технология добычи нефти 26
.pdfМетоды освоения нефтяных скважин, закачка газированной жидкости, поршневание, продавка сжатым газом,
татрание.
Традиционное освоение скважин месторождения начинается после завершения всех основных этапов работ – бурения, раскрытия пластов и перфорирования обсадных колонн. Очевидно, что поверхности пластов и призабойных зон при этом сложно назвать чистыми – бурильные работы оставляют после себя глинистые корки и взвеси, а
сильнейшая вибрация при перфорации заставляет прилежащие слои грунта практически слипаться. В результате проницаемость их падает практически до нуля, и для вызова притока в скважину подобную ситуацию приходиться исправлять.
Решение состоит в организации в скважине депрессии (иначе говоря – создания области пониженного давления,
значительно уступающего по величине собственному давлению внутри пластов нефти или газа). При этом не следует упускать из виду тот факт, что в пластах с наиболее высокими показателями внутреннего давления резкая депрессия может вызвать неконтролируемый прорыв и фонтанирование энергоносителя – в отдельных случаях могущее вызвать еще и пожары.
На сегодняшний день освоение нефтяных и газовых скважин осуществляется шестью различными методами:
•Тартанием
•Свабированием
•заменой жидкости в скважине на менее плотную
Консорциум « Н е д р а »
•компрессией
•прокачиванием газожидкостных смесей
•откачиванием скважинных жидкостей насосом.
При этом фланцы обсадных колонн в обязательном порядке оснащаются задвижками, способными выдержать сверхвысокое давление и остановить (если возникнет такая необходимость) внезапн ое фонтанирование.
Освоение скважин тартанием.
Основным механизмом удаления жидкости при этом методе служит своеобразный «ковшик» в виде желонки с клапаном и штоком, опускающийся в скважину на канате. Производительность такого способа крайне мала – и его использование в 21 веке оправдывается только качественным извлечением глинистых растворов и осадков.
Освоение свабированием.
В данном случае механизмом откачки служит уже не желонка, а снабженная клапанами с эластичными манжетками труба. Производительность этого процесса в 10-20 раз превосходит предыдущий, и на вертикальных скважинах метод применяется достаточно часто.
Освоение заменой жидкости.
Консорциум « Н е д р а »
Способы освоения скважин этим методом заключаются в вытеснении под давлением из ствола шахты плотной глинистой взвеси путем промывки. Промывочной жидкостью при этом служит дегазированная нефть либо обычная вода, причем направление промывки может быть и прямым, и обратным.
Освоение компрессией.
Данный способ базируется на закачке в скважинную жидкость воздуха (либо любого иного газа) с помощью компрессора. Насыщение смеси газом значительно понижает ее общую плотность и, как следствие, уровень давления.
К сожалению, на глубоких (до 5 км) и неустойчивых коллекторах метод неприменим.
Освоение прокачкой газожидкостных смесей.
Такое освоение нефтяных скважин во многом схоже с предыдущим по конечному результату. Отличие же состоит в самом процессе – где вместо насыщения газом внутренней жидкости она заменяется на уже газированную с заранее заданной величиной давления.
Освоение скважин откачиванием скважинных жидкостей насосом.
Так производится, прежде всего, освоение горизонтальных скважин, а также освоение газовых скважин с пониженным давлением в пластах. Метод известен своей эффективностью – но лишь при условии отсутствия нужды в значительной депрессии.
Консорциум « Н е д р а »
Методы освоения нефтяных скважин, закачка газированной жидкости, поршневание, продавка сжатым газом,
татрание.
Традиционное освоение скважин месторождения начинается после завершения всех основных этапов работ – бурения, раскрытия пластов и перфорирования обсадных колонн. Очевидно, что поверхности пластов и призабойных зон при этом сложно назвать чистыми – бурильные работы оставляют после себя глинистые корки и взвеси, а
сильнейшая вибрация при перфорации заставляет прилежащие слои грунта практически слипаться. В результате проницаемость их падает практически до нуля, и для вызова притока в скважину подобную ситуацию приходиться исправлять.
Решение состоит в организации в скважине депрессии (иначе говоря – создания области пониженного давления,
значительно уступающего по величине собственному давлению внутри пластов нефти или газа). При этом не следует упускать из виду тот факт, что в пластах с наиболее высокими показателями внутреннего давления резкая депрессия может вызвать неконтролируемый прорыв и фонтанирование энергоносителя – в отдельных случаях могущее вызвать еще и пожары.
На сегодняшний день освоение нефтяных и газовых скважин осуществляется шестью различными методами:
•Тартанием
•Свабированием
•заменой жидкости в скважине на менее плотную
Консорциум « Н е д р а »
•компрессией
•прокачиванием газожидкостных смесей
•откачиванием скважинных жидкостей насосом.
При этом фланцы обсадных колонн в обязательном порядке оснащаются задвижками, способными выдержать сверхвысокое давление и остановить (если возникнет такая необходимость) внезапн ое фонтанирование.
Освоение скважин тартанием.
Основным механизмом удаления жидкости при этом методе служит своеобразный «ковшик» в виде желонки с клапаном и штоком, опускающийся в скважину на канате. Производительность такого способа крайне мала – и его использование в 21 веке оправдывается только качественным извлечением глинистых растворов и осадков.
Освоение свабированием.
