1. Геологический раздел

1.1 Орогидрография района

Самотлорское нефтяное месторождение административно расположено на территории Нижневартовского района Ханты-мансийского автономного округа Тюменской области, в 750 км к северо-востоку от города Тюмени.

Географически район месторождения приурочен к водоразделу рек Вах и Ватинский Еган, правых притоков реки Обь.

Рельеф местности слабо пересеченный, с абсолютными отметками от - 43 м на пойменных участках до -76 м в центральной части водораздела.

Из двух рек, протекающих на территории месторождения, судоходна только одна река - Вах, окаймляющая восточную и северо-восточную части месторождения. Ширина среднего течения -0,5 м/сек. Навигация начинается во второй половине мая и заканчивается в середине октября. Река Ватинский Еган, расположенная на северо-западе месторождения, не судоходна.

Отличительной особенностью района является его крайняя заболоченность, а также многочисленность больших и малых озер. Непосредственно на территории месторождения расположены следующие крупные озера: Самотлор (62 км2), Кымыл-Эмтор, Белое, Окунево и множество других озер. Суммарная площадь, занятая наиболее крупными озерами, равна примерно 130 км2, что составляет около 15% всей площади месторождения.

В течение зимнего периода многие болота, озера и таежные речки промерзают плохо и труднопроходимы. Грунтовые воды на участке работ находятся на глубине 2-12 м от дневной поверхности.

Растительность представлена смешанным лесом с преобладанием хвойных и тальниковых кустарников, растущих, главным образом, по берегам дневной поверхности.

Климат района резко континентальный, с коротким теплым летом

(наиболее высокая температура +30 градусов Цельсия) и долгой суровой зимой. Продолжительность зимнего периода с ноября по апрель, характерны метели и снегопады, среднесуточная температура воздуха в январе -25 градусов Цельсия, толщина ледяного покрова достигает 1 м на реках и 3 м на озерах.

Наибольшее количество осадков выпадает в теплое время в июле - августе и в холодное время в декабре - январе. Общее количество осадков в год достигает 400 мм.

Кроме нефти и газа на территории месторождения имеются другие полезные ископаемые, такие как торф, глина, строительные пески и другие.

1.2 Тектоника и стратиграфия

Врегиональном тектоническом плане по отражающему сейсмогоризонту «Б» Самотлорская площадь расположена в Центральной части Нижневартовского свода, в пределах Тарховского куполовидного поднятия, которое объединяет Самотлорскую, Мартовскую, СевероСамотлорскую, Белозерскую и Черногорскую структуры 3-го порядка.

По кровле горизонта БВ1-2 Самотлорское куполовидное поднятие оконтуривается изогипсой минус 2200 метров. Все локальные структуры внутри контура выражены довольно резко. Наиболее крупная из них Самотлорская, расположена в центральной и южной частях Тарховского поднятия. Структура оконтурена изогипсой минус 2120 м, имеет изометрическую форму с изрезанными контурами. Размеры ее в плане 12∙15 км, амплитуда структуры около 80 м, при этом наиболее крутые углы поднятия характерны для юго-восточной части до 2,2. Белозерная структура по кровле пласта БВ1-2 осложнена двумя куполами, оконтуренными изогипсой минус 2130 метров. Общие размеры структуры 15 км в пределах изогипсы минус 2130 метров.

Вцелом Самотлорское куполовидное поднятие по замыкающей изогипсе минус 2200 м. имеет размеры 32∙40 км, амплитуду 150 метров.

Более существенные изменения структурного плана происходят по кровле самого верхнего продуктивного пласта AB1. Белозерное, Мартовское поднятие практически сливаются с Самотлорским, с севера и востока оконтуриваются изогипсой минус 1690 метров. На западе и юго-западе оконтуриваются изогипсой минус 1640 метров и раскрываются в сторону Аганского, Ватинского, Мегионского и Мыхпайского поднятий. Углы наклона крыльев от десятков минут до 1,45. Амплитуда по отношению к западному крылу около 110 метров, восточному и северному -160 метров.

