Тартание и отработка скважины. Сепараторы.

 

Когда все интервалы перфораций обработаны кислотой, необходимо избавиться от кислоты, оставшейся в скважине. Для этого проводят циркуляцию скважины технической водой, то есть вымывают кислоту из скважины, закачивая техническую воду в затрубное пространство и тем самым выталкивая кислоту на поверхность через НКТ. После окончания такой промывки скважина заполнена водой. Гидростатическое давление столба воды в скважине чаще всего бывает больше пластового давления, поэтому скважина не может работать фонтаном. В связи с этим следующей операцией для обеспечения работы скважины будет извлечение технической воды. Это можно сделать при проведении тартания (свабирования).

Тартание - это искусственный вызов притока скважины путем извлечения воды при помощи специальной резиновой капсы и одновременного поэтапного повышения уровня жидкости в скважине.

Для проведения тартания используется специальное оборудование. На станке капитального ремонта располагается тартальная лебедка, на барабане которой находится тартальный канат. Это металлический трос диаметром примерно в три раза меньше, чем талевый канат. Тартальный канат проходит через ролик на кронблоке мачты. На трос крепится шток длиной около трех метров, на котором фиксируется съемный сердечник. К съемному сердечнику прикрепляется сердечник для капсы. Резиновая капса имеет цилиндрическую форму и диаметр, приближенный к внутрен­нему диаметру применяемых НКТ. Капса полая внутри, что позволяет надевать ее на сердечник и снимать по мере износа для замены.

Шток и капса находятся в лубрикаторе, который представляет из себя трубу, установленную вертикально на арматуру скважины. Лубрикатор защищает тартальное оборудование и не допускает выплескивания жидкости из скважины при подъеме капсы. Ниже лубрикатора устанавливается лубрикаторная (тартальная) задвижка, обеспечивающая при ее открытии проход инструмента в скважину и автоматически закрывающаяся после выхода инструмента из скважины и захода в лубрикатор. Тартальное оборудование на арматуре скважины, включающее лубрикатор и задвижку, называется тартальной(свабировочной)елкой.

При открытии тартальной задвижки шток лубрикатора с капсой начинают спускаться в скважину, раскручивая собственным весом барабан лебедки. Бурильщик при этом определяет глубину спуска капсы по рядам витков на барабане лебедки. Когда капса в НКТ входит в жидкость, под ногами ощущается толчок. После этого капсу опускают в жидкость на 100-150 метров, останавливают при помощи ручки тормоза и начинают подъем из скважины. При спуске капсы важно помнить, что не каждый толчок под ногами означает вхождение в жидкость. Из скважины могут периодически выходить скопления газа (газовые шапки), столкновение капсы с которыми тоже вызывает толчки, только гораздо слабее.

Капса поднимает часть столба жидкости (100-150 метров) до поверхности, где жидкость отводится в линию на емкость, затем капсу вновь спускают в скважину. При тартании уровень жидкости в скважине понижается до тех пор, пока гидростатическое давление столба жидкости не станет меньше пластового давления. Только после этого уровень начинает повышаться. Когда он достигает отметки около 100 метров от поверхности, тартание прекращают, поскольку существует опасность выброса нефти и газа. Через некоторое время ожидания скважина начинает фонтанировать и можно приступать к очистке скважины от воды и тестированию.

Жидкость из скважины поступает в трубопровод, соединенный с емкостью. По мере заполнения емкость откачивают и жидкость вывозят. Операции по отработке скважины можно разделить на два этапа: сначала проводят очистку скважины, пока не достигается минимальная обводненность (содержание воды), а затем проводят тестирование скважины до вывода ее на режим, то есть достижения стабильного притока. Тестирование скважины и вывод ее на режим обычно занимают от 12 до 48 часов.

Во время очистки и тестирования проводятся следующие замеры:

1. Через определенные интервалы времени проверяется давление в НКТ и в затрубном пространстве.

2. С той же периодичностью замеряется емкость для определения количества добытой жидкости за каждый отрезок времени. Через определенное время нефть и вода в емкости разделяются и нефть, как более легкая, поднимается наверх. Для определения отдельно количества воды и нефти применяют специальную пасту, которой покрывают мерный щуп по всей длине. Паста изменяет свой цвет в том месте, где находится нефть.

3. Определяется процентное содержание воды в жидкости. Для этого пробирку с пробой жидкости раскручивают в центрифуге, после чего вся нефть собирается в ее верхней части, а вода - в нижней.

Поскольку жидкость, поступающая из скважины в мерную емкость, состоит из воды, нефти и газа, ее необходимо очищать от газа до того, как она поступит в мерную емкость, чтобы не допустить загазованности рабочей площадки. Для этой цели применяют сепаратор, который устанавливают на линии между скважиной и емкостью. Таким образом, жидкость со скважины сначала поступает в сепаратор, где она очищается от газа, а из сепаратора направляется в емкость.

