§ 5. Эксплуатация газовых и газоконденсатных скважин

Конструкция и оборудование газовых и газоконденсатных скважин имеют много общего с нефтяными скзажинами, которые эксплуатируются фонтанным или компрессорным способом. В обоих случаях оборудование скважин состоит из колонны подъемных труб, спускаемых до фильтровой зоны, и устьевой арматуры. При эксплуатации газовых скважин обычно применяют арматуры крестового типа, наиболее удобные для монтажа и обслуживания.

Подъемные трубы спускают с целью: а) предохранения эксплуатационной колонны от истирания и разъедания при наличии в газе твердых примесей или агрессивных компонентов, вызывающих коррозию; б) выноса жидкостей и механических примесей с забоя на поверхность; в) облегчения процесса освоения и глушения скважины при необходимости проведения подземного ремонта; г) проведения различного рода исследовательских работ, связанных со спуском в скважину приборов.

Эксплуатацию скважин, как правило, ведут через подъемные трубы, но при значительных дебитах и отсутствии в газе твердых примесей или агрессивных компонентов скважины во многих случаях одновременно эксплуатируются через подъемные трубы и затрубное пространство.

Газовые скважины осваивают теми же способами, что и нефтяные. Часто применяют аэрацию или компрессорный способ освоения с помощью передвижных компрессоров.

Режим эксплуатации газовой скважины, определяемый ее промышленным дебитом, устанавливается на основании данных исследования.

При исследовании измеряют давление, температуру и дебит газа, фиксируя параметры работы скважины при каждом режиме. Изменение режима, а также регулирование работы газовой скважины осуществляются созданием определенного противодавления на устье. Для этой цели применяют штуцера.

Промышленный дебит газовой скважины приходится ограничивать, так как при чрезмерном отборе газа могут происходить следующие осложнения:

1) разрушение призабойной зоны, вынос частиц породы в скважину, образование песчаных пробок;

2) обводнение скважины краевой или подошвенной водой;

3) вынос в призабойную зону кристаллов соли, ила и закупорка ее;

4) чрезмерное охлаждение газа, обмерзание оборудования; гидратообразование;

5) значительное понижение давления внутри скважины и опасность смятия колонны под действием внешнего давления;

6) неудовлетворительное состояние скважины (некачественное цементирование, негерметичность, обводнение чужеродной водой).

На основании результатов исследования подбирается и регулируется дебит всех эксплуатационных газовых скважин.

Работа газовой скважины контролируется путем соответствующих замеров, регистрацией рабочих параметров и анализом результатов периодических исследований.

Газ из отдельных скважин после замера и сепарации его от злаги и твердых примесей направляется в промышленный газосборный коллектор и далее в газосборный пункт, откуда после соответствущей подготовки его для дальнейшего транспортирования поступает в магистральный газопровод.

В пластовых условиях в газе газовых месторождений содержатся пары воды. В газе газоконденсатных месторождений содержатся также пары конденсата, которые в пластовых условиях находятся в насыщенном, а иногда и в ненасыщенном состоянии.

При отборе газа из пласта, сопровождающемся понижением его температуры и давления, происходит конденсация паров воды и накопление ее в скважинах и газопроводах. При определенных условиях компоненты природного газа (метан, этан, пропан, бутан) при взаимодействии с водой способны образовывать твердые кристаллические вещества, называемые гидратами. Каждая молекула перечисленных компонентов способна связать 6—7 молекул воды, например: СН4*6Н₂О, С2Н₆-7Н₂О и т. д.

По внешнему виду гидраты напоминают снег или лед. Они относятся к неустойчивым соединениям и при некоторых условиях (нагревание, понижение давления) быстро разлагаются на газ и воду.

Образование гидратов происходит при повышенных давлениях, низкой температуре и тесном контакте гидратообразую-щих компонентов газа с водой.

