Полтавський національний технічний університет ім. Ю. Кондратюка

Кафедра нафтових і газових промислів та геотехнікі

Звіт з практики на тему: "Способи експлуатації нафтових і газових свердловин на Україні"

Виконав студент гр . 102-МВ

О.С. Птиця

Перевірив С.П. Воскобійник

2003

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 занурений відцентрових насосів

4. Експлуатація газових свердловин

1.Вступ

Забезпеченість України паливно-енергетичними ресурсами одне знайголовніших завдань національної економіки, без розвитку якого неможливеуспішне здійснення соціальних, економічних і науково-технічних програм.
Нафта та газ набули дуже широкого використання в нашому житті. Нафта, газта продукти їх переробки являються не лише вісококалорійнім паливом, але іцінною сировиною для хімічної промисловості. Із нафти та газу отримуютьспирти, формалін, ацетилен, штучні барвники, синтетичні волокна, оливи,дорожні покриття. Нафта та газ мають великі переваги перед всіма іншимивидами палива, як по калорійності, так і по ціні. Протягом останніх роківгалузь стабілізувала виробництва і забезпечила видобуток нафти на рівні 4,2мільйона тон і газу 18 мільярдів кубічних метрів.

Ресурсна база нафтогазовидобувної промисловості України за умовефективного використання дай можливості не лише стабілізувати, а уперспективі й підвищити обсяги видобутку палива.

2. Технологічні особливості

свердловиною називається гірнича віробітка, що має при маломудіаметрі достатньо значну довжину. Початком свердловини називається устя, аїї кінець - вібоєм. Простір від гирла до вибою свердловини називаєтьсястовбуром. Свердловини можуть бути вертикальні або похилі.

Головне призначення свердловини - вилучення нафти, газу або води ізпокладу на поверхню, тобто свердловина являється каналом, що з'єднуєнафтовий, газовий або водяний пласт з поверхнею землі.

Технічний стан свердловини - конструкція їх вібоїв, герметичність таякість цементування обсадних колон, надійність та герметичність гірловогообладнання - основа ефективного освоєння свердловин, довгої табезперебійної експлуатації. Продукція свердловини може бути піднята наповерхню або за рахунок пластової енергії, або за рахунок сумісного впливупластової енергії та енергії, що подається в свердловину з поверхні.
Енергія витрачається на підйом продукції від вибою до устя свердловини, наподолання опору в гірловій обв'язці, сепараторах, замірніх пристроях,трубопроводах промислового збору. Обладнанням свердловини називають всі тічастини її конструкції, які забезпечують відбір продукції в необхідномурежимі та проведення всіх технологічних операцій в процесі експлуатації.

3. Експлуатація нафтових свердловин

Якщо підйом продукції від вибою на поверхню відбувається за рахунокпластової енергії, то таку експлуатацію свердловин називають фонтан.
Якщо ж для підйому нафти на поверхню пластового тиску не вистачає і всвердловину подають енергію, то таку експлуатацію називають механізованою.

В нашій країні застосовують наступні способи експлуатації нафтовихсвердловин:
1) Фонтанна експлуатація;
2) Компресорна;
3) Насосна яка в свою чергу поділяється на:а) експлуатація свердловин штанговими глибинними насосними установками
(ШГНУ);б) експлуатація свердловин занурений відцентровімі насосами.

3.1 Фонтанна експлуатація нафтових свердловин

Явище підйому нафти у свердловині з відою на поверхню під дієюпластової енергії називається фонтанування, а спосіб експлуатації --фонтан.

Практика експлуатації свердловин показує, що в переважній більшостівипадків фонтанування відбувається одночасно за рахунок гідростатичногонапору та енергії газу, що розширяється. У таких фонтанних свердловинах привібійна зона заповнена тільки нафтою з розчинення в ній газом, тобто одноюфазою. По мірі підйому нафти в свердловині у напрямку гирла тискзменшується, і коли він стає рівним тиску насичення, із нафти починаєвиділятися розчинений газ, тобто друга фаза.

