ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Существует несколько способов эксплуатации скважин: фонтанная, газлифтная и эксплуатация скважин штанговыми глубинными насосами.
В нашей стране 70% скважин эксплуатируются штанговыми насосами, менее 20% безштанговыми, 10 % фонтанным способом. На эффективность применения того или иного способа эксплуатации и соответствующего оборудования влияет большое число факторов: глубина скважины, дебит её, диаметр колонн, геометрические особенности ствола, климатические условия, навыки персонала, общий технический уровень и организация производства.
Наиболее удобным и выгодным способом эксплуатации скважин является фонтанная эксплуатация. При этом способе эксплуатации подъем газожидкостной смеси от забоя на поверхность происходит под действием природной энергии. При фонтанной эксплуатации подъем газонефтяной смеси осуществляется по колонне насосно-компрессорных труб, которые спускают в скважину перед освоением. На устье монтируют фонтанную арматуру (соединение различных тройников, крестовин и запорных устройств), предназначенную для подвешивания колонны.
1 Фонтанный способ эксплуатации
Фонтанный способ эксплуатации позволяет добывать из скважины наибольшее количество нефти при наименьших удельных затратах. Поэтому важнейшей задачей является обеспечение возможности более длительного фонтанирования скважины, что связано с рациональным использованием энергии пласта путем обеспечения высокого КПД работы фонтанного подъемника.
Фонтанирование скважины может происходить за счет:
-
гидростатического давления пласта; -
растворенного в нефти газа; -
энергии имеющейся газовой шапки; -
энергия искусственного нагнетания в пласт жидкости или газа.
Работу скважины регулируют за счет изменения ее дебита специальными штуцерами, установленными на устье скважины. Штуцеры бывают регулируемые и нерегулируемые. Первые представляют собой дроссель (игольчатый вентиль), вторые — втулки или диски с отверстиями диаметром 3—15 мм. Детали, взаимодействующие с потоком пластовой жидкости, выполняются из износостойких материалов.
При фонтанном способе эксплуатации скважин контролируют исправность, прочность и герметичность фонтанной арматуры, рабочее давление на скважине, при компрессорном способе - исправную работу компрессорных станций, обеспечивающих подачу воздуха или газа в скважину, температурный режим компрессоров и давление в системе; при глубиннонасосном способе - исправную работу механизмов станка-качалки. Для предупреждения заклинивания плунжера насоса от попадания в него песка на конце колонны труб устанавливают специальные фильтры. Предупреждение розлива нефти у скважины достигают установкой обратного клапана на выкидной линии, соединяющей арматуру скважины с газосепаратором. Практически фонтанирование только под действием гидростатического напора встречается очень редко. В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин. Для некоторых режимов характерно содержание в нефти газа, находящегося в растворенном состоянии и не выделяющегося из нефти в пределах пласта. В этом случае по мере подъема жидкости в скважине давление снижается и на некотором расстоянии от забоя достигает величины, равной давлению насыщения, и из жидкости начинает выделяться газ, который способствует дальнейшему подъему жидкости на поверхность.
Устье скважины оборудуется специальными устройствами, которые обеспечивают регулирование рабочих показателей (расход, давление) и направление потока пластового флюида в промысловую сеть, а при необходимости - герметизацию скважинного пространства и проведение требуемых технологических операций. Кроме устьевого оборудования современная фонтанирующая скважина имеет достаточно сложное внутрискважинное оборудование. Комплекс оборудования для фонтанной эксплуатации состоит из наземной части и внутрискважинного оборудования.
2 Комплекс оборудования для фонтанной эксплуатации
2.1 Наземное оборудование
К наземному оборудованию относятся фонтанная арматура, выкидная линия для подключения скважины к системе промыслового сбора, манифольд.
2.1.1 Фонтанная арматура
Фонтанная арматура предназначена для:
-
герметизации кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и НКТ; -
подвески колонн подъемных труб; -
направления движения газожидкостной смеси (ГЖС) в выкидную линию; -
создания противодавления на устье; -
для проведения необходимых технологических операций, контроля и регулирования режима эксплуатации скважины; -
регулирования режима работы скважины; -
проведения исследований в скважине;
Фонтанную арматуру собирают из различных тройников, крестовин и арматуры, которые соединяются между собой с помощью болтов. Соединения герметизируют с помощью металлического кольца с овальным поперечным сечением, которое устанавливается в выемке на фланцах, и затем стягивают болтами.
