Техніка і технологія видобутку нафти і газу

11.10.2015

Техніка і технологія видобутку нафти і газу

Розглянуті питання: Види експлуатації свердловин. Газлифтная експлуатація свердловин, фонтанна, глибинно-насосну експлуатація свердловин.Наземне обладнання свердловин. Гирлова арматура. Підземне обладнання. Експлуатація свердловин за допомогою установок электроцентробежных насосів (УЭЦН). Експлуатація свердловин з допомогою штангових глибинно-насосних установок (ШГН). Наземне обладнання штангових глибинно-насосних установок. Верстати-качалки. Експлуатація свердловин іншими видами насосних установок. Поняття про групових замірних установках. Збір, транспортування, зберігання і підготовка нафти і газу .

Ми розглянули питання розробки родовищ, провели підготовчі роботи і пробурили свердловини, викликали приплив. Тепер перед нами стоїть завдання – підняти нафту на поверхню, забезпечити тривалу максимальну видобуток нафти. Процес підйому нафти на денну поверхню може проходити за рахунок

· Природної енергії (фонтанний спосіб видобутку )

· Енергії, що вводиться в свердловину з поверхні за допомогою наступних способів відкачування нафти з свердловини

· Компресорного (газлифтная експлуатація )

· Насосного (поршневі глибинні штангові насоси ШГН, электроцентробежные насоси ЭЦН, гвинтові насоси та ін)

Фонтанна експлуатація свердловин

Приплив рідини до забоям свердловин відбувається під впливом різниці між пластовим і вибійним тисками. Якщо тиск стовпа рідини, що заповнює свердловину до гирла, менше пластового, то свердловина буде переливати на поверхню, тобто буде фонтанувати. В залежності від режиму роботи покладу фонтанування свердловини може відбуватися

· за рахунок енергії гідростатичного напору,

· за рахунок енергії розширення газу. розчиненого у нафти ,

· за рахунок тієї та іншої енергій.

Обладнання гирла свердловини

Фонтанна арматура служить для

· напрямки руху газорідинної суміші в выкидную лінію,

· регулювання і контролю режиму роботи свердловини створенням протитиску на вибої.

Фонтанну арматуру збирають з різних фланцевих трійників, крестовиков і запірних пристроїв (засувок або клапанів), які з’єднують між собою за допомогою шпильок. Герметизують з’єднання металевим кільцем з овальним поперечним перерізом, який вставляють в канавки на фланцях і потім стягують шпильками.

Техніка і технологія видобутку нафти і газу
Фонтанна арматура складається з

трубної головки

фонтанної ялинки.

Трубну головку встановлюють на колонну головку. Вона призначена для підвіски фонтанних труб і герметизації кільцевого простору між фонтанными трубами і експлуатаційної колоною, а також для проведення різних технологічних процесів, пов’язаних з освоєнням і промиванням свердловини, видаленням відкладень парафіну з фонтанних труб, піску з вибою і т. д.

Трубна головка складається з

· хрестовини,

· трійника і

· переказний котушки.

Трійник встановлюють при обладнання свердловин дворядним ліфтом. При цьому перший ряд труб кріпиться до перекладної котушці з допомогою переказний втулки, а другий ряд труб — з допомогою переказний втулки. При обладнання свердловин тільки одним рядом фонтанних труб трійник на арматурі не встановлюють.

На крестовике і трійнику трубної головки ставлять запірні засувки, які служать для з’єднання технологічного обладнання межтрубным або кільцевим простором, а також для їх герметизації.

Фонтанна ялинка встановлюється на трубне обв’язування. Вона призначена для спрямування продукції свердловин в выкидные лінії, регулювання відбору рідини і газу. проведення різних дослідних і ремонтних робіт, а також при необхідності для закриття свердловини.

Фонтанна ялинка складається з

· трійників,

· центральної засувки,

· буферної засувки,

· засувок на выкидных лініях для переведення роботи свердловини на одну з них.

Буферна засувка служить для перекриття та встановлення лубрикатора, який застосовується для спуску в свердловину скребків, різних свердловинних вимірювальних приладів під тиском, не зупиняючи роботу фонтанної свердловини. При експлуатації свердловини на буферну засувку встановлюють буферну заглушку з манометром.

