Основы нефтегазопромыслового дела
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное
бюджетное образовательное
высшего профессионального образования
«Тюменский
государственный нефтегазовый
Сургутский институт нефти и газа (филиал)
Кафедра Нефтегазовое дело
РЕФЕРАТ
по дисциплине: Основы нефтегазопромыслового дела
Преподаватель: Евпак Т.Ф. Студент гр. Ндбзс 12-2
Сургут 2012
Оглавление
1. Крепление скважин…………………………………………………
2. Выбор конструкций скважин……………………………………....
3. Фонтанная добыча газа……………………………………………...
4. Оборудование скважин……………………………………………...
5. ПРС……………………………………………………………………
6. Список литературы…………………………………
Крепление скважин.
Процесс укрепления стенок буровых скважин обсадными трубами и тампонажным раствором. Наиболее распространено крепление скважин последовательным спуском и цементированием направляющей колонны, кондуктора, промежуточной и эксплуатационных колонн. Промежуточная и эксплуатационная колонны могут быть спущены целиком, секциями и в виде потайных обсадных колонн, которые, как правило, входят в башмак предыдущей колонны и в процессе проводки скважины могут быть наращены до устья.
Перед спуском
обсадной колонны производят комплекс
геофизических работ, среди которых
важное место занимают кавернометрия и профилеметрия,
что позволяет определить количество
тампонажного цемента и др. Для выбора
числа обсадных колонн (зон крепления)
используется совмещённый график изменения пластового
давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического
давления столба бурового раствора, построенный
на основании исходных данных в прямоугольных координатах "глубина
— эквивалент градиента давления".
Под эквивалентом градиента давления
понимают плотность жидкости, столб которой в скважине в
точке замера создаёт давление, равное
пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва.
Подготовку
обсадных труб к спуску в скважину
осуществляют централизованно на трубных
базах или непосредственно на
буровых. Обсадные трубы должны иметь
заводские сертификаты и
Расчёт обсадных колонн (эксплуатационных и промежуточных) производится по нескольким методикам. Для эксплуатационных колонн определяется наружное и внутреннее давление и проводится расчёт обсадных колонн на растяжение, для промежуточных колонн учитывается их износ. Существуют особенности расчёта колонн применительно к многолетнемёрзлым породам, соляным залежам и т.д. Обсадные колонны, собираемые с помощью муфтовых соединений или на сварке, спускают обычно в один приём. При спуске труба, находящаяся у буровой, с помощью элеватора поднимается на талевой системе лебёдкой, нижним концом свинчивается с муфтой уже спущенной и висящей на роторном столе обсадной трубой, затем опускается вся колонна обсадных труб. Процесс повторяется до спуска всех труб. После спуска обсадной колонны скважина промывается и цементируется.
Процесс
цементирования начинается с приготовления
цементного раствора с помощью цементно-
Разработаны количественные требования к ряду технологических параметров крепления скважин. Изготавливаются устройства для центрирования (центраторы) обсадной колонны, турбулизации (турбулизаторы) потока тампонажного раствора. Подобраны составы буферных жидкостей, разделяющие буровой и тампонажный растворы, устраняющие их смешивание и способствующие более полному вытеснению бурового раствора тампонажным. В среднем расход цементного раствора 0,07 м на 1 м проходки, для глубоких скважин — 0,03-0,2 м3 в зависимости от их конструкций Крепление скважин.
При бурении нефтяных и газовых скважин возникает необходимо крепить их стенки, в результате: укрепляются стенки скважин, сложенные недостаточно устойчивыми горными породами; разобщаются нефтеносные или газоносные пласты друг от друга, а также от водоносных пород. Это позволяет создать долговечный и герметичный канал, по которому нефть или газ поднимаются с забоя до устья скважины без потерь. Пласты разобщают при помощи обсадных труб. Так как одно крепление стенок скважины обсадными трубами не создает разобщения пластов, то за трубное пространство заполняют цементным раствором при помощи специального цементировочного оборудования и приспособлений. Этот процесс называется цементированием скважины. Расположение обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ведется бурение под каждую колонну, называется конструкцией скважины.
