Назначение, основные схемы и состав фонтанной арматуры

Фонтанная арматура устанавливается на верхний фланец колонной обвязки.

На скважинах нефтяных и газовых промыслов страны применяются, в основном, арматуры ГОСТ 13846-89 и ГОСТ 13846-84.

Основные функции фонтанной арматуры:

- герметизация устья скважины;

- управление, контроль и регулирование технологического режима эксплуатации (работы) скважины;

- направление продукции скважины через манифольд в систему сбора и подготовки нефти и газа;

- полное закрытие или глушение скважины;

- обеспечение подвески одного или двух рядов насосно-компрессорных труб (НКТ);

- обеспечение спуска в скважину приборов, устройств, оборудования;

- обеспечение закачки в скважину рабочих агентов для воздействия на пласт или призабойную зону пласта и других специальных веществ.

Билет 21

Фонтанная арматура (ГОСТ 13846-89) классифицируется :

 по рабочему давлению от 14 до 140 МПа;

 по размерам проходного сечения ствола от 50 до 150 мм;

 по числу спускаемых в скважину рядов насосно-компрессорных труб на однорядные и двухрядные;

 по типу запорных устройств с задвижками или с кранами;

 по конструкции фонтанной елки на крестовые и тройниковые.

Фонтанная арматура состоит из трубной обвязки (трубной головки) и фонтанной елки

Трубная обвязка предназначена:

для подвески колонн насосно-компрессорных труб;

для герметизации пространства между обсадной эксплуатационной колонной и НКТ (затрубное пространство);

для промывки и закачки в скважину рабочих агентов и других веществ;

для контроля давления в затрубном пространстве;

для установки фонтанной елки.

Трубную обвязку изготавливают для подвески одного или двух рядов НКТ.

Она состоит из крестовины с двумя боковыми отводами и трубной подвески. Насосно-компрессорные трубы подвешиваются либо на муфте , либо на резьбе. В первом случае на крестовину 1 устанавливается муфтовая подвеска 4. Во втором случае на крестовину 1 устанавливается стволовая катушка 5 и на переводник или патрубок 3 подвешивается один ряд НКТ.

На одном из боковых отводов крестовины трубной обвязки устанавливается манометр 2 для контроля давления в затрубном пространстве.

Если в скважину спускается два ряда НКТ, то на крестовину 1 трубной обвязки устанавливается тройник 2.

На верхний фланец трубной обвязки устанавливается фонтанная елка.

Фонтанная елка предназначена:

для направления потока продукции скважины в выкидную линию на замерную установку;

для регулирования технологического режима эксплуатации скважины;

для обеспечения спуска в скважину приборов;

для закрытия скважины;

для контроля давления на устье (на буфере) скважины

Сверху елка заканчивается колпаком (буфером).

В тройниковой конструкции предусматриваются две выкидные линии: - верхняя (рабочая); - нижняя (запасная).

В крестовой конструкции имеется два боковых отвода: - запасной; - рабочий.

Запасные линии открывают только в случае необходимости устранения каких-либо неполадок в работе рабочей линии (смена дросселя, коррозионное разрушение и т.п.).

Схему и число выкидных линий фонтанной елки выбирают в зависимости от характеристики скважины. Чаще всего для фонтанных скважин применяют елки тройникового типа с двумя выкидными линиями. Фонтанные елки с одной выкидной линией обычно применяют для скважин с небольшим устьевым давлением (до 14 МПа) без абразивных частиц в продукции.

Билет 22

8 Физические свойства пластовых нефтей
Рассмотрим основные физические свойства нефти.
1-Плотность - отношение массы к объему. Единица измерения плотности в системе СИ выражается в кг/м³. Измеряется плотность ареометром. Ареометр – прибор для определения плотности жидкости по глубине погружения поплавка (трубка с делениями и грузом внизу).
2- Вязкость – свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других. Она зависит от силы взаимодействия между молекулами жидкости. Для характеристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости

. За единицу динамической вязкости принят паскаль-секунда (Па

с), т. е. вязкость такой жидкости, в которой на 1 м²поверхности слоя действует сила, равная одному ньютону, если скорость между слоями на расстоянии 1 см изменяется на 1 см/с. Жидкость с вязкостью 1 Па

с относится к числу высоковязких.

В нефтяном деле, так же как и в гидрогеологии и ряде других областей науки и техники, для удобства принято пользоваться единицей вязкости в 1000 раз меньшей – мПа с. Так, пресная вода при температуре 20 имеет вязкость 1 мПа с, а большинство нефтей, добываемых в России, – от 1 до 10 мПа с, но встречаются нефти с вязкостью менее 1 мПа с и несколько тысяч мПа с. С увеличением содержания в нефти растворенного газа, ее вязкость заметно уменьшается. Для большинства нефтей, добываемых в России, вязкость при полном выделении из них газа (при постоянной температуре) увеличивается в 2 4 раза, а с повышением температуры резко уменьшается.

