Способы експлуатації нафтових та газових свердловин у Украине

Полтавський національний технічний університет ім. Ю.Кондратюка.

Кафедра нафтових й газових промислів та геотехніки.

Звіт із практики на задану тему: «Способи експлуатації нафтових й газових свердловин на Україні».

Виконав студент грн. 102-МВ.

О.С. Птиця.

Перевірив С.П. Воскобійник.

План 1. Вступ 2. Технологічні особливості 3. Експлуатація нафтових свердловин.

1. Фонтанна експлуатація нафтових свердловин.

2. Компресорна експлуатація нафтових свердловин.

3. Насосна експлуатація нафтових свердловин.

1. За допомогою штангових свердловинних насосних установок.

2. За допомогою занурених відцентрових насосів.

4. Експлуатація газових свердловин.

1.Вступ.

Забезпеченість України паливно-енергетичними ресурсами одне із найголовніших завдань національної економіки, без розвитку якого неможливе успішне здійснення соціальних, економічних й науково-технічних програм. Нафта та газ набули дуже широкого використання в нашому житті. Нафта, газ та продукти їхнього переробки є не лише висококалорійним паливом, але й й цінною сировиною для хімічної промисловості. З нафти та газу отримують спирти, формалін, ацетилен, штучні барвники, синтетичні волокна, оливи, дорожні покриття. Нафта та газ мають великі переваги перед всіма іншими видами палива, як по калорійності, то й по ціні. Протягом останніх років галузь стабілізувала виробництва й забезпечила видобуток нафти на рівні 4,2 мільйона тон й газу 18 мільярдів кубічних метрів.

Ресурсна база нафтогазовидобувної промисловості України за умів ефективного використання дай можливості не лише стабілізувати, а й у перспективі і підвищити обсяги видобутку палива.

2. Технологічні особливості.

Свердловиною називається гірнича виробітка, що має при малому діаметрі достатньо значну довжину. Початком свердловини називається устя, а її кінець — вибоєм. Простір від гирла до вибою свердловини називається стволом. Свердловини можуть бути вертикальні чи похилі.

Головне призначення свердловини — вилучення нафти, газу чи води з покладу на поверхню, тобто свердловина являється каналом, що з'єднує нафтовий, газовий чи водяний пласт із поверхнею землі.

Технічний стан свердловини — конструкція їхнього вибоїв, герметичність та якість цементування обсадних колон, надійність та герметичність гирлового обладнання — основа ефективного освоєння свердловин, довгої та безперебійної експлуатації. Продукція свердловини може бути піднята на поверхню чи за рахунок пластової енергії, чи за рахунок сумісного впливу пластової енергії та енергії, що подається в свердловину із поверхні. Енергія витрачається на підйом продукції від вибою до устя свердловини, на подолання опору в гирловій обв’язці, сепараторах, замірних пристроях, трубопроводах промислового збору. Обладнанням свердловини називають усі тих частини її конструкції, котрі забезпечують відбір продукції в необхідному режимі та проведення всіх технологічних операцій в процесі експлуатації.

3. Експлуатація нафтових свердловин Якщо підйом продукції від вибою на поверхню відбувається за рахунок пластової енергії, то таку експлуатацію свердловин називають фонтанною. Якщо ж для підйому нафти на поверхню пластового тиску не вистачає й в свердловину подають енергію, то таку експлуатацію називають механізованою.

У нашій стране застосовують наступні способи експлуатації нафтових свердловин: 1) Фонтанна експлуатація; 2) Компресорна; 3) Насосна Яка на свій чергу поділяється на: а) експлуатація свердловин штанговими глибинними насосними установками (ШГНУ); б) експлуатація свердловин зануреними відцентровими насосами.

3.1 Фонтанна експлуатація нафтових свердловин.

Явище підйому нафти у свердловині із видою на поверхню под дією пластової енергії називається фонтануванням, а спосіб експлуатації - фонтанним.

Практика експлуатації свердловин показує, що в переважній більшості випадків фонтанування відбувається одночасно за рахунок гідростатичного натиску та енергії газу, що розширяється. У цих фонтанних свердловинах при вибійна зона заповнена лише нафтою із розчиненим в ній газом, тобто одною фазою. По мірі підйому нафти в свердловині у напрямі гирла тиск зменшується, й коли він стає рівним тиску насичення, з нафти починає виділятися розчинений газ, тобто друга фаза.

