Фонтанная добыча нефти и газа: особенности и применение пакерно-якорных систем
Фонтанная добыча – это способ эксплуатации скважин, при котором подъём нефти и газа на поверхность происходит исключительно за счёт естественной пластовой энергии (давления пласта, энергии расширяющегося газа или напора воды). Этот метод применяется на начальном этапе разработки месторождений, когда пластовое давление достаточно велико, и характеризуется низкой себестоимостью добычи и минимальным износом подземного оборудования. Однако для обеспечения длительной и безопасной эксплуатации фонтанных скважин необходим тщательный подбор компоновки, включающей пакерно-якорные системы, которые выполняют функции герметизации, фиксации колонны и защиты обсадной колонны.
Условия применения фонтанного режима
Фонтанирование возможно при соблюдении следующих условий:
- Высокое пластовое давление – достаточное для преодоления гидростатического давления столба жидкости в стволе и противодавления на устье;
- Низкая обводнённость продукции (обычно до 20–30%), так как присутствие воды увеличивает плотность столба жидкости и снижает энергию потока;
- Достаточное количество растворённого или свободного газа – обеспечивающее эффект газлифта в стволе;
- Стабильная призабойная зона пласта (ПЗП) – отсутствие интенсивного выноса песка, кольматации или отложений, которые могут снизить приток;
- Надёжная герметизация межтрубного пространства с помощью пакера для защиты обсадной колонны от коррозии, а также для исключения перетоков между пластами.
Со временем пластовое давление снижается, обводнённость растёт, и скважина переводится на механизированные способы добычи (газлифт, УЭЦН, ШГН). Правильно подобранная пакерно-якорная компоновка позволяет максимально продлить фонтанный период и подготовить скважину к последующей эксплуатации.
Роль пакерно-якорных систем в фонтанных скважинах
- Пакер:
- герметизация межтрубного пространства между НКТ и эксплуатационной колонной, что исключает прямое воздействие потока продукции на обсадную колонну, предотвращает её коррозию и эрозию;
- изоляция интервалов при наличии нескольких пластов, исключая перетоки между ними;
- создание условий для работы клапанов-отсекателей и другого внутрискважинного оборудования.
- Якорь:
- фиксация колонны НКТ относительно обсадной колонны, предотвращающая её осевые перемещения под действием перепада давления, вибраций и температурных деформаций. Это критически важно для сохранения герметичности пакера и целостности компоновки.
- Обратный клапан:
- предотвращает обратный переток жидкости из НКТ в затрубное пространство при остановках, облегчая последующий запуск скважины.
- Циркуляционный клапан:
- позволяет проводить технологические операции (промывку, глушение) без подъёма оборудования, за счёт открытия канала между НКТ и затрубьем.
Преимущества фонтанного способа
- Отсутствие затрат на электроэнергию для подъёма продукции в отличие от механизированных способов;
- Минимальный износ подземного оборудования за счёт отсутствия движущихся частей насоса, штанг и т.д.;
- Простота контроля и регулирования – изменение режима достигается сменой штуцера на устье или регулированием противодавления;
- Высокая надёжность и длительный межремонтный период при правильно подобранной компоновке;
- Возможность использования энергии пласта для поддержания добычи на ранних этапах разработки.