Способ добычи – Методы и способы добычи нефти

Содержание

Методы и способы добычи нефти

Основные сведения

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от

30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

  1. Первичный — нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
  2. Вторичный — когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
  3. Третичный — увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 — 60%.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.
Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным

. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.
Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Основные преимущества

Главные преимущества фонтанного способа:

  • Простейшее оборудование скважины;
  • Минимум затрат электроэнергии;
  • Гибкость в управлении процессами откачки, вплоть до возможности полной
    остановки;
  • Возможность дистанционного управления процессами;
  • Продолжительный межтехнологический интервал работы оборудования;

Для эксплуатации новой скважины нужно установить над ней полный контроль. Укрощение фонтана производится с помощью монтажа специальной запорной арматуры, позволяющей впоследствии управлять потоком, контролировать режимы работы, производить полную герметизацию, а если нужно, то и консервацию.
Скважины оборудуют подъёмными трубами разного диаметра, в зависимости от предполагаемого дебита добычи и внутрипластового давления.

При больших объёмах добычи и хорошем давлении используют трубы большого диаметра. Малодебитные скважины для длительного сохранения процесса фонтанирования и уменьшения себестоимости добычи оборудуют подъёмными трубами малого диаметра.

По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа. Когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт

сжатого газа. Это может быть простой воздух или сопутствующий газ с ближайшего месторождения.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Оборудование газлифтной скважины осуществляется методом доработки фонтанной с установкой специальных клапанов подвода сжатого газа на различной глубине с установленным проектом интервалом.

Основные преимущества

Газлифт имеет свои преимущества по сравнению с другими методами механизированной добычи:

  • забор значительных объемов с разных глубин на любых этапах разработки месторождения с приемлемым показателем себестоимости;
  • возможность ведения добычи даже при значительных искривлениях
    скважины;
  • работа с сильно загазованными и перегретыми пластами;
  • полный контроль над всеми параметрами процесса;
  • автоматизированное управление;
  • высокая надежность оборудования;
  • эксплуатация нескольких пластов одновременно;
  • контролируемость процессов отложения парафина и солей;
  • простая технология проведения технического обслуживания и ремонта.

Главным недостатком газлифта является высокая стоимость металлоёмкого оборудования.
Низкий КПД и высокая стоимость оборудования вынуждают применять газлифт в основном только для подъёма легкой нефти с высоким показателем газовой составляющей.

Механизированный способ добычи нефти — насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые — погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа — электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

  • простота технического обслуживания;
  • очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
  • солидный межремонтный период до полутора лет и более;
  • возможность обработки наклонных скважин;
  • производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
    сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.

pronpz.ru

Основные способы добычи нефти

Основные способы добычи нефти.

Существует 3 основных способа добычи нефти: фонтанный, газлифтный и механизированный, включающий несколько видов насосной добычи: штанговым глубинным насосом (ШГН), погружными электроцентробежными насосами (ПЭЦН), электродиафрагменными насосами (ЭДН), электровинтовыми насосами (ЭВН). За рубежом довольно широкое распространение получили гидропоршневые насосные агрегаты (ГПНА).

Фонтанный – самый простой и самый дешевый способ эксплуатации. Однако не все скважины могут длительное время фонтанировать. В этом случае их переводят на механизированные способы добычи нефти. Вместе с тем фонтанный способ при поддержании пластового давления также можно отнести к механизированному. Если подсчитать мощность, расходуемую на закачку воды при ППД, и отнести ее к фонду добывающих скважин, то получим удельную дополнительную мощность на 1 скважину в 13,5 кВт, что вполне соизмеримо с мощностью, затрачиваемой при добыче нефти насосным способом.

Газлифтный способ эксплуатации также относится к механизированному, т.к. для работы этих скважин необходимо закачивать сжатый газ, на что расходуется дополнительная энергия. Газлифтный способ, дававший в 1946 году 37% общесоюзной добычи, был распространен главным образом на промысла объединения Азнефть. Фонд газлифтных скважин, составлявшие в то время 10,8% в дальнейшем сократился вследствие неэкономичности газлифтного способы эксплуатации. К 1980 году добыча нефти составила 3,73%, а фонд скважин 2,87%.

Удельный вес способов эксплуатации по добычи нефти (% к годовой) и фонду скважин ( % ко всему фонду)

Способ эксплуатации

1950г.

1960г.

1965г.

1970г.

1975г.

1980г.

2100г.

Фонтанный

32,83

4,0

73,71

18,81

64,36

18,75

55,17

16,58

41,58

13,85

51,3

15,08

6

Газлифтный

21,3

7,8

2,33

3,45

1,76

3,0

1,89

3,42

5,66

4,83

3,73

2,87

1

ШГНУ

45,11

85,4

17,36

74,39

18,46

71,1

18,77

70,1

15,07

67,18

13,23

63,0

43

ПЭЦН

6,14

2,98

15,07

6,48

24,15

9,66

33,6

14,46

31,75

19,08

49

Как видно из таблицы штанговый способ эксплуатации до 1950 года обеспечивал до 45% общесоюзной добычи нефти, тогда как фонд скважин достигал 85%. Со временем роль и значение этого способа сократились вследствие высокой трудоемкости и малой производительностью до 13,23% общесоюзной добычи. Однако широкое применение этого способа (63% фонда скважин) объясняется большим числом малогабаритных скважин.

С 1955 года получают распространение ПЭЦН. Добыча нефти этим способом из года в год росла и в 1975 года достигла 34% от общесоюзной при 14,4% фрела скважин. Этот способ эксплуатации обеспечивает получение больших дебитов (>40 м3/сутки) из скважин по сравнению с ШГН.

В настоящее время (на 2010 году) сбор скважин: ПЭЦН – 49%, ШГН – 43%, газлифтный способ – 1%, Фонтанный способ – 6%, Прочие – 1%

Геологофизическая характеристика месторождений.

Технология добычи нефти – это гидромеханический процесс движения нефти с ее фазовыми превращениями от забоя скважины до ее устья.

Скважиной называется горная выработка в земной диаметр которой много меньше ее длины.

– формула притока нефти к забою скважины. Где,– коэффициент продуктивности. Нефть, газ и вода залегают в земной коре на глубине от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров, скапливаясь в пустотах и трещинах, называемых порами. В основном в геологическом отношении эти флюиды скапливаются в осадочных породах в отличии от изверженных. Осадочные породы – это глины, пески, песчаники, известняки и доломиты, которые осаждались в различные геологические эпохи в разных бассейнах. В последующие эпохи и далее эти пласты в результате тектонических процессов (это изменение структуры пласта: изгибание или смещение) приобретали благоприятные формы для скопления в них указанных флюидов в виде антиклинальных складок.

Динамический уровень в скважине – это расстояние отсчитываемое от устья скважины до уровня жидкости при ее отборе из скважины. Статический уровень – это расстояние от поверхности до жидкости при остановке скважины. Он определяет собой через плотность жидкости пластовое давление, а динамический уровень – забойной давление.

, где

для фонтанирующей скважины.

Объем куба породы Vобр, см3. Объем зерен кубаVзерен, см3. Тогда объем породы образца равен:, см3. Коэффициентом пористости называется отношение объема породы в образце к его геометрическому объему выражаемый в процентах.

