Добыча нефти

ФГАУ ВПО Политехнический институт (филиал) «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова» в г. Мирном

Кафедра горного и нефтегазового  дела

 

 

 

 

 

 

 

Доклад на тему:

«Добыча нефти»

 

 

 

 

 

 

Выполнили:

Ст.группы НГД-12

Ушницкий А. ,Стручков А.,

Радзивило  В., Курдюков И.,

Алиев Р.

Проверил: доцент кафедры ГиНД

Томский И.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мирный 2012г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

История добычи нефти………………………………………………………......4

Виды добычи нефти………………………………………………………….......5

Фонтанный способ……………………………………………………………..6-7

Механизированный способ……………………………………………………8-9

Газлифтный способ………………………………………………………….10-12

Добыча нефти в мире………………………………………………………..13-14

Добыча нефти в России……………………………………………………..15-19

Добыча нефти в Якутии…………………………………………………….19-20

Заключение………………………………………………………………………21

Использованная литература…………………………………………………….22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Нефть (из тур. neft, от персидск. нефт) — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету, нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых. Кроме углеводородов нефть, содержит небольшие количества кислородных и сернистых соединений и совсем немного азотистых. Нефть и горючий газ встречаются в земных недрах как вместе, так и раздельно. Природный горючий газ состоит из газообразных углеводородов - метана, этана, пропана. В подземных резервуарах - ловушках - находят сырую нефть. Обычно месторождения содержат также газ и воду, как правило, под высоким давлением. Жидкость, поступающая из скважины, обычно содержит нефть, газ и воду. Эта смесь нуждается в обработке для того, чтобы сырую нефть и газ можно было транспортировать по трубопроводу или в цистернах. Процесс добычи нефти, начиная от притока ее по пласту к забоям скважин и до внешней перекачки товарной нефти с промысла, можно разделить условно на три этапа: движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин; движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин; сбор нефти и сопровождающих ее газа и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа. Задача извлечения нефти из пласта имеет всегда несколько решений. Применение тех или иных способов добычи и транспортировки обусловливается, в частности, местонахождением запасов нефти - найдены они на суше или под морским дном. Очевидный факт, что бурение нефтяных скважин в море для разработки подводных месторождений намного сложнее и дороже бурения на суше, и является одной из причин того, что большая часть используемой нами нефти добыта в прибрежной зоне. Чтобы добраться до запасов на границах месторождения, скважины часто бурят под наклоном. Современные технологии позволяют бурить скважины вертикально вниз и затем горизонтально в стороны. Такой способ очень экономичен, поскольку он позволяет пробурить несколько скважин из одной точки и вести добычу нефти из тонких пластов породы.

 

 

История

Сбор нефти с поверхности  водоемов - это, очевидно, первый по времени  появления способ добычи, который  до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти  в России, с поверхности реки Ухты начат Ф.С. Прядуновым в 1745 г. В 1858 на полуострове Челекен нефть собирали в канавах, по которым вода стекала  из озера. В канаве делали запруду  из досок с проходом воды в нижней части: нефть накапливалась на поверхности  Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским  ученым  Ф. Ариосто в 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие  грунты измельчались и подогревались  в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833 -1845 г.г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть  собирали с поверхности воды пучками  травы. Добыча нефти из колодцев производилась  в Киссии, древней области между  Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей  эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное  описание колодезной добычи нефти в  Баку дал немецкий натуралист Э. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или  укреплялись деревом. Добыча нефти  посредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале  наряду с открытыми фонтанами  и сбором нефти в вырытые рядом  со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с  помощью цилиндрических ведер с  клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная  эксплуатация, которую в 1874 г применили  на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в  Баку. В 1886 г В.Г. Шухов предложил  компрессорную добычу нефти, которая  была испытана в Баку в 1897г. Более  совершенный способ подъема нефти  из скважины - газлифт - предложил в 1914 г М.М. Тихвинский.

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды добычи нефти

Извлечение нефти из недр земли осуществляется за счет энергии двух видов — естественной энергии пласта и энергии, подаваемой в скважину тем или иным способом. Фонтанный способ - применяется в начальный период эксплуатации, когда пластовое давление залежи достаточно велико. Фонтанный способ наиболее экономичен. Скважины, эксплуатирующиеся фонтанным способом, оборудуют специальной арматурой, которая позволяет герметизировать устье скважины, регулировать и контролировать режим работы скважины, надежно обеспечивать полное закрытие скважины под давлением.