Двохфазній потік ділять на три основних режими руху:
1) режим піни (Мал. 1а), при якому бульбашки газу більш або менш рівномірнорозподілені в потоці нафти;
2) "чіт очний" режим (Мал. 1б), коли газ що розширюється утворює в потоцінафти великі бульбашки;
3) режим "туману" (Мал. 1в), при якому потік газу рухається по центрутруби і захоплює за собою краплини нафти.

На практиці зустрічаються всі три види руху двофазного потоку. Удеяких свердловинах всі ці режими можуть існувати одночасно, в нижнійчастині свердловини перший режим, в середній частині - другий, а впріустьовій частині - третій.

Обладнання фонтанних свердловин включає наземне та підземнеобладнання відносять насосно-компресорні труби (НКТ). Вони являють собоютруби невеликих діаметрів - 60, 73, 89 мм довжиною 5 - 10 м, якіз'єднуються між собою за допомогою муфт. НКТ спускають всерединуексплуатаційної колон, по них виконується підйом нафти на поверхню. НКТвикористовують при всіх способах експлуатації свердловин.

До наземного обладнання відносять фонтану арматуру, яку встановлюютьна колону головку свердловини та маніфольд. Фонтанна арматура (Мал. 2а,
2б) призначена для підвішування НКТ та експлуатаційною колоною, а також дляконтролю і регулювання

Мал. 1а Мал. 1б

Мал. 1в

2а - Фонтанна ялинка; 2б - Трубна головка;

Мал. 2

режиму роботи свердловини.

Правильна експлуатація фонтанної свердловини зводиться дозабезпечення довгого фонтанування та найбільш раціональних витрат пластовоїенергії. У переважній більшості випадків правильна експлуатація фонтаннихсвердловин досягається за рахунок обмеження дебету свердловини.

3.2 Компресорна експлуатація свердловин

По мірі зниження величини пластової енергії, дебіт фонтаннихсвердловин зменшується. В той момент, коли пластової енергії недостатньодля підйому нафти із пласту на поверхню, процес фонтанування свердловиниприпиняється.

Процес фонтанування може бути відновлений подачею до башмаку спущенихв свердловину НКТ стиснутого повітря або газу. Так як стиснуті повітря абогаз отримують використовуючи компресори, то спосіб штучного фонтанування звикористанням цих агентів називають компресорних.

Для повітряного чи газового підйомника при компресорній експлуатаціїне відрізняється від дії фонтанного підйомника. При компресорнійексплуатації газ або повітря подають до башмаку НКТ, а при фонтаннійексплуатації газ надходить із пласту.

Підйом нафти, який виконується з використанням закачуємого газуназивається газліфтом, а з використанням повітря ерліфтом. Якщо в якостіробочого агента використовують природний газ високого тиску, при якому невикористовуються компресори, то такий спосіб видобутку нафти називають безкомпресорних газліфтом.

Газовий або повітряний підйомник (Мал. 3) складається із двох каналів
(трубопроводів), один з яких служить для подачі робочого агента, а другий --для підйому рідини. Тобто в свердловину спускають два ряди НКТ. Принагнітанні по повітряним трубам газ або повітря витіснивши із них нафту добашмака НКТ, почне надходити в труби, перемішуючісь у вигляді бульбашок знафтою і знижувати її густину. Чим більше повітряні труби, тим менше будегустина нафтової суміші і тим на більшу висоту підніматися ця суміш. Висотапідйому нафто - повітряної або нафтогазової суміші в підйомних трубахзалежить від кількості нагнітаємого повітря або газу, глибини зануреннятруб під статичний рівень, їх діаметра та в'язкості нафти.

Область застосування газліфта чи ерліфта - вісокодебітні свердловиниз великим вібійнімі лещатами, свердловини з високим газовим фактором івібійнім тиском нижче тиску насичення, піщані свердловини, вікрівленнісвердловини, а також Свердлова -ні у важкодоступних умовах. Газліфт можна застосовувати тільки принаявності достатньої кількості газу.