В естественном песчаном грунте форма и размеры песчинок неодинаковы. В природных условиях пески состоят из зерен неправильной формы и самых разнообразных размеров. Уплотнение песчинок в грунте также может быть различным. Все это ведет к тому, что пористость естественного песчаного грунта значительно меньше пористости фиктивного грунта, т.е. грунта составленного из шарообразных частиц одинакового размера. В песчаных известняках и других сцементированных горных породах пористость еще меньше чем в песчаных грунтах из-за заполнения пор различными цементирующими веществами. Пористость увеличивается с уменьшением зерен составляющих породу. Это увеличение пористости вызывается тем, что форма зерен с уменьшением их размера становится обычно более неправильной, поэтому укладка зерен менее плотная. Наибольшей пористостью в естественных условиях обладают осадочные несцементированные или слабо сцементированные породы-пески и глины.

Глинистые сланцы

пористость 0,54-1,4%

Глина

пористость 6-50%

Песок

пористость 6-52%

Песчаник

пористость 3,5-29%

Известняки и доломиты

пористость 0,5-33%

С увеличением глубины залегания порода пористость обычно уменьшается в связи с их уплотнением под давлением вышележащих пород. Наиболее неравномерна пористость карбонатных пород, в которых наряду с крупными трещинами и кавернами имеются блоки, практически лишенные пор.

Пористость коллекторов, дающих промышленную нефть в процентах.

Пески

20-25

Песчаники

10-30

Карбонатные

10-25

Проницаемость пород.

Одним из важнейших свойств, определяющее промышленную ценность нефтяного месторождения является проницаемость его пород, т.е. их способность пропускать через себя жидкость или газ при наличии перепада давления. Движение жидкости и газов в пористой среде называется фильтрацией. Абсолютно непроницаемых горных пород в природе нет. При соответствии давления можно продавить жидкости и газы через любую горную породу. Однако при существующих в нефтяных и газовых пластах перепадах давления многие породы оказываются практически непроницаемыми для жидкости и газа. Все зависит от размеров пор и каналов в горных породах. Поровые каналы в природе условно делятся на 3 категории:

-Сверхкапилярные каналы имеют диаметр больше 0,5мм. Жидкость движется в них, подчиняясь общим законам гидравлики. Эти каналы имеются в горных породах с круглой формой зерен, например в гравийных породах.

-Капилярные каналы имеют диаметр от 0,5 до 0,0002мм. При движении в них жидкости проявляются поверхностные силы, возникающие на поверхности тел: поверхностное натяжение, силы приминания и сцепления и т.д. Эти силы создают дополнительные сопротивления движению жидкости в пласте, поэтому непрерывное движение возможно при наличии перепада давления.

-субкапилярные каналы имеют диаметр меньше 0,0002мм. Поверхностные силы в таких микроскопических каналах настолько велики, что имеющиеся в пластовых условиях перепады давления не в состоянии преодолеть их.

Породы нефтяных и газовых залежей в основном имеют капилярные каналы, это в основном пески, песчаники, доломиты. Непроницаемые перекрытия нефтяных и газовых пластов обычно состоящие из глинистых пород, имеют субкапилярные поры и каналы, и движения жидкости в них не происходит. Обычно фильтрация жидкости и газов в залежах подчиняются закону Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна ее вязкости:

Где — скорость линейной фильтрации;— объемный расход жидкости через породу за единицу времени;— площадь фильтрации;— коэффициент проницаемости:— динамическая вязкость;-перепад давлений на длине образца;— длина пути фильтрации (длина образца). По формуле (1) в лаборатории на образцах нефтесодержащих пород определяют коэффициент проницаемости.

Всистеме СИ величины имеют размерности:— 1м,— 1Пас, -м3/с,=1Мпа. Тогда коэффициент проницаемости=1м2. Таким образом в системе СИ за единицу проницаемости в 1м2принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1м2и длине 1м при перепаде давления 1Па расход жидкости вязкостью 1Пас составляет 1м3/с. Физический смысл размерностисостоит в том, что проницаемость как бы характеризует площадь сечения каналов пористой среды , по которым происходит фильтрация. Если пористость породы в конечном итоге определяет собой запасы нефти, то проницаемость – приток (дебит) жидкости из пласта к скважине. Единица 1м2 велика и неудобна для практических расчетов, поэтому в промысловом деле пользуются практической единицей – дарси. 1Д12=1м2, т.о. 1Д=110-12м2. 1Д – проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1см2и длиной 1см при перепаде давления в 1кгс/см2расход жидкости вязкостью 1сП составляет 1см3/с. 1Д = 1000мД. Проницаемость большей части нефтегазоносных пород составляет от 100 до 2000мД. Проницаемость глинистых пород составляет тысячные и менее доли милидарси.

studfiles.net

Способы добычи нефти (в России): фонтанный, газлифтный (технология)

С момента начала использования нефти в производственных масштабах необходимость ее добычи неуклонно возрастает. Современная промышленность использует нефть для производства различного топлива, строительных материалов. Нефть также служит сырьем при производстве белковых добавок для скота. Самотлорское нефтяное месторождение Нижневартовск, Россия

На территории России находится примерно 13% всех мировых разведанных нефтяных залежей. Так как земли богаты нефтяными запасами, то разработаны определённые методы добычи. Самое крупное месторождение России – Самотлорское. Нефтегазовая отрасль для экономики России является бюджетообразующей.

Основные сведения

Нефть – углеводородная жидкость природного происхождения, маслянистая на ощупь.

Накопление нефти происходит в пористых породах, окруженных кольцом плотных слоев земли. Плотные породы не дают возможности утечки нефти. Так, идеальным видом природного резервуара может послужить слой песчаника окруженного глиной, при этом этот слой должен быть куполообразной формы.

Фонтанная добыча нефти в океане

При обнаружении месторождения нефти в первую очередь необходимо оценить ее количество и качество в подземном резервуаре.

Затем производятся экономические расчеты с целью определения необходимости дальнейшей разработки месторождения. Если результат расчетов положительный, то принимается решение бурить дополнительные скважины и устанавливать на них необходимое оборудование.

Зависимость коэффициента нефтеотдачи от компенсации

Отношение нефти находящейся под землей к количеству нефти, которую можно извлечь называется – коэффициентом нефтеотдачи. Ранее величина коэффициента 30% процентов считалась приемлемой. С развитием технологий величина коэффициента увеличилась до 45%. С ростом технологий добычи нефти этот показатель должен неуклонно увеличиваться.

В подземном резервуаре находится сырая нефть. Также внутри месторождения вместе с нефтью присутствуют газ и вода, обычно под высоким давлением. От величины этого давления зависит метод добычи нефти. При величине давления достаточного для вытеснения нефти на поверхность земли используют фонтанирующий метод.

Фонтанирующий метод

Фонтанный метод добычи нефти считается самым простым и эффективным, особенно на новых участках. Для этого способа не требуется значительных финансовых затрат на подъем сырья, а во время его применения используют исключительно избыточное давление внутри пласта.