Способы добычи, при которых  нефть поднимается на земную поверхность  за счет подводимой извне энергии, называют механизированными.

При компрессорном, или газлифтном, методе в скважину компрессором закачивают газ, который смешивается с нефтью. Плотность нефти снижается, забойное давление становится ниже пластового, что вызывает движение жидкости к  поверхности земли. Иногда в скважину подают газ под давлением из близко расположенных газовых пластов (метод  бескомпрессорного газлифта). На некоторых  старых месторождениях существуют системы  эрлифта, в которых в качестве рабочего агента используют воздух. Недостатки этого метода — необходимость  сжигания попутного нефтяного газа, смешанного с воздухом, повышенная коррозия трубопроводов. Газлифтный метод  применяется на месторождениях Западной Сибири, Туркмении, Западного Казахстана.

При насосном способе эксплуатации на определенную глубину спускают насосы, которые приводятся в действие за счет энергии, передаваемой различными способами. На большинстве нефтедобывающих  месторождений мира получили распространение штанговые насосы.

Для подъема нефти штанговыми насосами в скважину опускают трубы, внутри которых находятся цилиндр и всасывающий клапан. 1. В цилиндре перемещается вверх и вниз плунжер с нагнетательным клапаном 2. При движении плунжера вверх нагнетательный клапан закрыт, так как на него давит жидкость, находящаяся в насосных трубах, а всасывающий клапан открыт. При движении плунжера вниз нижний всасывающий клапан закрывается, а верхний нагнетательный клапан открывается. Жидкость из цилиндра переходит в пространство над плунжером. Постепенно поднимаясь, нефть выходит на поверхность. Возвратно – поступательное движение передается плунжеру от балансира 6 станка качалки, с которым плунжер соединен системой стальных насосных штанг. Производительность штанговых глубинных и насосов при глубине скважины 200—400 м достигает 500 м3/сут, а при глубине до 3200 м составляет не более 20 м3/сут.

Фонтанный способ

Способ эксплуатации скважин, при котором подъём нефти на поверхность осуществляется за счёт пластовой энергии. Различают естественное (за счёт природной энергии пласта) и искусственное (при поддержании пластового давления путём закачки в пласт жидких и газообразных агентов) фонтанирование. Скважина, эксплуатирующаяся таким способом, называется фонтанной и оборудуется лифтовой колонной труб и фонтанной арматурой, а также в некоторых случаях пакерами и автоматическими или управляемыми клапанами-отсекателями для предотвращения аварийного фонтанирования. Лифтовая колонна может быть оснащена пусковыми муфтами с отверстиями для аэрирования столба жидкости, а также клапанами для освоения скважины, ввода химических реагентов (ингибиторы коррозии, соле- и парафиноотложения и др.), циркуляции жидкости и др. оборудованием. Освоение скважин при фонтанной добыче нефти (вызов притока продукции из пласта после бурения или ремонта) производится путём снижения давления столба жидкости в стволе скважины за счёт уменьшения её уровня или плотности. Снижение уровня столба жидкости производится свабированием или тартанием желонкой. Для снижения плотности последовательно замещают тяжёлый буровой раствор на солёную, пресную воду и нефть, а также газируют (аэрируют) жидкость.