В условиях высокого давления гидраты не могут существовать при температуре выше критической. Образовавшиеся гидраты могут закупорить скважины, газопроводы, сепараторы, нарушить работу измерительных и регулирующих приборов. Очень часто вследствие образования гидратов выходят из строя штуцера и регуляторы давления, дросселирование газа в которых сопровождается резким понижением температуры. Это нарушает нормальную работу газопромыслового оборудования, особенно при низких температурах окружающей среды.

Борьба с гидратами ведется в двух направлениях:

а) предупреждение образования гидратов;

б) ликвидация образовавшихся гидратов.

Для предотвращения образования гидратов в скважинах применяют следующие методы:

а) устанавливают соответствующий технологический режим эксплуатации скважины;

б) непрерывно или периодически нагнетают на забой скважины антигидратные ингибиторы;

в) применяют футерованные насосно-компрессорные (подъемные) трубы;

г) систематически удаляют с забоя скапливающуюся жидкость;

д) устраняют причины, вызывающие пульсацию газа в скважине.

Ствол скважины очищают от гидратных отложений: а) продувкой в атмосферу с необходимой предварительной выдержкой скважины в закрытом состоянии с целью частичного разложения гидратов под влиянием тепла окружающих пород; б) закачкой большого объема антигидратного ингибитора непосредственно на гидратную пробку с выдержкой для разложения гидратной пробки и с последующей продувкой в атмосферу.

Предупреждают образование гидратов в фонтанной арматуре и в обвязке скважин, а также в различных участках, узлах и звеньях системы сбора и транспорта газа (в зависимости от конкретных условий) следующими методами, применяемыми как самостоятельно, так и комплексно:

а) обогревом отдельных узлов и участков;

б) вводом в поток газа анти-, гидратных ингибиторов (метанола, раствора хлористого кальция, диэтиленгликоля и др.);

в) устранением резких перепадов давления, которые вызывают снижение температуры газа, ведущее к конденсации парообразной влаги и образованию гидрата;

г) систематическим удалением жидкости, скапливающейся в пониженных местах системы сбора и внутрипромыслового транспорта газа, при помощи конденсатосборников или дренажных патрубков;

д) регулярной продувкой газопроводов от окалины, грязи и т. п., в местах скопления которых образуются кристаллы гидратов.

К наиболее эффективным и распространенным из перечисленных способов предупреждения образования гидратов относится способ ввода в газовый поток метанола, т. е. метилового спирта (СН₃ОН), являющегося понизителем точки замерзания паров воды. Метанол вместе с парами воды, насыщающей гяз, образует спирто-водные растворы, температура замерзания которых значительно ниже нуля. Так как количество водяных паров, содержащихся в газе, при этом уменьшается, точка росы понижается и, следовательно, опасность выпадения гидратов становится значительно меньше.

В природных газах кроме паров воды и конденсата могут содержаться также различные твердые примеси (песок, кристаллы солей). Твердые частицы в газе разъедают и истирают оборудование и газопроводы, нарушают герметичность арматуры.

Для очистки газа от жидких и твердых примесей у скважин устанавливают газосепараторы. По принципу действия различают газосепараторы гравитационные и центробежные (циклонные).

В гравитационном газосепараторе отделение твердых и жидких частиц от газа происходит в результате резкого снижения скорости движения струи газа и повороте ее на 180°. Схема простейшего гравитационного сепаратора показана на рис. 102. В этом газосепараторе газ из скважины поступает по вводной трубе / и при выходе из нее поворачивает вверх к выкидной трубе 2. При этом сокращается скорость струи и твердые частицы и капли жидкости падают на дно сосуда. Скопившаяся жидкость удаляется из сосуда через трубу 3.

В циклонных сепараторах струя газа с примесями приобретает вращательное движение. Капли жидкости и твердые частицы, как более тяжелые, отбрасываются к периферии и затем опадают в нижнюю часть сепаратора.

. Рис. 102. Гравитационный газосепаратор