Всі засувки фонтанної ялинки, крім засувок на одній з выкидных ліній, при роботі свердловини повинні бути відкриті. Центральну засувку закривають лише в аварійних випадках, направляючи рідина через міжтрубний простір в выкидные лінії трубної головки.

Фонтанну арматуру розрізняють між собою за міцнісними і конструктивними ознаками: по робочому або пробному тиску, розмірами прохідного перерізу стовбура, конструкції фонтанної ялинки і числа спускають в свердловину рядів фонтанних труб, увазі запірних пристроїв.

Газлифтная експлуатація свердловин

Газлифтная видобуток — спосіб підйому рідини із свердловини за рахунок енергії газу. перебуває під надлишковим тиском.

Техніка і технологія видобутку нафти і газу
Використовується для видобутку нафти і пластових вод. Робочий агент — стиснене компресором попутний газ (компресорний газліфт) або повітря (ерліфт), а також природний газ під природним тиском (безкомпресорний газліфт ). Може використовуватися газ з продуктивного пласта, розкритого тієї ж свердловиною (внутрискважинный безкомпресорний газліфт).

Газліфт вперше здійснено в Угорщині при осушенні затопленої шахти (кін.18 ст.). Для видобутку нафти застосовується в США з 1864, в Росії — з 1897 по пропозиції В. Р. Шухова (ерліфт, Баку). Широке застосування отримав з 1920-х рр ..

Сутність газліфта — газування рідини. При цьому щільність газорідинної суміші (а отже, тиск її стовпа в свердловині) із зростанням газосодержанія зменшується, вибійне тиск свердловини знижується. Приплив продукції залежить від витрати газу .

Комплекс газлифтного обладнання включає:

· наземне

· джерело робочого агента,

· систему трубопроводів,

· газорозподільні батареї з пристроями регулювання витрати;

· скважинное –

· насосно-компресорні труби (НКТ),

· пакера (можуть встановлюватися біля нижнього кінця НКТ для запобігання відходу рідини в пласт при пуску свердловини і для зменшення пульсацій);

· пускові і робочі клапани (служать для подачі газу в потік рідини). Пускові клапани забезпечують послідовне газування рідини в свердловині при пуску, після чого закриваються. Робочі клапани регулюють надходження робочого агента в продукцію і призначені для зменшення пульсацій та підтримання заданої видобутку рідини при зміні обводненості, гирлового тиску, прорив газу з пласта, соле — і парафиноотложениях в трубах та ін

Газліфт застосовується в тих випадках, коли робота насосів ускладнена

– високими газосодержанием або температурою рідини,

– наявністю піску,

– відкладеннями парафіну і солей,

– а також в кущових та похило спрямованих свердловинах. Ефективність газліфта залежить від в’язкості, швидкості руху суміші, гирлового і РА тисків.

Експлуатація свердловин электроцентробежными насосами

Электроцентробежная насосна установка — комплекс обладнання для механізованого видобутку рідини через свердловини за допомогою відцентрового насоса, безпосередньо з’єднаного з занурювальним електродвигуном. ЭЦН для нафтових свердловин включає

· відцентровий насос з 50-600 ступенями;

· асинхронний електродвигун, заповнений спеціальним діелектричним маслом;

· протектор, що оберігає порожнину електродвигуна від потрапляння пластової середовища;

· кабельну лінію, що з’єднує електродвигун з трансформатором і станцією управління.

Техніка і технологія видобутку нафти і газу
Щабель відцентрового насоса містить направляючий апарат з робочим колесом (рис.2). Направляючі апарати стягнуті в циліндричному корпусі насоса, а робочі колеса зафіксовані шпонкою на валу, підвішеному на осьової опори і обертовому в кінцевих проміжних радіальних опорах. Деталі відливаються з спец. чавуну, бронзи, корозійно — та абразивостойких сплавів і полімерних матеріалів. Для зменшення попадання в насос вільного газу перед ним встановлюється гравітаційний, гидроциклонный або відцентровий (центрифуга) газосепаратор.