Двохфазний потік ділять втричі основних режими руху: 1) режим піни (Малий. 1а), при якому бульбашки газу более чи менш рівномірно розподілені в потоці нафти; 2) «чіт очний» режим (Малий. 1б), коли газ що розширюється утворює в потоці нафти великі бульбашки; 3) режим «туману» (Малий. 1в), при якому потік газу рухається у центрі сурми й захоплює за собою краплини нафти.

На практиці зустрічаються усі три види руху двофазного потоку. У деяких свердловинах усі ці режими можуть існувати одночасно, в нижній частині свердловини перший режим, в середній частині - другий, а приустьовій частині - третій.

Обладнання фонтанних свердловин включає наземне та підземне обладнання відносять насосно-компресорні сурми (НКТ). Вони являють собою сурми невеликих діаметрів — 60, 73, 89 мм довжиною 5 — 10 м, котрі з'єднуються між собою за допомогою муфт. НКТ спускають усередину експлуатаційної колон, по них виконується підйом нафти на поверхню. НКТ використовують при всіх засобах експлуатації свердловин.

До наземного обладнання відносять фонтанну арматуру, якої встановлюють на колону голівку свердловини та маніфольд. Фонтанна арматура (Малий. 2а, 2б) призначена для підвішування НКТ та експлуатаційною колоною, а контролю й регулювання.

[pic].

Малий. 1а Малий. 1б.

Малий. 1 В.

[pic] 2а — Фонтанна ялинка; 2б — Трубна головка;

Малий. 2.

режиму роботи свердловини .

Правильна експлуатація фонтанної свердловини зводиться до забезпечення довгого фонтанування та найбільш раціональних витрат пластової енергії. У переважній більшості випадків правильна експлуатація фонтанних свердловин досягається за рахунок обмеження дебету свердловини.

3.2 Компресорна експлуатація свердловин.

По мірі зниження величини пластової енергії, дебіт фонтанних свердловин зменшується. У тому момент, коли пластової енергії недостатньо для підйому нафти з пласту на поверхню, процес фонтанування свердловини припиняється.

Процес фонтанування може бути відновлений подачею до башмаку спущених в свердловину НКТ стиснутого повітря чи газу. Так як стиснуте повітря чи газ отримують використовуючи компресори, то спосіб штучного фонтанування із використанням цих агентів називають компресорним.

Для повітряного чи газового підйомника при компресорній експлуатації не відрізняється від дії фонтанного підйомника. При компресорній експлуатації газ чи повітря подають до башмаку НКТ, а при фонтанній експлуатації газ надходить з пласту.

Підйом нафти, який виконується із використанням закачуємого газу називається газліфтом, а із використанням повітря ерліфтом. Якщо в якості робочого агента використовують природний газ високого тиску, при якому не використовуються компресори, то такий спосіб видобутку нафти називають без компресорним газліфтом.

Газовий чи повітряний підйомник (Малий. 3) складається з двох каналів (трубопроводів), один із які для подачі робочого агента, а другий — для підйому рідини. Тобто в свердловину спускають два виряджай НКТ. При нагнітанні по повітряним трубах газ чи повітря витіснивши з них нафту до башмака НКТ, почне надходити в сурми, перемішуючись у вигляді бульбашок із нафтою й знижувати її густину. Чим понад повітряні сурми, тім менше якщо густина нафтової суміші й тім на більшу висоту підніматися ця суміш. Висота підйому нафто — повітряної чи нафтогазової суміші в підйомних трубах залежить від кількості нагнітаємого повітря чи газу, глибини занурення труб под статичний рівень, їхнього діаметра та в’язкості нафти.

[pic].

Область застосування газліфта чи ерліфта — високодебітні свердловини із великим вибійними лещатами, свердловини із високим газовим чинником й вибійним тиском нижче тиску насичення, піщані свердловини, викривленні свердловини, а також свердловині в важкодоступних умовах. Газліфт можна застосовувати лише при наявності достатньої кількості газу.