В геологическом строении Нижневартовского свода, где расположено Самотлорское месторождение, принимают участие породы доюрского фундамента, мезо-кайнозойских терригенных отложений платформенного чехла. В разрезе последних выделяются юрские, меловые, палеогеновые и четвертичные образования.

Палеозойский фундамент на месторождении представлен сильно метаморфизованными глинистыми и глинисто-слюдистыми сланцами. Максимальная вскрытая толщина этих пород на месторождении составляет 87 метров. Породы юрской системы залегают с резким угловым несогласием на породах фундамента и представлены тремя отделами.

Тюменская свита (нижняя и средняя юра) представлена неравномерным чередованием аргиллитов, алевролитов и песчаников. Толщина отложений тюменской свиты составляет 220-250 метров.

Верхняя юра представлена преимущественно морскими осадками васюганской свиты, толщиной 50-60 метров, георгиевской свиты, толщиной до 4 метров и баженовской свиты, толщиной до 20 метров.

Меловая система представлена нижним и верхним отделами, сложены морскими, прибрежно-морскими и континентальными осадками.

Нижнемеловые отложения представлены на рассматриваемой территории породами Мегионской, Вартовской, Алымской, низов Покурской свит.

Нижняя часть Мегионской свиты, сложена аргиллитами серыми и

темно-серыми. На них залегает ачимовская толща, представленная переслаинием песчаников, алевролитов и аргиллитов. В пределах площади пласты песчаников менуются пластами БВ1 а БВ 19-22 являются промышленно нефтеносными. Толщина достигает 80 метров.

Палеогеновая система состоит в нижней части, в основном, из глин морского происхождения (талицкая, люлинворская, чеганская свиты), толщина которых составляет 280-320 метров, выше залегают континентальные осадки переслаивание глин, песков, бурых углей с остатками древесины (атлымская, новомихайловская, журавская свиты). Толщина осадков 235-240 метров.

1.3 Коллекторские свойства продуктивных пластов

Проницаемостью горных пород называют их способность пропускать жидкость или газ под действием перепада давления. Наибольшая проницаемость по пласту АВ 4-5 наименьшая по пласту АВ 1-3.

Количественно пористость характеризуется коэффициентом пористости (это отношение объема всех пор Vnop к видимому объему образца Voбp). Пористость на Самотлорском месторождении не превышает 0,3 и находится в пределах от 0,172 до 0,282.

В целом по коллекторским свойствам пород продуктивных пластов Самотлорского месторождения можно сделать вывод.

Существенное различие коллекторских свойств изученных горизонтов обусловлено литологическими особенностями пород этих объектов. На нефтенасыщенность пород в стабилизированных зонах залежи основное влияние оказывают литолого-коллекторские свойства, а в недонасыщенных - значительное влияние приобретает расстояние исследуемого прослоя от ВНК (водо-нефтяной контакт).

1.4 Свойства нефти, газа и воды в пластовых условиях

Нефть и газ, заполняя пустоты продуктивного пласта, залегающего на больших глубинах в земной коре, находятся под действием пластовых давлений и температур. Из таблицы 1.2 видно, что максимальное пластовое давление свойственно пласту ЮВ1, минимальное пластовое давление у пласта АВ11-2. От пластового давления и температуры зависит большинство физических характеристик пород и насыщающих жидкостей и газов.

Степень насыщения нефти газом характеризуют, используя понятие давления насыщения, под которым понимают максимальное давление, при котором газ начинает выделяться из нефти при ее изотермическом расширении.

Одним из основных показателей товарного качества нефти является плотность нефти. Нефть Самотлорского месторождения имеет плотность до 880 кг/м3 и относится к легкой нефти. Такая нефть служит ценным сырьем для производства моторных масел.

2. Технико-технологический раздел

2.1 Технология добычи нефти УШГН, краткая характеристика оборудования

Воснову способа эксплуатации скважин штанговыми насосами положено использование объемного насоса возвратно поступательного действия, спускаемого в скважину и приводимого в действие приводом, расположенным на поверхности. Привод и скважинный насос соединены вместе посредством механической связи. Весь этот комплекс оборудования называют установкой штангового глубинного насоса (УШГН).

