3.2. Фонтанная эксплуатация скважин

Учитывая весьма низкую депрессию, забойное давление будет мало отличаться от гидростатического. А значит, фонтанирование, практически, артезианское, будет возможно до высокой степени обводнённости продукции.

Для оценки возможностей фонтанной эксплуатации проделаны расчеты до минимального забойного давления, обеспечивающего фонтанную эксплуатацию скважин с заданным дебитом.

Расчеты проводились по методике ВНИИнефть с помощью пакета прикладных программ «FONTAN». Особенностью этой методики является широкий диапазон адекватности – от однофазного (только жидкость) до пылевого (поток газа с каплями жидкости) режима течения газожидкостного потока.

Если динамическое забойное давление, полученное в результате гидродинамических расчетов процессов фильтрации в пласте, превышает минимально необходимое, имеет место избыток энергии, который редуцируется в штуцере. В противном случае фонтанирование с заданными параметрами невозможно и необходима механизированная эксплуатация.

Расчеты проведены для объектов II, III и IV с лифтовыми колоннами, составленными из насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм, а также с комбинированными колоннами 89х73, 102х89 и 114х102 мм по ГОСТ 633-80. Средний угол наклона ствола скважины от вертикали принят 30. В процессе расчетов выявлена возможность эффективной эксплуатации скважин фонтанным способом, поэтому проведены дополнительные расчеты для различных сочетаний диаметров НКТ с целью оптимизации лифта.

Расчеты проведены для значений устьевого (буферного) давления 1.2, 1.5 и 2 МПа и значений объемной обводненности продукции от 0.01 до 0.80. На данной стадии проектирования диапазон буферных давлений принят, исходя из распространенного в регионах Севера и Западной Сибири давления в сепараторах первой ступени 0.5-0.7 МПа и оценки возможных потерь в выкидных трубопроводах. По этим материалам на стадии проектирования обустройства можно обосновать выбор параметров участка скважина - ДНС системы сбора продукции с целью обеспечения, с одной стороны, оптимального соотношения возможной продолжительности фонтанной эксплуатации скважин, а с другой - надежного транспорта продукции до ДНС.

Основные результаты расчетов приведены на графиках рис. 3.1 - 3.6. В качестве основных параметров принято буферное давление 1.5 МПа и лифт 89х73мм. На графиках рис. 3.1 - 3.3 на примере скважин объекта II показано влияние на процесс фонтанирования буферного давления 1.2 - 1.5 - 2 МПа. На остальных графиках показан процесс при 1.5 МПа. На графике 3.4 показано влияние на процесс различных диаметров лифта при обводненности 0.7 и буферном давлении 1.5 МПа.

Рис. 3.1. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объектII-а глубина 1920 м, лифт 73 мм, давление на устье 1.2 Мпа

Рис. 3.2. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объект II-а глубина 1920 м, лифт 73 мм, давление на устье 1.5 Мпа

Рис.3.3. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объект II-а глубина 1920 м, лифт 73 мм, давление на устье 2.0 МПа

Из этих данных следует, что, при принятой величине устьевого давления 1.5 МПа пластовая энергия, позволяет рассчитывать на фонтанирование скважин объектов II, III и IV с проектными дебитами до обводнённости порядка 0,70 д.ед. при обводнении скважин пластовой водой с плотностью 1089 кг/м³ (это объясняется близкими значениями их параметров). При обводнении пресной водой возможно фонтанирование до ещё большей обводнённости. Снижение буферного давления до 1.2 МПа повышает предельную обводненность примерно на 0.05 д.ед., а повышение до 2.0 МПа – снижает на 0.07 д.ед.

Рис.3.4. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объект II-а глубина 1920 м, обводненность 0.70, давление на устье 1.5 МПа

Рис.3.5. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объект III глубина 1730 м, лифт 89x73 мм, давление на устье 1.5 МПа

Рис.3.6. Характеристики фонтанирования, месторождение Южно-Шапкинское, объект IV глубина 1660 м, лифт 89x73 мм, давление на устье 1.5 МПа

Применение лифта диаметром 73 мм рекомендуется для дебитов до 100-150 м³/сут., 89х73 – до 250 м³/сут., 102х89 – до 400 м³/сут., 114х102 – более 300 м³/сут. Рекомендуемая длина верхней секции комбинированных лифтов – 1000 м.

Учитывая малые значения депрессии и потерь в лифте при оптимальном его размере, следует ожидать, что прекращение фонтанирования будет происходить быстро при достижении предельных значений обводненности.

Некоторые резервы для продления периода фонтанной эксплуатации имеются за счет снижения буферного давления путем понижения давления в сепараторах первой ступени до технологически допустимого значения и гидравлических потерь в трубопроводах от скважин до замерных установок (ЗУ) и от ЗУ до сепараторов, для чего их диаметры рекомендуется выбирать наибольшей возможной величины в пределах конструктивных и технологических ограничений.

Для обеспечения проектных дебитов скважин потребуется механизированная добыча нефти при более высокой обводненности на более поздней стадии разработки.