Техника и технология фонтанной эксплуатации нефтяных скважин (оборудование, режим эксплуатации скважины, исследование скважины, осложнения эксплуатации).

Под фонтанной эксплуатацией понимается такой способ подъе­ма продукции скважины от забоя на дневную поверхность, при ко­тором располагаемая энергия на забое W_заб больше или равна энер­гии, расходуемой на преодоление различных сопротивлений W_c на всей длине скважины в процессе подъема, т.е. W_заб > W_c.

Основными источниками естественного фонтанирования являют­ся потенциальная энергия жидкости W_ж и газа W_г, выделяющегося из нефти при давлении, меньшем давления насыщения. Таким образом, естественное фонтанирование осуществляется только за счет природ­ной энергии W_п, которой обладает продукция скважины на забое W_заб.

В зависимости от соотношения этих слагаемых природной энер­гии, а также от соотношения Р_заб и Р_нас можно использовать различ­ные принципиальные схемы оборудования добывающих скважин.

Принципиально оборудование фонтанных скважин состоит из следующих элементов: колонная головка, фонтанная арматура и манифольды.

Колонная головка предназначена для обвязки устья скважины с целью герметизации межтрубных пространств, обвязки обсадных колонн и установки фонтанной арматуры. В зависимости от количе­ства обсадных колонн, спущенных в скважину, выпускаются одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиколонные головки, но все они должны удовлетворять следующим требованиям: надежная герметизация межтрубных пространств; возможность контроля за давлением во всех межтрубных пространствах; быстрое и надежное крепление подвески обсадных колонн; универсальность; быстрый и удобный монтаж; высокая надежность. Колонные головки выпускаются на различное давление.

Фонтанная арматура предназначена для: подвески одной или двух колонн НКТ; герметизации и контроля пространства между колоннами НКТ и затрубного пространства; проведения различных технологических операций при вы­зове притока, освоении, эксплуатации, исследовании и ремонте; направления продукции скважины на замерную установку; регулирования режима работы скважины и проведения глу­бинных исследований путем спуска приборов в подъемник; закрытия скважины (при необходимости).

Важным элементом фонтанной арматуры являются штуцерные колодки, устанавливаемые на выкидах и предназначенные для раз­мещения в них штуцеров, с помощью которых регулируется режим работы фонтанной скважины. Существует много типов и конструк­ций штуцеров как регулируемых, так и нерегулируемых. Более на­дежными и простыми являются нерегулируемые штуцеры, которые и используются на большинстве фонтанных скважин.

Манифольды предназначены для обвязки выкидов фонтанных скважин (арматуры фонтанных скважин) со сборными коллекто­рами, транспортирующими продукцию скважин на пункт сбора и подготовки. Манифольды предусматривают установку на них шту­церов, вентилей для отбора проб продукции скважин, запорных устройств и предохранительных клапанов. Основные узлы манифольдов унифицированы с узлами и деталями фонтанной армату­ры.

Фонтанные скважины работают с самыми различными техноло­гическими показателями не только по дебиту, но и по обводненности, забойному давлению, давлению на устье и др.

В процессе фонтанной эксплуатации скважины ее дебит может изменяться (снижаться) вследствие, например, падения пластово­го или увеличения забойного давления, увеличения обводненнос­ти продукции и других причин. Так как рационально подобранный подъемник должен обеспечить работу в течение определенного вре­менного интервала при изменении дебита скважины, необходимо уметь рассчитывать, в частности, его диаметр исходя из следующих условий: в начале подъемник работает на максимальном режиме, а по мере снижения дебита переходит на работу на оптимальном ре­жиме, т.е. в течение определенного времени эксплуатации сква­жины подъемник работает в рациональной области.

Расчет дебита фонтанной скважины базиру­ется на уравнении притока жидкости из пласта в скважину. При со­гласованной работе пласта и фонтанного подъемника приток жидко­сти из пласта должен равняться пропускной способности (подаче) подъемника при работе на оптимальном и максимальном режимах.

Таким образом, одной из основных задач при фонтанной эксп­луатации скважин является задача расчета проектных дебитов скважины, соот­ветствующих режимам максимальной и оптимальной подач подъем­ника, что предопределяет устойчивую работу системы (пласт + подъ­емник) и высокий КПД подъемника.

Как уже отмечалось, со временем дебит скважины может сни­жаться. Именно поэтому, проектируя фонтанную эксплуатацию, необходимо рассчитывать фонтанный подъемник для режима мак­симальной подачи в начальный период работы скважины и для режима оптимальной подачи – в период фонтанирования, когда дебит скважины снижается.

Оборудование фонтанных скважин позволяет без существенных трудностей проводить все виды глубинных гидродинамических ис­следований, в том числе и отбор глубинных проб, при различных режимах работы системы. Контроль за установленным режимом работы фонтанной сква­жины осуществляется по ее дебиту, а также по значениям устьево­го и затрубного давлений. Закономерно, что в процессе длитель­ной работы скважины могут происходить определенные изменения, связанные как с изменением фильтрационной картины течения в дренируемом объеме пласта, так и с нарушениями в самой скважи­не или установленном в ней оборудовании. Рассмотрим основные технологические нарушения и связанные с ними осложнения в ра­боте фонтанных скважин.

Многообразие условий работы фонтанных скважин на различ­ных нефтяных месторождениях предопределяет и многообразные причины осложнений в их работе.

Существуют несколько причин осложнений, кото­рые проявляются на значительном количестве разрабатываемых месторождений. К числу таких осложнений относятся: отложения в подъемном оборудовании или выкидных лини­ях, а также в ПЗС асфальтенов, смол, парафинов и церезинов; образование песчаных пробок как на забое скважины, так и в подъемнике, отложения солей в различных элементах системы; пульсации в работе фонтанной скважины; открытое (нерегулируемое) фонтанирование при поврежде­нии устьевой арматуры или за счет образования грифонов. Большинство осложнений приводит к снижению дебитов и продуктивности скважины, а некоторые могут вызывать серьёзные аварии, угрожающие жизням людей. Поэтому следует с особой тщательностью проводить исследования скважин на предмет осложнений и при их обнаружении незамедлительно ликвидировать.