Способы добычи нефти и газа (фонтанный, механизированный). Механизированный способ добычи нефти


Способы добычи нефти и газа (фонтанный, механизированный)

В зависимости от геологической характеристики и условий эксплуатации применяют фонтанный или механизированный способы добычи нефти. При фонтанном способе пластовая жидкость или газ подается на поверхность за счет пластовой энергии. При механизированном способе используются те или иные средства откачки жидкости. Из механизированных способов наиболее широко применяются компрессорный и глубиннонасосный. Глубиннонасосная эксплуатация на промыслах СССР осуществляется либо штанговыми насосами (типа ШГН), либо бесштанговыми (наиболее распространены центробежные электронасосы типа ЭЦН). Фонтанный способ эксплуатации самый рентабельный. При рациональной эксплуатации с начала разработки залежи, при поддержании пластового давления закачкой воды (сжатого газа, воздуха) иногда удается продлить фонтанный период работы скважин на многие годы и добиться довольно высоких коэффициентов нефтеотдачи пластов (примеры: месторождения Татарии, Башкирии, Куйбышевской области, Нефтяные Камни на Каспийском море и др.). Обычно для поддержания пластового давления применяют законтурное заводнение, т. е. путем закачки води в нагнетательные скважины, расположенные в законтурной водоносной зоне залежи. В ряде случаев законтурное заводнение дополняется внутриконтурным или же центральным очаговым заводнением. Фонтанирование скважины может происходить лишь в том случае, если давление на ее забое превышает гидростатическое давление жидкости (или газожидкостной смеси, или газа).

Обычно компрессорный способ эксплуатации применяют, когда пластовой энергии оказывается недостаточно для подъема жидкости из пласта на поверхность и естественное фонтанирование скважины прекратилось. При этом способе подъем жидкости на поверхность осуществляется под действием подаваемого к башмаку спущенных в скважину подъемных труб рабочего агента (сжатого воздуха или газа). Если подводится углеводородный газ, то способ эксплуатации называется газлифтным, если воздух — эрлифтным.

Оптимальным режимом эксплуатации компрессорных скважин называют такой режим, при котором добывается наибольшее количество жидкости при наименьшем расходе рабочего агента. Оптимальный режим устанавливают на основе данных исследования. Глуби ннонасосным способом эксплуатации называют такой способ, при котором подъем жидкости из скважин на поверхность осуществляется с помощью штанговых насосов различных типов. Глубиннонасосные установки подразделяются следующим образом. 1. Штанговые насосные установки, в которых глубинный насос, спущенный в скважину, приводится в действие двигателем, размещенным на поверхности, при помощи специального привода через колонну насосных штанг; для откачки жидкости применяют глубинные штанговые насосы. 2. Бесштанговые насосные установки. Насос спускают в скважину одновременно с двигателем на насосных трубах. Насосные штанги в этой установке отсутствуют. Насосы, применяемые для этого вида эксплуатации, называются бесштанговыми погружными насосами. • Бесштанговые погружные насосы в свою очередь делятся на центробежные электронасосы и гидропоршневые насосы. Техника эксплуатации скважин штанговыми и бесштанговыми насосами различна.

students-library.com

Механизированные способы добычи нефти — лекция

Механизированная  добыча нефти

 

Механизированная  добыча (механизированный лифт) применяется  в тех случаях, когда давление в нефтяном коллекторе снижается  настолько, что уже не может обеспечивать экономически оптимальный отбор  из скважины за счет природной энергии. Наиболее распространены следующие  методы механизированной добычи:

 

• газлифт;

• плунжерный лифт;

• добыча штанговыми насосами;

• откачка  пневматическими и гидравлическими  насосами;

• откачка  роторными насосами;

• откачка  гидравлическими глубинными насосами;

• откачка  электрическими погружными насосами.

    • В скважинах, где давление в коллекторе или давление растворенного газа слишком мало, чтобы создавать фонтанирование, поток жидкости может поддерживаться искусственным методом — газлифтом.

 

Газлифт 

Достоинства и недостатки

 

Достоинства:

-Прост в работе;

-Оборудование  сравнительно недорого и взаимозаменяемо;

-Низкие эксплуатационные расходы.