Конструкция
скважины должна обеспечить высокое качество
строительства скважины как долговременно
эксплуатируемое сложного нефтепромыслового
объекта, предотвращение аварий и осложнений
в процессе бурения и создание условий
для снижении затрат времени и материально-технических
средств на бурение. Кроме того, конструкция
скважины должна обеспечивать:
• доведение скважины до проектной глубины;
• осуществление заданных способов вскрытия
продуктивных горизонтов и методов их
эксплуатации,
• проведение технико-технологических
воздействий на пласт,
• ремонтно-изоляционные работы, а также
длительную эксплуатацию скважины с оптимальным
дебитом.
• предотвращение осложнений в процессе
бурения и условия, позволяющие полностью
использовать
потенциальные возможности техники и
технологических процессов;
• минимум затрат на строительство скважины
как законченного объекта в целом.
Число обсадных
колонн, необходимых для обеспечения перечисленных
требований, определяется исходя из несовместимости
условий бурения отдельных интервалов
скважины. Под несовместимостью условий
бурения понимается такое их сочетание,
когда заданные параметры технологических
процессов бурения нижележащего интервала
скважины вызовут осложнения в пробуренном
вышележащем интервале, если последний
не закреплен обсадной колонной, а проведение
дополнительных специальных технологических
мероприятий по предотвращению этих осложнений
невозможно.
В конструкции скважины
используются следующие типы обсадных
колонн:
• направление — для крепления верхнего
интервала, сложенного неустойчивыми
отложениями. Предназначено для предотвращения
размыва устья скважины;
• кондуктор — для крепления верхних
неустойчивых интервалов разреза, изоляции
водоносных горизонтов от загрязнения,
установки на устье противовыбросового оборудования, а также для
подвески последующих
обсадных колонн;
• промежуточная обсадная колонна —
для крепления и изоляции вышележащих
зон геологического разреза, несовместимых
по условиям бурения с нижележащими. Служит
для предотвращения осложнений и аварий
в скважине при бурении последующего интервала.
В
благоприятных условиях промежуточная
колонна может быть использована в качестве
эксплуатационной;
• эксплуатационная колонна — для крепления
и разобщения продуктивных горизонтов
и изоляции их от других горизонтов геологического
разреза скважины. Предназначена для извлечения
нефти или газа на поверхность любыми
известными способами.
Промежуточные
обсадные колонны могут быть: Сплошные,
т.е. перекрывающие весь ствол скважины
от забоя до устья, независимо от крепления
предыдущего интервала; хвостовики —
для крепления только не обсаженного интервала
скважины с перекрытием предыдущей обсадной
колонны, не менее чем на 100 м; летучки —
специальные промежуточные обсадные колонны,
служащие только для ликвидации осложнений
и не имеющие связи с предыдущей или последующими
обсадными колоннами. Летучки до устья
скважины не наращиваются.
Промежуточная
колонна-хвостовик может наращиваться
до устья скважин или при благоприятных
условиях служить в качестве эксплуатационной
колонны. Когда износ последней промежуточной
колонны незначительный, эксплуатационная
колонна может быть спущена в виде хвостовика.
При подсчете числа колонн, входящих в
конструкцию скважин, направление и кондуктор
не учитывают. Конструкцию скважины, состоящую
из эксплуатационной и одной промежуточной
колонны, называют двухколонной, а из эксплуатационной
и двух промежуточных — трех колонной
и т. д.
Выбор числа обсадных колонн и глубины
их спуска. Основными исходными данными
для выбора числа обсадных колонн и глубины
их спуска являются:
• цель бурения и назначение скважины;
• проектный горизонт (пласт), глубина
скважины, диаметр эксплуатационной колонны;
• пластовые давления и давления гидроразрыва
пород физических горизонтов;
• способы закачивания скважины и ее эксплуатации;
• профиль скважины (вертикальная, наклонно-направленная)
и его характеристика (величина отклонения
от
вертикали, темп изменения угла и азимута
искривления);
• характеристика пород по крепости.
При бурении первых
трех разведочных скважин, если достоверность
геологического разреза недостаточна,
допускается включение в конструкцию
скважины резервной промежуточной обсадной
колонны. Если в процессе бурения будет
установлено, что необходимость в спуске
резервной обсадной колонны отпала, то
продолжают углубление ствола под очередную
обсадную колонну до запроектированной
глубины.