Якщо на нафтовому родовищі або поблизу нього знаходяться газовіпласти з високим тиском та якщо запаси такого газу достатньо великі, тодоцільно використовувати енергію цього газу для підйому нафти зсвердловини, що припинила фонтанування внаслідок падіння пластового тиску.
Даний спосіб підйому нафти з використанням природного газу високого тискуназивають без-компресорних газліфтом. Експлуатація свердловин газліфтом
(без-компресорних) достатньо економна.

3.3 Насосна експлуатація свердловин

3.3.1 За допомогою штангових свердловинних насосних установок

Суть даного способу експлуатації свердловин полягає у тому , що усвердловині розміщують плунжерний насос, який приводиться в дію поверхневимприводом за допомогою колони штанг. (Мал. 4)

штангова глибина - насосна установка (ШГНУ) складається із насосаопущеного у свердловину, колони штанг, верстата - качалки, встановленогобіля устя свердловини. Зворотно - вступив -льний рух колони насосних штанг і прієднаного до них плунжеразабезпечується верстатом - качалкою.

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

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

3.3.2 Експлуатація нафтових свердловин занурений відцентровим насосом

Електровідцентрові насосні установки (Мал. 5) складаються: ізвідцентрового насоса 4, електродвигуна 1. кодони підйомних труб 11,броньованого кабелю 5, гірлової арматури 10, кабельного барабану 7 та іншедопоміжне обладнання.

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

Видобуток нафти при даному способу експлуатації відбуваєтьсяслідуючим чином. Електродвигун обертає вал відцентрового насосу, нафтавсмоктується через фільтр відцентровим насосом і нагнітається на поверхнюпо насосних трубах. Для електровідцентровіх насосів характерний великийміжремонтний період їх роботи. Наземне обладнання ЕВН відрізняється своєюпростотою та не потребує спеціальних фундаментів та інших споруд.

В Україні широко використовують занурені відцентрові насоси. Їхвикористовують в тих випадках, коли потрібно виконувати інтенсивний відбірнафти із свердловини при великій глибині залягання продуктивних пластів, атакож в свердловинах з агресивними пластовими водами.

Методи підтримки пластової енергії в нафтових свердловинах

В процесі експлуатації нафтових свердловин енергія нафтових пластівпоступово знижується. Якщо не виконувати заходів по штучному підйому нафтиіз свердловини, то відбір нафти із покладів спочатку скорочується частково,а потім повністю.

У промисловій практиці, як було вже зазначено вище підйом нафти ізсвердловини виконують компресорних способом, ШГНУ, ЕВН. Потрібновідзначити, що ці способи потребують значних затрат (енергетичних), крімцього коефіцієнт нафтовіддачі залишається низьким.

В даний момент широко використовують методи підтримки пластовоготиску свердловин. Сутність цих методів заключається в тому, що впродуктивні пласти нагнітають воду, повітря чи газ в кількостях,компенсуючи відібрану із пласту нафту. Таким чином енергія витрачена напідйом нафти, відновлюється повністю або пластова енергія підтримується наоптимальному тиску.

Метод заводненню пластів є основним методом підтримання пластовихтисків. Він дозволяє нарощувати добуток нафти швидкими темпами при умові,що об'єм закачки води компенсує відбір нафти із пласту.

У покладаючи нафти з наявністю газової шапки, нагнітання газу в їїпідвішену частину підтримує тиск в ній, а значить зберігає рівень дебітунафтових свердловин.

При підтримці пластового тиску значно продовжується найбільшекономічна експлуатація (фонтанів), покращується коефіцієнт нафтовіддачі тапідвищується темп відбору нафти із пластів.

