лекция_5_Понятие_о_способах_эксплуатации,_методах_воздействия_на

1.

1.ПОНЯТИЕ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ УВ
2.ПОНЯТИЕ О МЕТОДАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
ПЛАСТ

2.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УВ
ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА ДОБЫЧИ НЕФТИ
Технологией
разработки
нефтяных,
газовых,
газоконденсатных месторождений
называется
совокупность способов, применяемых для их
извлечения из недр.
Процесс подъема нефти на дневную поверхность
может проходить за счет:
1) Естественной пластовой энергии (фонтанный
способ подъема жидкости);
2) Энергии вводимой в скважину с поверхности
(механизированные способы подъема: газлифт,
насосная эксплуатация скважин).

3.

Фонтанная эксплуатация скважин
Фонтанная скважина – это скважина, в которой нефть изливается на
поверхность за счет естественной энергии нефтяного пласта
Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых
месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. забойное
давление достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое
давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье скважины
и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением
этой жидкости.
Осложнения в работе фонтанных скважин и их предупреждение:
открытое нерегулируемое фонтанирование,
Образование АСПО на внутренних стенках насосно-компрессорных труб
(НКТ) и в выкидных линиях,
образование песчаных пробок на забое и в самих НКТ,
отложения солей на забое скважины и внутри НКТ.

4.

Фонтанная эксплуатация скважин
Артезианское фонтанирование (фонтанирование жидкости, не содержащей пузырьков газа).
Этот способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии
растворенного газа в нефти и при забойном давлении, значительно превышающем
гидростатическое давление столба негазированной жидкости в скважине.
Фонтанирование за счет энергии газа (фонтанирование жидкости, содержащей пузырьки газа,
облегчающего фонтанирование) - наиболее распространенный способ фонтанирования. При
фонтанировании за счет энергии газа плотность столба газо-жидкостной смеси (ГЖС) в
фонтанных трубах мала, поэтому гидростатическое давление столба такой смеси будет меньше.
Следовательно, и для фонтанирования скважины потребуется меньшее забойное давление.
Фонтанирование скважины может происходить при давлении на забое скважин выше или ниже
давления насыщения.
На устье каждой скважины устанавливается фонтанная арматура (Рис.6.1), которая
обеспечивает подвеску фонтанных труб и герметизацию устья скважины (колонная головка).
Регулирование эксплуатации фонтанной скважины осуществляется с помощью штуцеров.
Изменяя проходное сечение штуцера, в условиях данной скважины, можно изменять отбор
жидкости и газа из пласта. Продукция фонтанной скважины по выкидной линии направляется в
специальную емкость, в которой происходит отделение газа от нефти (сепаратор или трап).
Буферная задвижка служит для перекрытия и установки лубрикатора, который применяется для
спуска в скважину различных скважинных измерительных приборов под давлением, не
останавливая работу фонтанной скважины.

5.

Фонтанная эксплуатация скважин
Буферная задвижка служит для перекрытия и
установки лубрикатора, который применяется
для спуска в скважину различных скважинных
измерительных приборов под давлением, не
останавливая работу фонтанной скважины.
Фонтанная елка
Регулирование эксплуатации фонтанной
скважины осуществляется с помощью
штуцеров. Изменяя проходное сечение
штуцера, в условиях данной скважины, можно
изменять отбор жидкости и газа из пласта.
Продукция фонтанной скважины по выкидной
линии направляется в специальную емкость,
в которой происходит отделение газа от
нефти (сепаратор или трап).
Буферная
задвижка
Тройник
Центральная
задвижка
Трубная головка
Трубная обвязка
На устье каждой скважины устанавливается
фонтанная арматура (Рис.6.1), которая
обеспечивает подвеску фонтанных труб и
герметизацию устья скважины (колонная
головка).
Колонная
головка
Рис.6.1

6.

Газлифт - способ подъема жидкости из скважин за счет
энергии газа, находящегося под избыточным давлением.
Электроцентробежная насосная установка (УЭЦН)это
комплекс
наземного и
погружного
оборудования для механизированной добычи
жидкости
через скважины с
помощью
центробежного
насоса, непосредственно соединенного с погружным
электродвигателем.
Штанговая насосная установка (УШГН) - это комплекс
оборудования для механизированной добычи жидкости
через скважины с помощью штангового насоса (ШГН),
приводимого в действие станком-качалкой.

7.