Якщо на нафтовому родовищі чи поблизу нього знаходяться газові пласти із високим тиском та якщо запаси такого газу достатньо великі, то доцільно використовувати енергію цого газу для підйому нафти із свердловини, що припинила фонтанування внаслідок падіння пластового тиску. Даний спосіб підйому нафти із використанням природного газу високого тиску називають без-компресорним газліфтом. Експлуатація свердловин газліфтом (без-компресорним) достатньо економна.

3.3 Насосна експлуатація свердловин.

3.3.1 За допомогою штангових свердловинних насосних установок.

Суть даного способу експлуатації свердловин полягає у бо у свердловині розміщують плунжерний насос, який наводитися в дію поверхневим приводом за допомогою колони штанг. (Малий. 4).

Штангова глибино — насосна установка (ШГНУ) складається з насоса опущеного у свердловину, колони штанг, верстата — качалки, встановленого біля устя свердловини. Зворотно — поступульний рух колони насосних штанг й приєднаного перед тим плунжера забезпечується верстатом — качалкою.

Спосіб видобутку нафти за допомогою ШГНУ досить розповсюдженій в нашій стране. Даним способом можна добувати від 1 до 500 т нафти на добу. Однак в більшості випадків глибинно-насосну експлуатацію застосовують в мало та середньодебітних нафтових свердловинах.

[pic].

1 — циліндр насоса; 2 — плунжер; 3 — колона штанг; 4 — НКТ; 5 — трубна голівка; 6 — ялинка; 7 — голівка балансира; 8 — балансир; 9 — шатун; 10 — кривошип; 11 — електродвигун;

3.3.2 Експлуатація нафтових свердловин зануреним відцентровим насосом.

Електровідцентрові насосні установки (Малий. 5) складаються: з відцентрового насоса 4, електродвигуна 1. кодони підйомних труб 11, броньованого кабелю 5, гирлової арматури 10, кабельного барабану 7 та інше допоміжне обладнання.

[pic].

Малий. 5 1 — електродвигун; 2 — протектор; 3 — фільтр; 4 — відцентровий насос; 5 — броньований кабель; 6 — підвісний ролик; 7 — барабан; 8 — автотрансформатор; 9 — станції керування; 10 — гирлова арматура; 11 — колона підйомних труб.

Видобуток нафти при даному способу експлуатації відбувається слідуючим чином. Електродвигун обертає вал відцентрового насмокчу, нафта всмоктується через фільтр відцентровим насосом й нагнітається на поверхню по насосним трубах. Для електровідцентрових насосів характерний великий міжремонтний період їхнього роботи. Наземне обладнання ЕВН відрізняється своєю простотою та не потребує спеціальних фундаментів та інших споруд.

У Україні широко використовують занурені відцентрові насоси. Їх використовують в тихий випадках, коли потрібно виконувати інтенсивний відбір нафти з свердловини при великій глибині залягання продуктивних пластів, а також в свердловинах із агресивними пластовими водами.

Методи підтримки пластової енергії в нафтових свердловинах.

У процесі експлуатації нафтових свердловин енергія нафтових пластів поступово знижується. Якщо не виконувати заходів по штучному підйому нафти з свердловини, то відбір нафти з покладів спочатку скорочується частково, а потім повністю.

У промисловій практиці, як було б уже зазначено вище підйом нафти з свердловини виконують компресорним способом, ШГНУ, ЕВН. Потрібно відзначити, що ці способи потребують значних затрат (енергетичних), крім цого коефіцієнт нафтовіддачі залишається низьким.

У момент широко використовують методи підтримки пластового тиску свердловин. Сутність цих методів заключається до того, що в продуктивні пласти нагнітають воду, повітря чи газ кількостях, компенсуючи відібрану з пласту нафту. Таким чином енергія витрачена на підйом нафти, відновлюється повністю чи пластова енергія підтримується на оптимальному тиску.

Метод заводнення пластів є основним методом підтримання пластових тисків. Він дозволяє нарощувати добуток нафти швидкими темпами при умові, що об'єм закачування води компенсує відбір нафти з пласту.

У покладах нафти із наявністю газової шапки, нагнітання газу в її підвішену частину підтримує тиск в ній, а означати зберігає рівень дебіту нафтових свердловин.

