Група ерліфтних методів видобутку вуглеводнів на нафтогазових родовищах давно використовується вітчизняною промисловістю як альтернатива фонтанної розробки свердловин. Дана технологія в певних умовах застосування забезпечує суттєві переваги економічного і технічного характеру, але також і вимагає підключення додаткових ресурсів. Оптимальним рішенням у більшості випадків стає газлифтный спосіб видобутку нафти, при якому в якості активного середовища підйому використовується газова суміш. Таке рішення виправдовує себе завдяки високої продуктивності, але і накладає додаткові організаційні вимоги в плані безпеки. З цієї причини метод використовують здебільшого великі організації, що володіють достатньою ресурсною базою.
Загальна характеристика газлифтного способу видобутку нафти
Принципи ерліфта, тобто технології підйому свердловинних ресурсів підземного родовища вперше стали використовуватися в кінці 18 століття. Поява ідеї цього способу була обумовлена бурхливим розвитком технологій гірської розробки, однак ще довгий час її повноцінне використання обмежувалося відсутністю достатньо розвиненого компресорного обладнання. Автор газлифтного способу видобутку нафти – німецький інженер Карл Лошер, висунув загальну схему підйому ресурсів за допомогою енергії повітряних сумішей. Надалі методика не раз піддавалася оптимізації, модернізації і поліпшення в окремих аспектах експлуатації. Практичне використання ерліфта в промисловому масштабі з створенням теоретичної бази для його технічної реалізації почалося лише в 20 столітті. На нафтових родовищах перший досвід застосування газліфта припадає аж на 1985 рік.
У наш час застосування технології газліфта виправдовує себе в основному на свердловинах з високим дебітом. Також в умовах високого вмісту домішок газліфт виявляється найбільш економічним рішенням підйому ресурсу на поверхню. Це стосується в першу чергу нафтових сумішей, які містять солі, смоли і парафіни, які ускладнюють підйом мас. Щодо порівняння з ерліфтом як таким можна говорити, що газлифтный спосіб видобутку нафти – це продовження загальної технології штучного підйому рідин. Тільки якщо при класичному эрлифте в якості активного середовища застосовується повітряна суміш, то газліфт задіює вуглерод речовини. З цієї причини однією з ключових експлуатаційних характеристик технології вважають питома витрата газу. У розрахунках собівартості застосування газліфта енергетичні витрати на утримання і подачу газових сумішей складають близько 30% від загальної вартості проектів.
Область застосування газлифтного способу видобутку нафти
Високодебітна свердловина з високими показниками забійного тиску – цільове місце для впровадження газліфта. Такі родовища є сприятливим середовищем для організації ерліфтного підйому в принципі. Але практика обмеження фонтанних способів видобутку нафти також визначає і низку умов, при яких газліфт стає єдино можливим методом роботи на свердловині. Принаймні, загальна характеристика газлифтного способу видобутку нафти як найбільш пристосованого до динамічно неврівноваженим гідротехнічним середовищ дозволяє його використовувати у вибоях з низьким тиском насичення і в пісочних свердловинах з важкодоступними умовами встановлення технічного забезпечення. Наприклад, систему газліфта можна застосовувати в умовах затопляемості, на болотистій місцевості або при наявності ризику паводку. Показники тиску, до речі, можна вирівнювати штучно за допомогою компресорного устаткування – підйом хоч і залежить від свердловинних показників енергії газу, але його цілком можна відрегулювати під поточні потреби.
З іншого боку, якщо не передбачається централізоване постачання технічними та газовими матеріалами із забезпеченням високого рівня механізації виробничого процесу, то краще використовувати традиційну фонтанну схему видобутку. Як і у випадку з ерліфтом, газлифтный спосіб видобутку нафти – це продовження технології фонтанного методу, але в доповненому варіанті виконання. Саме технологічне розширення добувної інфраструктури не дозволяє застосовувати даний метод на дрібних свердловинах, експлуатація яких розраховується на невеликі періоди.
