Принцип фонтанной эксплуатации нефтяных скважин
Существуют три основных способа эксплуатации нефтяных скважин:
- Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми глубинными насосами.
- Компрессорная эксплуатация нефтяных скважин.
- Фонтанная эксплуатация нефтяных скважин.
Фонтанная эксплуатация скважин – это способ эксплуатации нефтяных скважин, при котором подъем полезного ископаемого на поверхность осуществляется за счет действия природной энергии.
Оборудование для фонтанной эксплуатации является самым надежным и простым как в эксплуатации, так и при его монтаже. При фонтанной эксплуатации подъем нефти производится по колонне насосно-компрессорных труб, спускаемых в скважину перед процессом освоения. На устье скважины монтируют фонтанную арматуру, которая используется для подвешивания колонны. Фонтанирование скважины происходит за счет энергии расширения газа, который растворен в нефти и энергии гидростатического напора. Фонтанирование происходит на новых месторождениях, где достаточен запас пластовой энергии, то есть давления на забое скважины хватает для преодоления гидростатического давления, установившегося на столбе жидкости скважины.
Оборудование фонтанных скважин
Условия эксплуатации фонтанных скважин требуют герметизации устьевого оборудования, необходимости полного закрытия скважины под давлением, разобщения межтрубного пространства. Все эти требования выполняются установкой на устье фонтанирующей скважины колонны головки и фонтанной арматуры с манифольдом. К наземному оборудованию относятся:
- Манифольд.
- Фонтанная арматура.
Манифольд – это часть нефтегазовой арматуры, который представляет собой трубопроводы, закрепленные на общем основании, рассчитанные на высокое давление, снабженные необходимой арматурой и соединенные по определенной схеме.
Схема манифольда изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема манифольда. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 – отвод; 2 – скважина, оборудованная гидроприводом; 3 – ответный фланец; 4 – обратный клапан; 5 – тройник; 6 – дроссель; 7 – манометр; 8 – разделитель сред; 9 – игольчатый вентиль; 10 – инструментальный фланец; 11 – соединительный ниппель; 12 – крестовина; 13 – задвижка, оборудованная ручным приводом; 14 – сепаратор; 15 – фланец-адаптер; 16 – пробка; 17 - гаситель
Фонтанная арматура устанавливается на колонную головку. Она состоит из трубной обвязки и фонтанной елки. Трубная обвязка устанавливается на колонную обвязку и предназначена для обвязывания скважинных трубопроводов, управления потоком скважинной среды в затрубном и межтрубном пространстве, а также его контроля. Конструкция фонтанной арматуры выполнена таким образом, что обеспечивает возможность измерения давления на верхнем буфере фонтанной елки и давления с температурой среды на боковом ее отводе. Фонтанная арматура изготавливается в виде блоков, а также оборудуется автоматическими предохранительными устройствами, которые управляются дистанционно.
Фонтанная елка устанавливается на трубную обвязку для осуществления контроля и регулирования движения потока скважинной среды по скважинному трубопроводу, а также его направлению в промысловый трубопровод.
При оборудовании нефтяной скважины концентрическими насосно-компрессорными трубами трубы, имеющие больший диаметр вешаются на резьбовом соединении крестовины, устанавливаемой на крестовине, герметизирующей затрубное пространство. Трубы меньшего диаметра вешаются резьбе стволовой катушки, которая размещается над крестовиком.
Для обеспечения бесперебойной и продолжительной работы скважины фонтанном режиме большую роль играет регулирование пластовой энергии, которое осуществляется за счет изменения объема нефти, поступающего на поверхность из скважины, то есть дебита. С этой целью в отводе фонтанной елки сбоку устанавливается штуцер-вставка, изготовленный из стойкого по отношению к износу материала с калиброванным отверстием определенного диаметра. Обычно диаметр штуцера равен 15 миллиметрам или больше. Используются как быстро сменяемые штуцеры, так и быстрорегулируемые забойные штуцеры, устанавливаемые в трубах на любой глубине. Удерживаются эти штуцеры при помощи пакеров. Спуск штуцеров производится стальным канатом при помощи лебедки.
Снижение давления на пласт осуществляется при помощи свабирования; последовательной замены глинистого раствора в скважине газожидкостной или жидкостной смесью, имеющей меньшую плотность; использования азота или инертного газа.
Диаметр подъемных труб определяется опытным путем и зависит от глубины скважины, пластового давления (внутренняя энергия пласта), ожидаемого дебита, а также условий эксплуатации. Трубы опускаются в скважину до фильтра эксплуатационной колонны.
