[Н2.6] Фонтаны и насосы

В художественных фильмах открытие нефтяного месторождения обычно показывается такой живописной сценой: из скважины бьёт мощный поток газонефтяной смеси, вокруг него прыгают и танцуют счастливые люди. Так случалось в позапрошлом веке, когда скважины бурились наобум и лишь немногие из них попадали в насыщенный нефтью пласт. Фонтанирующая скважина становилась большой удачей, а разливавшая вокруг неё нефть не слишком сильно омрачала радостное настроение нефтяников.

Современные нефтяники вряд ли сильно обрадуются фонтану, бьющему тугой струёй в небо. Чтобы избежать неконтролируемого выхода жидкости, перед тем, как провести перфорацию скважины, на неё устанавливается фонтанная арматура. Чаще всего применяется крестовая арматура, состоящая из трубной головки, соединённой с уходящими в скважину насосно-компрессорными трубами, и ёлки, с которой осуществляется отбор скважинной жидкости. Фонтанный способ эксплуатации скважины очень выгоден с экономической точки зрения — нефтяной компании требуется лишь собирать самотёком поступающую из недр жидкость.

armatura

Сколь бы высоким не было начальное пластовое давление, по мере выработки месторождения оно начинает снижаться и нефть перестаёт самостоятельно подниматься на поверхность. В этом случае на помощь приходят насосы. Изображение штангового скважинного насоса («насоса-качалки») буквально является эмблемой отрасли. По принципу действия он похож на насос для накачивания велосипедных шин. На поверхности располагается механизм, преобразующий вращательное движение ротора двигателя в возвратно-поступательное движение стальной штанги. Сам насос находится в скважине, он приводится в действие движущейся вверх-вниз штангой.

51_547_l

Технология изготовления и эксплуатации штанговых насосов отработана многими десятилетиями. Современные штанговые насосы обладают высоким коэффициентом полезного действия, они исключительно надёжны и неприхотливы к наличию примесей в скважинной жидкости. Сочетание этих полезных качеств с низкой ценой делает штанговые насосы весьма популярными.

С появлением мощных и компактных электродвигателей появилась возможность разместить всю конструкцию непосредственно в скважине. На поверхность поднимается только силовой кабель, подключаемый к электропитанию. Такие установки получили название электроцентробежных насосов (УЭЦН). Они обладают большой мощностью и обеспечивают высокий дебит эксплуатируемой скважины. Электродвигатель погружного насоса находится в окружении агрессивной среды, поэтому ему требуется качественная защита от попадания жидкости внутрь устройства. Первые модели погружных насосов были относительно ненадёжны, но у современных изделий межремонтный пробег сравним с аналогичным показателем штанговых насосов.

Ещё один способ эксплуатации скважин основан на закачивании в скважину газа или воздуха и называется, соответственно, газлифтом или эрлифтом. Принцип действия газлифта основан на том, что вспененная нагнетаемым газом нефть обладает меньшей плотностью, вследствие чего она вытесняется наверх более плотной окружающей жидкостью. Газлифт может быть компрессорным, если давление сжатого газа или воздуха обеспечивается работой компрессора, или безкомпрессорным, если используется газ с поблизости расположенного газового месторождения. Газлифт менее распространён по сравнению с применением насосов, но в определённых случаях он может оказаться весьма эффективным. Это возможно, например, при безкомпрессорном газлифте, когда есть возможность использовать газ с соседнего месторождения. При этом не требуется внешний подвод энергии, а система получается очень надёжной из-за отсутствия трущихся деталей.

variants

Для газовых месторождений фонтанный режим является основным. При снижении давления поступающего газа эксплуатация скважины прекращается. Применять насосы для выкачивания газа экономически нецелесообразно.