Фонтанные арматуры различаются по конструктивным и прочностным признакам:
-
по рабочему давлению — от 7 до 105 МПа; -
по размерам проходного сечения ствола — от 50 до 100 мм; -
по конструкции фонтанной ёлки — крестовые и тройниковые;
Фонтанную арматуру собирают из различных тройников, крестовин и арматуры, которые соединяются между собой с помощью болтов. Соединения герметизируют с помощью металлического кольца с овальным поперечным сечением, которое устанавливается в выемке на фланцах, и затем стягивают болтами.
Фонтанные арматуры различаются по конструктивным и прочностным признакам:
-
по рабочему давлению — от 7 до 105 МПа; -
по размерам проходного сечения ствола — от 50 до 100 мм; -
по конструкции фонтанной ёлки — крестовые и тройниковые; -
по числу спускаемых в скважину рядов труб — однорядные и двухрядные; -
по типу запорных устройств — с задвижками или с кранами.
Фонтанная арматура состоит из двух узлов: трубной головки и фонтанной елки:
-
Трубная головка предназначена для подвески одного или двух рядов НКТ и герметизации пространств между ними и обсадной эксплуатационной колонной. -
Фонтанная елка предназначена для направления потока в выкидную линию, а также для регулирования и контроля работы скважины. Она может включать в себя один или два тройника либо крестовину. Сверху елка заканчивается буфером с трехходовым краном и манометром. Для спуска в работающую скважину глубинных приборов вместо буфера ставится лубрикатор. В качестве запорных органов для перекрытия потока используют либо проходные пробковые краны, либо прямоточные задвижки с ручным, пневматическим дистанционным или автоматическим управлением.
Трубная головка (рисунок 1) состоит из крестовика 1, тройника 3 и переводной катушки 5. Тройник устанавливают при оборудовании скважин двухрядным подъемником. При этом первый ряд труб крепится к переводной катушке с помощью переводной втулки 4, а второй ряд труб – с помощью переводной втулки 2. При оборудовании скважин только одним рядом фонтанных труб тройник на арматуре не устанавливают. На крестовике и тройнике трубной головки ставят запорные задвижки 12, которые служат для соединения технологического оборудования межтрубным или кольцевым пространством, а также для их герметизации.
Фонтанная елка устанавливается на трубную головку. Она предназначена для направления продукции скважин в выкидные линии, регулирования отбора жидкости или газа, проведения различных исследовательских и ремонтных работ, а также при необходимости для закрытия скважины. Фонтанная елка состоит из тройников 13, центральной задвижки 6, буферной задвижки 14, задвижек 7 на выкидных линиях для перевода работы скважины на одну из них. Буферная задвижка 14 служит для перекрытия и установки лубрикатора, который применяется для спуска в скважину различных скважинных измерительных приборов под давлением, не останавливая работу фонтанной скважины. При эксплуатации скважины на буферную задвижку устанавливают буферную заглушку с манометром 10.
Рисунок 1 - Фонтанная арматура тройниковая
1 — крестовик; 2, 4 — переводные втулки; 3 — тройник; 5 — переводная катушка;
6 — центральная задвижка; 7 — задвижки; 8 — штуцеры; 9 — буферная заглушка;
10 — манометр; 11—промежуточная задвижка; 12 — задвижка; 13 — тройники; 14 — буферная задвижка
Все задвижки фонтанной елки, кроме задвижек на одной из выкидных линий, при работе скважины должны быть открыты. Центральную задвижку 6 закрывают лишь в аварийных случаях, направляя жидкость через межтрубное пространство в выкидные линии трубной головки.
Для регулирования режимов работы фонтанных скважин созданием противодавления на забое на выкидах фонтанной елки устанавливают различной конструкции штуцеры 8, которые представляют собой втулки с калиброванными отверстиями от 1,5 до 20 мм.
Фонтанную арматуру различают между собой по прочностным и конструктивным признакам: по-рабочему или пробному давлению, размерам проходного сечения ствола, конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину рядов фонтанных труб, виду запорных устройств.
