Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин

Газлифтную добычу нефтегазовых ресурсов можно рассматривать как более прогрессивную альтернативу традиционного метода фонтанной разработки скважин. Его отличают элементы пассивного извлечения целевых материалов, чему способствует энергия газа. Данная особенность газлифтной эксплуатации скважин обуславливает и специфику технической организации процесса добычи, что напрямую отражается в характеристиках применяемого оборудования.

Принципы добычи в газлифтных скважинах

Вам будет интересно:Синтетические смолы: производство, состав, структура и область применения

Технология предполагает выполнение подъема пластовой воды или нефти из канала за счет избыточного давления в скважине, которое создается газами. При этом требуется и подключение активных смесей – в частности, сжатого компрессорным способом попутного газа. В некоторых месторождениях активным агентом выступает и воздух, находящийся под естественным давлением. Использование компрессора – опционально. Его введение в технологический процесс во многом зависит от требований к объемам добычи и мощностей используемого оборудования. В любом случае главный функциональный принцип газлифтного способа эксплуатации скважины заключается в обеспечении процесса газирования жидкостного ресурса. Давление в скважине по мере наращивания газификации будет снижаться, поэтому может требоваться искусственное (компрессорное) сжатие смеси для повышения давления. Объем притока на поверхности напрямую зависит от текущих параметров газлифта, которые могут регулироваться рабочей оснасткой.

Вам будет интересно:Признаки и норма браковки стальных канатов

Отличия от эксплуатации фонтанных скважин

По большому счету газлифт является тем же фонтанным методом добычи, но с дополнительным стимулятором движения потоков. Активный газ направляется с поверхности по стволу скважины к башмаку, где и происходит эффект обогащения, снижающий усилия, требуемые для подъема ресурса. Очевидно, что такое решение нуждается в подключении дополнительных мощностей – в том числе функции насосного оборудования. Более того, в некоторых конфигурациях требуется и обустройство отдельного канала подачи газа. Но есть и принципиальные факторы, при которых становится невозможна эксплуатация скважины фонтанным способом. Газлифтный метод добычи является безальтернативной заменой фонтанному в следующих случаях:

• При высокой температуре жидкости.
• При высоком газосодержании добываемого ресурса.
• При наличии песка в забое.
• При наличии солевых отложений и парафина.

Вам будет интересно:Органическое топливо: виды, состав и классификация

Иными словами, все, что осложняет эксплуатацию насосного оборудования при обслуживании скважины, в разной степени обуславливает потребность в дополнительной стимуляции подъема жидкостного ресурса.

Технология применения газовоздушных смесей

Запуск воздуха в скважину с жидкостью способствует формированию устойчивой эмульсии, но этого недостаточно для последующих операций с ресурсом. Обычно в комбинации добавляются поверхностно-активные вещества для подогрева и поддержания отстоя. В процессе сепарации уже на поверхности после извлечения раствора создаются условия для предотвращения пожара, поскольку газовоздушные эмульсии легко воспламеняются. Что касается газовой составляющей, то чаще всего применяют углеводородные смеси. Это решение оправдано с экономической и технологической точек зрения. Дело в том, что газлифтная эксплуатация скважин с углеводородным включением требует меньше ресурсов для обеспечения процессов расслоения и сепарации. На поверхности обогащенная жидкость сама по себе разделяется на кондиционную чистую нефть и газ, что объясняется незначительным содержанием кислорода в составе. Отработанный углеводород в дальнейшем собирается в специальном резерве и утилизируется. В зависимости от качества этого газа, он может быть применен для получения нестабильного бензина.

Устройство применяемого оборудования

Инфраструктурную основу эксплуатации скважины образует затрубная оснастка, непосредственно трубы и насосы. Данная система обеспечивает возможность перетока жидкости внутри ствола и ее дальнейший подъем. Столб поднимаемой жидкости регулируется запорной арматурой с клапанами на нескольких уровнях. Управляя этой оснасткой, оператор может снижать или увеличивать мощность перетока в зависимости от текущих параметров газификации ресурса, которые естественно влияют на интенсивность подъема. При эксплуатации фонтанных и газлифтных скважин может использоваться и аппаратура для измерения рабочих показателей. В частности, применяются манометры для определения давления и многофункциональные аппараты для учета гидростатических и температурных показателей. В большей степени наличие данных устройств продиктовано соображениями безопасности, но знание величины давления необходимо как фактор регуляционного процесса. В системах с автоматическим управлением манометры могут без участия оператора влиять на изменение параметров движения перетока. Такая схема применяется в условиях высокотехнологичной промышленной разработки месторождений, где в обязательном порядке также ведется учет дебита.