Газлифт - способ подъема жидкости из скважин за счет
энергии газа, находящегося под избыточным давлением и
подводимого к башмаку фонтанных труб (Рис.6.2).
Смесь
Газ
Рабочий агент - сжатый компрессором попутный газ
(компрессорный газлифт) или воздух (эрлифт), а также
природный
газ
под
естественным
давлением
(бескомпрессорный газлифт). Может использоваться газ из
продуктивного пласта, вскрытого той же скважиной
(внутрискважинный бескомпрессорный газлифт).
Сущность газлифта - газирование жидкости. В результате
смешения газа с жидкостью образуется ГЖС такой
плотности, при которой имеющегося давления на забое
скважины достаточно для подъема жидкости на поверхность.
Приток продукции зависит от расхода газа. Газлифт
применяется в тех случаях, когда работа насосов осложнена
высокими газосодержанием или температурой жидкости;
наличием песка; отложениями парафина и солей; а также в
кустовых и наклонно направленных скважинах.
Рис.6.2

8.

Электроцентробежная насосная установка – это комплекс
наземного и погружного оборудования для механизированной
добычи жидкости через скважины с помощью центробежного
насоса, непосредственно соединенного с погружным
электродвигателем (Рис.6.4). УЭЦН для нефтяных скважин
включает:
кабельную линию, соединяющую электродвигатель с
трансформатором и станцией управления;
центробежный насос (до 120 ступеней);
газосепаратор (с противотоком или центробежный);
протектор, предохраняющий электродвигатель от
попадания пластовой среды;
асинхронный электродвигатель (ПЭД) ;
погружной блок системы телеметрии.
Система телеметрии позволяет контролировать важнейшие
параметры работы УЭЦН (температура, давление, вибрация).
Электронное устройство, сопрягаемое с ПЭД, передает на
поверхность всю информацию. Вторичный прибор на
поверхности обрабатывает полученную информацию и дает
команду на оптимизацию режима, а при необходимости –
отключает УЭЦН во избежание аварии.
Производительность ЭЦН для нефтяных скважин от 15-20 до
1400-2000 м3/сут; напор - до 2500-3000м; мощность
электродвигателя - до 500 кВт; напряжение - до 2000В;
температура откачиваемой среды - до 180º С; давление - до
25 Мпа.
Рис.6.4

9.

Штанговая скважинная насосная установка - комплекс оборудования для механизированной
добычи жидкости через скважины с помощью штангового насоса, приводимого в действие
станком-качалкой (Рис.6.10).
Штанговый глубинный насос (ШГН) представляют собой вертикальную одноступенчатую и
одноплунжерную конструкцию одинарного действия с цельным неподвижным цилиндром,
подвижным металлическим плунжером, нагнетательным и всасывающим клапанами. Он
опускается в скважину ниже уровня жидкости.
Рис.6.10

10.

ШГН (Рис.6.11) состоит из длинного (2 - 4 м) цилиндра той или иной
конструкции. На нижнем конце неподвижного цилиндра (1) укреплен
неподвижный всасывающий клапан (2), открывающийся при ходе
вверх. Цилиндр подвешивается на трубах. В нем перемещается
поршень-плунжер (3), выполненный в виде длинной (1 - 1,5 м)
гладкой
трубы,
имеющей
нагнетательный
клапан
(4),
открывающийся вверх. Плунжер подвешивается на штангах.
4
3
1
При движении плунжера вверх жидкость через
всасывающий клапан под воздействием давления на
приеме насоса заполняет внутреннюю полость цилиндра.
При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается,
жидкость под плунжером сжимается и открывает
нагнетательный клапан. Плунжер с открытым клапаном
погружается в жидкость. При очередном ходе вверх
нагнетательный клапан под давлением жидкости,
находящейся над плунжером, закрывается. Плунжер
превращается в поршень и поднимает жидкость на высоту,
равную длине хода (0,6 - 6 м). Накапливающаяся над
плунжером жидкость достигает устья скважины и поступает
в нефтесборную сеть.
2
Рис.6.11

11.

ПОНЯТИЕ О МЕТОДАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ В
ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ
Понятие о призабойной зоне пласта
Схема призабойной зоны пласта: УЗП – удаленная зона пласта; ПЗП –
призабойная зона пласта; рГ – горное давление; рб – равнодействующая
горного бокового давления; rС – радиус скважины; rД – радиус скважины по
долоту;
r – радиус до произвольной точки пласта; rПЗП – радиус ПЗП.
Методы воздействия на пласт представляют
собой
усовершенствование обычных процессов разработки.

