Область применения газлифтного способа добычи нефти

Принцип действия газлифта заключается во введении в продукцию сжатого газа не отличается от принципа работы фонтанной скважины, за исключением того, что основное количество газа подводится извне, а не выделяется из нефти при понижении давления. Основным источником в этом случаеявляется попутно-добываемый или природный газ.

Различают два принципиальных типа газлифтной эксплуатации:

1. Непрерывный газлифт.

2. Периодический газлифт.

Непрерывный газлифт реализуется тогда, когда продуктивность скважины достаточно высока. В случае низкой продуктивности скважины используется периодический газлифт по двум основным схемам: газлифт с перепускным клапаном и газлифт с камерой накопления. Классификация газлифтных скважин может быть выполнена по нескольким признакам:

1. По характеру ввода рабочего агента

- прямая закачка;

- обратная закачка.

2. По количеству колонн НКТ

- однорядный подъемник;

- двухрядный подъемник;

- полуторарядный подъемник (лифт Саундерса).

3. По типу используемой энергии рабочего агента

- компрессорный;

- бескомпрессорный.

Бескомпрессорный газлифт осуществляется за счет сжатого газа, отбираемого, например, из газовой залежи и распределяемого по газлифтным скважинам. Если в разрезе нефтяной скважины имеется газовый пропласток (или газовая шапка), то этот газ может использоваться для подъема нефти внутри самой скважины. Такая система называется внутрискважинным газлифтом.

4. По используемому глубинному оборудованию

- беспакерная система;

- пакерная система;

- система с использованием пусковых и рабочего клапанов;

- система, когда газ вводится в подъемник через башмак НКТ (отсутствуют пусковые и рабочий клапаны).

Основные схемы газлифтных скважин приведены на рис. 2.1.1

рис. 2.1.1 Принципиальные схемы газлифтных скважин.

а - однорядный подъемник; б - двухрядный подъемник; в - полутора­рядный подъемник; г - однорядный подъемник с перепускным клапаном и пакером; д - двухрядный подъемник с камерой накопления; е - двух­рядный подъемник с камерой накопления и дополнительным обратным кла­паном на подъемнике; ж - однорядный подъемник с камерой накопления, перепускным клапаном и пакером; 1 — обсадная колонна; 2 — подъемник; 3 — воздушные трубы; 4 — хвостовик; 5 — перепускной клапан; 6 — па­кер; 7 — обратный клапан (отсекатель скважины); 8 — камера накопле­ния; 9 — обратный клапан на подъемнике

Однорядный подъемник широко используется при эксплуатации скважин с нормальными условиями (в продукции отсутствуют механические примеси), при хорошем качестве рабочего агента и его подготовки (в газе отсутствуют корродирующие компоненты, механические примеси, низкое влагосодержание). В противном случае при прямой закачке возможна коррозия не только подъемника (который при необходимости может быть заменен на новый), но и обсадной колонны (замена которой невозможна). Кроме этого, принципиальными недостатками однорядного подъемника являются:

- возможность образования песчаной пробки на забое вследствие недостаточной для выноса песка скорости восходящего потока в интервале ≪забой—башмак≫;

- достаточно высокое пусковое давление, т.к. необходимо от-

теснять уровень жидкости в затрубном пространстве при пуске скважины до башмака подъемника;

- возможность работы подъемника с пульсациями.

Устранение некоторых недостатков такой схемы возможно следу- ющим образом: подъемник спускается до забоя, а на расчетной глубине (глубине спуска башмака) устанавливается муфта с рабочими отверстиями, количество и площадь поперечного сечения которых должны обеспечить пропуск расчетного объема закачиваемого газа при

перепаде давлений не более 0,15 МПа. При такой схеме предотвраща­ется образование песчаной пробки, и подъемник работает без пульсаций. Преимущества однорядного подъемника связаны с незначитель­ной его металлоемкостью, с простотой и невысокой стоимостью под­земного ремонта (в сравнении с другими схемами газлифтных подъем­ников). Однорядный подъемник может применяться для эксплуата­ции скважин с широким диапазоном дебитов, т.к. возможно регулирование работы скважины изменением диаметра подъемника, что затруднено или даже невозможно при других схемах газлифта.

В настоящее время вместо муфты с рабочими отверстиями при­меняют рабочий (концевой) клапан, устанавливаемый на расчет­ной глубине.

Таким образом, однорядные подъемники в силу определенных преимуществ получили достаточно широкое применение для эксп­луатации добывающих скважин.

Двухрядный подъемник (рис. 2.1.1 б) предназначен для эксплуата­ции скважин с определенными осложнениями (пескообразование), когда продукция представлена коррозионно-активными компонен­тами, а также в случае недостаточно высокого качества подготовки закачиваемого газа (повышенное влагосодержание газа и содержа­ние в нем корродирующих компонентов). При такой конструкции в скважину спускают два ряда труб: внешний — большего диаметра и называемый воздушными трубами и внутренний -подъемник мень­шего диаметра. При прямой закачке компримированный газ закачи­вается в кольцевое пространство между воздушными трубами и подъемником. Воздушные трубы, как правило, спускают до забоя, а подъемник—на глубину, соответствующую рабочему давлению газа. Двухрядная схема при необходимости позволяет легко изменять по­гружение под динамический уровень, изменяя глубину спуска подъемника (внутреннего ряда труб). Как правило, для такой схемы снижается пусковое давление. С другой стороны, такие системы су­щественно более металлоемки и дорогостоящи, увеличено время под­земного ремонта, а также существенно ограничены возможности ре­гулирования работы скважины изменением (увеличением) диамет­ра подъемника.