Основные способы добычи нефти

Фонтанный способ добычи нефти, относится к самым дешевым в России. К преимуществам применения по сравнению с остальными способами эксплуатации месторождений, можно отнести следующее:

  • несложное оборудование скважины;
  • в скважину с поверхности не подается электричество;
  • широкие возможности для регулировки функционирования скважины;
  • применение практически всех известных методов при исследованиях скважин и пластов горной породы;
  • возможность управлять добычей на расстоянии;
  • длительный межсервисный интервал работы механизмов;

Чтобы начать эксплуатировать скважину фонтанным способом ее необходимо оборудовать специальной запорной арматурой, которая позволит загерметизировать устье скважины, производить регулировку и контроль режимов работы скважины, надежно обеспечить абсолютное закрытие скважины под давлением.

Схема фонтанной добычи нефти из под воды

Через некоторое время после начала эксплуатации давление в скважине уменьшается и фонтан иссякает. С целью того чтобы добыча на этом не останавливалась разработаны способы извлечения за счет внешнего источника энергии, которая способствует подъему нефти на земную поверхность.

Газлифтный способ добычи нефти в России

При использовании газлифтного метода с помощью компрессора в скважину закачивают газообразное вещество, которое смешивается с нефтью. При этом происходит снижение плотности нефти, и увеличение давления забоя по сравнению с давлением внутри пласта, что способствует подъему жидкости к поверхности земли.

Учебный фильм — Добыча нефти

Иногда для подачи газа в скважину под давлением используют рядом находящиеся месторождения газа (метод бескомпрессорного газлифта). На небольшом количестве ранее разведанных месторождений применяют системы эрлифта, в них применяется сжатый воздух.

Газлифтный способ добычи нефти имеет следующие преимущества:

  • механизмы расположены на земле;
  • простота конструкций оборудования;
  • глубины и диаметры скважины не влияют на возможность добычи больших объемов жидкости;
  • простота регулировки дебита нефти скважины;

Но вместе с тем, газлифтный способ добычи нефти имеет некоторые недостатки:

  • сжигание попутного нефтяного газа, смешанного с воздухом;
  • повышенный коррозионный износ трубопроводов.
  • существенные капитальные вложения при строительстве компрессорных станций, ГРП и сети газовых труб для передачи газа на начальном этапе обустройства месторождений;
  • большие удельные затраты энергии на добычу единицы продукции при эксплуатации малодебитных скважин;

В России газлифтный метод применяется на месторождениях, расположенных в Западной Сибири.

Насосный способ

Для применения насосного способа эксплуатации на расчетную глубину опускают насосное оборудование. Энергию, необходимую для работы оборудования передают различными способами с поверхности земли.

Общая схема добычи нефти

 

 

На нефтедобывающих месторождениях в России преимущественно производятся работы с применением штанговых насосов.

Для выкачки нефти при помощи штанговых насосов в скважину опускают трубы, внутри которых установлен цилиндр, всасывающий клапан и плунжер. Работа штангового насоса основана на механической передаче энергии движения (через штанги).

При заглубленности штанговых насосов до 400 метров производительность может достигать 500 м3/час. Длина штанги зависит от глубины скважины и набирается путем соединения между собой частей длиной восемь метров каждая. Для точного подбора длины существуют подгонные штанги длиной от одного метра.

К преимуществам данного способа можно отнести:

  • высокую надежность;
  • простоту диагностики;
  • с учетом скорости и глубины скважины насос способен извлекать продукт до полного истощения скважины;
  • возможность добычи при высоких температурах;
  • низкая стоимость.

К недостаткам относятся:

  • невозможность применения для искривленных скважин;
  • глубина и объем скважин, ограничены весом штанг и запасом прочности;
  • ограниченный срок службы.

Наибольшее распространение в России получили установки с центробежными электронасосами. На многих месторождениях во время эксплуатации для откачки нефти используются скважинные насосы с электроприводом. Центробежные насосы наиболее уместно использовать на старых месторождениях с большим соотношением вода-нефть.

Центробежные насосы тип RM с приводом от магнитной муфты не имеют уплотнения вала, а используют постоянный магнит для передачи вращательного движения

При использовании насосов увеличивается нефтеотдача скважины. Наибольший эффект от применения насосов можно получить на финальном этапе эксплуатации скважины.

В состав установки с погружным электронасосом входит:

  • погружной электродвигатель;
  • многоступенчатый насос;
  • кабельная линия электроснабжения.

Оборудование опускается в скважину через насосные трубы. Станцию управления и трансформатор устанавливают на поверхности.

Винтовые насосы

По принципу ротационного выдавливания жидкости работают винтовые насосы. Имея форму спирали, система основывается на роторе, который вращается внутри статора, неподвижно закрепленного. Ротор имеет форму винта, имеющего небольшой диаметр с глубокой круглой резьбой и очень большим расстоянием между соседними вершинами резьбы.

Системы винтовых насосов PCM Moineau для добычи тяжелой нефти

Работа ротора, обеспечивается с помощью штанг, которые крепятся к двигателю, установленному на земле. В современных роторных установках используются погружные электродвигатели, а вращение ротора обеспечивается с редуктором. В большинстве случаев винтовые насосы имеют широкие возможности и обладают высокой надежностью в работе.

Преимущества винтовых насосов

Благодаря своей конструкции они обладают высоким КПД и значительной стойкостью к взаимодействию с твердыми абразивными частицами. Применение двигателей малой мощности обеспечивает небольшое потребление электроэнергии и сокращение затрат, связанных с подъемом нефти.

У винтовых насосов по сравнению со штанговыми, более продолжительный срок эксплуатации, а благодаря меньшей частоте вращения, неисправности штанг встречаются реже. Первоначальные инвестиции для них обычно ниже, чем для других способов механизированной добычи нефти.

Винтовые насосы имеют производительность до 800 м3 добычи нефти в сутки и используются на глубине до трех километров. К недостаткам можно отнести невозможность работать с сероводородом или некоторыми химическими веществами.

Подводя итоги, стоит подчеркнуть, любая технология добычи нефти хороша, выбирается подходящая исходя из свойств нефтяных пластов и начального капитала инвестора. Так, фонтанный способ — является самым простым, газлифтный — самым специфичным, а насосный — самым популярным сегодня способом изъятия нефти из недр земли.

Реклама партнеров

Видео: Добыча нефти в России

promtu.ru

1. Способы добычи и обогащения полезных ископаемых

1.1. Способы добычи ископаемых и их сравнительная эффективность.

Производство конечной продукции в промышленности представляет сложный процесс, который обусловлен видом сырья, условиями его переработки и другими обстоятельствами. В различных отраслях индустрии он имеет свою специфику. Однако независимо от этого его можно представить в общем плане в виде следующей схемы (рис. 1.).

