Способы добычи нефти и газа

       Резьба в НКТ – коническая. Преимущества таких  резьб: а)  возможность обеспечить герметичность без уплотняющих средств; б) возможность  ликвидации в  резьбе  зазоров;  в)  более  равномерное   распределение   нагрузки;   г) сокращение времени на сборку – разборку. 

Пакеры  и якоря 

     Пакеры  – устройства, предназначенные для  разобщения отдельных участков скважины, например, призабойной  зоны  от  остальной  части.  При  этом  они выполняют следующие функции:

- защищают  обсадную колонну от воздействия  пластового давления;

- препятствуют  контакту  с  ней  агрессивных   пластовых  жидкостей  и

газов;

- способствуют  давлению газа только в НКТ,  увеличивая их  коэффициент полезного действия;

- создают   возможность  раздельной  разработки  отдельных  пластов  и пропластков;

-  позволяют   осуществлять  направленное  устьевое   воздействие   на отдельные пропластки и пласты при технологических операциях.

     Процесс  разобщения  производится   механическим,   гидравлическим   и гидромеханическим   воздействием   на    резиновый    пакерующий    элемент, увеличивающий  при  этом  диаметральный  габарит.  В  зависимости  от   вида воздействия на разобщающий элемент получили применение пакеры  механического («М») или гидравлического («ГМ») действия.

     Пакер работает так. После спуска на заданную глубину на насосно-

компрессорных трубах в последние бросают шарик, который устанавливается в седле. Закачкой жидкости в НКТ в пакере создают давление, которые передается через канал «А» под поршнем и вызывает его перемещение. Поршень толкает плашкодержатель с усилием, обеспечивающим срезание удерживающего винта. Продолжая движение вверх, он надвигает плашки на корпус и прижимает их к эксплуатационной колонне. При дальнейшем увеличении давления (до 21 МПа) срезается винт, удерживающий седло с шариком, и они выпадают из корпуса, освобождая проходное сечение пакера. Подъем пакера осуществляется после снятия осевой нагрузки и перемещения вверх ствола, конуса, упора. Это способствует возвращению в первоначальное положение плашек и манжет.

     Якорь предназначен обеспечить дополнительную силу для надежного удержания пакера в заданном интервале. Для этого якорь соединяется в один блок с пакером и спускаются в скважину одновременно. Удерживающими элементами в якоре являются плашки, срабатывающими от давления, создаваемого в колонне НКТ и передаваемого через канал под поршень. Принцип его работы аналогичен работе пакера. При снятии давления и подъеме НКТ плашки возвращаются на свое место, освобождая якорь. Якорь может быть конструктивно совмещен с пакером и тогда в шифр пакера вводится буквы «я» (например, ПД-ЯГМ). 
 

Фонтанная арматура

     Фонтанная арматура относится к оборудованию скважин, которое  призвано выполнять следующие функции: а) герметизация кольцевого  пространства  между обсадной  колонной   и   подъемными   трубами;   б)   направление   движения газожидкостной смеси;  в)  подвески  глубинного  оборудования;  г)  создание противодавления на устье; д)  проведение  исследований,  освоения  и  других технологических операций.

     Арматура  состоит из ряда  конструктивных  элементов.  Трубная  головка служит  для  подвески  фонтанных  труб,   герметизации   устья,   проведения различных  технологических  операций.  Включает  в  себя  колонный   фланец, крестовик трубной головки,  тройник  трубной  головки,  переводную  катушку. Фонтанная елка служит для направления и  регулирования  продукции  скважины. Включает  в  себя  центральную  задвижку,  крестовик  елки  (в   тройниковой арматуре тройки), буферную задвижку, буферный патрубок, штуцер.

