора и хранилища рабочей жидкости (фирма «Tricodraulic»). В последнем случае в компоновку поверхностного оборудования входит подпорный насос, который осуществляет рециркуляцию очищенной рабочей жидкости через гидроциклон.

Погружное оборудование содержит стационарный или вставной струйный насос, однорядную колонну труб с пакером или двухрядный лифт (с параллельной или концентричной подвеской труб). Устье скважины оборудуется 4-ходовым краном, позволяющим менять схему циркуляции рабочей жидкости в скважине при спуске или подъеме вставного струйного насоса.

Строго говоря, струйный насос не является насосом в обычном понимании, так как он не создает избыточного напора на выходе. В струйном насосе происходит двойное преобразование гидравлической энергии: сначала потенциальная энергия рабочей жидкости преобразуется в кинетическую энергию, за счет чего, в поток рабочей жидкости, подмешивав ген инжектируемый поток. Смешанный поток (рабочий и инжектируемый), проходя через камеру смешения, поступает в диффузор, где происходит преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную энергию.

Принципиальная схема струйного насоса представлена на рис.45 Насос состоит из следующих основных элементов: канала подвода рабочего агента 1, активного сопла 2, канала подвода инжектируемой жидкости 3 (в области сопла этот канал часто называют приемной камерой), камеры смешения 4 и диффузора 5.

Принцип работы струйного насоса заключается в следующем: рабочий агент при значительной потенциальной энергии подводится к соплу, где происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую. Струя рабочего агента, вытекающая из сопла, понижает давление в приемной камере, вследствие чего часть инжектируемой жидкости (продукция скважины) смешивается со струей рабочего агента и поступает в камеру смешения.

Рис. 45-Струйный насос

В камере смешения рабочий агент и инжектируемая жидкость перемешиваются, выравниваются их скорости и давления, и смешанный поток поступает в диффузор. В диффузоре происходит плав-ное снижение кинетической энергии смешанного потока и рост его потенциальной энергии. На выходе из диффузора смешанный поток обладает потенциальной энергией, достаточной для подъема на поверхность. Несмотря на достаточно известный и понятный принцип работы этого насоса, расчет его основных элементов является чрезвычайно сложным, что связано со сложностью продукции скважины (инжектируемого потока). К настоящему времени преодолены практически все трудности проектирования таких насосов, и они начинают широко использоваться при эксплуатации скважин с осложненными условиями.

Осн.: 1. [93-151], 5. 185-208],

Контрольные вопросы:

1. Какие способы эксплуатации существуют на шельфе?

2. В каких вариантах осуществляется механизированный способ добычи?

3. На чем основывается работа струйного насоса?

4. За счет чего происходит подъем добычи углеводородов при фонтанном способе добычи?

5. Принцип работы тандемной установки.

6. В каких случаях применяют винтовые насосы?

7. В чем преимущества использование погружного центробежного насоса по сравнению с штанговыми насосами?

studizba.com

Лекции № 8, 9, 10 Фонтанный и газлифтный способы добычи нефти

Все известные способы эксплуатации скважин подразделяются на следующие группы:

фонтанный, когда нефть извлекается из скважин с помощью пластовой энергии;
газлифтный — с помощью энергии сжатого газа, вводимого в скважину извне;
насосный — извлечение нефти с помощью насосов различных типов.

Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин зависит от величины пластового давления и глубины залегания пласта.

Фонтанный способ эксплуатации скважин

Фонтанный способ эксплуатации скважин применяется, если пластовое давление в залежи велико. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам за счет пластовой энергии. Фонтанирование скважин может происходить под действием гидростатического напора, а также энергии расширяющегося газа.

Практически фонтанирование только под действием гидростатического напора встречается очень редко. В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин.

В нефтяных залежах, где давление насыщения нефти газом равно пластовому давлению газ делает двойную работу: выделяясь в пласте он выталкивает нефть, а в трубах поднимает ее на поверхность.

