Фонтанна експлуатація нафтових свердловин

Фонтанне видобування нафти – спосіб експлуатації свердловин, при якому підйом нафти на поверхню здійснюється за рахунок пластової енергії.

Розрізняють фонтанування:

- природне (за рахунок природної енергії пласта);

- штучне (при підтримці пластового тиску шляхом закачування в пласт рідких і газоподібних аґентів).

Практика експлуатації свердловин показує, що в переважній більшості випадків фонтанування відбувається одночасно за рахунок гідростатичного напору та енергії газу, що розширяється. В таких фонтанних свердловинах при вибійна зона заповнена тільки нафтою з розчиненим в ній газом, тобто одною фазою. По мірі підйому нафти в свердловині у напрямку гирла тиск зменшується, і коли він стає рівним тиску насичення, із нафти починає виділятися розчинений газ, тобто друга фаза [1].

Двохфазний потік ділять на три основних режими руху:

1) режим піни (Рис. 1а), при якому бульбашки газу більш або менш рівномірно розподілені в потоці нафти; 2) „чіт очний” режим (Рис. 1б), коли газ що розширюється утворює в потоці нафти великі бульбашки; 3) режим „туману” ( Рис. 1в), при якому потік газу рухається по центру труби і захоплює за собою краплини нафти [1].

а) б) в)

 

Рис.1 Режими руху потоку

На практиці зустрічаються всі три види руху двофазного потоку. В деяких свердловинах всі ці режими можуть існувати одночасно, в нижній частині свердловини перший режим, в середній частині – другий, а в приустьовій частині – третій. Обладнання фонтанних свердловин включає наземне та підземне обладнання. До наземного обладнання відносять фонтанну арматуру, яку встановлюють на колонну головку свердловини та маніфольд. Фонтанна арматура призначена для підвішування НКТ та експлуатаційною колоною, а також для контролю і регулювання режиму роботи свердловини. НКТ - насосно-компресорні труби, що являють собою труби невеликих діаметрів – 60, 73, 89 мм довжиною 5 – 10 м, які з’єднуються між собою за допомогою муфт. НКТ спускають всередину експлуатаційної колон, по них виконується підйом нафти на поверхню. НКТ використовують при всіх способах експлуатації свердловин. Фонтаны арматури виготовляють за шістьма схемами (Рис. 2). Їх розрізняють за конструктивними та міцнісними ознаками [1]. 2.2. Компресорна експлуатація свердловин

Після припинення фонтанування із-за браку енергії пласта переходять на механізований спосіб експлуатації свердловин, при якому вводять додаткову енергію ззовні (з поверхні).

Одним з таких способів, при якому вводять енергію у вигляді стислого газу, є газліфт.Так як стиснуте повітря або газ отримують використовуючи компресори, то спосіб штучного фонтанування з використанням цих агентів називають компресорним.

Газліфт (газовий або повітряний підйомник) – система, що складається з експлуатаційної колони труб і опущених в неї НКТ, в яких підйом рідини здійснюється за допомогою стислого газу (повітря). По схемі дії розрізняють безперервний і періодичний газліфт. По схемі подачі від вигляду джерела робочого агента - газу (повітря) розрізняють також і безкомпресорний газліфт [1].

Рис. 3. Конструкції газліфтних підйомників [2]

а - однорядний підйомник кільцевої системи; б - однорядний підйомник центральної системи; в - дворядний підйомник кільцевої системи; г - дворядний підйомник центральної системи; д - полуторарядний підйомник кільцевої системи.

Тобто в свердловину спускають два ряди НКТ. При нагнітанні по повітряним трубам газ або повітря витіснивши із них нафту до башмака НКТ, почне надходити в труби, перемішуючись у вигляді бульбашок з нафтою і знижувати її густину. Чим більше повітряні труби, тим менше буде густина нафтової суміші і тим на більшу висоту підніматися ця суміш. Висота підйому нафто - повітряної або нафтогазової суміші в підйомних трубах залежить від кількості нагнітаємого повітря або газу, глибини занурення труб під статичний рівень, їх діаметра та в’язкості нафти [2].