Подготовка оборудования к работе

Вам будет интересно:Автоматические склады и их оборудование. Автоматизированные складские системы

К рабочему процессу допускаются трубы и клапаны с сопутствующей оснасткой, которые в принципе способны работать в условиях проектных величин давления. Например, клапаны по результатам предварительного расчета проходят специальные испытания на стендах, где оценивается четкость их срабатывания и устойчивость к механическим нагрузкам. Вся технологическая оснастка подвергается гидравлическим испытаниям с нагрузками, в которых будет осуществляться эксплуатация газлифтной скважины с конкретными характеристиками. На этом этапе подготовки главным параметром проверки выступает герметичность оборудования.

Организация эксплуатационного процесса

После успешного проведения испытаний оборудование направляется в скважину. На фланце колонной головки фиксируется крестовина монтажной арматуры. Далее в ствол погружаются следующие компоненты технической инфраструктуры:

• Пакер с ниппелем.
• Непосредственно ниппель.
• Скважинная камера (в сборе с клапанами).
• Запорная арматура.

На завершающем этапе выполняется монтаж наземной арматуры с опрессовочным оборудованием и техникой для сепарации и отвода газа. После подключения насоса осуществляется пуск газлифтной скважины в эксплуатацию с последующей подачей рабочего агента. С этого момента начинается постоянный контроль состояния клапанов и давления в камерах скважины. Когда жидкость поднимется до первого рабочего клапана, оборудование автоматически переводится на установившийся режим добычи.

Скважинная камера и ее разновидности

Данное функциональное устройство представляет собой сварную конструкцию, содержащую ниппель, рубашку, направляющие элементы и карман. Ее основу составляет овальная труба с окном, к которому приваривается карман. В этой же части располагаются и направляющие для перетока. Ниппель, который находится внутри верхнего окончания рубашки, предназначен для фиксации направления газлифтного кармана с клапаном. В системе эксплуатации газлифтной скважины камера занимает место под насосно-компрессорными трубами – ее точечно позиционируют под текущий уровень жидкости. На практике используются камеры разных типов, которые отличаются по конструкционному устройству, способу установки и наличию дополнительной регулирующей оснастки.

Эксплуатация скважинной камеры

Перед вводом в рабочий процесс камера подвергается осмотру и проверке на герметичность входных отверстий. В некоторых конфигурациях предварительно осуществляется стыковка данного устройства с трубами скважины через резьбовые соединения. Для подачи газа через камеру к боковым отверстиям на корпусе подключаются специальные патрубки с клапанами. В процессе эксплуатации оборудования для газлифтной скважин посредством установленных патрубков и сильфона производится газировка нефтяного ресурса уже на уровне забоя до нужного коэффициента. По мере подъема жидкости интенсивность подачи газа может меняться посредством регуляции положения клапанов. На случай аварии или после полного прекращения газификации нефти в карманах камеры монтируется глухая пробка.

Устройство газлифтных клапанов

В данном случае клапан выступает центральным регулирующим звеном, обеспечивающим функцию регуляции процесса обогащения жидкости газом. Конструкция данного элемента достаточно простая – ее основу формирует комбинация шток-седло и крепежное приспособление. При газлифтном способе эксплуатации нефтяных скважин может применяться и обратный клапан. Данная модификация содержит в конструкции корпус и запорный наконечник, предназначенный для полного прекращения перетока. В отличие от пробки, обратный клапан не меняет положение своей конструкции и в зависимости от текущих нужд может открываться для обратного хода жидкости.

Принцип работы газлифтных клапанов

В нормальном состоянии клапан удерживает выходные отверстия камеры, постоянно находясь под давлением газожидкостной смеси определенной величины. По мере повышения до установленного показателя сильфонной нагрузки происходит автоматическое открытие клапана. Он выпускает массу рабочего агента в жидкость, сохраняя этот режим до момента, пока нагрузка вновь не опустится до намеченного уровня. Также функция клапанов при эксплуатации газлифтных нефтяных скважин может регулироваться давлением нагнетательного газа с обратной стороны. В такой системе применяется неуравновешенная схема управляемой запорной арматуры.

Заключение

Использование традиционного способа эксплуатации фонтанных скважин считается оптимальным решением в большинстве случаев разработки месторождений. Его техническая организации не требует подключения сложного оборудования, но в условиях планомерной добычи на крупных месторождениях данная система нерациональна. В свою очередь, добыча в газлифтных скважинах с периодической эксплуатацией демонстрирует технико-экономическую эффективность на промыслах, где отмечается снижение дебита на уровне менее 50 т/сут. Оправданность применения этого метода обуславливается более совершенной системой регуляции добычи за счет контроля интенсивности подъема ресурса. Возможность управления перетоками требует больших технико-энергетических вложений, но даже в условиях повышения организационных затрат газлифтные скважины оказываются более эффективными.

Источник