Полуторарядный подъемник (рис. 2.1.1 в), по существу, не отли­чается от двухрядного, за исключением того, что нижняя часть воз­душных труб компонуется из труб меньшего диаметра (так называ­емый хвостовик); при этом создаются лучшие условия выноса пес­ка и предотвращаетсяобразование на забое песчаной пробки. Кроме недостатков двухрядного подъемника, в полуторарядном подъемнике невозможно из-за наличия хвостовика увеличивать в большинстве случаев глубину спуска подъемника, хотя металлоем­кость такой системы несколько меньше, чем двухрядной.

Вышерассмотренные схемы подъемников применяются, как пра­вило, для реализации непрерывного газлифта. Следует отметить, что для этих схем рабочее давление закачиваемого газа передается на забой скважины.

На рис. 2.1.1 г, д, е, ж представлены различные схемы периодического газлифта, некоторые из которых реализуются при использовании паке­ра и перепускного клапана (рис. 2.1.1 г, ж), другие (рис. 2.1.1 д, е) — без пакера и перепускного клапана, но обязательным элементом таких схем является обратный клапан, предотвращающий передачу давления за­качиваемого газа на забой скважины. В беспакерных схемах на устье скважины устанавливается автомат подачи газа с программным управ­лением. В схемах с пакером и перепускным клапаном роль автомата подачи газа играет сам перепускной клапан сильфонного типа.

Однорядный подъемник с пакером и перепускным клапаном (рис. 2.1.1 г) предназначен для периодической эксплуатации работающих без осложнений скважин. Принцип работы такого подъемника следующий. Когда перепускной клапан 5 закрыт, давление под обратным клапаном 7 со стороны скважины больше давления над обратным клапаном 7 со стороны подъемника 2 и клапан 7 открывается. Продукция из пласта поступает в подъемник 2, вследствие чего уровень жидкости в нем рас­тет. Вместе с этим растет и давление на сильфон перепускного клапана, который срабатывает от давления в подъемнике. В затрубном простран­стве действует давление закачиваемого газа. При достижении заданно­го перепада давлений (между давлением газа в затрубном простран­стве и давлением жидкости в подъемнике) перепускной клапан откры­вается, газ поступает в подъемник, обратный клапан 7 закрывается, и происходит выброс накопившейся жидкости из подъемника на поверх­ность. Перепад давлений на сильфон снижается, и перепускной кла­пан закрывается. Под действием давления у башмака подъемника об­ратный клапан 7 открывается, и жидкость из скважины поступает в подъемник, приводя к росту уровня жидкости в нем. Цикл повторяется.

Двухрядный подъемник с камерой накопления (рис. 2.1.1 д) принци­пиально отличается от классического двухрядного подъемника нали­чием в нижней части так называемой камеры накопления 8, к которой прикреплен хвостовик 4. В месте крепления хвостовика к камере за­мещения размещен обратный клапан 7. Когда в межтрубном простран­стве (между колоннами 2 и 3) и в подъемнике 2 нет давления закачива­емого газа, клапан 7 открывается и жидкость из скважины поступает в камеру накопления и поднимается в подъемник и межтрубное про­странство. После подъема уровня жидкости на расчетную величину расположенный на устье автомат подачи газа в соответствии с задан­ной программой включается, и сжатый газ подается в межтрубное про­странство. Обратный клапан 7 закрывается, отсекая от скважины на­копившийся объем жидкости и оттесняя ее уровень до башмака подъемника 2. Поступающий через башмак в подъемник газ выбра­сывает жидкость на поверхность, давление газа падает, и автомат по­дачи газа отсекает его подачу. Открывается обратный клапан 7, и цикл повторяется. Основным недостатком данной схемы является повышен­ный расход газа для продувки подъемника. Указанный недостаток ус­траняется установкой обратного клапана 9 на башмаке подъемника (рис. 2.1.1 е). В этом случае после вытеснения накопившейся жидкости из межтрубного пространства и камеры накопления, когда газ начи­нает прорываться в подъемник через клапан 9, давление газа в меж- трубном пространстве падает, и автомат прекращает подачу газа.На рис. 2.1.1 ж представлена схема однорядного подъемника с па­кером, перепускным клапаном и камерой накопления, принцип дей­ствия которого не отличается от такового для схемы на рис. 2.1.1 г.Таким образом, многообразие схем газлифтных подъемников по­зволяет эффективно эксплуатировать скважины с различными де­битами и различными эксплуатационными условиями.

Дата добавления: 2015-08-18