Получение исходных материалов

Полезные

ископаемые

Добыча сырья

Подготовка и обогащение

Производство изделий

Рис. 1. Общая схема производственного процесса в промышленности

Следовательно, полезные ископаемые составляют первичную, базисную основу промышленного производства. Чтобы получить конечную продукцию необходимо природные ресурсы извлечь из недр на поверхность. Этот первичный этап промышленного производства называется добычей. Добыча полезных ископаемых проводится открытым и подземным способами. В первом случае ресурсы изымаются из недр после удаления пород, которые покрывают их. В этом случае ископаемые извлекаются как бы с поверхности земли. При подземной добыче ископаемые извлекаются на поверхность из под покрывающих пород через специальные горные выработки, пройденные в горных породах. Выбор способа добычи зависит от вида природных ресурсов, горно-геологических условий их залегания и других обстоятельств. Наиболее прогрессивный способ добычи — открытая разработка полезных ископаемых. Это объясняется рядом преимуществ по сравнению с подземной добычей. В открытых разработках рабочее пространство не ограничено, как в шахтах. В результате создаются благоприятные условия для применения мощных, высокопроизводительных машин. Производственный процесс высокомеханизированный и выполняется почти без ручных работ. Как следствие производительность труда в 3-6 раз большая, чем в шахтах. Высокий уровень механизации снижает трудоемкость производства и обеспечивает более легкие, безопасные, гигиенические условия труда горняков. Благодаря широкому развитию фронта работ необходим меньший период на строительство открытых разработок, быстрее осваиваются проектные мощности. В результате капитальные вложения при строительстве карьера в 1,5-2,5 раза меньше, чем при шахтных разработках.

Все приведенные обстоятельства объясняют высокую эффектив­ность открытых разработок. Поэтому преимущественное развитие данного способа добычи определяет прогрессивные тенденции в промышленности. Широкое развитие открытых разработок сдерживается рядом обстоятельств. Во-первых, больше зависимость разработок от природных условий (климатических, горно-геологических и др.). Достаточно отметить, что добыча ископаемых этим способом при современном уровне развития научно-технического прогресса ограничена глубинами до 500 м. Во-вторых, значительное влияние на окружающую среду, которое может быть настоль­ко негативным, что делает экологический фактор основным в определении способов добычи сырья. Однако современный уровень развития научно-технического прогресса позволяет уменьшить влияние этих обстоятельств на разработку ресурсов открытым способом.

1.2. Открытая разработка природных ресурсов

Открытым способом добывают все сырье для производства строительных материалов, большую часть железных, хромовых, медных руд, значительную долю марганца, сланцев, угля и дру­гих ископаемых.

Применение открытых разработок экономически целесообразно при условии, что себестоимость единицы добываемого сырья меньше или равна себестоимости его извлечения подземным способом. Открытые разработки используются при относительно неглубоком залегании от земной поверхности ресурсов. Так, в Кривом Роге (Украина) железные руды добываются с глубин до 250 м. Выбор способа зависит также от мощности пластов. Маломощные пласты не эффективно разрабатывать даже при относительно неглубоком залегании, так как необходимо перемещать значительные объемы пустой породы на единицу сырья. Поэтому только часть всех запасов природных ресурсов пригодна для открытых разработок.

Производственный процесс открытой добычи значительно проще, чем при подземных разработках ресурсов. Он состоит из подготовительных, вскрышных и очистных работ. Подготовительные работы проводятся с целью удаления с полей разработок природных и искусственных преград, которые сдерживают производство. Обычно природными преградами являются леса, реки, болота, озера и др. Для проведения открытых горных работ вырубают леса, осушают болота, создают специальные скважины или горные выработки для понижения уровня грунтовых вод. В целях охраны разработок от атмосферных осадков прокладывают канавы, по которым воды отводятся за пределы разработок. Искусственными преградами могут быть различные строения (дороги, поселения и др.). При необходимости они переносятся за границы месторождений. В подготовительный период прокладывают подъездные пути, различные инженерные коммуникации.

Рис.2.СХЕМА КАРЬЕРА

Когда на месторождении выполнены названные работы, приступают к вскрышным, то есть удалению пустой породы, покрывающей руду. В результате открывается непосредственно доступ к природным ресурсам. Удаление породы проводят послойно (рис. 2). В процессе разработки каждый слой приобретает форму уступа, ступени. Торцевая часть его называется забоем. На площадках уступа размещают горное оборудование, транспортные средства, а сам уступ называют вскрышным. Способ удаления вскрышных пород зависит от их физических свойств. Рыхлые и мягкие породы удаляют механическим способом с использованием экскаваторов, бульдозеров. Твердые, скальные породы первоначально разрушают взрывом, а затем перемещают механическими средствами. Вынутую породу перевозят в отвалы – специально отведенные площадки, которые могут быть расположены как в выработанном пространстве (внутренние отвалы), так и за его пределами (внешние отвалы). Перемещение пустой породы в отвалы называется отвальными ра­ботами.

Очистные работы включают операции по изъятию полезных ископаемых из недр, и свое название получили от сущности назначения. Они проводятся, когда обнажены природные ресурсы. Добыча проводится, как и при удалении вскрышных пород – послойно. Образованные уступы называются очистными.

Основным механическим средством при проведении вскрышных и очистных работ является экскаватор – самоходная землеройная машина, которая выполняет выемку породы и ее перемещение в ковше. Экскаваторы бывают одноковшовыми и многоковшовыми.* Применяются также драглайны – канатно-ковшовые экскаваторы. Они отличаются от одноковшовых экскаваторов тем, что ковш со стрелой соединен тросом. Драглайны бывают шагающими и на гусеничном ходу. Кроме экскаваторов, на открытых разработках применяются скреперы, бульдозеры, буровзрывная техника и другие машины, которые имеют вспомогательное назначение.

Предприятия, которые представляют совокупность горных выработок, оборудование для добычи ископаемых открытым способом называются карьерами, а в угольной промышленности – разрезами.

Для оценки эффективности открытой добычи используется показатель коэффициент вскрыши, который представляет отношение объема пустой породы к количеству добытого полезного ископаемого. Этот показатель показывает количество перемещаемой пустой породы на единицу добытого сырья.

* Многоковшовые экскаваторы бывают цепными (ковши расположены на цепи) и роторными (ковши размещены на вращающемся колесе – роторе).

Коэффициент вскрыши при добыче нерудных материалов составляет около 1 м³ пустой породы на одну тонну сырья (1 м³ /т), угля – до 15 м³ /т. С развитием добычи сырья разрабатывается все больше месторождений с худшими горно-геологическими условиями, а это обусловливает увеличение коэффициента вскрыши. Так, в 60-е годы на угольных разрезах Кузбасса этот показатель составлял 4 м³ /т, а в 90-е – более 7 м³ /т. Такой динамике показателя благоприятствует эксплуатация все более мощной техники, которая позволяет с меньшими затратами изымать руду из недр.

Открытая добыча значительно влияет на окружающую среду. Во-первых, это влияние обусловлено изъятием из хозяйственной деятельности значительных земельных угодий под карьеры, отвалы, которые в современных условиях на каждом предприятии занимают площади в несколько квадратных километров. Достаточно отметить, что размеры одного из крупнейших угольных разрезов «Богатырь» (Казахстан) составляют около 10 км². В крупнейших горнорудных районах под карьерами и отвалами заняты десятки тысяч гектаров. При этом можно отметить, что под них отводятся весьма продуктивные почвы. Так, на Курской магнитной аномалии для разработок железных руд отведено около 15 тыс. га, в том числе 9 тыс. га пашни, а здесь самые продуктивные в мире почвы – черноземы, что еще более увеличивает негативное экологическое воздействие на среду.

Строительство карьеров глубиной сотни метров обусловливает понижение уровня грунтовых вод. А это отрицательно проявляется на водообеспечении хозяйства, а также продуктивности почвы.

