Фонтанная эксплуатация скважин, артезианское и газлифтное эксплуатирование

Способы подъема нефти из пласта на поверхность, или способы эксплуатации скважин, в процессе разработки месторождения, не остаются постоянными, а изменяются в зависимости от величины пластовой энергии.

Все известные способы эксплуатации нефтяных скважин можно разделить на две основные группы:

1) фонтанная эксплуатация;

2) механизированная эксплуатация.

В залежах, обладающих очень большими запасами естественной пластовой энергии, которых достаточно не только для продвижения жидкости но пласту, но также и для подъема ее на поверхность, осуществляется фонтанная эксплуатация скважин.

В тех же случаях, когда запасы пластовой энергии недостаточны для полного подъема жидкости на поверхность, применяется механизированная эксплуатация скважин, т. е. подъем нефти на поверхность осуществляется при помощи тех или иных механизмов.

Обычно эксплуатацию каждой скважины, проведенной на свежую, не затронутую разработкой залежь, можно разделить на два периода.

В первый период, когда запасы природной энергии в залежи велики, скважина фонтанирует. Этот период эксплуатации скважины характери­зуется высокой производительностью; нередки случаи, когда скважина за время фонтанного периода дает свыше 70% общего количества нефти полу­ченной за весь период эксплуатации.

По мере падения пластового давления и обводнения залежи пластовой водой интенсивность фонтанирования скважин уменьшается; происходят периодические выбросы нефти, чередующиеся с бесполезными истечениями свободного газа. Оставшейся пластовой энергии хватает лишь для подъема жидкости в скважине только на некоторую высоту.

Виды фонтанирования и типы фонтанных скважин

Первый тип — артезианское фонтанирование: фонтанирование проис­ходит за счет гидростатического напора (рис. 4, а). В скважине наблюдается обычный перелив жидкости, движется негазированная (без свободного газа) жидкость (аналогично артезианским водяным скважинам). В затрубном пространстве между насосно-компрессорными трубами 1 и обсадной эксплуатационной колонной 2 находится жидкость, в чем можно убедиться, открыв, например, трехходовой кран под манометром, показывающим затрубное давление Р_затр. Газ выделяется из нефти за пределами скважины в выкидной трубе.

Рис.4. Типы фонтанных скважин и виды фонтанирования

а – артезианское: б – газлифтное с началом выделения газа в скважине; в – газлифтное с началом выделения газа в пласте

Второй тип — газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в стволе скважины (рис. 4, б). В пласте движется негазированная жидкость, а в скважине - газожидкостная смесь (на рисунке показано установившееся состояние). При давлении у башмака НКТ, в затрубном пространстве на устье находится газ и Р_затр обычно небольшое (0,1—0,5 МПа). По мере подъема нефти давление снижается, увеличивается количество свободного газа, происходит расширение газа, растет газосодержание потока, т. е. фон­танирование осуществляется по принципу работы газожидкостного подъема.

Третий тип — газлифтное фонтанирование с началом выделения газа в пласте (рис. 4, в). В пласте движется газированная жидкость, на забой и к башмаку НКТ поступает газожидкостная смесь. После начала притока основ­ная масса газа увлекается потоком жидкости и поступает в НКТ. Часть газа отделяется (сепарируется) и поступает в затрубное пространство, где газ барботирует в относительно неподвижной жидкости. В затрубном пространстве накапливается газ, уровень жидкости снижается и достигает башмака НКТ. Со временем наступает стабилизация и уровень всегда устанавливается у башмака НКТ. При утечках газа из затрубного пространства (через негерметичности в резьбовых соединениях НКТ, обсадной колонне, устьевом оборудовании) уровень будет находиться выше башмака НКТ. Чем меньше расход и вязкость жидкости, больше расход газа у башмака, зазор между НКТ и эксплуатационной колонной, чем больше газа сепарируется в затрубное пространство.