4 Експлуатація газових свердловин

Експлуатація газових свердловин в порівнянні з нафтовими має своїособливості, зв'язані з різними фізичними властивостями нафти і газу.
Вилучений на поверхню газ повинен відразу ж направлятися споживачеві, такяк зберігати його в ємностях неможливо. У зв'язку з цим добуток газуповинен бути більше спожіваємого. Низька щільність газу обумовлює більшвисокі усьтьові тиски, низька в'язкість газу зумовлює дуже жорсткі вимогидо герметичності експлуатаційних колон та гірлового обладнання.

Газові свердловини експлуатують лише фонтанному способом. Конструкціягазових свердловин, їх освоєння, обладнання устя та вибою, регулюваннядебіту мають багато спільного з нафтовими фонтанними свердловинами.
Конструкція газових свердловин залежить від величини пластового тиску,характеристики пласту, наявності або відсутності водоносних горизонтів, відхарактеристики порід і властивостей газу.

Як правило, в експлуатаційні колони газових свердловин спускаютьфонтанні НКТ, через які газ надходить на поверхню. Гирло газових свердловинобладнують фонтанна арматура.

При експлуатації газових свердловин дуже важливе значення має вибіроптимального технологічного режиму роботи газової свердловини. Підтехнологічним режимом експлуатації газових свердловин розуміють режим, приякому підтримується певне співвідношення між дебетом свердловини тавібійнім тиском. Він повинен забезпечувати отримування максимальноможливого дебіту при мінімальній витраті пластової енергії. Під часвидобутку газу використовують єдину газодінамічну зв'язану систему: пласт -свердловина-газопровід-споживач.

Особливості експлуатації обводнення газових свердловин

В роботі обводнення газових свердловин можна виділити чотири періоди.
Перший період - безводний. В другому періоді відбувається накопиченняпротікаючої води в стволі спочатку без виносу її на поверхню, а потім звиносу її на поверхню у вигляді діспергованіх краплин потоком газу. Третійперіод характеризується тим, що скільки води прітікає в свердловину,стільки ж її виноситься на поверхню. При цьому в стволі знаходиться певнийоб'єм накопиченої води. По мірі виснаження свердловини, відбуваєтьсязменшення або дебіту газу, або вібійного тиску. Умови для виносу водипогіршуються, наступає четвертий період, який характеризується новимприскореним накопиченням води в стволі свердловини переходить на режимнульової подачі. Так, як при цьому притік води продовжується, тосвердловина заливається водою і припиняє роботу. Наступає
"Само глушіння" свердловини водою. Експлуатація таких свердловинподіляється умовно на два методи: зменшення надходження води в свердловинута способом звільнення стволу від води.

Зменшення надходження води в свердловину досягається регулюваннямпотоків в пласті, ізоляцією свердловини від надходження пластової води,обмеженням відбору газу до виключення надходження води із пласту.

Звільнюваті ствол свердловини від води можна шляхом підйому її наповерхню або подачі в поглінаючій пласт. Найбільшого використання із всіхспособів вилучення води отримав фізико - хімічний спосіб - введення всвердловину ціноутворюючіх поверхнево - активних речовин в рідкому вигляді.
Також широко розповсюджена продування свердловин.

В умовах обводнення експлуатується достатньо вагома кількістьсвердловин, причому в останні часи їх кількість збільшується

Отже, чим більш досконалі будуть способи видобутку нафти та газу, тимефективніша буде діяльність нафтогазовидобувної промисловості.

Використана література

1. Акульшин А.И., Бойко В.С., Зарубін Ю.О. Експлуатації нафтових і газовихсвердловин - Москва: Недра, 1989.
2. Бойко В.С. Довідник з нафтогазової справи - Львів 1996.
3. Гвоздьов Б.П. Експлуатації газових покладів - Москва: Недра, 1988.
4. Коротаєв Ю.П., Шіровській А.І. Добуток, транспорт та підземне зберіганнягазу - Київ, 1997.
5. Щурів В.І. Технологія і техніка видобутку нафти - Москва: Недра, 1983.