Значительное влияние на окружающую среду оказывают отвалы от вскрышных пород. Кроме изъятия земель из хозяйственной деятельности, отвалы загрязняют воздух, воду, почву элементами отвальных пород. Глубина этого процесса зависит как от масштабов, так и химического состава отвалов. Так, соли попадают в компоненты природы, изменяют их химический состав, растительность окружающей среды, повышают заболеваемость населения. Уменьшить отрицательное влияние позволяет рекультивация земель, использование всех пород отвалов в хозяйственных целях. Из отвалов возможно получать различные строительные материалы, минеральные удобрения, глинозем и др. При этом себестоимость продукции значительно меньше, чем из специально добытого сырья.

1.3. Подземная добыча минерального сырья и топлива

Подземными способами разрабатывают природные ресурсы, добыча которых невозможна, или экономически нецелесообразна открытыми разработками. Обычно подземные способы используются для извлечения ископаемых, залезающих на более значительных глубинах, с меньшей мощностью пластов и другими худшими горно-геологическими условиями, когда себестоимость одной тонны равна или меньше, чем при открытой добыче. Основные виды подземной добычи — шахтная, подземное выщелачивание, подземная газификация, добыча нефти и газа.

Наиболее широкое распространение получила шахтная разработка недр. Этим способом возможно добывать сырье с глубин до 2 тыс. м. Шахта представляет собой совокупность горных выработок, через которые полезные ископаемые извлекаются из недр на поверхность. Перед разработкой месторождение разбивается на шахтные поля — участки, которые разрабатываются одним предприятием — шахтой. Строительство шахты начинается с проходки вертикальных стволов, которыми вскрывается полезный пласт (рис.3.). Каждая шахта имеет не менее двух стволов, что улучшает ее вентиляцию. По стволам проводят подъем, спуск ископаемых, вспомогательных материалов, техники, людей, подачу энергии, вентиляцию и др. Для этих целей ствол разделяют на секции для подъема и спуска работающих, грузов. В специальном отделении расположены трубы для откачки воды, воздуха, электрические и телефонные линии. Имеется отделение с лестницами и площадками для самостоятельного подъема рабочих из шахты при аварии подъемного механизма.

В шахтах могут быть вертикальные горные выработки, которые служат для тех же целей, что и ствол, но не имеют непосредственного выхода на поверхность. Эти выработки называют слепыми стволами.

1. Ствол шахты.

2. Квершлаг.

3. Бремсберг.

4. Штрек.

5. Уклон.

6. Простирание пласта угля.

7. Падение пласта угля.

Рис. 3. РАЗМЕЩЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ШАХТЕ

В горных районах для вскрытия ископаемых создают горизонтальные или близкие до такого положения выработки — штольни. Они выполняют те же функции, что и стволы. В нижней части ствола создается рудничный двор, где перегружают руду с транспортных средств, в подъемный механизм. Здесь размещаются ремонтные мастерские, электрические подстанции, депо, гаражи для транспорта и др.

От нижней части ствола с теми же функциями прокладывают горизонтальные капитальные горные выработки. Они могут проведены по простиранию пласта ископаемого и в пустой породе. В первом случае такая выработка называется штреком, а во втором — квершлагом. Последняя выработка прокладывается от ствола до полезного пласта и создается для его вскрытия. Квершлаг от ствола строят в тех случаях, когда ископаемое залегает в неблагоприятных условиях под природными или искусственными преградами и экономически нецелесообразно прокладывать ствол непосредственно над месторождением.

В шахте создаются также наклонные горные выработки. Если она пройдена в плоскости пласта с вышележащих горизонтов — называется бремсбергом, а с нижележащих — уклоном.

Все названные горные выработки являются капитальными строениями, создаются в подготовительный период и эксплуатируются столько же, как и шахта. Капитальные выработки укрепляются железобетонными, чугунными тюбингами и в них размещают различию оборудование. После прокладки капитальных выработок приступают к промышленной разработке месторождения, что достигается проведением очистных работ. Сущность их сводится к отделению ископаемого от пласта и транспортировке породы на поверхность. Процесс отделения руды от пласта породы называется отбойкой, а место где проводится он — забоем или лавой. Отбойку проводят ручным, взрывным и машинным спо­собами. Выбор вида отбойки зависит от научно-технического прогресса, физических и химических свойств ископаемых. Еще в начале двадцатого столетия основным приспособлением шахте­ров были обушок, сани-волокуши, которые тянули рабочие. Откатку руды проводили в вагонетках, которые возила лошадь. В современных шахтах твердые породы взрывают, менее прочные (соль, уголь) отделяют машинным методом. При этом широко используются специальные комбайны, которые проводят отбойку породы, погрузку ее на транспортное средство. Ручная отбойка с применением пневматических молотков используется ограничено, из-за большой трудоемкости, низкой производительности труда. По мере изъятия породы забой и техника передвигаются по простиранию пласта. Это обусловливает непостоянство рабочего места, а постепенное его движение усложняет автоматизацию работ.

Отделение руды от пласта требует крепления вышележащих пород от обрушения. Для этого в выработках используют древесину или металлическую крепь, а работы называются креплением кровли.

Простейший метод удаления руды из лавы — спуск ее под воздействием собственного веса. Такой способ применяют, когда забой расположен выше транспортной горной выработки. Преимущественно руду из лавы удаляют специальными вагонами, скребковыми механизмами, транспортерами и другими транспортными средствами. По откаточным горным выработкам руду перемещают до стволов ленточными конвейерами, локомотивами с вагонетками грузоподъемностью до I т в зависимости от мощности шахты. В качестве локомотивов используют аккумуляторные и контактные электровозы с шириной рельсового пути 600-900 мм. Для сравнения отметим, что этот показатель на железнодорожном транспорте составляет 1420 мм. Современные конвейеры перемещают за час до 3000 т породы.

Подъем руды на поверхность осуществляется клетьевым и скиповым способами. В первом случае руду поднимают по стволу совместно с вагонеткой, и после разгрузки на поверхности она вновь спускается в шахту. Более эффективный подъем — скиповый — в специальных емкостях грузоподъемностью 10-50 т, которые расположены в стволе. При этом внизу ствола порода с транспортного средства перегружается в скип, который поднимается на поверхность. Такой подъем оборудован, как правило, дву­мя скипами. Когда один находится под разгрузкой, то второй в этот период загружают, а затем наоборот.

При шахтной разработке недр меньше нарушается поверхность земли по сравнению с открытым способом. Однако извлечение руды из-под покрывающих пород образует в недрах пустоты. Под воздействием пластичности пород происходит механическое нарушение недр, проседание поверхности, увеличивается заболоченность территорий, образуются искусственные озера, трещины на поверхности земли, разрушение зданий. С расширением масштабов разработок эти экологические явления значительно возрастаю, что требует больших капитальных вложений на крепление

кровли. Уменьшить отрицательное экологическое влияние позволяет совершенствование методов разработки природных ресурсов, закладка выработанных пустот отходами производства.

Подземное выщелачивание применяется для разработки урановых руд, солей, руд цветных металлов. В Беларуси таким способом разрабатывают Мозырское месторождение каменной соли. Подземное выщелачивание основано на свойствах руд растворяться в воде, кислотах. При этом способе месторождение вскрывают скважинами, обустроенными концентрическим распо­ложением труб по схеме труба в трубе (рис.4). Через одну из труб в недра подают растворитель. Он легче рассола и располагается вверху камеры выщелачивания. Растворитель постепенно насыщается компонентами руды, становится тяжелее, спускается вниз камеры и выдавливается через одну из труб на поверхность. Для прекращения выщелачивания руды в камеру подаются инертные вещества (сжатый воздух, нефтепродукты и др.), которые защищают верх камеры от растворения.