Вязкость жидкости характеризуется также коэффициентом кинематической вязкости, т. е. отношением динамической вязкости к плотности жидкости. За единицу в этом случае принят м²/с. На практике иногда пользуются понятием условной вязкости, представляющей собой отношение времени истечения из вискозиметра определенного объема жидкости ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20 .
3-Испаряемость. нефть теряет легкие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.
4-Сжимаемость – способность нефти (газа, пластовой воды) изменять свой объем под действием давления. При увеличении давления нефть сжимается. Для пластовых нефтей коэффициенты сжимаемости нефти колеблются в пределах 0,4 14,0 ГПа^-1, коэффициент определяют пересчетом по формулам, более точно получают его путем лабораторного анализа пластовой пробы нефти.

Из-за наличия растворенного газа в пластовой нефти, она увеличивается в объеме (иногда на 50 60 %). Отношение объема жидкости в пластовых условиях к объему ее в стандартных условиях называют объемным коэффициентом . Величина, обратная объемному коэффициенту, называется пересчетным коэффициентом .

Этот коэффициент служит для приведения объема пластовой нефти к объему нефти при стандартных условиях.
Используя объемный коэффициент, можно определить усадку нефти И, т. е. на сколько изменяется ее объем на поверхности по сравнению с глубинными условиями: %.

5-Газосодержание– важная характеристика нефти в пластовых условиях. Это количество газа, содержащееся в одном кубическом метре нефти.
6-Газовый фактор – отношение полученного из месторождения через скважину количества газа (в м³), приведённого к атмосферному давлению и температуре 20 , к количеству добытой за то же время нефти (в т или м³) при том же давлении и температуре; показатель расхода пластовой энергии и определения газовых ресурсов месторождения. Для нефтяных месторождений России газовый фактор изменяется от 20 до 1000 м³/т. По закону Генри, растворимость газа в жидкости при данной температуре прямо пропорциональна давлению. Давление, при котором газ находится в термодинамическом равновесии с нефтью, называется давлением насыщения. Если давление ниже давления насыщения, из нефти начинает выделяться растворенный в ней газ. Нефти и пластовые воды с давлением насыщения, равным пластовому, называются насыщенными. Нефти в присутствии газовой шапки, как правило, насыщенные.
Газосодержание (газонасыщеннность) S пластовой нефти равно объему растворенного газа Vr (в стандартных условия*), содержащегося в единице объема пластовой нефти VnH: S = Vr/VnH (м3/м3или м3/т)
Максимальное количество газа, которое может быть растворено в единице объема пластовой нефти при определенном давлении и температуре, называется растворимостью газа J.
Коэффициентом разгазирования нефтиназывается количество газа, выделяющегося из единицы объема нефти при снижении давления на единицу.
Промысловым газовым фактором Гназывается количество добытого газа в м3, приходящееся на 1 м3 (т) дегазированной нефти. Если при разработке газ в пласте не выделяется, то газовый фактор меньше газосодержания пластовой нефти, т.к. в промысловых условиях полной дегазации нефти не происходит.
Давлением насыщения пластовой нефтиназывается давление, при котором из нее начинает выделяться газ. Давление насыщения зависит от соотношения объемов нефти газа в залежи, от их состава, от пластовой температуры.
Сжимаемость нефти обусловлена тем, что, как и все жидкости, нефть обладает упругостью, которая характеризуется коэффициентом сжимаемости βн: βн =(1/V)(dV/dP), где: V – исходный объем нефти; dV – изменение объема нефти, dP – изменение давления.

Размерность βн – 1/Па.

Коэффициент сжимаемостиβнхарактеризует относительное изменение объема нефти при изменении давления на единицу. В основном βн = (1 -5)-10′3 МП а1.
Объемный коэффициент пластовой нефти b показывает, какой объем занимает в пластовых условиях 1 м3 дегазированной нефти:
н~ пл.н/^дег" Рн’Р плн.; где: Vn/1H – объем нефти в пластовых условиях; V – объем того же количества нефти

после дегазации при атмосферном давлении и t = 2Q’C; р н – плотность нефти в пластовых условиях; рн- плотность нефти в стандартных условиях. Наиболее характерная величина Ьн 1,2-1,8, но может достигать 2-3 единиц.

Используя объемный коэффициент, можно определить «усадку нефти», т.е. установить уменьшение объема пластовой нефти при извлечении ее на поверхность. Усадка нефти U = (bH-1)/bH-1OO.
Изменение объема пластовой нефти при переходе от пластовых условий к поверхностным учитывают с помощью так называемого пересчетного коэффициента: Q= 1/Ь = УДЕГ/Л/плн = рплнуРн.

Билет 22