Особенности эксплуатации скважин фонтанным способом

Эксплуатация скважин осуществляется при различных технологических условиях. Нередко фонтанные скважины эксплуатируются при забойном давлении, большем давления насыщения. В этих случаях, а также при проектировании способов эксплуатации скважин необходимо рассчитывать минимальное забойное давление фонтанирования. Процесс фонтанирования за счет растворенного газа, выделяющегося из нефти, возможен только при определенном соотношении удельного объема свободного газа в подъемнике (названного эффективно действующим газовым фактором Gэф) и удельного объема газа, потребного для работы подъемника на оптимальном режиме Rопт, кот. записывается в следующем виде:

                Если забойное давление рз меньше давления насыщения рн, условие фонтанирования будет следующее:

                                         (5)

где     Г – газовый фактор, м3/т;

                α – коэффициент растворимости газа в нефти, Па-1;

                ρ1(ρ)– плотность нефти (жидкости), кг/м3;

ру – устьевое противодавление, Па:

В – процентное содержание воды в добываемой продукции;

L – длина колонны НКТ.

Колонну НКТ обычно спускают почти до верхних отверстий перфорации, поэтому давление у башмака равно забойному.

Если забойное давление рз больше давления насыщения рнас, условие фонтанирования будет следующее:

                                     (6)

где     L – длина подъемника, т.е. расстояние от устья до сечения, у которого давление равно давлению насыщения.

Пренебрегая трением в области однофазного потока, имеем:

                                                                                      (7)

Плотность жидкости в обводненных скважинах рассчитывается по формуле

                                                                                      (8)

где     ρв – плотность воды.

                При обводнении скважины условия фонтанирования ухудшаются. Процент обводненности, когда прекращается фонтанирование, определяют, решая уравнение (5) или (6) относительно В.

С уменьшением забойного давления также ухудшаются условия работы фонтанной скважины, поскольку увеличивается удельный расход газа. Забойное давление может достичь значения, когда потребный удельный расход

газа превысит эффективный газовый фактор Гэф и скважина прекратит фонтанирование.

                Определим минимальное давление фонтанирования для условия рз>рн. По мере уменьшения забойного давления длина подъемника будет увеличиваться (7). Минимальному забойному давлению фонтанирования отвечает максимальная длина подъемника L, определяемая из (6) при решении его как равенства для условий конца фонтанирования. Эффективный газовый фактор тогда не зависит от величины забойного давления. Из (6) следует:

                                                 (9)

где    

                                                                                (10)

                Минимальное забойное давление фонтанирования определится равенством

                                                                        (11)

Чем больше обводненность продукции, тем при более высоком забойном

давлении прекратится фонтанирование.

Минимальное давление фонтанирования при условии рз<рн с рассчитывается из трансцендентного уравнения (5) относительно рз

Освоение и пуск в работу фонтанной скважины осуществляется снижением давления на пласт путем:

• последовательной замены глинистого раствора в скважине жидкостью и газожидкостной смесью меньшей плотности (глинистый раствор вода à нефть);
• использования азота инертного или газа (вытеснением части жидкости из скважины, ее аэрацией);
• свабирования.

Одним из факторов, осложняющих процесс эксплуатации скважин, является отложение парафина на стенках подъемных труб, устьевой арматуры и выкидных линий. Для борьбы с отложениями парафина применяют следующие основные способы:

1. Механический, при котором парафин со стенок труб периодически удаляется специальными скребками и выносится струей на поверхность.

2. Тепловой, при котором скважина промывается теплоносителем (паром, горячей водой или нефтепродуктами).

3. Использование подъемных труб с гладкой внутренней поверхностью (остеклованных или покрытых специальным лаком или эмалями).

4. Химический, при котором парафин удаляется с помощью растворителей.

Неполадки в работе фонтанных скважин — нарушение режимов:

• Парафино- и гидратообразование в трубах.
• Образование песчаных пробок на забоях.
• Разъедание штуцера.
• Солеотложение
• Забивание песком, парафином штуцера или выкидной линии.
• Появление воды в скважине.
• Пульсации

Как уже рассмотрено выше, пульсации в работе фонтанных скважин являются нежелательными, т.к. вызывают нерациональный расход энергии, снижают КПД подъема продукции, а зачастую приводят к прекращению фонтанирования, т.к. скважина начинает работать в периодическом режиме. Самым реальным и действенным путем предотвращения явления пульсации является создание таких условий работы фонтанной скважины, при которых давление у башмака больше или равно давлению насыщения, а коэффициент естественной сепарации свободного газа у башмака равен нулю. При технологической невозможности эксплуатации фонтанных скважин на таком режиме эффективной является установка на расчетной глубине подъемника пускового клапана, который периодически перепускает газ из затрубного пространства в НКТ, не допуская отжима уровня жидкости в затрубном пространстве до башмака подъемника.

• Серьезной аварией является возникновение грифона. Грифон образуется в случае потери герметичности между стенками скважины и цементным камнем (обсадной колонной). При этом пластовая продукция поступает на поверхность по данному каналу, часто с возникновением пожара на поверхности, что может привести к потере самой скважины.