Для некоторых режимов характерно содержание в нефти газа, находящегося в растворенном состоянии и не выделяющегося из нефти в пределах пласта. В этом случае по мере подъема жидкости в скважине давление снижается и на некотором расстоянии от забоя достигает величины, равной давлению насыщения, и из жидкости начинает выделяться газ, который способствует дальнейшему подъему жидкости на поверхность.

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 скважинное (подземное) и устьевое (земное).

Скважинное (подземное) оборудование

При одном и том же количестве газа не в каждой скважине можно получить фонтанирование. Если количество газа достаточно для фонтанирования в 150 миллиметровой скважине, то его может не хватить для 200 миллиметровой скважины.

Смесь нефти и газа, движущаяся в скважине, представляет собой чередование прослоев нефти с прослоями газа: чем больше диаметр подъемных труб, тем больше надо газа для подъема нефти.

В практике известны случаи, когда скважины больших диаметров (150 ¸300 мм), пробуренные на высокопродуктивные пласты с большим давлением, отличались высокой производительностью, но фонтанирование их в большинстве случаев было весьма непродолжительным. Иногда встречаются скважины, которые при обычных условиях не фонтанируют, хотя давление в пласте высокое.

После спуска в такие скважины лифтовых труб малого диаметра удается достигнуть фонтанирования. Поэтому с целью рационального использования энергии расширяющего газа все скважины, где ожидается фонтанирование, перед освоением оборудуют насосно-компрессорными трубами (НКТ) с условными размерами (по внешнему диаметру): 27, 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102 и 114 мм с толщиной стенок от 3 до 7 мм. Длина труб 5 ÷ 10 м.

Диаметр подъемных труб подбирают опытным путем в зависимости от ожидаемого дебита, пластового давления, глубины скважины и условий эксплуатации. Трубы опускают до фильтра эксплуатационной колонны.

studfile.net

3.1. Фонтанная эксплуатация нефтяных скважин

Эксплуатация нефтяных скважин ведется фонтанным, газлифтным или насосным способом.

Подъем жидкости и газа от забоя скважины на поверхность составляет основное содержание процесса эксплуатации скважин. Этот процесс может происходить как за счет природной энергии W_n поступающих к забою скважины жидкости и газа, так и за счет вводимой в скважину энергии с поверхности W_u.

Газожидкостная смесь, выходя из ствола скважин через специальное устьевое оборудование, направляется в сепараторы (отделители жидкости от газа) и замерные приспособления, затем поступает в промысловые трубопроводы. Для обеспечения движения смеси в промысловых трубопроводах на устье скважин поддерживается то или иное давление.

На основании изложенного можно составить следующий энергетический баланс:

W₁ + W₂ + W₃ = W_n + W_u,

где W₁ - энергия на подъем жидкости и газа с забоя до устья скважины;

W₂ - энергия, расходуемая газожидкостной смесью при движении через устьевое оборудование;

W₃ - энергия, уносимая струей жидкости и газа за предел устья скважины;

если W_u = 0, то эксплуатация называется фонтанной;

при W_u0 эксплуатация называется механизированной добычей нефти.

Передача энергии W_u осуществляется сжатым газом или воздухом, либо насосами, способ эксплуатации называется газлифтный или насосный.

Фонтанирование только от гидростатического давления пласта (Р_пл) редко в практике эксплуатации нефтяных месторождений; условие фонтанирования

Р_пл > ·g·h.

В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин. Это справедливо даже для месторождений с явно выраженным водонапорным режимом. Для водонапорного режима характерно содержание в нефти газа, находящегося в растворенном состоянии и не выделяющегося из нефти в пределах пласта.

Пластовый газ делает двойную работу: в пласте выталкивает нефть, а в трубах поднимает.

3.1.1.Роль фонтанных труб

В практике известны случаи, когда скважины больших диаметров (150300 мм), пробуренные на высокопродуктивные пласты с большим давлением, отличались высокой производительностью, но фонтанирование их в большинстве случаев было весьма непродолжительным. Иногда встречаются скважины, которые при обычных условиях не фонтанируют, хотя давление в пласте высокое.