Характерные особенности конструкций
газовых скважин.
В отличие от нефтяных
при выборе конструкций газовых скважин
необходимо учитывать следующие специфические
особенности:
• после проявления газоносного
пласта и заполнения всего объема
скважины газом из-за его относительно
небольшой плотности давление на
устье почти не отличается от забойного,
т.е. возникают большие давления
по всему стволу скважины от устья
до забоя. Такое распределение давления
требует создания прочного ствола газовой
скважины, чтобы в случае внезапного проявления
пласта при бурении можно было регулировать
отбор газа или задавить его в пласт;
• газ обладает большей подвижностью,
чем жидкость, и поэтому он может
проникать в самые
резьбовых соединений обсадных труб, а
также за трубного пространства;
Газовые скважины
имеют большие свободные дебиты, в результате
чего создаются значительные скорости
движения газа по стволу, которые могут
вызвать чрезмерную вибрацию обсадных
колонн и увеличить степень их напряженности.
Эта особенность газовых скважин требует
создания не только прочных обсадных колонн,
но и определенной их устойчивости и жесткости.
Выбор конструкций скважин.
Начало скважины, то есть её верхняя часть, называется устьем, дно скважины называется забоем. Стенкой скважины называется её боковая поверхность, а стволом – пространство, ограниченное стенкой. Длиной скважины является расстояние по оси ствола от устья до забоя, глубиной скважины – проекция длины на вертикальную ось. Если скважина не наклонная и не искривлённая, то длина её численно равна глубине.
Конструкция скважины состоит из следующих элементов.
Участок скважины I – направление. Так как устье скважины располагается в зоне мягких, легкоразмываемых пород, то его требуется укреплять. Алгоритм выполнения направления следующий: бурится шурф до залегания устойчивых пород (4-8 м), после чего в него ставится труба нужных параметров (длина и диаметр), а всё пространство между стенками шурфа и трубой (межтрубное пространство) заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором 2.
Конструкция скважины
1 – обсадные трубы; 2 – цементный камень;
3 – пласт; 4 – перфорация в обсадной трубе
и цементном камне; I – направление; II –
кондуктор; III – промежуточная колонна;
IV – эксплуатационная колонна.
Ниже направления бурят
Промежуточную колонну III устанавливают и цементируют в том случае, если не удаётся после установки кондуктора пробурить скважину до проектной глубины. Причины этого могут быть разными – осложняющие горизонты, необходимость перекрытия не планируемых в эксплуатации продуктивных пластов. Промежуточных колонн в зависимости от условий залегания пласта может быть несколько.
Эксплуатационная колонна IV предназначена непосредственно для подъёма нефти и газа к устью скважины от забоя, а также для нагнетания воды в продуктивный пласт для поддержки в нём необходимого давления. Пространство между стенками скважины и эксплуатационной колонны также цементируют.
Существуют разные методы извлечения из пластов нефти и газа. Обычно в нижней части эксплуатационной колонны перфорируют несколько отверстий 4 в стенке обсадных труб и цементной пробке.
Если породы устойчивы, то зону скважины при забое не цементируют, а оборудуют различными фильтрами или опускают обсадную колонну только до кровли продуктивного пласта. В этом случае разбуривание и соответственно эксплуатацию скважины производят без крепления ствола скважины.
В зависимости от назначения скважины, её устье оборудуют арматурой (задвижки, колонная головка, крестовина и т.д.).
Фонтанная добыча газа
Фонтанный способ добычи нефти. Фонтанная эксплуатация скважин, как уже отмечалось выше, является одним из наиболее эффективных способов добычи нефти, особенно на новых площадях. Поскольку он не требует дополнительных затрат энергии на подъем жидкости, а при его применении используют исключительно энергетические ресурсы пласта, фонтанный способ добычи нефти, кроме того, является наиболее дешевым. Он обладает рядом преимуществ по сравнению с другими способами эксплуатации скважин, таких как:
1) простота оборудования скважины;
2) отсутствие подачи энергии в скважину с поверхности;
3) возможность регулирования режима работы скважины в широких пределах;
4) удобства выполнения исследований скважин и пласта с применением практически всех современных методов;
5) возможность дистанционного управления скважиной;
6) значительная продолжительность межремонтного периода работы скважины и др.