РИС. 4. СХЕМА РАССОЛОДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ.

Таким образом, процесс значительно проще по сравнению с шахтным. Добыча сырья сводится к подаче растворителя в недра и транспортировка рассолов по трубопроводам до мест переработки. При этом исключается присутствие людей под землей, что улучшает условия труда, безопасность и повышает производительность. Снижаются сроки подготовки месторождения для эксплуатации, капитальные вложения на добычу единицы сырья. По расчетам специалистов, только за счет затрат на проходку шахтных стволов возможно пробурить и обустроить скважины для добычи ископаемых. Поэтому таким способом по­лучают наиболее дешевое сырье.

Подземное выщелачивание позволяет более рационально использовать ресурсы недр, расширить сырьевую базу промышленности. Добыча руды шахтным способом ограничена глубиной и условиями залегания пород. Разработка глубокозалегающих пластов, находящихся в сложных горно-геологических условиях, шахтным способом не всегда целесообразна. Добыча солей из-за их пластичности возможна на глубину до 1000 м. Хозяйственное использование руд, не отвечающих требованиям кондиции, возможно только подземным выщелачиванием. Этим способом расширяется сырьевая база за счет более полного изъятия ископаемых из недр уже отработанных участков шахтных полей, где потери ресурсов могут достигать 3/4 общих запасов.

Подземное выщелачивание — более экономичный и экологичный процесс. Применение специальных растворителей позволяет извлекать только полезный компонент, а все остальные вещества, которые могут составлять более 9/10 массы породы, оставлять в недрах. В результате на поверхности образуется меньше отходов.

studfiles.net

Способы добычи нефти: механизированный, интенсификации и насосный

С начала использования жидких, ископаемых углеводородов в промышленности востребованность в добываемом сырье растет, а методы добычи нефти модернизируются, что в итоге влияет на стоимость и конкурентоспособность нефтепродуктов на мировом рынке.

Основная информация

Нефть — маслянистая жидкость естественного происхождения, состоящая из сложных органических соединений — углеводородов и других химических элементов, относится к ископаемому топливу. Естественный цвет нефти — черный. Вещество обладает специфическим, резким запахом, что объясняется присутствием в продукте азота и серы.

Нефть широко представлена в промышленности, где используется для изготовления топлива, строительных материалов, белковых добавок и пр.

Помимо промышленных методов, добычу нефти кустарным способом до сих пор осуществляют. Это разработка поверхности месторождений ручными или маломощными механическими приспособлениями, с привлечением наемного рабочего персонала. К преимуществам кустарного метода добычи относят малую капиталоемкость, и быструю окупаемость предприятий.

Разведка и оценка месторождений

Нефть накапливается в пористых породах, окруженных тяжелыми слоями почвы. Идеальное месторождение — окольцованный глиной куполообразный слой песчаника.

При обнаружении месторождения, главная задача для разработчика — определить объем источника, качество сырья и способы добычи нефти. Затем, произвести расчеты для определения целесообразности и перспектив дальнейших изысканий. Получив положительные результаты, на нефтеносном участке, устанавливают оборудование для бурения дополнительных скважин.

Отношение объема сырой нефти, под землей, к извлекаемому количеств — коэффициент нефтеотдачи. На сегодня приемлемой считается цифра — 45%, и в перспективе развития технологий данное число обещает расти.

Определение способа добычи жидкого топлива, во многом, зависит от объема газа, воды, и уровня давления в резервуаре.

Методы эксплуатации нефтедобывающих скважин

Основные способы добычи нефти:

  • фонтанный
  • газлифтный
  • насосный

Фонтанный метод — добыча сырья, основанная на использовании существующих физических законов, позволяющих нефти естественным образом подыматься по стволу.

Механизированная добыча нефти — газлифтный и насосный способ, предполагает применение дополнительных приспособлений для извлечения и подъема жидкости на поверхность.

Применение Фонтанного способа

Фонтанный метод добычи нефти предполагает обязательное присутствие определенного объема жидкости в стволе:

  • во время бурения — специального раствора;
  • по окончании — технической воды;
  • в процессе работы — сырой нефти.

Бурения нефти

Жидкость, находящаяся в стволе установки, создает гидростатическое давление. Для того чтобы стартовал процесс поступления нефти из источника, внутрипластовое давление должно превысить давление воды в стволе. При соблюдении таких условий происходит естественный подъем вещества. Подымаясь по стволу, нефть фонтанирует на выходе, что и стало поводом для названия метода.

Подъем и выброс сырья может происходить как естественным путем, так и при внешнем воздействии. Способ искусственного стимулирования предполагает поддержку давления в пласте за счет дополнительной закачки жидкости или газа.

Фонтанирующая скважина, оснащается оборудованием, позволяющим осуществлять контроль за движением потоком вещества в резервуаре. Чтобы предотвратить спонтанные выбросы, колонны оборудуют муфтами, и клапанами для добавки химических реагентов и движения сырья.

Подъем вещества из пласта происходит за счет уменьшения давления жидкости в стволе, путем снижения ее плотности или объема, включающего замещение бурового раствора на пресную воду.

Общая схема добычи нефти

Режим работы

Порядок функционирования нефтедобывающего производства зависит:

  • от особенностей месторождения;
  • основного и дополнительного оборудования.

Чтобы дать характеристику месторождению, обеспечить его долговременную эксплуатацию, и рентабельно добывать сырье, проводят систематические исследования, последовательно изменяя режим отбора нефти и замеряя забойное давление. В результате получают:

  • данные по существующим технологическим режимам, при разных параметрах устьевого давления;
  • составляют графики зависимости объема добываемой нефти, за единицу времени, и количества газа, от величины диаметра штуцера.

Скважины подобного типа делятся на месторождения:

  • с постоянным объемом добычи — 40–50т/сут.;
  • с переменной подачей сырья;
  • функционирующие в режиме накопления.

Добытое сырье транспортируется в емкости-сепараторы, где происходит разделение нефти и газа.

В зависимости от особенностей месторождения, отличительных черт пласта, геологических и технических факторов, влияющих на процесс добычи, фонтанная добыча нефти способна вестись полный период эксплуатации скважины с последующим переходом к механизированным способам добычи нефти.

Обзор методов механизированной добычи

Механизированная добыча нефти — процесс разработки месторождения в условиях низкого межпластового давления, не способствующего отбору сырья естественным путем.

На сегодня только 25% от общего числа действующих скважин — работают в режиме фонтанного метода. В остальных случаях, снижение уровня добычи приводит к задействованию механизированных методов — инженерных решений, позволяющих применять индивидуальный подход к отдельным скважинам.

К достоинствам механизированных методов относят увеличение выработки пласта, достигающегося снижением критического уровня забойного давления.

При достаточном экономическом обосновании механизированная разработка может применяться не только на поздних, но и на ранних добывающих стадиях производства, что позволяет ощутимо ускорить добычу нефти.