Технологічний процес видобутку
Після розробки свердловини формується конструкційна основа оголовка на поверхні, яка в подальшому виступає майданчиком для організації основних робочих процесів. В ніші стовбура свердловини організується замкнутий тунель з камерами і перехідними вузлами-клапанами, виконують функцію регулятора руху ресурсу. Переміщення видобутої рідини вгору по каналу – основний експлуатаційний процес, який підтримується газифікованою в забої середовищем. Для забезпечення газифікації вниз паралельно каналу по ізольованому контурі опускається камера з форсункою подачі активної суміші. Власне, принцип газлифтного способу видобутку нафти зводиться до напрямку газу в рідинну середу цільового ресурсу, після чого повинен відбуватися процес підйому. Важливо зазначити, що саме по собі збагачення газовоздушні сумішами не забезпечує підйом рідини. Для цієї операції служать спеціальні насоси. Сила підйому залежить і від ступеня газифікації, і від потужності насоса, причому обидва фактори впливу піддаються коригуванню. Для комплексного управління показниками тиску в контурі служить компресорна установка, розташована на поверхні.
Інтенсивність видобутку ресурсу може контролюватися ручної механікою або автоматичними системами з електронними датчиками. Робочі параметри встановлюються у відповідності з можливостями приймального обладнання. Особливістю газлифтного методу видобутку нафти є і спеціальна обробка після витягання ресурсу. Оскільки рідина піднімається разом з газовою сумішшю, потрібна спеціальна сепарація, після якої вже очищена нафта спрямовується до спеціального відстійник. Більше того, оскільки газліфт часто застосовують в умовах підвищеного шламового забруднення, може знадобитися і багатоступенева груба фільтрація перед тим, як ресурс надійде в резервуар тимчасового зберігання.
Вживане обладнання
Всю технічну інфраструктуру формує дві групи обладнання – універсальні пристрої і пристосування для організації процесів обслуговування свердловини і спеціальні установки, які застосовуються в експлуатації газліфта. В першу групу можна включити насосне циркуляційний обладнання, обсадних оснастку, кріпильну фурнітуру, металеві труби для перекачування і т. д. Як правило, на цьому оснащенні будується робота і фонтанного, і газлифтного способів видобутку нафти з незначними конструкційними відмінностями.
Що стосується спеціальних технічних елементів для реалізації підйому нафти на газовій енергії, то до них відносяться наступні:
- Компресор. Установка для підтримки оптимального тиску шляхом нагнітання стисненого повітря. Переважно використовуються промислові високопотужні агрегати, здатні регулювати параметри робочої величини в широких діапазонах.
- Камера газліфта. Можна сказати, серцевина інфраструктури для газліфтної видобутку нафти, в якій відбуваються основні процеси напрямки перетікання, розподілу і подачі газоповітряних сумішей. Це металева конструкція з патрубками і відвідними каналами, робота якої регулюється запірною арматурою.
- Клапани. В даній системі клапан виконує не просто функцію блокувальника циркуляції рідинної середовища, а саме виступає регулятором перетоків. Клапани газліфта використовуються на різних рівнях стовбура, що дозволяє точніше регулювати інтенсивність видобутку. Головною конструкційною особливістю таких клапанів можна назвати наявність чутливих елементів, які з високою точністю фіксують показники тиску і змінюють свій стан в залежності від сили впливу на контрольному ділянці.
Газлифтный підйомник
В даному випадку поняття підйомника відображає комплексну інфраструктуру газліфта, зануреного у свердловину. В його принциповій схемі міститься два канали – для закачування газу і для підйому цільового рідинного ресурсу. Обидва канали організовуються за допомогою металевих труб, однак вони не обов’язково повинні стикуватися між собою по паралелі. Більш того, іноді передбачається кутове напрямок труби, що подає газ, що обумовлюється специфікою підключення насосного агрегату. Конфігурація розміщення труб залежить від того, в яких умовах організовується газлифтный спосіб видобутку нафти. Фото, подана нижче, ілюструє сучасну технологію застосування комбінованої колони закачування і підйому ресурсу в одному контурі діаметром від 90 до 140 мм. При цьому незалежно від конфігурації напрямки каналів, і з верхньої частини у оголовка, і в нижній області черевика по можливості забезпечується жорстка фіксація конструкції. В трубах можуть передбачатися і технологічні отвори (перфорація) для випуску піску та інших чужорідних частинок.