     Назначение  каждого  из  элементов  арматуры:  колонный  фланец  –  для

присоединения  арматуры  к  обсадной  колонне  и   герметизации   затрубного

пространства;  крестовик  трубной  головки  –  для  сообщения  с   затрубным пространством скважины; тройник трубной головки – для подвески первого  ряда труб и сообщения с ним; переводная катушка – для подвески второго ряда  труб и сообщения с ним; центральная задвижка – для закрытия  скважины;  крестовик елки служит для  направления  продукции  скважины  в  трубопровод;  буферная задвижка – для спуска глубинных приборов в  скважину;  буферный  патрубок  – для помещения приборов перед  спуском  в  скважину  и  уменьшения  колебаний давления в арматуре (там скапливается газ)  ;  штуцер  –  для  регулирования дебита скважины; рабочий монифольд – часть арматуры между штуцерами и  общей выкидной  линией,  предназначенная  для  соединения  двух  выкидов  в  один; вспомогательный монифольд – лилия, соединяющая  затрубное  пространство  или насосно-компрессорные трубы и служит для подачи в скважину воздуха,  газа  и других агентов при технологических операциях.

     Конструкция  основных   элементов   арматуры.   Основное   требование, предъявляемое в  арматуре,  это  ее  абсолютная  герметичность  при  высокой прочности деталей, их быстросборности и взаимозаменяемости.

     Запорные  устройства.  Применяются  три   типа   запорных   устройств:

прямоточные задвижки, краны, угловые вентили.

     Штуцер  или дроссель, предназначен  для  поддержания  заданного  режима работы скважин.

     Колонные  головки предназначены для герметизации пространства между спущенными в скважину обсадными трубами. В зависимости от конструкции скважины применяют различные типы колонных головок. 

                                 

                               Рис. Фонтанная арматура:

                            1 – трубная обвязка ; 2 – фонтанная елка 

Рис. 4. Схемы  трубных обвязок фонтанной арматуры:

1 - ответный фланец; 2 - запорное устройство; 3 - трубная головка; 4 - манометр с запорно-разрядным устройством. 

      Фонтанная арматура выпускается на рабочее  давление - 14,21,35,70,105, и 140 МПа, сечением ствола от 50 до 150 мм, по конструкции фонтанной елки крестовые и тройниковые, по числу спускаемых в скважину рядов труб однорядные и двухрядные и оборудованы задвижками или кранами.

Рис. 5. Типовые  схемы фонтанных елок:

тройниковые - схемы 1,2,3 и 4; крестовые - схемы 5 и 6 (1 - переводник к трубной головке; 2 - тройник; 3 - запорное устройство; 4 - манометр с запорно-разрядным устройством; 5 - дроссель; 6 - ответный фланец 7 - крестовина). 

      Типовые схемы фонтанных елок (рис. 5) включают либо один (схемы 2 и 1), либо два (схемы 3 и 4) тройника (одно или двухъярусная арматура), либо крестовину (крестовая арматура - схемы 5 и 6).

      Двухструнная (двухъярусная тройниковая и крестовая) конструкция елки целесообразна  в том случае, если нежелательны остановки скважины, причем рабочей  является верхняя или любая боковая  струна, а первое от ствола запорное устройство - запасным. Сверху елка заканчивается  колпаком (буфером) с трехфазовым  краном и манометром. Для спуска в работающую скважину приборов и  устройств вместо буфера ставится лубрикатор.

Типовые схемы фонтанной арматуры приведены  на рис. 6. Монтаж-демонтаж фонтанной  арматуры на устье скважины производится автомобильными кранами или другими  подъемными механизмами.

       

                   

Рис. 6. Типовые  схемы фонтанной арматуры:

1 - фонтанная елка; 2 - трубная обвязка 

      Запорные  устройства фонтанной арматуры изготовляются  трех типов: пробковые краны со смазкой, прямоточные задвижки со смазкой  типа 5М и ЗМС с однопластинчатым и ЗМАД - с двухпластинчатым шибером. Задвижки типов ЗМС и ЗМАД имеют  модификации с ручным пневмоприводом.

  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. 

