Добыча нефти фонтанным и газлифтным способами: особенности, преимущества и недостатки

Добыча нефти – процесс, который начинается после того, как строительство скважины закончено, она освоена и подготовлена. Сразу следует отметить, что при добыче не все скважины предназначены для извлечения скважинного продукта на поверхность. Существуют также скважины нагнетательные, с помощью которых происходит поддержание внутрипластового давления закачкой воды.

Пожалуй, каждый видел кадры кинохроники, на которых запечатлены радостные работники нефтегазовой промышленности, бегающие вокруг фонтана из «черного золота». Сегодня вряд ли будет столько радости на лицах буровиков в случае неконтролируемого фонтанирования. Как бы то ни было, фонтан из нефти – явление, которое может встретиться на любом месторождении. Фонтанирование нефти происходит после вскрытия нефтеносного пласта за счет внутрипластовой энергии. Фонтан может существовать до тех пор, пока пластовая энергия не станет ниже забойного давления. Если предположить, что добыча на этом приостанавливалась, то количество извлекаемой нефти не достигало бы и 20 %.

В общем, фонтанный способ добычи нефти заключается в добыче углеводородов за счет внутрипластовой энергии. Для того, чтобы как такового фонтанирования не происходило, на устье скважины устанавливают фонтанную арматуру и фонтанную «елку» – череду трубопроводов и задвижек, предназначенных для регулирования темпов отбора продукта и распределения его потоков на поверхности.

Одним из способов, с помощью которого производят добычу нефти после истощения пластовой энергии, является газлифтный метод.

Газлифт – скважина со спущенными в нее насосно-компрессорными трубами (НКТ, — ред.). Давление сжатого газа заставляет пластовую жидкость по ним подниматься на поверхность. Подача газа может осуществляться, как с помощью компрессоров, так и без их помощи (за счет давления «газовой шапки»).

Принцип действия газлифтного способа основан на способности газа снижать плотность жидкости. После того, как в затрубное пространство подают газ, уровень жидкости тут снижается, а внутри НКТ возрастает. После преодоления нижней отметки НКТ, газ начинает поступать внутрь этих труб, перемешиваясь с нефтью. Подъем смеси осуществляется за счет того, что ее плотность становится значительно ниже плотности пластовой жидкости. Плотность смеси и высота подъема прямо пропорциональны количеству поступившего газа.

Производительность скважины, эксплуатируемой таким способом, зависит не только от количества газа, но и давления, под которым он подается в скважину, а также глубины скважины, диаметра и прочего.

Газлифт может обладать одним или двумя рядами насосно-компрессорных труб.

Однорядная система оборудована, соответственно, одним рядом труб. Газ под давлением поступает в пространство между обсадной колонной и НКТ, а смесь жидкости и газа устремляется на поверхность по внутреннему пространству НКТ. Другой вариант предусматривает нагнетание газа по НКТ, а подъем смеси по затрубному пространству. В первом случае имеет место быть кольцевая система, а во втором – центральная система.

Двухрядный подъемник оборудован двумя рядами НКТ, по пространству между которыми подается газ, а по внутренней колонне труб поднимается смесь. То есть обсадная колонна здесь не задействована совсем. Такой газлифт именуют двухрядным с кольцевой системой.

Иногда в двухрядных подъемниках применяют наружную ступенчатую систему. Диаметр труб такого газлифта в верхней части больше, чем в нижней. Нагнетание газа происходит по пространству между двух рядов НКТ, а подъем смеси – по внутренней колонне.

В то случае, когда нагнетание газа происходит по внутренней колонне, а подъем по пространству между НКТ, говорят, что применяют центральную систему.

Основным отрицательным моментом применения кольцевой системы является преждевременный износ колонн, когда добываемая продукция содержит значительные включения механического характера. А в затрубном пространстве вероятны скопления смоло-парафинистых отложений, бороться с которыми в этом месте довольно сложно.

Если сравнивать двухрядную и однорядную системы газлифта, то при первой добыча идет более равномерно с довольно большим вымыванием песка. Но затраты на ее сооружение значительно выше, чем у однорядной. По этой причине предприятия нефтедобычи склонны к использованию гибридной полуторорядной системы.

В общем виде преимущества газлифтного способа добычи нефти выглядят следующим образом:

1. Отсутствие зависимости добычи жидкости от диаметра эксплуатационной колонны, а также ускоренный отбор из скважин, обладающих повышенной содержанием воды.
2. Возможность эксплуатации скважин с большим процентом присутствия газа в пластовой жидкости.
3. Отсутствие зависимости показателей добычи от положения скважины в пространстве.
4. Независимость добычи от содержания механических примесей, а также значений температуры и давления в скважине.
5. Простота контроля производительности скважины.
6. Износостойкость конструкций и легкость ремонтных операций.
7. Возможность эксплуатации скважины по раздельно-одновременному способу, эффективность осуществления антикоррозионных мероприятий, борьбы со смоло-парафинистыми отложениями, а также доступность скважины для осуществления исследований.

К недостаткам газлифтного способа относятся:

1. Значительная стоимость оборудования.
2. Незначительный КПД.
3. Вероятность появления стойких эмульсий при подъеме смеси на поверхность.

Если обобщить вышесказанное, то основное место применения газлифтного способа добычи – крупные месторождения с высокодебитовыми скважинами и значительным пластовым давлением.

При наличии определенных условий, нередко применяют безкомпрессорный газлифтный способ. В качестве рабочего элемента используется природный газ, находящийся в земных недрах под давлением. Такой вариант добычи вполне обоснован до момента сдачи в эксплуатацию компрессоров.

Опыт эксплуатации и расчетные данные подтверждают экономический эффект после внедрения газлифтного способа в различных нефтеносных провинциях. Будущее снижение трудозатрат позволяет осуществить комплекс мероприятий по обустройству жилой зоны и инфраструктуры.