Геолого-физические условия нефтяных месторождений, из которых добывается нефть и газ, различны. Они отличаются глубиной залегания продуктивного пласта, характеристикой и устойчивостью нефтегазоводонасыщенных пород, пластовыми температурой, продуктивностью пласта и т.д. |
В зависимости от этих факторов выбирается схема оборудования фонтанной скважины. Основными элементами схемы являются: колонная головка , фонтанная арматура с лубрикатором для проведения различных операций в работающей скважине, насосно-компрессорные трубы. Возможна установка пакера или башмачной воронки для устранения пульсирующей работы фонтанного подъемника. В высокопродуктивных пластах НКТ оборудуются скважинными отсекателями для аварийного отключения. На фонтанной арматуре устанавливаются штуцер, предохранительные клапаны, пробоотборные устройства, приборы контроля.
Условия фонтанирования в виде неравенства оцениваются по А.П. Крылову для оптимального режима работы подъемника. Поэтому нарушение этих условий не означает полного прекращения поступления газожидкостной смеси к устью скважины. Ухудшение условий работы подъемника (уменьшение эффективного газового фактора, снижение рс, увеличение пв и т.п.) приводит к снижению его производительности до полного прекращения излива.
В связи с этим предложены и другие методы оптимизации работы фонтанных скважин . В частности, для решения этой задачи рекомендовано использовать кривые распределения давления р(Г) и температуры Т([) по длине одного фонтанного подъемника при различных условиях его работы. Для построения кривых распределения давления р(Г) и температуры Т(Г) необходимо задавать дебит скважины и соответствующее этому дебиту забойное давление, что позволяет согласовать совместную работу пласта и подъемника. Важное значение приобретает при этом достоверность коэффициента продуктивности скважины. Если нет точной информации о продуктивности, то любой инженерный расчет становится невозможным и бессмысленным. Это относится к любым расчетам по оптимизации работы скважин и оценке эффективности проводимых геолого-технических мероприятий при добыче нефти.
Решение задачи о выборе фонтанного подъемника сводится к построению графиков зависимости производительности подъемника (дебита скважины) Q и устьевого давления р2 от забойного давления рс, т.е. Q =fiPc) ИР2= ф(л) . Эти графики строятся при заданных диаметре и длине подъемника по одной из методик, приведенных в работах .
Очевидно, одной из основных характеристик работы фонтанной скважины является давление на устье, являющееся начальным давлением при движении добываемой продукции по трубопроводам системы сбора.
Таким образом, зная значение этого давления, по графикам на оси р2 находим точку р2 = р„. Затем, проведя горизонтальную линию до пересечения с графиком р2(2), находим точку а, соответствующую потребному давлению на устье. Проекция точки а на ось абсцисс определяет соответствующее этому режиму забойное давление рс. |
Пересечение вертикали с кривой 1 (точка Ь) дает критический дебит скважины Q^, превышение которого приведет к уменьшению устьевого давления. Таким образом, область режимов фонтанирования скважины, лежащая влево от вертикали, проходящей через точки а и Ъ, нереальная, а область режимов, лежащая вправо от той же вертикали, осуществима, так как при условиях рс, Q, р2 пластовая энергия превышает необходимую для подъема жидкости.
Как видно из рассматриваемой схемы, уже при составлении проектов разработки представляется возможным рассмотреть варианты системы разработки по параметрам работы проектных скважин, таких как Q, р2, рс, d,Lvi др.
При достижении определенной степени обводненности продукции скважин, снижения пластового давления и уменьшения количества газа, поступающего из пласта, пластовая энергия не обеспечивает процесс фонтанирования скважины на заданных режимах. Фонтанирование скважины прекращается. Для подъема жидкости необходимо подавать с дневной поверхности определенное количество энергии.