При підтримці пластового тиску значно продовжується найбільш економічна експлуатація (фонтанна), покращується коефіцієнт нафтовіддачі та підвищується темп відбору нафти з пластів.

4 Експлуатація газових свердловин.

Експлуатація газових свердловин в порівнянні із нафтовими має свої особливості, зв’язані із різними фізичними властивостями нафти й газу. Вилучений на природний газ винен відразу ж направлятися споживачеві, так як зберігати його в ємностях неможливо. У зв’язку із цим добуток газу винен бути понад споживаємого. Низька щільність газу обумовлює более високі усьтьові лещата, низька в’язкість газу зумовлює дуже жорсткі вимоги до герметичності експлуатаційних колон та гирлового обладнання.

Газові свердловини експлуатують лише фонтанним способом. Конструкція газових свердловин, їхнього освоєння, обладнання устя та вибою, регулювання дебіту мають багато спільного із нафтовими фонтанними свердловинами. Конструкція газових свердловин залежить від величини пластового тиску, характеристики пласту, наявності чи відсутності водоносних горизонтів, від характеристики порід й властивостей газу.

як правило, в експлуатаційні колони газових свердловин спускають фонтанні НКТ, через котрі газ надходить на поверхню. Гирло газових свердловин обладнують фонтанними арматурами.

При експлуатації газових свердловин дуже важливе значення має вибір оптимального технологічного режиму роботи газової свердловини. Під технологічним режимом експлуатації газових свердловин розуміють режим, при якому підтримується певне співвідношення між дебетом свердловини та вибійним тиском. Він винен забезпечувати отримування максимально можливого дебіту при мінімальній витраті пластової енергії. Під годину видобутку газу використовують єдину газодинамічну зв’язану систему: пласт- свердловина-газопровід-споживач.

Особливості експлуатації обводнених газових свердловин В роботі обводнених газових свердловин можна виділити чотири періоди. перший період — безводний. У іншому періоді відбувається накопичення протікаючої води в стволі спочатку без виносу її на поверхню, а потім із виносом її на поверхню у вигляді диспергованих краплин потоком газу. Третій період характеризується тім, що стільки води притікає в свердловину, скільки ж її виноситься на поверхню. При цьому в стволі знаходиться певний об'єм накопиченої води. По мірі виснаження свердловини, відбувається зменшення чи дебіту газу, чи вибійного тиску. Умови для виносу води погіршуються, наступає четвертий період, який характеризується новим прискореним накопиченням води в стволі свердловини переходити на режим нульової подачі. Так, як при цьому притік води продовжується, то свердловина заливається водою й припиняє роботу. Наступає «саме глушіння» свердловини водою. Експлуатація таких свердловин поділяється умовно на два методи: зменшення надходження води в свердловину та способом звільнення стовбуру від води.

Зменшення надходження води в свердловину досягається регулюванням потоків в пласті, ізоляцією свердловини від надходження пластової води, обмеженням відбору газу до виключення надходження води з пласту.

Звільнювати стовбур свердловини від води можна шляхом підйому її на поверхню чи подачі в поглинаючий пласт. Найбільшого використання з всіх способів вилучення води отримав фізико — хімічний спосіб — введення в свердловину ціноутворюючих поверхнево — активних речовин в рідкому вигляді. Також широко розповсюджена продування свердловин.

У умовах обводнення експлуатується достатньо вагома кількість свердловин, причому в останні часи їхнього кількість збільшується.

Отже, чим более досконалі будуть способи видобутку нафти та газу, тім ефективніша якщо діяльність нафтогазовидобувної промисловості.

Використана література.

1. Акульшин А.І., Бойко В. С., Зарубін Ю. О. Експлуатация нафтових та газових свердловин — Москва: Надра, 1989. 2. Бойко В. С. Довідник із нафтогазової справ — Львів 1996. 3. Гвоздьов Б. П. Експлуатация газових покладів — Москва: Надра, 1988. 4. Коротаєв Ю.П., Шировський А.І. Добуток, транспорт та підземне зберігання газу — Київ, 1997. 5. Щурів В.І. Технологія і видобутку нафти — Москва: Надра, 1983.