В данном случае механизмом откачки служит уже не желонка, а снабженная клапанами с эластичными манжетками труба. Производительность этого процесса в 10-20 раз превосходит предыдущий, и на вертикальных скважинах метод применяется достаточно часто.
Освоение заменой жидкости.
Консорциум « Н е д р а »
Способы освоения скважин этим методом заключаются в вытеснении под давлением из ствола шахты плотной глинистой взвеси путем промывки. Промывочной жидкостью при этом служит дегазированная нефть либо обычная вода, причем направление промывки может быть и прямым, и обратным.
Освоение компрессией.
Данный способ базируется на закачке в скважинную жидкость воздуха (либо любого иного газа) с помощью компрессора. Насыщение смеси газом значительно понижает ее общую плотность и, как следствие, уровень давления.
К сожалению, на глубоких (до 5 км) и неустойчивых коллекторах метод неприменим.
Освоение прокачкой газожидкостных смесей.
Такое освоение нефтяных скважин во многом схоже с предыдущим по конечному результату. Отличие же состоит в самом процессе – где вместо насыщения газом внутренней жидкости она заменяется на уже газированную с заранее заданной величиной давления.
Освоение скважин откачиванием скважинных жидкостей насосом.
Так производится, прежде всего, освоение горизонтальных скважин, а также освоение газовых скважин с пониженным давлением в пластах. Метод известен своей эффективностью – но лишь при условии отсутствия нужды в значительной депрессии.
Консорциум « Н е д р а »
Теоретические основы подъема газожидкостной смеси по трубам. Баланс энергии в скважине. Особенности системы сбора и подготовки нефти, газа и воды. Оборудование и технологии исследования скважин и пластов.
Подъем жидкости из скважин нефтяных месторождений практически всегда сопровождается выделением газа.
Поэтому для понимания процессов подъема жидкости из скважин, умения проектировать установки для подъема и выбирать необходимое оборудование, надо знать законы движения газожидкостных смесей в трубах. При в сех известных способах добычи нефти приходится иметь дело с движением газожидкостных смесей либо на всем пути от забоя до устья, либо на большей части этого пути. Эти законы сложнее законов движения однородных жидкостей в трубах и изучены хуже. Если при движении однофазного потока приходится иметь дело с одним коэффициентом трения, то при движении двухфазного потока - газожидкостных смесей приходится прибегать, по меньшей мере к двум опытным характеристикам потока, которые в свою очередь зависят от многих других параметров процесса и условий движения, многообразие которых чрезвычайно велико.
Подъём жидкости на поверхность происходит за счёт пластовой энергии либо за счёт пластовой и искусственной.
Энергия расходуется в стволе скважины:
•на преодоление силы тяжести гидростатического столба жидкости с учётом противодавления на устье;
•на преодоление сил трения;
•местные давления и на преодоление инерционных сил;
Консорциум « Н е д р а »
Баланс энергии записывается в следующем виде:
Eпл + Eи = Eст + Eтр + Eм + Eин
Когда скважина перестаёт фонтанировать, её переводят на другой метод эксплуатации – газлифтный, насосный.
При механизированых способах и при газлифте нефть поднимается только на определённую высоту, которая меньше глубины скважины.
Для подъёма жидкости до устья при данных способах в скважину вводят дополнительную энергию:
при газлифте – энергия сжатого газа;
при насосном – энергия придаваемая насосом.
По мере подъёма жидкости по стволу скважины снижается давление, выделяется растворимый газ и образуется газожидкостная смесь (ГЖС). Газ выполняет работу по подъёму жидкости в трубах.
Выразим уравнение баланса энергии в скважине через силы гидродинамического давления.
Vсм(Р1-Р2) = Vсм∆Рст + Vсм∆Ртр + Vсм∆Pин
Разделив уравнение на Vсм, получим баланс давлений в скважине: Р1-Р2 = ∆Рст + ∆Ртр + ∆Рин где Р1 – забойное, а
Р2 – устьевое давления.
Консорциум « Н е д р а »
С конструктивной точки зрения системой сбора нефти, газа и воды на нефтяных месторождениях называется совокупность трубопроводов и оборудования, предназначенных для сбора продукции отдельных скважин и доставки её до пунктов подготовки нефти, газа и воды.
Продукция нефтяных скважин, представляющая собой смесь нефти, газа, воды и различных примесей, является сырьем. Для получения товарных продуктов (нефти и нефтяного газа) необходимо собрать продукцию всех скважин,
рассредоточенных по площади нефтяного месторождения, разделить нефть и газ, удалить воду и побочные примеси.
Универсальной системы сбора нефти, газа и воды, приемлемой для использования на любом нефтяном месторождении, не существует, поскольку каждое месторождение имеет свои особенности, связанные с природно -
климатическими условиями, размещением скважин, способами, объемами добычи и физико-химическими свойствами нефти, газа и воды. Однако оборудование и сооружения любой системы сбора нефти, газа и воды должны обеспечить возможность:
•измерять продукцию (дебит) каждой скважины (в отдельных случаях группы скважин участка месторождения);
•транспортировать продукцию скважин за счет энергии пласта или давления, создаваемого скважинным и насосами, до пунктов подготовки нефти, газа и воды (при недостаточном давлении на устье скважин продукцию скважин доставляют на пункты подготовки с использованием насосов и компрессоров на промежуточных сборных пунктах);
•отделить газ от нефти и транспортировать газ до пункта его подготовки или до потребителей;
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Консорциум « Н е д р а »