Скважины оборудованные УЭЦН
Максимальное
содержание попутной воды - 99% , Водородный
показатель попутной воды - 5,0-8,5 рН, Плотность
жидкости - 700-1400 кг/м3
Максимальная кинематическая вязкость
однофазной жидкости, при которой обеспечивается
работа насоса без изменения напора и
КПД - 1 мм2/сек
Максимальная массовая концентрация твердых
частиц для насосов:
- обычного исполнения - 0,1 г/л
- коррозионностойкого исполнения (К) -
0,5 г/л
- коррозионноизносостойкого исполнения
(КИ) - 1,0 г/л
Максимальное содержание свободного газа
па приеме насоса - 25 %
Максимальная концентрация сероводорода
(H2S) для насосов:
- обычного исполнения - 0,01 г/л
- коррозионностойкого (К) и коррозионноизносостойкого
(КИ) исполнений - 1,25 г/л. Максимальная температура
откачиваемой жидкости - 150 °С
Максимальное гидростатическое давление
в зоне подвески установки - 250 кгс/см2
Установка погружного центробежного насоса включает в себя погружное и наземное оборудование. В погружное оборудование входит: электронасосный агрегат, который спускают в скважину под уровень жидкости на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Электронасосный агрегат состоит из: электродвигателя с гидрозащитой, газосепаратора, центробежного насоса, а также обратного и сливного клапанов.
К наземному оборудованию относится: электрооборудование установки и устьевое оборудование скважины (колонная головка и устьевая арматура, обвязанная с выкидной линией). Электрооборудование, в зависимости от схемы токоподвода, включает в себя либо комплектную трансформаторную подстанцию для погружных насосов (КТППН), либо трансформаторную подстанцию (ТП), станцию управления и трансформатор.
Электроэнергия от трансформатора (или от КТППН) к погружному электродвигателю подается по кабельной линии, которая состоит из наземного питающего кабеля и основного кабеля с удлинителем. Соединение наземного кабеля с основным кабелем кабельной линии осуществляется в клеммной коробке, которая устанавливается на расстояние 3-5 метров от устья скважины.
Погружное оборудование УЭЦН
Основным видом погружных электродвигателей, служащих для привода центробежных насосов, являются асинхронные маслонаполненные с короткозамкнутыми роторами двигатели, вертикального исполнения, выполненные в стальном корпусе, цилиндрической формы. При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 оборотов в минуту (частота тока 1 Гц соответствует 1 обороту вала двигателя в секунду). Диаметр электродвигателей, определяемый внутренним диаметром эксплуатационной колонны, находится в пределах от 96 до 130 мм.
Основные
параметры двигателя: мощность, ток
и напряжение, зависят от типоразмера
двигателя. В настоящее время
выпускают двигатели с
|
Погружной электродвигатель состоит из статора, ротора, головки и основания. Статор - неподвижная часть двигателя. Корпус статора изготавливается в виде стальной трубы с резьбой на концах для подсоединения головки и основания электродвигателя. Статор состоит из чередующихся между собой магнитных (активных) и немагнитных пакетов, которые запрессованы в корпус. Пакеты собираются из отдельных кольцевых пластин с отверстиями (пазами). Пластины активных пакетов штампуются из электротехнической стали, а немагнитных пакетов из латуни или немагнитной стали. Немагнитные пакеты служат опорами для промежуточных подшипников ротора.
Количество активных пакетов статора
зависит от мощности двигателя, а
немагнитных определяется количеством
промежуточных подшипников
Внутри статора размещается
ротор, который представляет собой
набор пакетов, разделенных между
собой промежуточными подшипниками
и последовательно надетыми на вал.
Вал пустотелый и имеет продольные
отверстия диаметром 6-8 мм для циркуляции
масла, которым заполнен двигатель.
Пакеты ротора собираются из отдельных
кольцевых пластин
Передача крутящего момента от пакетов ротора к валу осуществляется посредством продольной шпонки, которая укладывается в продольные пазы вала и пакетов ротора. Количество пакетов ротора соответствует количеству активных пакетов статора. Между пакетами ротора на вал устанавливают подшипники скольжения, которые опираются на немагнитные пакеты ротора. Головка вворачивается в верхнюю часть корпуса статора. В головке располагается узел опорного подшипника, который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора и узел токоввода, служащий для питания обмотки статора.