Оборудование УШГН включает:

Обвязка устья скважины, станок-качалка, насосно-компрессорные трубы, насосные штанги, штанговый скважинный насос, различные защитные устройства (газовый или песочный якорь, фильтр и т.д.)

Скважинная штанговая установка состоит из привода, устьевого оборудования, колонны насосных штанг, колонны насосно-компрессорных труб, скважинного насоса и вспомогательного подземного оборудования. В отдельных случаях какой-либо из элементов может отсутствовать, тогда его функцию выполняют другие элементы УШГН.

Вбольшинстве УШГН (рис. 2.1) в качестве привода применяют балансирные станки-качалки. Балансирный станок-качалка состоит из рамы, установленной на массивном фундаменте. На раме смонтированы стойка, на которой с помощью шарнира укреплен балансир, имеющий на одном конце головку, на другом - шарнир, соединяющий его с шатуном. Шатун соединен

скривошипом, укрепленном на выходном валу редуктора. Входной вал редуктора посредством клиноременной передачи соединен с электродвигателем. Головка балансира соединена с колонной штанг с помощью канатной подвески.

Колонна насосных штанг соединяет канатную подвеску насоса с плунжером глубинного насоса. Колонна собирается из отдельных штанг.

Штанги имеют длину от 6 до 10 м, диаметр от 12 до 25 мм и более, соединяются друг с другом посредством муфт. Полированный шток имеет поверхность, обработанную по высокому классу чистоты, иногда его называют первой или сальниковой штангой. Колонна насоснокомпрессорных труб служит для подъема пластовой жидкости на поверхность и соединяет устьевую арматуру с цилиндром глубинного насоса. Она составлена из труб длиной по 8-12 м, диаметром 48-114 мм, соединенных трубными муфтами.

При работе УШГН энергия от электродвигателя передается через редуктор к кривошипно-шатунному механизму, преобразующему вращательное движение выходного вала редуктора через балансир в возвратно-поступательное движение колонны штанг. Связанный с колонной штанг плунжер также совершает возвратно-поступательное движение.

Приводом штангового скважинного насоса является станок-качалка (СК), который предназначен для преобразования энергии двигателя в механическую энергию колонны насосных штанг, движущихся возвратнопоступательно.

Основные типоразмеры станков-качалок, выпускаемых по разным стандартам, приведены в таблице 2.1.

В верхней части колонны установлен устьевой сальник, герметизирующий насосно-компрессорные трубы. Через сальник пропущена полированная штанга. Оборудование устья скважины имеет отвод, по которому откачиваемая жидкость направляется в промысловую сеть.

Рисунок 2.1 - Скважинная штанговая насосная установка

Колонна насосных штанг представляет собой стержень, состоящий из отдельных штанг, соединенных друг с другом резьбовыми соединениями. Колонна насосных штанг передает механическую энергию от привода к скважинному насосу. В отдельных случаях колонна штанг может быть полой,

иее внутренняя полость используется в качестве канала для подъема пластовой жидкости. При этом колонна НКТ может отсутствовать, а цилиндр скважинного насоса фиксируется специальным якорем с пакером.

Штанга представляет собой стальной стержень круглого сечения диаметром 12 (в некоторых источниках указан диаметр 13 мм), 16, 18, 22, 25 мм, с высаженными концами. На концах штанги имеется участок квадратного сечения для захвата под ключ при свинчивании-развинчивании,

ивыполнена резьба метрическая специальная, причем резьба накатывается. Штанги соединяются между собой муфтами.

ГОСТ 13877-80 предусматривает изготовление штанг номинальной длиной 8000 мм. Для подбора необходимой длины подвески колонны изготовляются укороченные штанги длиной 1000, 1200, 1500, 2000 и 3000 мм [34].

Для соединения штанг одинаковых размеров выпускают соединительные муфты, а штанг разных размеров - переводные муфты. Муфты каждого типа изготовляют в двух исполнениях: с лысками под ключ

ибез них.