После спуска в такие скважины лифтовых труб малого диаметра удается достигнуть фонтанирования. Поэтому с целью рационального использования энергии расширяющего газа все скважины, где ожидается фонтанирование, перед освоением оборудуют лифтовыми трубами условным диаметром от 60 до 114 мм, по которым происходит движение жидкости и газа в скважине.

При фонтанировании скважины через колонну труб малого диаметра газовый фактор уменьшается, в результате чего увеличивается продолжительность фонтанирования. Нередко скважины, которые фонтанировали по трубам диаметром 114, 89, 73 мм переходили на периодические выбросы нефти и останавливались. В этих случаях период фонтанирования скважины удавалось продлить путем замены фонтанных труб меньшего диаметра: 60, 48, 42, 33 мм. Это один из способов продления фонтанирования малодебитных скважин.

studfile.net

8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. давление на забоях скважин достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жидкости.

Общим обязательным условием для работы любой фонтанирующей скважины будет следующее основное равенство:

Рс Рг Ртр Ру ,

(8.1)

где Рс - давление на забое скважины; Рг, Ртр, Ру - гидростатическое давление столба жидкости в скважине, рассчитанное по вертикали, потери давления на трение в НКТ и противодавление на устье, соответственно.

Различают два вида фонтанирования скважин:

фонтанирование жидкости, не содержащей пузырьков газа, - артезианское фонтанирование;

фонтанирование жидкости, содержащей пузырьки газа, облегчающего фонтанирование, - наиболее распространенный способ фонтанирования.

Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при забойном давлении, превышающем гидростатическое давление столба негазированной жидкости в скважине. При наличии растворенного газа в жидкости, который не выделяется благодаря давлению на устье, превышающему давление насыщения, и при давлении на забое, превышающем сумму двух давлений: гидростатического столба негазированной жидкости и давления на устье скважины.

Поскольку присутствие пузырьков свободного газа в жидкости уменьшает плотность последней и, следовательно, гидростатическое давление такого столба жидкости, то давление на забое скважины, необходимое для фонтанирования газированной жидкости, существенно меньше, чем при артезианском фонтанировании.

8.1. Артезианское фонтанирование

Теоретическое описание процесса артезианского фонтанирования практически не отличается от расчета движения однородной жидкости по трубе. Давление на забое скважины Рс при фонтанировании определяется уравнением (8.1), в котором гидростатическое давление столба жидкости благодаря постоянству плотности жидкости определяются простым соотношением

(8.2)

где ρ - средняя плотность жидкости в скважине; Н - расстояние по вертикали между забоем (обычно серединой интервала перфорации) и устьем скважины.

Для наклонных скважин

studfile.net

Оборудование фонтанных скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 4 - Типовые схемы фонтанной арматуры: 1 – фонтанная елка; 2 – трубная обвязка

Запорные устройства фонтанной арматуры изготовляются трех типов: пробковые краны со смазкой; прямоточные задвижки со смазкой типа ЗМ и ЗМС с однопластинчатым и ЗМАД – с двухпластинчатым шибером. Задвижки типов ЗМС и ЗМАД имеют модификации с ручным и пневмоприводом.

При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит по специальным трубам НКТ, спускаемым в скважины перед началом эксплуатации (в фонтанирующих скважинах опускаются до фильтра). Согласно ГОСТ 633-80 предусмотрены

следующие условные размеры (по внешнему диаметру): 27, 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102 и 114 мм с толщиной стенок от 3 до 7 мм. Длина труб 5÷10 м. Трубы бесшовные, из сталей с высокими механическими свойствами, на обоих концах резьба, соединяются между собой муфтами. Отечественные НКТ изготавливают 4 типов. НКТ могут быть изготовлены из алюминиевого сплава марки Д16. Применяют фиберговые трубы, а также безрезьбовые (гибкие) НКТ на барабанах длиной до 6000 м.

Оборудование для предупреждения открытых фонтанов

Для предупреждения открытых фонтанов при эксплуатации фонтанных скважин применяются комплексы типа КУСА и КУСА-Э. Они могут обслуживать от одной до восьми

скважин в случае разгерметизации устья, при отклонении от заданных параметров (давления, дебита) работы скважин 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 (также и задвижка арматуры) может быть закрыт со станции управления

принудительным путем или дистанционно с пульта диспетчера, связанного со станцией управления посредством промысловой телемеханики.