Узел опорного подшипника состоит из пяты, которая крепится на вал ротора и подпятника, который устанавливается в головке. В пяте имеется два отверстия, которые играют роль турбинки для создания циркуляции масла во внутренней полости двигателя. Подпятник имеет шесть сегментов, между которыми в зону трения подается масло. Узел токоввода содержит электроизоляционную колодку, внутри которой размешены контактные гильзы, связанные с выводами обмотки статора. В основании, расположенном в нижней части электродвигателя, размешается масляный фильтр и нижний подшипник, при помощи которого центруется нижняя часть вала ротора. При использовании двухкорпусной гидрозащиты, в основании дополнительно размешается перепускной клапан, которым обеспечивает сообщение полости электродвигателя с компенсатором.
Для зашиты двигателя oт проникновения в ею полость окружающей пластовой жидкости, для охлаждения обмоток и смазывания подшипников, двигатель заполняется специальным маслом. Циркуляция масла внутри двигателя осуществляется из полости фильтра по внутреннему отверстию в валу, затем масло поступает для смазки радиальных подшипников, откуда попадает в зазop между статором и ротором и возвращается к фильтру.
Циркулирующее внутри двигателя масло передает тепло статору и через железо и корпус статора - омывающей двигатель пластовой жидкости. Поэтому для охлаждения двигателя необходимо непрерывное протекание пластовой жидкости по кольцевому зазору между корпусом электродвигателя и эксплуатационной колонной. И чем больше будет скорость прохождения пластовой жидкости, тем лучше будет осуществляться охлаждение ПЭД.В настоящее время выпускают электродвигатели различных исполнений по теплостойкости для работы в пластовой жидкости с разной рабочей температурой. Теплостойкость ПЭД является основным параметром для эксплуатирующего персонала, поскольку оказывает влияние на режим эксплуатации ПЭД, на режим проведения тепловых обработок, а также на процесс вывода скважины на режим.
Оборудование фонтанных скважин.
Геологические условия нефтяных и газовых месторождений, из которых добываются нефть и газ, различны. Они отличаются глубиной залегания продуктивного пласта, характеристикой и устойчивостью проходимых горных пород, пластовыми давлениями и температурой, газовым фактором, плотностью нефти, давлением насыщения и другими характеристиками. В зависимости от этих геологических характеристик и особенностей продуктивного пласта применяются различные конструкции скважин. В этих конструкциях обязательными элементами являются короткое направление (5 - 15 м), кондуктор (100 - 500 м) и обсадная - эксплуатационная колонна (до продуктивного горизонта). Однако такая простая одноколонная конструкция употребляется при глубинах порядка до 2000 м с устойчивыми породами, не вызывающими осложнений при бурении и освоении скважины. При сложных геологических условиях, трудностях спуска одной колонны до проектной глубины, осложнениях при бурении, необходимости перекрытия промежуточных горизонтов с большим пластовым давлением, а также по ряду других причин необходимо применять более сложные и дорогостоящие многоколонные конструкции скважин. Например, на скважинах, пробуренных на меловые отложения в Чечено-Ингушетии, залегающие на глубине 5300 - 6000 м, вынуждены применять многоколонные конструкции, состоящие кроме направления и кондуктора из четырех-семи колонн, в том числе с так называемыми хвостовиками, т. е. обсадными колоннами, закрепляющими только вскрытую часть пород ниже башмака последней обсадной колонны. Условия эксплуатации месторождений нефти и газа, а также охрана недр и техника безопасности требуют герметизации и разобщения межтрубных пространств, спуска в скважину НКТ, направления продукции в замерные устройства, регулирования работы скважины, ее кратковременного закрытия для ремонтных работ.

- Основы нефтегазопромысловой геологии
- Основы нефтегазопромысловой геологии
- Основы нефтеного и газового дела
- Основы новообразования личности подростка
- Основы нормирования расхода энергетических ресурсов на производстве
- Основы нормирования труда
- Основы нотариальной деятельности
- Основы национальной безопасности Российской Федерации
- Основы национальной экономики
- Основыне и оборотрые средства
- Основы нейролингвистического программирования в рекламе
- Основы нейронных сетей
- Основыне понятия бухгалтерского учета
- Основы нефтегазовой геологии