СЕПАРАТОРЫ

Сепаратор - это емкость, в которой нерастворимые друг в друге жидкости разделяются. На месторождении сепараторы используются для отделения газа от жидкости или одной жидкости (например, конденсата) от другой (например, воды).

Сепараторы могут иметь разные названия, но, независимо от того, как они называются, их назначение и рабочие процедуры одинаковы.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Сепараторы классифицируются двумя способами: по положению или форме емкости и количеству разделяемых жидкостей. Существует три формы сепараторов:

1. Горизонтальные.

2. Вертикальные.

3. Сферические.

В нефтяной промышленности наиболее распространены горизонтальные и вертикальные сепараторы.

Обычно разделяются две или три жидкости. Если разделяются две жидкости, например, газ и жидкость, сепаратор считается двухфазным. Если же разделяются три жидкости, как, например, газ, нефть и вода, сепаратор считается трехфазным. Количество фаз соответствует количеству жидкостей, выходящих из сепаратора, а не количеству жидкостей на входе в сепаратор.

Например, в сепараторы, используемые при работе со скважиной, поступают газ, нефть и вода, но только газ и жидкость разделяются. Жидкость перетекает в другой сепаратор, где нефть отделяется от воды. Поэтому, двухфазный сепаратор - это тот, в котором входящая жидкость разделяется на две разные жидкости, а трехфазный обеспечивает разделение на три продукта.

Сепаратор любой формы может быть двухфазным или трехфазным. Другими словами, может быть горизонтальный двухфазный, горизонтальный трехфазный, вертикальный двухфазный сепаратор и т.д.

Некоторые жидкости из скважины могут содержать песок или твердые частицы, которые фильтруются в сепараторе. Специальные внутренние фильтры задерживают и собирают твердые частицы, однако, по классификации сепараторов это не является дополнительной фазой.

 

ПРИНЦИПЫ СЕПАРАЦИИ

Для функционирования сепараторов необходимы два фактора:

1. Разделяемые жидкости не должны растворяться друг в друге.

2. Одна жидкость должна быть легче другой.

Разделение жидкостей в сепараторе зависит от силы тяжести. Но сепарация невозможна только при действии силы тяжести, если жидкости растворяются друг в друге. Например, смесь из дистиллята и сырой нефти не будет разделяться в сепараторе, поскольку они растворяются друг в друге. Их нужно разделять в процессе перегонки.

Поскольку при разделении жидкостей сепараторы зависят от силы тяжести, скорость, с которой две жидкости могут быть разделены, зависит от разницы в весе жидкостей. Газ обычно имеет вес 5% от веса нефти, поэтому нефть и газ разделяются за секунды. С другой стороны, нефть может весить 75% от веса воды и на их разделение уйдет несколько минут. Разница в весе жидкостей является главным фактором, влияющим на процесс сепарации.

Плотностью жидкости называется отношение веса жидкости к ее объему. Плотность воды -1000 кг/м³, плотность сырой нефти - около 800 кг/м³. Плотность газа зависит прежде всего от его давления. Например, плотность 1м³ природного газа при давлении 5200 кПа, составляет около 36 кг/м³. Может показаться, что газ с такой плотностью немедленно отделится от сырой нефти с плотностью 800 кг/м³. Действительно, на 95% сепарация произойдет почти сразу. Однако жидкость будет оставаться в газе в виде мельчайших капелек, которые должны выделиться для завершения сепарации. Если капельки жидкости не выделятся в сепараторе, впоследствии они могут создать серьезные проблемы, когда начнут появляться в газовой линии.

Выход капелек жидкости из газа является наиболее трудной операцией в сепараторе. Обычно мельчайшие капельки не выделяются из газа до тех пор, пока не начнут соединяться и образовывать большие по объему капельки.

Для образования больших капель применяются специальные внутренние устройства.

В сепараторах используются отражатели, конденсато-сборники, каплеобразователи, выпрямители и фильтры. В

каждом устройстве капельки жидкости собираются к поверх­ности устройства и соединяются с другими капельками, образуя большие капли. Эффективность сепарации зависит от размеров площади поверхности каплеобразования.

Капли жидкости будут выделяться из газа при следующих условиях:

1. Газ остается в сепараторе достаточно долго, чтобы начался процесс каплеобразования.

2. Поток газа через сепаратор достаточно невелик, чтобы не допустить завихрений, которые могут перемешивать газ и препятствовать каплеобразованию.

Разница в весе газа и жидкости определяет максимальный уровень потока газа, при котором возможно каплеобразование. Например, каплеобразование будет происходить при давлении газа 5200 кПа если газ движется в сепараторе со скоростью меньше, чем 30 см/сек. Другими словами, сепаратор достаточно большой для того, чтобы газ продвигался в нем от входа к выходу со скоростью 30 см/сек или меньше.

