Установки периодического действия, работающие с подкачкой стороннего газа в затрубное пространство скважины

 

Установки периодического газлифта с подкачкой стороннего газа при­ме­няют­ся при эксплуатации скважин с низким газовым фактором. Для работы та­ких установок режим разработки эксп­луатируемого горизонта не имеет сущест­вен­ного значения.

Если скважина дает какое-то, хотя бы и недостаточное, ко­личество газа, то для его использования следует применять ус­тановки с перекрытым выкидом. В этом случае необходимое количество нагнетаемого газа соответствующим обра­зом умень­шится.

Установки с открытым выкидом следует применять при прак­тически пол­ном отсутствии пластового газа.

Установки периодического действия с перекрытым выкидом отличаются от описанных ранее только наличием устройств для подачи в затрубное прост­ранст­во необходимых объемов сторон­него сжатого газа.

Эти установки могут работать как с поршнем (плунжером), так и без него.

Газ в затрубное пространство подается периодически. Для этого на газовой наг­нетательной линии устанавливается клапан нормально закрытого типа с МИМ и автоматом [20].

Установка работает следующим образом. По окончании очередного выб­ро­са затрубное давле­ние соответствует точ­ке А (рис. 4.3.2), а буферное — точ­ке Д. Вследствие отсут­ствия пласто­во­го газа в период накопления зат­рубное и буферное давле­ния остаются неиз­мен­ны­ми. Через заданный про­межуток вре­мени автомат подкачки открывает кла­­пан на нагнетательной линии (точ­ка Б), в затрубное пространство на­чи­нает поступать сжатый газ и давление в нем быстро растет. При этом вслед­ст­вие вытеснения жидкости из зат­руб­но­го пространства в трубы и происходящего при этом сжатия столба газа над жид­костью несколько растет и буферное давление (точка Е). Подача газа про­дол­жается всего несколько минут, что снижает вероятность образования гид­ра­та. Как только затрубное давление достигает заданного (точка В), автомат по­да­чи газа закрывает клапан и одновременно открывает клапан на выкидной ли­нии. Начина­ется выброс жидкости, в течение которого снижаются затрубное (с точ­ки В до точки А1) и буферное давления (с точки Е до точки Г). В момент па­де­ния затрубного давления до заданного автомат закрывает выкидной клапан (точ­ка А1), и буферное дав­ление растет (до точки Д1). После этого начинается но­вый пе­риод накопления.

Установки периодического действия с открытым выкидом имеют при­мер­но такие же добывные возможности, как и уста­новки с перекрытым выкидом, но существенно отличаются от них по типу применяемого оборудования и тех­но­ло­гии выброса.

Эта установка, по существу, является разновидностью обыч­ного неп­ре­рыв­но­го газлифта, но отличается от него периоди­ческой подачей газа в затрубное прост­ранство.

Недостатком этой установки является следующее. После выб­роса жид­кос­ти и прекращения подачи газа из нагнетательной линии происходит почти пол­ная самопроизвольная разрядка как трубного, так и затрубного пространств (уста­новка без пакера), которые затем приходится снова заполнять наг­не­тае­мым газом для очередного выброса, что ведет к высоким удельным расхо­дам га­за.

 

Лифты замещения

 

Лифты замещения — это единственный вид периодического газлифта, с по­мощью которого возможно эксплуатировать не­фтяные скважины при очень низ­ких забойных давлениях.

Независимо от конструктивных различий все установки лиф­та замещения имеют одну характерную особенность: на нижнем конце труб должна рас­по­ла­гать­ся камера замещения той или иной конструкции с обратным клапаном.

Установки лифта замещения подразделяются на двухрядные иодно­ряд­ные, а каждая из них может быть с отсечкой нагнета­емого газа на устье или на за­бое (у камеры замещения).

Пластовый газ, накапливаясь в камере замещения, уменьша­ет ее полезный объем и ухудшает работу установки. Для выпуска газа из камеры и из-под па­ке­ра обычно устанавливают специ­альные перепускные клапаны в верхней части ка­меры.