 

Недостатки:

-Требуется источник сжатого газа; сжатие газа может сильно увеличить начальные капиталовложения;

-Газлифт лучше  не применять для глубоких  добывающих скважин с высокими  перепадами давления или низкими  забойными давлениями.

Плунжерный  лифт 

Достоинства и недостатки

 

Достоинства :

-низкая себестоимость;

-могут устанавливаться  на талях, и в случае морских  скважин они не требуют дополнительного  места на платформе;

-подъемники могут быть модифицированы для использования в наклонно направленных скважинах и на скважинах.

 

 

Недостатки:

-непригодность для скважин с высокой нормой отбора;

-пульсирующий поток из скважины может отрицательно сказаться на эффективности наземного оборудования.

    • Добыча при помощи штанговых насосов — бесспорно, самый распространенный способ искусственного подъема нефти. Основные детали штангового насоса следующие: глубинный насос, штанги для передачи усилия с поверхности к насосу и поверхностный насосный узел, приводящий штанги в возвратно-поступательное движение.

 

Добыча штанговыми насосами

Достоинства и недостатки

 

Достоинства:

-метод позволяет  добывать высокотемпературные или  высоковязкие нефти;

-используется  достаточно часто и хорошо  знаком большей части персонала;

-высоконадежны и легко поддаются диагностике ;

 

 

Недостатки:

-непригодность для искривленных скважин;

-суммарный вес и габариты могут помешать их применению на морских платформах;

 

    • Сравнительно новой для нефтяной промышленности насосной системой является насос с поступательным движением полости. Такой насос состоит из ротора из хромированной стали, выполненного в виде наружной спирали.

 

Откачка роторными насосами

Достоинства и недостатки

 

Достоинства:

-экономит расходы  на энергию;

-лучше перекачивает  вязкие жидкости;

-компактные размеры  ;

 

 

Недостатки:

-что глубина  ее применения не превышает  1200 ;

-из-за недостаточной  термостойкости эластомеров, ее  производительность ограничена ;

 

    • В настоящее время эти насосы производятся в широком ассортименте: с различными размерами, производительностью и рабочими напряжениями. При стандартном монтаже насос в сборе и электромотор опускаются в скважину на эксплуатационной колонне.

 

Электрические погружные насосы 

myunivercity.ru

Механизированный способ эксплуатации скважин Скважинная добыча нефти осуществляется

Механизированный способ эксплуатации скважин

Скважинная добыча нефти осуществляется или путем природного фонтанирования под давлением энергии пласта, или при помощи использования механизированного способа поднятия жидкости. Как правило, в самом начале разработки нефтяного месторождения действует фонтанный вид добычи, а позднее ввиду уменьшения фонтанирования скважина переводится на газлифтный или эрлифтный способ добычи или глубинонасосный, в котором добыча нефти осуществляется штанговыми, гидропоршневыми или винтовыми насосами.

Процесс добычи нефти можно условно разделить на 3 этапа: движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин-разработка месторождения, движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин, сбор нефти и сопутствующих ей газов и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

. По значению дебита (тонны/сутки) нефтяные залежи различают : низкодебитные (до 7 т/с), среднедебитные (от 7 до 25 т/с), высокодебитные (от 25 до 200 т/с) сверхвысокодебитные (более 200 т/с).

Штанговые скважинные насосные установки (УШСН) Штанговая глубинная насосная установка состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4 насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка- качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1.

Штанговые скважинные насосы. Область применения ШСН обеспечивают откачку из скважин жидкости: обводненностью до 99 %, абсолютной вязкостью до 100 мПа・с, содержанием твердых механических примесей до 0,5 %, свободного газа на приеме до 25 %,м объемным содержанием сероводорода до 0,1 %, минерализацией воды до 10 г/л и температурой до 130 °С.