Електродвигун складається із статора, що містить циліндричний корпус із запресованими пакетами з електротехнічної сталі, в пазах яких розміщена обмотка, і підвішеного на осьової опори ротора з закріпленими на валу сталевими пакетами. де розміщена короткозамкнутая обмотка типу «біляче колесо»; між пакетами розташовані радіальні опори.

Протектор містить

· ущільнення валу (торцеве, набивне, еластичне),

· систему компенсації температурного розширення олії, в деяких випадках гідравлічний затвор з рідиною великої щільності, ніж свердловинна середовище і нейтральною по відношенню до неї і маслу електродвигуна.

Трижильний броньований плоский або круглий кабель великого перетину має герметичний введення в електродвигун і з’єднує останній через трансформатор зі станцією управління. Станція здійснює управління, контроль і електричний захист ЭЦН від короткого замикання, перевантаження, зриву подачі напруги, зниження опору ізоляції.

Техніка і технологія видобутку нафти і газу
Трансформатор перетворює напругу мережі у робочий, має ступінчасте регулювання для підбору режиму роботи. Застосовуються також перетворювачі частоти для безступінчастого регулювання частоти обертання ЭЦН і датчики тиску і темп-ри електродвигуна, що передають сигнал про відхилення цих параметрів від безпечних значень по силовому кабелю або сигнальної жилі.

Довжина ЭЦН 25-30м. При довжині відцентрового насоса та електродвигуна св. 5-8 м (залежно від діаметра) вони складаються з отд. секцій для зручності транспортування і монтажу, ЭЦН монтується у вертикальному положенні безпосередньо в процесі спуску в свердловину. Корпуси секцій з’єднують фланці, вали — шліцьових муфтами. Установка опускається на задану глибину на насосно-компресорних трубах, підвішених до гирлової арматури з герметичним введенням кабельної лінії у свердловину. Кабельна лінія кріпиться до насосно-компресорних трубах зовні поясами. При роботі ЭЦН продукція подається на поверхню по насосно-компресорних трубах. Рідше застосовують ЭЦН без насосно-компресорних труб з пакером, підвіскою на кабель-канаті і подачею продукції по обсадній колоні. Продуктивність ЭЦН для нафтових свердловин від 15-20 до 1400-2000 м3/добу, напір до 2500-3000м, потужність електродвигуна до 500 кВт, напруга до 2000В, температура відкачуваної середовища 1800 С, тиск до 25 Мпа.

ЭЦН для води містить заповнений водою електродвигун і насос з 5-50 ступенями. Продуктивність його до 3000 м3/ добу, напір до 1500 м, потужність електродвигуна до 700 кВт, напруга 3000В, температура води до 400 С.

Експлуатація свердловин з допомогою штангових глибинно-насосних установок (ШГН). Наземне обладнання штангових глубинонасосных установок.ru/images/ttdn.files/image008.gif» />
з двома ступенями стиснення (для відкачування сильно газованих нафт), з двома циліндрами і плунжерами (для одночасної відкачування з двох горизонтів),

· з камерою розрідження (для високов’язких нафт ) та ін

Штанги (металеві стрижні з різьбовими головками) з’єднуються у колону з допомогою муфт. Довжина штанги 8-10 м, діаметр 12,7 -28,6 мм. Використовуються також порожнисті неметалеві (склопластик) штанги або безперервні колони штанг, наматываемые при підйомі на барабан. Довжина колони до 2500м. При довжині понад 1000м колона штанг робиться ступінчастою, збільшується догори діаметром для зменшення маси та досягнення равнопрочности.

Верстат-качалка перетворює обертання вала двигуна в зворотно-поступальний рух, що передається колоні штанг через гнучку (канатну, ланцюгову) підвіску і полірований шток. Застосовуються в основному

· механічні редукторно-кривошипні,

· балансирні (одно — і двухплечевые) і

· безбалансирные, а також

· баштові і

· гидравлич.еские верстати-качалки.

Максимальна довжина ходу точки підвісу штанг 1-6 м (баштові до 12 м), максимальне навантаження 1-20 мс, частота ходів в хвилину від 5 до 15. Використовують електричні, рідше газові двигуни ( на нафтовому газі від свердловини) потужністю до 100 кВт.

