Розрізняють два види фонтанування свердловин:
§ фонтанування рідини, яка не містить пухирців газу, - артезіанське фонтанування;
§ фонтанування рідини, що містить бульбашки газу, що полегшує фонтанування.
Артезіанський спосіб зустрічається при видобутку нафти рідко. Він можливий при повній відсутності розчиненого газу в нафті і при забійній тиску, що перевищує гідростатичний тиск стовпа негазованої рідини в свердловині.
Фонтанування за рахунок енергії газу - це найбільш поширений спосіб фонтанування нафтових свердловин.
При русі рідини по НКТ від забою до гирла тиск зменшується, і на деякій висоті воно стає рівним тиску насичення Рнас, а вище - нижче тиску насичення. У зоні, де Р <Рнас, из нефти выделяется газ, причем этого газа становится больше. Таким образом, нефть при фонтанировании разгазируется в результате выделения из нее растворенного газа, перехода его в свободное состояние и образования ГЖС с плотностью, существенно меньшей плотности чистой нефти.
Можливий інший випадок, коли фонтанування відбувається при тиску на вибої свердловини нижче тиску насичення (Рс <Рнас). При этом на забой скважины вместе с нефтью поступает свободный газ, к которому, по мере подъема нефти по НКТ, добавляются дополнительные порции свободного газа, выделяющегося из нефти при снижении давления. Объем свободного газа увеличивается за счет его расширения. В результате газонасыщенность потока возрастает, а его плотность соответственно снижается.
Таким чином, фонтанування свердловини може відбуватися при тиску на вибої Рс вище або нижче тиску насичення Рнас.
Мал. 12.1. Схема свердловин при фонтанування
а - при тиску на вибої менше тиску насичення (Рс <Рнас);
б - при тиску на вибої більше тиску насичення (Рс> Рнас)
Вільний газ є на самому забої. До башмаку фонтанних труб буде рухатися газожидкостная суміш. При роботі такої свердловини основна маса бульбашок газу буде захоплюватися потоком рідини і потрапляти в фонтанні труби. Однак частина бульбашок, що рухаються безпосередньо біля стінки обсадної колони, буде прослизати повз черевика НКТ і потрапляти в затрубний простір. У затрубному просторі вище черевика руху рідини не відбувається. Тому бульбашки газу в ньому будуть спливати, досягати рівня рідини і поповнювати газову подушку в затрубному просторі. Таким чином, при фонтанування, коли Рс <Рнас, создаются условия для непрерывного накопления газа в затрубном пространстве.
Накопичення газу в затрубному просторі призводить до збільшення тиску Рз і відповідного зниження рівня рідини h на таку величину, щоб тиск на забої Рс залишалося б незмінним. Цей процес буде продовжуватися до тих пір, поки рівень рідини в засурмили просторі не опуститься до черевика фонтанних труб. Після цього процес стабілізується. Безперервно зростаючий тиск на гирлі затрубного простору після досягнення максимуму стабілізується. У цьому випадку можливо досить точно визначити тиск у черевика фонтанних труб Рб, а також і тиск на забої Рс по тиску на гирлі в затрубному просторі Рз, не вдаючись до трудомісткого процесу спуску манометра в свердловину.
При тиску на вибої Рс> Рнас (рис. 12.1,6). Вільний газ в цьому випадку не накопичується в затрубному просторі, так як немає умов для його прослизання у черевика НКТ. У самих трубах газ почне виділятися на деякій висоті від черевика, де тиск стане рівним тиску насичення. Оскільки при роботі свердловини оновлення рідини в затрубному просторі не відбувається, то не виникають і умови для поповнення газу. З обсягу нафти, що знаходиться в затрубному просторі, частково виділиться розчинений газ, після чого вся система прийде в рівновагу. Рівень рідини в цьому випадку буде перебувати на деякій глибині h.
Дебіти фонтанних свердловин змінюються в широких межах як за кількістю рідини, так і за кількістю попутного газу. Для забезпечення фонтанування все свердловини обладнуються фонтанними трубами (НКТ), які спускаються в свердловину зазвичай до забою і за допомогою яких освоюються фонтанні свердловини і викликають приплив в них. При наявності в свердловині труб можливі різні промивання, вплив на забій (кислотні обробки, ГРП та ін.), Заміна однієї рідини іншою, задавка свердловини шляхом закачування важкої рідини та інші операції, необхідність в яких виникає на різних етапах експлуатації даної свердловини і нафтового родовища в цілому.
Однак для подібних операцій існує дуже обмежений по діаметру набір труб. Це труби наступних умовних діаметрів: 48, 60, 73, 89 і 102мм. Можна сказати, що вибір діаметра фонтанних труб визначається не дебітом свердловини, а зручністю і технічними умовами нормальної експлуатації таких фонтанних свердловин. Періодично в свердловини доводиться спускати різні прилади для дослідження, такі як свердловинні термометри, манометри і Дебітоміри. Виникає необхідність спуску пробоотборников для відбору проб рідини з самого забою свердловини. Широке застосування 73мм труб обумовлено і тим, що експлуатація фонтанних свердловин, як правило, супроводжується відкладенням парафіну на внутрішніх стінках труб, для видалення якого часто застосовуються механічні скребки, які спускалися на сталевому дроті в фонтанні труби через лубрикатор.