Експлуатація газліфта без компресора
Подача газу і регулювання показників тиску в принципі не обов’язково повинна виконуватися при підтримці компресорного обладнання. Якщо родовища газу і нафти, знаходяться в межах однієї експлуатованої майданчика, то внутрискважинный газліфт може бути організований на власній енергетичній підтримці без компресора. Але і в цьому випадку технології фонтанної та газліфтного видобутку нафти будуть розходитися, оскільки виняток регулювання стисненим повітрям з боку не виключає управління показниками тиску від природного газу. Більш того, в таких умовах можливе проведення внутрішньої сушіння та попередньої очищення ресурсу, що здешевлює технологічний процес.
Засоби управління процесом газліфта
У першу чергу варто підкреслити, що газліфт вимагає застосування широкого списку вимірювальних пристроїв, які дозволяють тримати під контролем важливі показники. У їх числі тиск, температура, вологість і витрата газу. Безпосередньо управління видобутком нафти при газлифтном способі здійснюється з допомогою вищезазначених клапанів і запірної арматури з приводними системами, що працюють від генераторів на поверхні. Більш розвинені установки працюють під управлінням автоматичних засобів контролю, без участі операторів регулюючи параметри газифікації і швидкості підйому ресурсів.
Переваги технології
Щодо технічної реалізації метод досить трудомісткий і витратний, але у нього є цілий ряд позитивних властивостей, які виправдовують його застосування:
- Висока продуктивність.
- Широкі можливості конструкційної підстроювання під зовнішні умови експлуатації і параметри свердловини.
- Надійність і безпека процесу видобутку.
- Експлуатаційна гнучкість. У цьому властивості відображаються і переваги, і недоліки газлифтного способу видобутку нафти, які проявляються в різних аспектах його застосування. Наприклад, з точки зору кваліфікованого оператора, сам процес управління досить простий і практично не вимагають фізичних зусиль. Але, персонал технічного обслуговування має справу зі складною технікою, яка вимагає великих трудових і фінансових витрат при утриманні.
- Велика частина відповідального обладнання розміщується на поверхні.
- Універсальність способу.
Недоліки технології
Все ж цей метод не можна назвати оптимально підходить для всіх родовищ, якщо брати до уваги сукупність експлуатаційних факторів, а також екологічні та економічні аспекти. До негативних сторін застосування газлифтного способу видобутку нафти відносяться:
- Високі витрати енергетичних ресурсів. Мова йде і про закачування газу в промислових обсягах, і про витрати палива для генераторів, що забезпечують функції насосного обладнання з компресорами.
- Вкладення можуть не відповідати цінності вилучені нафтогазових матеріалів – особливо з урахуванням витрат на додаткові процеси технологічної очищення і сепарації.
- По мірі експлуатації великих родовищ обсяги видобутку знижуються, при цьому рівень організаційно-технічного забезпечення повинен залишатися незмінним.
Висновок
Досвід роботи нафтогазових видобувних компаній показує, що близько половини витрат на проекти розробки та експлуатації родовищ припадає на організацію технічної інфраструктури з підтримкою додаткових робочих процесів. Здавалося б, тенденції розвитку галузі повинні рухати прогрес у бік конструкційної оптимізації подібних заходів, однак метод газліфта доводить зворотне. Як і передбачав автор газлифтного способу видобутку нафти Карл Лошер, підключення допоміжних джерел енергії при підйомі знижує енерговитратність робочої операції, але не організації заходу в цілому. У всякому разі, обладнання для колони підйомника не стільки дає користь у вигляді підключення каналу газифікації, скільки відкриває більш широкі можливості в управлінні параметрами процесу видобутку. І в цьому перевагу як раз полягає перспектива розвитку газліфта як способу, який може розширити можливості об’єднання декількох пластів розробки в один об’єкт видобутку високої потужності.