Как уже было сказано, при давлении 5200 кПа плотность газа составляет 36 кг/м³, в то время как его естественная плотность составляет 1,6 кг/м³ при давлении 102 кПа. Поскольку плотность газа при давлении 102 кПа меньше, капли нефти будут выделяться быстрее в связи с тем, что будет больше разница в весе между газом с низким давлением и нефтью. Газ может продвигаться быстрее в сепараторе с низким давлением и фактически передвигается со скоростью 152 см/сек, не нарушая процесса каплеобразования.

В большинстве случаев пузырьки газа выходят из жидкости через 30-60 секунд. Поэтому сепаратор конструируется таким образом, чтобы жидкость оставалась в емкости от 30 до 60 секунд. Время, которое жидкость находится в емкости сепаратора, называется временем пребывания жидкости. Если необходимо, чтобы у сепаратора было время пребывания жидкости 60 секунд, а уровень притока на входе 380 л/мин, то часть сепаратора, предназначенная для жидкости, конструируется для возможности вмещения 380 литров.

Еще одна причина, по которой газ и жидкость, выходящие из сепаратора, должны быть чистыми, заключается в том, что присутствие одного из них в другом не позволит производить точные замеры притока. Когда в жидкости содержатся пузырьки газа, объем такой смеси увеличивается на объем газа, находящегося в ней. Капельки жидкости в газе также приводят к завышению показаний замеров.

КОНСТРУКЦИИ СЕПАРАТОРОВ

Сепараторы конструируются в два этапа:

1. Определение размеров секции для газа, где будут выде­ляться капельки жидкости.

2. Определение размеров секции для жидкости, где будут выходить пузырьки газа.

Размеры секции для газа зависят от уровня притока газа и разницы плотности газа и жидкости, которая определяет скорость движения газа в сепараторе.

Газ будет отделяться от жидкости быстрее, когда он движется не в вертикальном, а в горизонтальном направлении. Когда поток вертикальный, газ движется вверх, а капли жидкости -вниз. Каждая жидкость движется в направлении, которое мешает потоку другой жидкости.

Когда обе жидкости движутся в горизонтальном направлении, газ может подниматься наверх, а жидкость -опускаться вниз, не мешая друг другу. Таким образом, доля газа будет меньше в горизонтальном сепараторе по сравнению с вертикальным.

Размер сепаратора определяется путем суммирования объемов, необходимых для секции газа и секции жидкости. Секция газа в сепараторе называется пространством высвобождения газов и ее размеры обычно определяются до определения размеров секции для жидкости.

Сепараторы являются существенной частью оборудования почти при каждой операции. Их главным применением на месторождении является разделение газа, нефти и воды. Чтобы представлять коммерческую ценность, каждая из этих жидкостей должна пройти 100% очистку от других жидкостей.

Жидкость должна быть отделена от газа, чтобы не допустить ее скопление в нижней части трубопровода, что могло бы ограничить поток газа. Если газ подлежит переработке, находящаяся в нем жидкость может привести к серьезным проблемам на заводе.

Сырая нефть должна быть очищена от газа так, чтобы емкости для хранения не представляли опасности при испарении газа. Содержание воды в нефти должно быть минимальным для предотвращения ухудшения качества нефти. Нефть от воды необходимо отделять также по причине охраны окружающей среды.

Список применения сепараторов может быть бесконечным и попытка создать его не имеет смысла.

КОНТРОЛЬ

Необходимо осуществлять два главных вида контроля при работе с сепаратором:

1. Контроль давления

2. Контроль уровня

КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ

При повышении рабочего давления сепаратора увеличиваются его возможности. Давление на сепараторе должно поддерживаться на максимально возможном уровне для улучшения сепарации. Повышение давления уменьшает реальный объем газа, тем самым понижая скорость движения газа в сепараторе. Давление регулируется при помощи регулятора давления, который управляет потоком газа, выходящим из сепаратора.

КОНТРОЛЬ УРОВНЯ

Большинство регуляторов контроля уровня имеют поплавок, частично погруженный в жидкость в сепараторе. Регулятор уровня фиксирует подъем уровня жидкости в сепараторе и передает сигнал контрольному клапану, который открывается и через него выливается избыток жидкости. Соответственно, когда уровень жидкости падает, регулятор уровня передает сигнал и контрольный клапан закрывается.

Во время свабирования и отработки скважины особое внимание уделяется технике безопасности, поскольку из скважины выходит газ. Каждый человек, снимающий показания манометров или находящийся на емкости, должен иметь дыхательную маску и персональный детектор газа, который показывает концентрацию сероводорода в воздухе и взрывоопасность. Детектор издает предупреждающий сигнал при превышении допустимой концентрации.

Приток нефти, а также обводненность могут то увеличи­ваться, то уменьшаться. Когда обводненность доходит до малых величин, а дебит за каждый отрезок времени примерно вырав­нивается в течении шести часов, это означает, что скважина выходит на стабильный режим работы. В этом случае тестирование заканчивают и работу скважины переводят на трубопровод.

 

EXERCISES