12.

Классификации методов воздействия на пласт
Классификация по времени проведения
Первичные методы увеличения нефтеотдачи (МУН),
используются на первом этапе, когда максимально возможно
используется естественная энергия пласта .
Вторичные МУН используются на втором этапе, и
реализуются за счет поддержания пластового давления
путём закачки в пласт воды или газа.
Третичные (современные) МУН используются на третьем
этапе
для
повышения
эффективности
разработки
месторождений.
Классификация методов по цели применения
Первая группа методов - это методы увеличения
нефтеотдачи (МУН).
Вторая группа методов - это методы интенсификации
притока (МИП).

13.

Классификация по технологиям проведения
• химические
(кислотные
обработки,
обработки ПАВ,
химреагентами и
органическими растворителями);
• механические (гидравлический разрыв пласта
(ГРП), гидропескоструйная перфорация (ГПП)
и торпедирование);
• физические
(тепловая
вибровоздействия).
обработка,

14.

15.

Химические методы
Кислотная
обработка. Применяемые кислоты
Соляной кислотой HCl 8–15%-ной концентрации растворяют карбонатные породы (известняки,
доломиты), а также загрязняющие частицы.
Плавиковая кислота HF в смеси с соляной предназначается для воздействия на песчаники, а также
для удаления глинистого раствора.
Уксусная кислота CH3COOH добавляется в соляную кислоту для замедления скорости растворения
карбонатной породы.
Концентрированная серная кислота H2SO4 снижается вязкость нефти и увеличивается дебит
скважины; при смешении серной кислоты с нефтью образуется ПАВ, улучшающие приток нефти
из пласта в скважину; предназначается для воздействия на продуктивные пласты,
образованные песчаниками.
Угольная кислота применяется для воздействия на породы, содержащие карбонаты кальция и
магния, а также асфальто-смолистые отложения.
Обработка ПАВ: цель – удаления воды и загрязняющего материала; попадая на забой скважины, вода
“закупоривает” часть пор, припятствуя притоку нефти и газа, а вступая в контакт с глинистыми
частицами пород, вода вызывает их набухание и разрушение. Это уменьшает дебит скважины. ПАВ
снижают поверхностное натяжение раствора.
Обработка химреагентами и органическими растворителями(газовый конденсат, толуол и др.):
удаляют асфальто-смолистые и парафиновые отложения.

16.

Механические методы
Гидравлический разрыв пласта (ГРП)
При создании высоких давлений (до 60 МПа) на забое жидкостью, закачиваемой
в скважину (нефтью, пресной или минерализованной водой, нефтепродуктами:
мазутом, керосином, дизельным топливом) в пласте образуются новые и
расширяются имеющиеся трещины.
В образовавшиеся трещины нагнетают песок (или стеклянные, пластмассовые
шарики, скорлупу грецкого ореха), чтобы после снятия давления трещина не
сомкнулась. Трещины, образовавшиеся в пласте, являются проводниками нефти
и газа.
Этапы ГРП: закачка жидкости разрыва для образования трещин;
закачка жидкости – песконосителя;
закачка жидкости для продавливания песка в трещины.

17.

Механические методы
Гидропескоструйная перфорация скважин
Метод основан на использовании кинетической энергии и абразивных
свойств струи жидкости с песком, истекающей с большой скоростью (200–
260 м/с) из насадок перфоратора и направленной на стенку скважины.
Струя жидкости с песком образует отверстие или прорезь
обсадной
колонне и канал или щель в цементном камне и породе пласта.
Жидкость с песком (содержание песка 50–
200 г/л) направляется к насадкам
перфоратора
по колонне насосно-компрессорных труб с
помощью насосов, установленных у
скважины.
Скорость перфорации колонны и породы
составляет в среднем от 0,6 до 0,9 мм/с.
в

18.

Физические методы
Тепловое воздействие на призабойную зону:используют,
если добываемая
нефть содержит смолу или парафин.
Существует несколько видов теплового
воздействия:
электротепловая обработка; закачка в скважину горячих
жидкостей (нефть); паротепловая обработка.
Термокислотная обработка скважин: перед кислотной
обработкой скважину
промывают горячей нефтью или
призабойную зону пласта прогревают каким- либо нагревателем
для расплавления осадков парафинистых отложений.
Виброобработка забоев скважин: на забое скважины с
помощью вибратора формируются волновые возмущения среды
в виде частых гидравлических импульсов или резких колебаний
давления различной частоты и амплитуды.