Эксплуатация  фонтанной скважины регулируется с  помощью поверхностных и глубинных  штуцеров (диафрагм с отверстиями). Чтобы получить меньший дебит, увеличивают устьевое давление, для чего на устье устанавливают штуцер соответствующего диаметра либо уменьшают диаметр лифта, либо (в редких случаях) устанавливают забойный штуцер. Режим работы фонтанной скважины (дебиты нефти, газа и воды, давления забойное и устьевое) зависит от характеристик самой скважины, лифта, штуцера и давления в нефтесборной системе. Для определения характеристики скважины и обоснования режима её эксплуатации при фонтанной добыче нефти проводятся специальные исследования скважин. При этом темп отбора жидкости из скважины изменяется последовательной сменой диаметра штуцера, забойное давление замеряется глубинным манометром. В результате этих исследований определяют параметры установившихся технологических режимов при разных диаметрах штуцера (устьевых давлениях) и строят график зависимости дебита скважины и газового фактора от диаметра штуцера (индикаторную кривую). Обводняющиеся и выносящие песок скважины исследуются дополнительно для установления процентов выноса воды и песка при различных штуцерах. Технологический режим эксплуатации фонтанной скважины устанавливается на определённый промежуток времени исходя из её характеристики, принятой системы разработки нефтяного месторождения, а также получения максимального дебита нефти, минимальной обводнённости и газового фактора, выноса песка, опасности повреждения эксплуатационной колонны и др. факторов.

Различают фонтанные  скважины с устойчивым постоянным дебитом (свыше 30-50 т/сутки), эксплуатирующиеся  постоянно с пульсирующей подачей  продукции, и работающие периодически с фазами накопления и подачи продукции. Продукция фонтанной скважины по выкидной линии направляется в ёмкости (газовые сепараторы, трапы), где происходит отделение газа от нефти. При высоком устьевом давлении продукция скважины проходит через систему трапов (большей частью 3 трапа) с постепенным снижением давления. Поддерживая в трапе определённое давление, можно в ряде случаев создавать на устье скважины противодавление и без применения штуцера. Иногда газ, выделяющийся в трапах высокого давления, используется непосредственно для эксплуатации других скважин, уже прекративших фонтанирование (бескомпрессорный способ эксплуатации). В зависимости от условий разработки, характеристики продуктивного пласта и других факторов геологического, технического и экономического характера, фонтанная добыча нефти может вестись на протяжении всего периода эксплуатации данного месторождения или только его части с последующей заменой её на механизированный способ добычи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Механизированный способ

Существуют две разновидности механизированного способа эксплуатации — компрессорный и насосный.

Рис. 1

Станок-качалка  и есть один из элементов эксплуатации скважин штанговым насосом. По сути, станок-качалка является приводом штангового насоса, расположенного на дне скважины. Это устройство по принципу действия очень похоже на ручной насос велосипеда, преобразущий возвратно-поступательные движения в поток воздуха. Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в  поток жидкости, которая по насосно-компрессорным  трубам (НКТ) поступает на поверхность.

 

 

Если по порядку  описать происходящие процессы при  данном виде эксплуатации, то получится  следующее. На электродвигатель станка-качалки  подается электричество. Двигатель  вращает механизмы станка-качалки  так, что балансир станка начинает двигаться  как качели и подвеска устьевого  штока получает возвратно-поступательные движения. Энергия передается через  штанги – длинные стальные стержни, скрученные между собой специальными муфтами. От штанг энергия передается штанговому насосу, который захватывает нефть и подает ее наверх.

При эксплуатации скважины штанговыми насосами к добываемой нефти не предъявляются строгие  требования, которые имеют место  при других способах эксплуатации. Штанговые насосы могут качать нефть, характеризующуюся наличием механических примесей, высоким газовым фактором и так далее. К тому же, данный способ эксплуатации отличается высоким КПД.

Электроцентробежные погружные насосы применяют для откачки жидкости из глубоких скважин с низкими уровнями, из скважин, в которых штанговые насосы не могут обеспечить необходимого отбора, а также из скважин, не выделяющих песок или выделяющих его в незначительном количестве. Эти насосы рекомендуется применять также для работы в искривленных скважинах.

 Принцип работы электроцентробежного погружного насоса заключается в том, что увеличение напора жидкости, протекающей через него, происходит при вращении рабочих колес, которые являются основным органом насоса.

В процессе работы электроцентробежного погружного насоса необходимо на поверхности контролировать дебит ( производительность) и электрические параметры работы электродвигателя.

При оборудовании устья скважины для эксплуатации электроцентробежными погружными насосами обычно предусматривается возможность обратного сброса части добываемой жидкости в скважину. Это дает некоторый эффект в скважинах с высокими газовыми факторами. Современные конструкции насосов Рэда известны трех размеров (по наружному диаметру кожуха) для различных диаметров скважин и приспособлены для подачи разнообразных количеств жидкости с различных глубин.