Имеются еще автоматические клапаны-отсекатели, срабатывающие при увеличении дебита

скважины выше заданного. Они устанавливаются на НКТ. Автоматизация фонтанной скважины предусматривает и автоматическое перекрытие выкидной линии разгруженным отсекателем манифольдным типа РОМ-1. Отсекатель срабатывает автоматически при повышении давления в трубопроводе на 0,45 МПа (образование парафиновой пробки) и при понижении давления до 0,15

МПа (порыв трубопровода).

Для обеспечения длительной и бесперебойной работы скважин в фонтанном режиме эксплуатации большое значение имеет регулирование пластовой энергии за счет изменения объема нефти, поступающего из скважины и называемого дебитом скважин. Для ограничения дебита скважин в боковом отводе фонтанной елки устанавливается сменный штуцер-вставка из

studfile.net

Методы и способы добычи нефти

Основные сведения

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от 30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

Первичный – нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
Вторичный – когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
Третичный – увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 – 60%.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.
Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.
Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Основные преимущества

Главные преимущества фонтанного способа:

Простейшее оборудование скважины;
Минимум затрат электроэнергии;
Гибкость в управлении процессами откачки, вплоть до возможности полной
остановки;
Возможность дистанционного управления процессами;
Продолжительный межтехнологический интервал работы оборудования;

Для эксплуатации новой скважины нужно установить над ней полный контроль. Укрощение фонтана производится с помощью монтажа специальной запорной арматуры, позволяющей впоследствии управлять потоком, контролировать режимы работы, производить полную герметизацию, а если нужно, то и консервацию.
Скважины оборудуют подъёмными трубами разного диаметра, в зависимости от предполагаемого дебита добычи и внутрипластового давления.

При больших объёмах добычи и хорошем давлении используют трубы большого диаметра. Малодебитные скважины для длительного сохранения процесса фонтанирования и уменьшения себестоимости добычи оборудуют подъёмными трубами малого диаметра.

По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа. Когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа. Это может быть простой воздух или сопутствующий газ с ближайшего месторождения.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Оборудование газлифтной скважины осуществляется методом доработки фонтанной с установкой специальных клапанов подвода сжатого газа на различной глубине с установленным проектом интервалом.

Основные преимущества

Газлифт имеет свои преимущества по сравнению с другими методами механизированной добычи:

забор значительных объемов с разных глубин на любых этапах разработки месторождения с приемлемым показателем себестоимости;
возможность ведения добычи даже при значительных искривлениях
скважины;
работа с сильно загазованными и перегретыми пластами;
полный контроль над всеми параметрами процесса;
автоматизированное управление;
высокая надежность оборудования;
эксплуатация нескольких пластов одновременно;
контролируемость процессов отложения парафина и солей;
простая технология проведения технического обслуживания и ремонта.

Главным недостатком газлифта является высокая стоимость металлоёмкого оборудования.
Низкий КПД и высокая стоимость оборудования вынуждают применять газлифт в основном только для подъёма легкой нефти с высоким показателем газовой составляющей.

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые – погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа – электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

простота технического обслуживания;
очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
солидный межремонтный период до полутора лет и более;
возможность обработки наклонных скважин;
производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.

pronpz.ru

Фонтанный способ эксплуатации скважин

эксплуатации скважин фонтанным способом

Способы эксплуатации скважин » СтудИзба

Лекции № 8, 9, 10 Фонтанный и газлифтный способы добычи нефти

Фонтанный способ эксплуатации скважин

Скважинное (подземное) оборудование

3.1. Фонтанная эксплуатация нефтяных скважин

3.1.1.Роль фонтанных труб

8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН

8.1. Артезианское фонтанирование

Оборудование фонтанных скважин

Оборудование для предупреждения открытых фонтанов

Методы и способы добычи нефти

Основные сведения

Методы добычи нефти

Классификация способов добычи

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Основные преимущества

Газлифтный способ добычи нефти

Основные преимущества

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Основные преимущества

Заключение

Смотрите также