Фонтанная арматура рассчитана на рабочее давление 7, 14, 21, 35, 70 и 105 МПа. По размерам проходного сечения фонтанной елки фонтанную арматуру выпускают с диаметрами от 50 до 150 мм. Арматура с диаметрами 100 и 150 мм предусмотрена для высокодебитных газовых скважин.
По конструкции фонтанной елки фонтанную арматуру выпускают тройникового (рисунок 1) и крестовикового (рисунок 2) типов, а по числу спускаемых в скважину рядов фонтанных труб – однорядную и двухрядную.
Рисунок 2 – Фонтанная арматура крестовиковая:
1 — манометры; 2 — крановые задвижки; 3, 6 — крестовик; 4 — катушка;
5 — патрубок; 7 — колонная головка; 8 — уплотнительное кольцо.
Схемы фонтанной арматуры регламентированы ГОСТ 13846-84. В соответствии с указанным стандартом установлено шесть типов схем фонтанной арматуры: четыре – тройниковые, две – крестовые (рисунок 3).
Как видно из рисунков, фонтанная арматура крестовикового типа значительно ниже арматуры тройникового типа, в связи с чем более удобна в эксплуатации и менее металлоемка. Но она имеет существенный недостаток – при выходе из строя стволового крестовика приходится глушить скважину или перекрывать центральную задвижку. Поэтому крестовикового типа фонтанную арматуру не рекомендуется применять при эксплуатации пескопроявляющих скважин.
По виду запорных устройств фонтанную арматуру выпускают с задвижками (рисунок 1) или с запорными кранами (рисунок 2).
Рисунок 3 – Типовые схемы фонтанной арматуры скважин:
1 – манометр; 2 – запорное устройство к манометру;
3 — фланец под манометр; 4 – запорное устройство;
5 – тройник, крестовина; 6 – дроссель; 7 — переводник труб¬ной головки;
8 – отводный фланец; 9 – трубная головка
Фланцевые катушки – предназначены для соединения составных элементов устьевого оборудования.
Запорные устройства фонтанной арматуры изготавливаются 3-х типов:
-
пробковые краны со смазкой по ТУ 26-14-24-77; -
задвижки прямоточные со смазкой типа ЗМ и ЗМС с однопластинчатым шибером по ТУ 26-16-45-77; -
задвижки прямоточные со смазкой ЗМАД с двухпластинчатым шибером по ТУ 26-02-728-76 «Оборудование устья нефтяных и газовых скважин на рабочее давление 70 МПа».
Рисунок 4 - Кран конический пробковый
1 – корпус; 2 – пробка; 3 – крышка; 4 – винт; 5 – манжета; 6,7 – шпиндель; 8 – рукоятка; 9 – болт; 10 – клапан; 11 – толкатель; 12 - пружина
Задвижки типов ЗМС и ЗМАД имеют модификации с ручным пневмоприводом.
Рисунок 5 - Задвижка типа ЗМС
1 – крышка; 2 - крышка подшипника; 3 - нажимная гайка; 4 - шпиндель
5 - ходовая гайка; 6 – сальник; 7 – шибер; 8 – корпус; 9, 11 – седло;
10 - нагнетательный клапан; 12 - тарельчатая пружина; 13 - маховик
В процессе эксплуатации арматуры с прямоточными задвижками периодически смазывают подшипники шпинделя жировым солидолом, а в корпус задвижки через штуцер в днище набивают уплотнительную смазку ЛЗ-162 или «Арматол-238». На выкидных линиях, после запорных устройств, для регулирования режима работы скважины ставят регулирующие устройства (штуцеры), обеспечивающие дрессирование потока вследствие изменения площади проходного сечения. Они подразделяются на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемый штуцер зачастую представляет собой диафрагму или короткую втулку (насадку) с малым отверстием. Диаметр отверстия штуцера может составлять 5 - 25 мм.
Запорные устройства служат для полного перекрытия или полного открытия проходного сечения ствола или отвода. Регулировка параметров потока неполным закрытием запорного устройства не допускается. Для регулировки параметров потока и, следовательно, режима работы скважины используются специальные узлы - дроссели (штуцера).