     Пример  нерегулируемого штуцера (дросселя) представлен на рис. 9.

     
 

     

Рис. 9. Нерегулируемый дроссель:

1 – корпус; 2 – корпус насадки; 3 - пробка 
 

 Регулирование режима эксплуатации осуществляется заменой корпуса с насадкой на другой диаметр.

Более удобны регулируемые дроссели (рис. 10), предназначенные для ступенчатого и бесступенчатого регулирования  режима работы скважины.

 
 
 
 
 
 

           Рис. 10. Регулируемый дроссель ДР-65´35 

     Манифольд предназначен для обвязки фонтанной  арматуры с выкидной линией (шлейфом), подающей продукцию на групповую  замерную установку. Манифольд монтируют  в зависимости от местных условий  и технологии эксплуатации. В общем  случае они обеспечивают обвязку  двух струн со шлейфом струн с  затрубным пространством, струн  и затрубного пространства с факелом  или амбаром и т.д. 
 

     Необходимость в фонтанной арматуре возникла в  связи с началом применения подъемника и устройств для регулирования  расхода (дебита) жидкости или газа фонтанной скважины с помощью  дросселей, получивших название штуцеры, а также для контроля давления жидкости или газа в подъемнике на устье (буфере) скважины. Для этого  сначала применялась простейшая фонтанная арматура, включающая тройник, запорное устройство, вентиль, манометр, штуцер; запорное устройство использовалось при смене штуцера. Необходимость  смены штуцера без остановки  скважины привела к появлению  арматуры с двумя выкидными линиями - струнами. Эта арматура состоит  из трех тройников и трех запорных устройств и штуцеров, сочетание  которых начали называть фонтанной  елкой.

     Необходимость в контроле давления в межтрубном пространстве в более удобной  и надежной системе подвески фонтанного подъемника привела к дополнению фонтанной арматуры узлом 5, состоящим  из тройника, запорного устройства, вентиля и манометра, получившего  название трубной головки и служащего  для удержания колонны подъемных  труб. С этого момента фонтанная  арматура начала изготовляться из двух главных частей - елки и трубной  головки.

     Изнашивание узлов арматуры в скважинах с  большими дебитами и высокими давлениями при наличии в пластовой жидкости или газе даже небольших количеств  механических примесей привело к  необходимости установки дополнительных запорных устройств по стволy арматуры. Необходимость спуска в подъемник  работающей скважины измерительных  приборов, средств депарафинизации  обусловила дополнение елки арматуры лубрикатором, а для его установки  или смены введение еще одного стволового запорного устройства. Такая  арматура способствовала дальнейшему  увеличению и вертикального ее размера.

     Эксплуатация  скважин в особо тяжелых условиях вследствие высоких дебитов, давлений, агрессивности сред, высокой температуры, большого количества абразива сделали  необходимым наличие в фонтанной  арматуре резервных элементов, прежде всего наиболее часто отказывающих запорных устройств. Фонтанная арматура при этом еще более усложнилась, а ее размеры стали еще большими, что привело к усложнению обслуживания скважины. Для уменьшения габарита фонтанной арматуры была разработана арматура, построенная не из тройников, а из крестовин, что позволило улучшить ее уравновешенность и упростить обслуживание.

     Разработан  стандарт, который регламентирует схемы  фонтанных арматур, проходные размеры, ряд рабочих и испытательных  давлений, исполнения, а также размеры, что позволяет резко сократить  номенклатуру и унифицировать элементы арматуры.

5. Роль фонтанных труб

     При одном и том же количестве газа не в каждой скважине можно получить фонтанирование. Если количество газа достаточно для фонтанирования в 150-миллиметровой скважине, то его может не хватить для 200-миллиметровой скважины.

     Смесь нефти и газа, движущаяся в скважине, представляет собой чередование прослоев нефти с прослоями газа: чем больше диаметр подъемных труб, тем больше надо газа для подъема нефти.