Вставные (НСВ) и невставные (НСН) скважинные насосы Насосы скважинные вставные: 1 – впускной клапан; 2 – цилиндр; 3 – нагнетательный клапан; 4 – плунжер; 5 – штанга; 6 – замок. Невставные скважинные насосы: 1 – всасывающий клапан; 2 – цилиндр; 3 – нагнетательный клапан; 4 – плунжер; 5 – захватный шток; 6 – ловитель

Область применения, достоинства и недостатки НСВ и НСН НСВ Насос НСВ спускается на штангах. Крепление происходит на замковой опоре, которая предварительно опускается на НКТ. Насос извлекается из скважины при подъеме только колонны штанг. Подача вставного насоса при трубах данного диаметра всегда меньше подачи невставного. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом и при больших глубинах спуска. НСН Невставной (трубный) насос представляет собой цилиндр, присоединенный к НКТ и вместе с ними спускаемый в скважину, а плунжер спускают и поднимают на штангах. Недостаток НСН – сложность его сборки в скважине, сложность и длительность извлечения насоса на поверхность для устранения какой-либо неисправности. НСН целесообразны в скважинах с большим дебитом, небольшой глубинной спуска и большим межремонтным периодом.

Насосная штанга предназначена для передачи возвратно- поступательного движения плунжер-насоса. Выпускаются штанги из легированных сталей диаметром (по телу) 16, 19, 22, 25 мм и длиной 8 м – для нормальных условий эксплуатации. Для регулирования длины колонн штанг с целью нормальной посадки плунжера в цилиндр насоса имеются также укороченные штанги (футовки) длиной 1; 1,2; 1,5; 2 и 3 м. Штанги соединяются муфтами. Устьевой шток это металлический стержень с обоих концов имеет присоединительную резьбу предназначенную для соединения колонны насосных штанг с наземным оборудованием. Соединение штока с колонной насосных штанг осуществляется через муфту устьевого штока. Устьевой шток передает возвратно-поступательные движения от станка-качалки штанговому глубинному насосу. Устьевое оборудование насосных скважин предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважин и подвешивания колонны НКТ. Устьевое оборудование типа ОУ включает устьевой сальник(герметизация устья), тройник (отвод продукции), крестовину (подвеска НКТ), запорные краны и обратные клапаны.

Станок-качалка типа СКД: 1– подвеска устьевого штока; 2 – балансир с опорой; 3 – стойка; 4 – шатун; 5 – кривошип; 6 – редуктор; 7 – ведомый шкив; 8 – ремень; 9 – электродвигатель; 10 – ведущий шкив; 11 – ограждение; 12 – поворотная плита; 13 – рама; 14 – противовес; 15 – траверса; 16 – тормоз; 17 – канатная подвеска

Структура обозначения СКД В шифре СКД8-3,0-4000, указано Д – дезаксиальный; 8 ‑ наибольшая допускаемая нагрузка Рmax на головку балансира в точке подвеса штанг, умноженная на 10 кН; 3,0 – наибольшая длина хода устьевого штока, м; 4000 – наибольший допускаемый крутящий момент Мкр, max на ведомом валу редуктора, умноженный на 10-2 кН*м.

Эксплуатация скважин погружными электроцентробежными насосами Погружные насосы – это малогабаритные (по диаметру) центробежные, секционные, многоступенчатые насосы с приводом от электродвигателя. Обеспечивают подачу 10÷1300 м3/сут. и более напором 450÷2000 м.вод.ст. (до 3000 м). В зависимости от поперечного размера погружного агрегата, УЭЦН делят на три условные группы: 5, 5А и 6 с диаметрами соответственно 93, 103, 114 мм, предназначенные для эксплуатационных колонн соответственно не менее 121,7; 130; 114,3 мм. Наиболее эффективны эти насосы при работе в скважинах с большими дебитами. Однако для УЭЦН существуют ограничения по условиям скважин, например высокий газовый фактор, большая вязкость, высокое содержание механических примесей и т.д.

Число ступеней в насосном агрегате может составлять от 220 до 400. При откачивании пластовой жидкости, содержащей у сетки входного модуля насоса свыше 25 % (до 55 %) по объему свободного газа, к насосу подсоединяется газосепаратор, который отводит в затрубное пространство часть газа из пластовой жидкости и улучшает работу насоса. Также имеются установки специального назначения: с буквой К - повышенной коррозиестойкости; с буквой И - повышенной износостойкости. Насосы обычного исполнения рекомендуются для скважин с содержанием в откачиваемой жидкости до 0,1 г/л механических примесей; насосы повышенной износостойкости - для скважин с содержанием в откачиваемой жидкости 0,1 - 0,5 г/л механических примесей; насосы повышенной коррозиестойкости - для скважин с содержанием сероводорода до 1,25 г/л, а не 0,01г/л и водородным показателем рН 6,0-8,5.

