1.1 Добывающая фонтанная скважина

Фонтанная добыча нефти - это способ эксплуатации скважин, при котором подъем нефти на поверхность осуществляется за счет пластовой энергии. Различают естественное (за счет природной энергии пласта) и искусственное (при поддержании пластового давления путем закачки в пласт жидких и газообразных агентов) фонтанирование. Скважина, эксплуатирующаяся таким способом, называется фонтанной и оборудуется лифтовой колонной и фонтанной арматурой, а также в некоторых случаях пакерами и автоматическими или управляемыми клапанами - отсекателями. Для предотвращения аварийного фонтанирования лифтовая колонна может быть оснащена лифтовыми муфтами с отверстиями для аэрирования столба жидкости, а также клапанами для освоения скважины, ввода химических реагентов (ингибиторы коррозии, соле- и парафиноотложения), циркуляции жидкости и другим оборудованием.

Освоение скважины при фонтанной добычи нефти (вызов притока продукции из пласта после бурения или ремонта) производится путем снижения давления столба жидкости в стволе за счет уменьшения ее уровня или плотности. Снижение уровня жидкости производится свабированием или тартанием. Для снижения плотности последовательно замещают тяжелый буровой раствор на соленую, пресную воду и нефть, а также газируют (аэрируют) жидкость.

Эксплуатация фонтанной скважины регулируется с помощью поверхностных и глубинных штуцеров (диафрагм с отверстиями). Чтобы получить меньший дебит, увеличивают устьевое давление, для чего на устье устанавливают штуцер соответствующего диаметра либо уменьшают диаметр лифта, либо (в редких случаях) устанавливают забойный штуцер. Режим работы скважины (дебиты нефти. газа и воды, давление забойное и устьевое) зависит от характеристики самой скважины. лифта, штуцера и давления в нефтесборной системе. Для определения характеристики скважины и обеспечения режима ее эксплуатации при фонтанной добыче нефти производятся специальные исследования скважин. При этом темп отбора жидкости из скважины изменяется последовательно сменой диаметра штуцера, забойное давление измеряется глубинным манометром. В результате этих исследований параметры установившихся технологических режимов при разных диаметрах штуцера (устьевых давления) и строят графики зависимости дебита скважины и газового фактора от диаметра штуцера (индикаторную кривую). Обводняющие и выносящие песок скважины исследуются дополнительно для установления процентов выноса песка и воды при различных штуцерах.

Технологический режим эксплуатации фонтанной скважины устанавливается на определенный промежуток времени, исходя из ее характеристики, принятой системы разработки нефтяного месторождения, а также получения максимального дебита нефти, минимальной обводненности и газового фактора, выноса песка, опасности повреждения эксплуатационной системы и других факторов. Различают фонтанные скважины с устойчивым постоянным дебитом (30-50 т/сут), эксплуатирующаяся постоянно с пульсирующей подачей продукции и работающие периодически с фазами накопления и подачи продукции.

Продукция фонтанной скважины по выкидной линии направляется в емкости (газовые сепараторы, трапы), где происходит отделение газа от нефти. При высоком устьевом давлении продукция проходит через систему трапов с постоянным снижением давления. Поддерживая в трапе определенное давление, можно в ряде случаев создавать на устье скважины противодавление и без применения штуцера. Иногда газ, выделяющийся в трапах высокого давления, используется непосредственно для эксплуатация других скважин, уже прекративших фонтанирование (безкомпрессорный способ эксплуатации). В зависимости от условий разработки, характеристики продуктивного пласта и других факторов геологического, технологического и экономического характера фонтанная добыча нефти может вестись на протяжении всего периода эксплуатации данного месторождения или только ее части с последующей заменой ее на механизированный способ добычи.

Фонтанная арматура

Фонтанная арматура - комплект устройств, монтируемый на устье фонтанирующей скважины для его герметизации, подвески лифтовых колонн и управления потоками продукции. Фонтанная арматура должна выдерживать большое давление (при полном закрытии фонтанирующей скважины), давать возможность производить замеры давления как в листовых трубах, так и на выходе продукции из скважины, позволять выпускать или закачивать газ при освоении скважины. Фонтанная арматура включает колонную и трубную головки, фонтанную елку и манифольд. Колонная головка расположена в нижней части фонтанной арматуры, служит для подвески обсадных колон, герметизации межтрубных пространств и контроля давления в них. При простейшей конструкции скважины (без промежуточных колонн) вместо колонной головки используют колонный фланец, устанавливаемый на верхней трубе эксплуатационной колонны. Трубная головка монтируется на колонной головке и служит для подвески и герметизации лифтовых колонн при параллельном спуске их в скважину. Фонтанная елка устанавливается на трубной головке и служит для распределения и регулирования потоков продукции из скважины. Состоит из запорных, регулирующих устройств. Манифольд связывает фонтанную арматуру с трубопроводом. Элементы фонтанной арматуры связываются фланцами или хомутами. Для уплотнения внутренних полостей используют эластичные манжеты, наружных соединений - жесткие кольца. Привод запорных устройств ручной, при высоком давлении пневматический или гидравлический с местным, дистанционным или автоматическим управлением. При отношении давления продукции скважины от заданных пределов или в случае пожара на скважине на скважине автоматически закрываются запорные устройства. Запорные и регулирующие устройства могут дублироваться и заменяться под давлением при работе скважины, возможна также смена под давлением фонтанной елки. Для спуска в работающую скважину приборов и другого оборудования на фонтанную арматуру устанавливают лубрикатор - трубу с сальниковым устройством для каната или кабеля, в которой размещается спускаемое в скважину оборудование. Рабочее давление фонтанной арматуры - 7-105 мПа, проходное сечение центрального запорного устройства 50-150 мм. Фонтанная арматура скважин морских месторождений с подводным устьем имеют специальные конструкции для дистанционной сборки и управления.