Станція управління ШГН забезпечує пуск, установку, захист від перевантажень, а також періодичну роботу.

Додаткове обладнання ШГН.:

· якір для запобігання переміщень нижнього кінця насосно-компресорних труб;

· хвостовик — колона насосно-компресорних труб малого діаметра (25-40 нижче насоса для виносу води;

· газові і пісочні якорі для захисту насоса від потрапляння вільного газу і абразивних механічних домішок;

· штангові протектори (полімерні або з котками) для зменшення зносу труб і штангових муфт похилих свердловинах;

· скребки на штангах для видалення парафінових відкладень з насосно-компресорних труб:

· динамограф, що показує залежність навантаження від переміщення точки підвісу штанг, для технічної діагностики вузлів ШГН.

Продукція свердловини (нафту. вода подається на поверхню по насосно-компресорних трубах, обсадній колоні, або з порожнистим штангах. Продуктивність при постійній відкачування до 300 м3/добу.

Гвинтові насосна установка – комплекс пристроїв для переміщення рідини; складається з гвинтового насоса і двигуна. Свердловинна гвинтові насосна установка – одногвинтової насос із занурювальним електродвигуном і системою токоподвода, аналогічною тій, що застосовується в электроцентробежных насосних установках (можуть також застосовуватися гідродвигуни обертального руху – турбінні, гвинтові).

Підземний ремонт свердловин.

Комплекс робіт, пов’язаних з усуненням неполадок з підземним обладнанням і стовбуром свердловини і впливом на прізабійні зони пластів, називається підземним ремонтом.

Тривалість простоїв діючого фонду свердловин з зв’язку з ремонтними роботами враховується коефіцієнтом експлуатації. який являє собою відношення часу фактичної роботи свердловини до їх загального календарного часу за місяць або рік.

· поточний

· капітальний

До поточного ремонту свердловин (ТРС) відносяться:

· зміна насоса,

· ліквідація обриву або відгвинчування насосних штанг і труб,

· зміна насосно-компресорних труб або штанг,

· зміна глибини занурення підйомних труб,

· очищення і зміна пісочного якоря,

· очищення свердловин від піщаних пробок,

· видалення зі стінок труб парафіну, солей і ін

Ці роботи виконуються спеціалізованими бригадами з поточного ремонту свердловин, організованих на кожному підприємстві видобутку нафти і газу. Бригади по поточному ремонту працюють за вахтно, до складу їх входять три людини:

· старший оператор

· і оператор працюють у гирла свердловини,

· машиніст — на лебідці підйомного механізму.

Більш складні роботи, пов’язані

· з ліквідацією аварій з підземним обладнанням ,

· виправленням пошкоджених експлуатаційних колон,

· ізоляцією приток вод у свердловину,

· переходом на інший експлуатаційний горизонт,

· обробкою призабойных зон пластів та ін.,

відносяться до категорії капітального ремонту свердловин (ВРХ).

Підземний ремонт свердловин виконується за допомогою комплексу обладнання. складається з підйомних і транспортних засобів, інструменту для виконання ручних операцій, засобів механізації, обладнання з чищення свердловини та ін

СИСТЕМА ЗБОРУ і ПІДГОТОВКИ НАФТИ і ГАЗУ

повинна бути зібрана з розосереджені на великій території свердловин та оброблена як сировину для одержання товарної продукції-

Короткий опис статті: технологія видобутку нафти і газу Розглянуті основи розробки нафтових, газових родовищ із застосуванням різних способів підвищення нафтовіддачі. Описані методи розкриття продуктивних пластів, гідродинамічних досліджень і освоєння видобувних і нагнітальних свердловин, обробки їх призабойных зон, способи експлуатації свердловин з застосуванням сучасного технологічного обладнання. Наведено відомості з підземного і капітального ремонту свердловин, збору, підготовки і транспорту нафти і газу. нафта, газ, устаткування, буріння, видобуток

Джерело: Техніка і технологія видобутку нафти і газу

Також ви можете прочитати