Особенности применения газлифтного метода

Прекращение фонтанирования нефтяной скважины означает:

  • уменьшение внутрипластовой энергии;
  • необходимость перехода на механизированное обслуживание месторождения.

Данный способ добычи называется газлифтным и предполагает дополнительное газовое стимулирование пласта из внешних источников.

Газлифт — конструкция, состоящая из колонны и находящимися в ней насосно-компрессорными трубами. Подъем продукта обеспечивается влиянием сжатого воздуха, за что систему называют воздушным подъемником, а способ разработки скважин — газлифтным.

Преимущества газлифтного способа:

  • выемка значительных объемов сырья;
  • несложное устройство и обслуживание конструкции;
  • возможность разработки обводненных скважин.

Недостатки метода:

  • расход насосно-компрессорных труб;
  • малый КПД газлифтного способа.

Устройство и оборудование газлифтных нефтедобывающих скважин принципиально не отличается от конструкций, использующих фонтанный метод.

Когда применяется штанговый метод добычи

Извлечение нефти с использованием штанговых глубинных насосов — распространенный метод добычи жидкого топлива. В России данным способом эксплуатируется до 70% буровых скважин, и добывается 1/3 часть, от общего объема сырья. Умеренные затраты на оборудование и обслуживание нефтедобывающих конструкций разрешает эксплуатацию месторождений с минимальным дебитом.

Насосный способ добычи нефти позволяет поднимать сырье с глубины до 3 км, и чаще всего применяется на средне- и малодебетных скважинах.

Интенсификация добычи

Эффективность эксплуатации нефтеносных пластов промышленными методами на сегодня не удовлетворяет нефтедобывающие компании. Окончательная отдача от разработок составляет 25–40%, что заставляет владельцев месторождений модернизировать виды добычи.

По расчетам, неизвлекаемые остатки нефти составляют 50–70% от начальных запасов, поэтому все большее значение приобретает интенсификация добычи нефти, позволяющая увеличить доходность предприятия без привлечения дополнительного капитала.

Задачи повышения методов нефтеотдачи

В целях повышения рентабельности и снижения уровня капитализации сроки разработки скважин делят на три этапа:

  • Первый — фонтанный метод с допустимо возможной разработкой пласта естественным путем.
  • Второй — поддержание давления в пластах при закачке реагентов — воды или газа.
  • Заключительный — для улучшения результативности и увеличения отдачи пласта, где и применяются методы интенсификации добычи нефти.

Итоговое распределение нефтенасыщенности требует максимального воздействия на рассеянное по отдельным областям и труднопроходимым слоям пласта сырье. Бесспорно, что при многообразии остаточных запасов и условий их сохранения не существует универсального средства увеличения отдачи пластов. Существующие способы стимулирования нефтеносных пластов характеризуются узконаправленным эффектом, воздействующим на отдельные факторы, влияющие на остаточное состояние нефти.

Видео: Фонтанная и газлифтная добыча нефти

promzn.ru

Основные способы добычи нефти

Лекция 1.Основные способы добычи нефти.

Существует 3 основных способа добычи нефти: фонтанный, газлифтный и механизированный, включающий несколько видов насосной добычи: штанговым глубинным насосом (ШГН), погружными электроцентробежными насосами (ПЭЦН), электродиафрагменными насосами (ЭДН), электровинтовыми насосами (ЭВН). За рубежом довольно широкое распространение получили гидропоршневые насосные агрегаты (ГПНА).

Фонтанный – самый простой и самый дешевый способ эксплуатации. Однако не все скважины могут длительное время фонтанировать. В этом случае их переводят на механизированные способы добычи нефти. Вместе с тем фонтанный способ при поддержании пластового давления также можно отнести к механизированному. Если подсчитать мощность, расходуемую на закачку воды при ППД, и отнести ее к фонду добывающих скважин, то получим удельную дополнительную мощность на 1 скважину в 13,5 кВт, что вполне соизмеримо с мощностью, затрачиваемой при добыче нефти насосным способом.

Газлифтный способ эксплуатации также относится к механизированному, т.к. для работы этих скважин необходимо закачивать сжатый газ, на что расходуется дополнительная энергия. Газлифтный способ, дававший в 1946 году 37% общесоюзной добычи, был распространен главным образом на промысла объединения Азнефть. Фонд газлифтных скважин, составлявшие в то время 10,8% в дальнейшем сократился вследствие неэкономичности газлифтного способы эксплуатации. К 1980 году добыча нефти составила 3,73%, а фонд скважин 2,87%.

Удельный вес способов эксплуатации по добычи нефти (% к годовой) и фонду скважин ( % ко всему фонду)

Способ эксплуатации

1950г.

1960г.

1965г.

1970г.

1975г.

1980г.

2100г.

Фонтанный

32,83

4,0

73,71

18,81

64,36

18,75

55,17

16,58

41,58

13,85

51,3

15,08

6

Газлифтный

21,3

7,8

2,33

3,45

1,76

3,0

1,89

3,42

5,66

4,83

3,73

2,87

1

ШГНУ

45,11

85,4

17,36

74,39

18,46

71,1

18,77

70,1

15,07

67,18

13,23

63,0

43

ПЭЦН

6,14

2,98

15,07

6,48

24,15

9,66

33,6

14,46

31,75

19,08

49

Как видно из таблицы штанговый способ эксплуатации до 1950 года обеспечивал до 45% общесоюзной добычи нефти, тогда как фонд скважин достигал 85%. Со временем роль и значение этого способа сократились вследствие высокой трудоемкости и малой производительностью до 13,23% общесоюзной добычи. Однако широкое применение этого способа (63% фонда скважин) объясняется большим числом малогабаритных скважин.

С 1955 года получают распространение ПЭЦН. Добыча нефти этим способом из года в год росла и в 1975 года достигла 34% от общесоюзной при 14,4% фрела скважин. Этот способ эксплуатации обеспечивает получение больших дебитов (>40 м3/сутки) из скважин по сравнению с ШГН.

В настоящее время (на 2010 году) сбор скважин: ПЭЦН – 49%, ШГН – 43%, газлифтный способ – 1%, Фонтанный способ – 6%, Прочие – 1%

Геологофизическая характеристика месторождений.

Технология добычи нефти – это гидромеханический процесс движения нефти с ее фазовыми превращениями от забоя скважины до ее устья.

Скважиной называется горная выработка в земной диаметр которой много меньше ее длины.

– формула притока нефти к забою скважины. Где,– коэффициент продуктивности. Нефть, газ и вода залегают в земной коре на глубине от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров, скапливаясь в пустотах и трещинах, называемых порами. В основном в геологическом отношении эти флюиды скапливаются в осадочных породах в отличии от изверженных. Осадочные породы – это глины, пески, песчаники, известняки и доломиты, которые осаждались в различные геологические эпохи в разных бассейнах. В последующие эпохи и далее эти пласты в результате тектонических процессов (это изменение структуры пласта: изгибание или смещение) приобретали благоприятные формы для скопления в них указанных флюидов в виде антиклинальных складок.

Динамический уровень в скважине – это расстояние отсчитываемое от устья скважины до уровня жидкости при ее отборе из скважины. Статический уровень – это расстояние от поверхности до жидкости при остановке скважины. Он определяет собой через плотность жидкости пластовое давление, а динамический уровень – забойной давление.