Установка двухрядного лифта замещения с отсечкой газа на устье сква­жи­ны состоит из двух рядов труб — наружного для на­гнетания газа и внутреннего для подъема жидкости. На нижнем конце наружного ряда труб устанавливается ка­мера замещения из труб максимально возможного диаметра с обратным кла­па­ном для предотвращения передачи давления нагнетаемого газа на пласт.

По окончании выброса жидкости автомат, воздействуя на трехходовой кла­пан, прекращает подкачку газа в скважину и сообщает кольцевое пространство с атмосферой через выкид. Давление в кольцевом пространстве и подъемных тру­бах посте­пенно снижается до атмосферного, и жидкость из затрубного прост­ранства и пласта поступает в камеру. Начинается период накопления. Основ­ным недостатком лифтов замещения с отсеч­кой газа на устье является то, что при каждом цикле сжатый газ в объеме кольцевого пространства рас­хо­дует­ся бесполезно, не совершая работу по подъему жидкости, что существенно уве­ли­­чи­вает удельный расход газа. Этот недостаток ликвидируется переносом отсе­кающего газ устройства с устья скважины в вер­хнюю часть камеры за­ме­ще­ния.

Установка двухрядного лифта замещения с отсечкой газа на забое имеет сле­дующие особенности. На газовой нагнетатель­ной линии вместо трех­хо­до­во­го крана стоит клапан для подачи газа, управляемый электрическим автоматом. На верхней части камеры замещения установлено устройство, отсекающее или сое­диняющее кольцевое пространство с камерой замещения. На устье сква­жи­ны установлено оборудование, управляющее рабо­той отсекающего устройства.

Установка работает следующим образом. В период накопле­ния клапан и отсе­кающее устройство закрыты. В кольцевом про­странстве между наг­не­та­тель­ными и подъемными трубами со­храняется сжатый газ, оставшийся от пре­ды­дущего цикла. В за­данный момент времени автомат открывает клапан и сжа­тый газ поступает в кольцевое пространство. Отсекающее устройство тоже отк­ры­вается и пропускает газ в камеру замещения. Жидкость выдавливается в подъем­ные трубы и выбрасывается. По дости­жении устья скважины автомат прек­ращает подачу газа, а отсе­кающее устройство закрывается, сохраняя сжа­тый газ в кольце­вом пространстве. После выброса давление снижается только в подъем­ных трубах и в камере. Таким образом, при отсекании газа на забое умень­шается его расход за цикл и повышается ко­эффициент полезного дейст­вия лифта замещения.

Двухрядные установки лифта замещения сконструированы для работы без порш­ня. Однако при установке верхних и нижних амортизаторов они могут ра­бо­тать с поршнем.

Недостатками двухрядного лифта замещения являются высо­кая метал­лоем­кость и сложность устройств, управляющих рабо­той механизма, отсе­каю­ще­го газ у камеры замещения [20].

Установка однорядного лифта замещения состоит из одного ряда подъем­ных труб с камерой замещения. Камера имеет об­ратный клапан. Подъем-ные тру­бы посажены на пакер, над ко­торым установлен рабочий газлифтный кла­пан, выполняющий роль отсекающего устройства для пропуска газа в подъем­ные трубы. Газ в затрубное пространство подается через клапан с МИМ, управ­ляе­мый автоматом, работающим по заданному вре­мени.

В установленное время через клапан в затрубное простран­ство подается сжа­тый газ в течение заданного промежутка вре­мени, после чего клапан зак­ры­вает­ся. В этот период затрубное давление достигает давления открытия рабо­че­го газлифтного клапана и клапан открывается. Газ поступает в камеру замеще­ния, выдавливает жидкость в трубы и поднимает ее на устье. При снижении зат­руб­ного давления до давления закрытия рабо­чего газлифтного клапана по­да­ча газа в подъемные трубы пре­кращается. В затрубном пространстве остается сжа­тый газ под давлением закрытия рабочего клапана. После выброса жид­кос­ти в подъемных трубах и камере замещения давление снижается до давления в сбор­ной системе.