Общая схема установки погружного центробежного насоса 1 – маслозаполненный электродвигатель ПЭД; 2 – звено гидрозащиты или протектор; 3 – приемная сетка насоса для забора жидкости; 4 – многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН; 5 – НКТ; 6 – бронированный трехжильный электрокабель; 7 – пояски для крепления кабеля к НКТ; 8 – устьевая арматура; 9 – барабан для намотки кабеля при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля; 10 – трансформатор или автотрансформатор; 11 – станция управления с автоматикой; 12 – компенсатор

Гидравлическая характеристика ПЭЦН Наиболее целесообразная область работы насоса – зона максимального КПД (кривая 2). Значение ηmax достигает 0,5 - 0,6. Режим эксплуатации насоса, когда напор Hопт и подачи Qопт соответствуют точке с максимальным КПД, называют оптимальным (точка М). Под режимом эксплуатации насоса понимается пересечение гидравлической характеристики насоса (кривая 1) с его ≪внешней сетью≫, в данном случае гидродинамической характеристикой скважины (кривая 3). Под гидродинамической характеристикой скважины понимается совокупная характеристика работы пласта и подъемника, которая выражается графической зависимостью напора (давления) в функции дебита (подачи) (H = f (Q)) . Создание насосов и электродвигателей в модульном исполнении дает возможность точнее подбирать УЭЦН к характеристике скважины по дебитам и напорам.

Гидрозащита предназначена для защиты ПЭД от проникновения в его полость пластовой жидкости и смазки сальника насоса и состоит из протектора и компенсатора. Кабель с поверхности до погружного агрегата подводят питающий, полиэтиленовый бронированный (эластичная стальная оцинкованная лента) круглый кабель (типа КГБК), а в пределах погружного агрегата – плоский типа (КПБП). Станция управления обеспечивает включение и отключение установки, самозапуск после появления исчезнувшего напряжения и аварийное отключение (перегрузки, короткое замыкание, колебания давления, отсутствие притока и др.).

Винтовой насос – это погружной насос с приводом от электродвигателя, но жидкость в насосе перемещается за счет вращения ротора-винта. Особенно эффективны насосы этого типа при извлечении из скважин нефтей с повышенной вязкостью. Применяются насосы с приводом на устье скважин, производительность которых до 185 м3/сут.; напор до 1830 м. Гидропоршневой насос – это погружной насос, приводимый в действие потоком жидкости, подаваемой в скважину с поверхности насосной установкой. При этом в скважину опускают два ряда концентрических труб диаметром 63 и 102 мм. Насос опускают в скважину внутрь трубы диаметром 63 мм и давлением жидкости прижимают к посадочному седлу, находящемуся в конце этой трубы. Поступающая с поверхности жидкость приводит в движение поршень двигателя, а вместе с ним и поршень насоса. Поршень насоса откачивает жидкость из скважины и вместе с рабочей жидкостью подает ее по межтрубному пространству на поверхность.

Мембранные насосы Преимущества мембранных насосов Надёжная простая конструкция — отсутствие двигателя и редуктора, нет вращающихся деталей В качестве привода — энергия сжатого воздуха, отсутствие искрообразования, абсолютная безопасность при работе с горючими жидкостями Компактные размеры и малый вес Универсальность применения насосов — перекачка воды, вязких жидкостей, жидкостей с твердыми включениями до 12-15 мм в диаметре В насосах нет уплотнений и подшипников — гарантия отсутствия утечек и износа основных деталей Простота регулирования производительности от нуля до максимума посредством изменения количества подаваемого воздуха Для работы насоса не требуется смазка механизмов и обслуживание Недостатки мембранных насосов Мембрана при работе значительно изгибается, что приводит к её быстрому разрушению. Конструкция мембранного насоса предполагает использование клапанов, которые могут выйти из строя при их загрязнении. Сжатый воздух, проникающий за одну из мембран, заставляет её сжиматься и продвигать жидкость в отверстие выхода. В это время вторая мембрана напротив создаёт вакуум, всасывая жидкость. После прохождения импульса пневматический коаксиальный обменник меняет направление сжатого воздуха за вторую мембрану и процесс повторяется с другой стороны.

present5.com