Основы добычи нефти и газа.

Подъем нефти в стволе скважины может происходить либо за счет пластовой энергии Е_пл , либо за счет пластовой и искусственно вводимой в скважину с поверхности энергий Е_и. В стволе скважины энергия расходуется на преодоление силы тяжести гидростатического столба нефти с учетом противодавления на выкиде скважины (на устье) и сил сопротивлений, связанных с движением - путевого (гидравлическое трение), местного (расширение, сужение, изменение направления потока) и инерционного (ускорение движения). Эти силы вызывают соответствующие расходы энергии: Е_см, Е_тр, Е_м и Е_ин. Отсюда баланс энергии в работающей (подающей на поверхность нефть) скважине можно записать в виде: Е_{пл +} Е_и = Е_{см +} Е_{тр +} Е_м + Е_ин

В общем балансе расходы энергии на местные (Е_м) сопротивления очень малы, поэтому ими всегда пренебрегают.

Если скважина работает за счет только пластовой энергии, которой обладает нефтяной пласт (залежь), то такой способ эксплуатации называют фонтанным, а само явление - фонтанированием. Е_и при фонтанном способе равно 0.

Если скважины не могут фонтанировать, то их переводят на механизированный способ эксплуатации: газлифтный или насосный, когда Е_пл > 0 и Е_и > 0. В этом случае за счет пластовой энергии нефть поднимается только на высоту, меньшую глубины скважины, то есть уровень жидкости в скважине не доходит до устья (выкида) скважины. Для поднятия жидкости до устья и подачи ее в выкидную линию (сборный трубопровод) требуется ввести в скважину искусственную энергию Е_и. При газлифтном способе в скважину вводят энергию сжатого газа Е_г, а при насосном - энергию, создаваемую насосом.

Как правило, в начальный период высокое пластовое давление обеспечивает подъем нефти на поверхность и скважина эксплуатируется фонтанным способом. Нефть из пласта по фонтанным трубам через фонтанную елку поступает в выкидную линию скважины.

Снижение пластового давления приводит к прекращению фонтанирования скважины и наступает период механизированной эксплуатации скважины. Применяют два способа механизированной эксплуатации: глубинно-насосная и компрессорная.

Для подъема нефти на поверхность используют два типа насосов: штанговые глубинные и погружные центробежные.

Наибольшее распространение получили штанговые насосы, которыми оборудовано до 70% скважин.

При эксплуатации высокодебитных скважин с небольшим содержанием песка находят применение электроцентробежные насосы (ЭЦН). ЭЦН спускаются в скважину на насосно- компрессорных трубах.

До 5 % скважин эксплуатируется газлифтным способом. При этом добывается до 10 % ежегодно добываемой нефти. Газлифт используется при эксплуатации высокодебитных скважин с большим забойным давлением и высоким газовым фактором.

Достоинством этого метода является расположение всего оборудования на поверхности Земли, недостатком - большие затраты на строительство компрессорных станций и трубопровод и большие затраты электроэнергии. Закачка газа по затрубному пространству позволяет снизить гидростатическое давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах и этим продлить фонтанирование скважины.