, где

– для фонтанирующей скважины.

Объем куба породы Vобр, см3. Объем зерен кубаVзерен, см3. Тогда объем породы образца равен:, см3. Коэффициентом пористости называется отношение объема породы в образце к его геометрическому объему выражаемый в процентах.

В естественном песчаном грунте форма и размеры песчинок неодинаковы. В природных условиях пески состоят из зерен неправильной формы и самых разнообразных размеров. Уплотнение песчинок в грунте также может быть различным. Все это ведет к тому, что пористость естественного песчаного грунта значительно меньше пористости фиктивного грунта, т.е. грунта составленного из шарообразных частиц одинакового размера. В песчаных известняках и других сцементированных горных породах пористость еще меньше чем в песчаных грунтах из-за заполнения пор различными цементирующими веществами. Пористость увеличивается с уменьшением зерен составляющих породу. Это увеличение пористости вызывается тем, что форма зерен с уменьшением их размера становится обычно более неправильной, поэтому укладка зерен менее плотная. Наибольшей пористостью в естественных условиях обладают осадочные несцементированные или слабо сцементированные породы-пески и глины.

Глинистые сланцы

пористость 0,54-1,4%

Глина

пористость 6-50%

Песок

пористость 6-52%

Песчаник

пористость 3,5-29%

Известняки и доломиты

пористость 0,5-33%

С увеличением глубины залегания порода пористость обычно уменьшается в связи с их уплотнением под давлением вышележащих пород. Наиболее неравномерна пористость карбонатных пород, в которых наряду с крупными трещинами и кавернами имеются блоки, практически лишенные пор.

Пористость коллекторов, дающих промышленную нефть в процентах.

Пески

20-25

Песчаники

10-30

Карбонатные

10-25

Проницаемость пород.

Одним из важнейших свойств, определяющее промышленную ценность нефтяного месторождения является проницаемость его пород, т.е. их способность пропускать через себя жидкость или газ при наличии перепада давления. Движение жидкости и газов в пористой среде называется фильтрацией. Абсолютно непроницаемых горных пород в природе нет. При соответствии давления можно продавить жидкости и газы через любую горную породу. Однако при существующих в нефтяных и газовых пластах перепадах давления многие породы оказываются практически непроницаемыми для жидкости и газа. Все зависит от размеров пор и каналов в горных породах. Поровые каналы в природе условно делятся на 3 категории:

-Сверхкапилярные каналы имеют диаметр больше 0,5мм. Жидкость движется в них, подчиняясь общим законам гидравлики. Эти каналы имеются в горных породах с круглой формой зерен, например в гравийных породах.

-Капилярные каналы имеют диаметр от 0,5 до 0,0002мм. При движении в них жидкости проявляются поверхностные силы, возникающие на поверхности тел: поверхностное натяжение, силы приминания и сцепления и т.д. Эти силы создают дополнительные сопротивления движению жидкости в пласте, поэтому непрерывное движение возможно при наличии перепада давления.

-субкапилярные каналы имеют диаметр меньше 0,0002мм. Поверхностные силы в таких микроскопических каналах настолько велики, что имеющиеся в пластовых условиях перепады давления не в состоянии преодолеть их.

Породы нефтяных и газовых залежей в основном имеют капилярные каналы, это в основном пески, песчаники, доломиты. Непроницаемые перекрытия нефтяных и газовых пластов обычно состоящие из глинистых пород, имеют субкапилярные поры и каналы, и движения жидкости в них не происходит. Обычно фильтрация жидкости и газов в залежах подчиняются закону Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна ее вязкости:

Где — скорость линейной фильтрации;- объемный расход жидкости через породу за единицу времени;- площадь фильтрации;- коэффициент проницаемости:- динамическая вязкость;-перепад давлений на длине образца;- длина пути фильтрации (длина образца). По формуле (1) в лаборатории на образцах нефтесодержащих пород определяют коэффициент проницаемости.

В системе СИ величины имеют размерности: — 1м,- 1Пас, -м3/с,=1Мпа. Тогда коэффициент проницаемости=1м2. Таким образом в системе СИ за единицу проницаемости в 1м2принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1м2и длине 1м при перепаде давления 1Па расход жидкости вязкостью 1Пас составляет 1м3/с. Физический смысл размерностисостоит в том, что проницаемость как бы характеризует площадь сечения каналов пористой среды , по которым происходит фильтрация. Если пористость породы в конечном итоге определяет собой запасы нефти, то проницаемость – приток (дебит) жидкости из пласта к скважине. Единица 1м2 велика и неудобна для практических расчетов, поэтому в промысловом деле пользуются практической единицей – дарси. 1Д12=1м2, т.о. 1Д=110-12м2. 1Д – проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1см2и длиной 1см при перепаде давления в 1кгс/см2расход жидкости вязкостью 1сП составляет 1см3/с. 1Д = 1000мД. Проницаемость большей части нефтегазоносных пород составляет от 100 до 2000мД. Проницаемость глинистых пород составляет тысячные и менее доли милидарси.

studfiles.net

Способы добычи нефти: первичный, вторичный, третичный

Существует множество различных способов добычи нефти, при которых используется разное оборудование. Одним из методов добычи является естественный, при котором нефть под различными природными воздействиями продвигается к скважинам, через которые осуществляется ее добыча.

Для добычи нефти осуществляется строительство скважин по шахтной технологии. Извлекается природное золото различными методами, среди которых можно выделить основные: газлифт, фонтан и добыча с помощью установки насосного оборудования.

Методы добычи нефти

По типу давления в нефтяном пласте и технологии извлечения существует:

  • первичный;
  • вторичный;
  • третичный методы;

Первичный метод

При первичной добыче нефть извлекается благодаря естественным процессам. В результате она замещается водой. Если давление в пласте не позволяет нефти выйти на поверхность, то для ее извлечения используются специальные насосы. В таком случае КПД не превышает 15%.

Добыча сланцевой нефти

Первичный метод добычи может быть следующих типов: водонапорный, упругий, газонапорный, гравитационный, режим растворенного газа и смешанный. Каждый тип различается в зависимости от применения вещества, способствующего появлению энергии, выдавливающей нефть к месту забора в скважинах. У каждой технологии есть как положительные, так и отрицательные моменты, которые сопоставляются с условиями добычи природного ресурса и получения необходимого количества нефти. Наибольшая отдача получается при водонапорном и достигает 85%.

Вторичный метод

Вторичный метод осуществляется за счет введения в пласты жидкостей и газов для обеспечения необходимого количества энергии, позволяющей извлекать нефть из земельных недр. Наиболее часто используется пресная вода. КПД при таком методе достигает 30 %.

Третичный метод

Третичный метод добычи имеет еще более высокий КПД, достигающий 40-45%. Существует множество вариантов третичной добычи. Одним из них является нагревание природного ресурса в пласте, что делает ее менее вязкой и позволяет повысить эффективность добычи.

Применение вторичного метода начинается в том случае, когда первичный уже не дает ожидаемого результата, а применение третичного при условии, что вторичный также стал не эффективным. Наиболее эффективными являются третичные методы, позволяющие добывать огромное количество баррелей черного золота. Третичные методы начали применяться в начале 21 века.

promdevelop.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.