Технико-технологические основы организации работы предприятий по добыче нефти и газа

Процесс добычи нефти и газа включает три этапа (рисунок 3.12). Особенностью организации производственных процессов в нефтегазодобыче является непрерывность основных производственных процессов. Осуществляется непрерывная передача нефти и газа с одного этапа на другой.

Разработка нефтяного или газового месторождения – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение притока нефти и газа из залежи к забою скважин, предусматривающих с этой целью определенный порядок размещения скважин на площади, очередность их бурения и ввода в эксплуатацию, установление и поддержание определенного режима их работы.

Разработка нефтяных и газовых месторождений

движение нефти и газа по пласту к скважинам, благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

движение нефти и газа от забоев скважин до их устьев на поверхности

Сбор продукции скважин и подготовка нефти и газа

нефть, а также сопровождающие ее попутный нефтяной газ и вода собираются, затем газ и вода отделяются от нефти, после чего вода закачивается обратно в пласт для поддержания пластового давления, а газ направляется потребителям

 

Рисунок 3.12 – Этапы добычи нефти и газа

 

В зависимости от источника пластовой энергии, обуславливающего перемещение нефти по пласту к скважинам, различают пять основных режимов работы залежей: жестководонапорный, упруговодонапорный, газонапорный, растворенного газа и гравитационный (таблица 3.4).

Если в залежи нефти одновременно действуют различные движущие силы, то такой режим ее работы называется смешанным.

При разработке газовых месторождений гравитационный режим и режим растворенного газа отсутствуют.

Необходимо подчеркнуть, что естественная пластовая энергия в большинстве случаев не обеспечивает высоких темпов и достаточной полноты отбора нефти из залежи. Это связано с тем, что ее извлечению из пласта препятствует достаточно много факторов, в частности, силы трения, силы поверхностного натяжения и капиллярные силы.

 

 

Таблица 3.4 – Основные режимы работы залежей

Режим, описание режима	Рисунок	Коэффициент нефтеотдачи пластов
Жестководонапорный режим
источником энергии является напор краевых (или подошвенных) вод. Ее запасы постоянно пополняются за счет атмосферных осадков и источников поверхностных водоемов. Поступающая в пласт вода полностью замещает отбираемую нефть		0,5…0,8
Упруговодонапорный режим
основным источником пластовой энергии служат упругие силы воды, нефти и самих пород, сжатых в недрах под действием горного давления. При данном режиме по мере извлечения нефти давление в пласте постепенно снижается		до 0,8
Газонапорный режим
источником энергии для вытеснения нефти является давление газа, сжатого в газовой шапке. Чем ее размер больше, тем дольше снижается давление в ней		0,4…0,6.
Режим растворенного газа
основным источником пластовой энергии является давление газа, растворенного в нефти. По мере понижения пластового давления газ из растворенного состояния переходит в свободное. Расширяясь пузырьки газа выталкивают нефть к забоям скважин		0,15-0,3
Гравитационный режим
нефть стекает в скважину под действием силы тяжести, а оттуда она откачивается механизированным способом

 

Для повышения эффективности естественных режимов работы залежи применяются различные искусственные методы воздействия на нефтяные пласты и призабойную зону. Их можно разделить на три группы:

- методы поддержания пластового давления (заводнение, закачка газа в газовую шапку пласта);

- методы, повышающие проницаемость пласта и призабойной зоны (солянокислотные обработки призабойной зоны пласта, гидроразрыв пласта и др.);

- методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов.

Для повышения газоотдачи применяют кислотные обработки скважин, гидроразрыв пласта, торпедирование скважин, а также отбор газа из скважин под вакуумом.

Способы эксплуатации скважин подразделяются на следующие группы (рисунок 3.13):

1) фонтанный, когда нефть извлекается из скважин самоизливом;

2) с помощью энергии сжатого газа, вводимого в скважину извне;

3) насосный – извлечение нефти с помощью насосов различных типов.

Способы эксплуатации скважин

Фонтанный

Компрессорный

Насосный

нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам за счет пластовой энергии. Все газовые скважины эксплуатируются фонтанным способом

подъем жидкости из пласта на поверхность осуществляется сжатым газом, нагнетаемым в колонну подъемных труб

подъем нефти осуществляется штанговыми (плунжерными) и бесштанговыми насосами (погружные электроцентробежные насосы, винтовые насосы и др.)

 

 

 

Рисунок 3.13 – Способы эксплуатации скважин

 

Современная система сбора нефти изображена на рисунке 3.14. Система предназначена для сбора нефти от скважин и передачи ее в систему транспортировки. Системы сбора включают и установки по первичной (промысловой) подготовке нефти.

 

 

1 – скважины 2 – сепаратор 1-ой ступени 3 – регулятор давления 4 – газопровод 5 – насосы 6 – нефтепровод 7 – сепаратор 2-й ступени 8 – резервуар

ДНС – дожимная насосная станция УКПН – установка комплексной подготовки нефти КСП – комплексный сборный пункт ЦСП – центральный сборный пункт ГПЗ – газоперерабатывающий завод

Рисунок 3.14 – Принципиальная схема современной системы сбора (с подготовкой нефти в газонасыщенном состоянии на КСП)

 

Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация, обезвоживание, обессоливание и стабилизация.

Дегазация нефти осуществляется с целью отделения газа от нефти (аппарат –сепаратор).

Процессы обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти осуществляются на установках комплексной подготовки нефти (рисунок 3.15).

 

 

Рисунок 3.15 – Принципиальная схема установки

комплексной подготовки нефти

Работает УКПН следующим образом. Холодная «сырая» нефть из резервуаров насосом 1 через теплообменник 2 подается в отстойник 3 непрерывного действия. Здесь большая часть минерализованной воды оседает на дно аппарата и отводится для дальнейшей подготовки с целью закачки в пласт (III). Далее в поток вводится пресная вода (V), чтобы уменьшить концентрацию солей в оставшейся минерализованной воде. В электродегидраторе 4 производится окончательное отделение воды от нефти и обезвоженная нефть (VI) через теплообменник 5 поступает в стабилизационную колонну 6. За счет прокачки нефти из низа колонны через печь 10 насосом 11 ее температура доводится до 240 ^oС. При этом легкие фракции нефти (VII) испаряются, поднимаются в верхнюю часть колонны и далее поступают в конденсатор-холодильник 7. Здесь пропан-бутановые и пентановые фракции в основном конденсируются, образуя так называемую широкую фракцию (IX), а несконденсировавшиеся компоненты (VIII) отводятся для использования в качестве топлива. Широкая фракция откачивается насосом 9 на фракционирование, а частично используется для орошения в колонне 6. Стабильная нефть (X) из низа колонны насосом 12 откачивается в товарные резервуары. На этом пути горячая стабильная нефть отдает часть своего тепла сырой нефти в теплообменниках 2, 5.

Системы промыслового сбора природного газа классифицируются:

- по степени централизации технологических объектов подготовки газа;

- по конфигурации трубопроводных коммуникаций;

- по рабочему давлению.

Природный газ, поступающий из скважин, содержит примеси. Задачами промысловой подготовки газа являются его очистка от механических примесей, тяжелых углеводородов, паров воды, сероводорода и углекислого газа, проводимые в специальных установках.

Система подготовки и закачки воды в продуктивные пласты включает установки подготовки воды для закачки в пласт и сооружения для нагнетания воды.

К сооружениям для нагнетания воды в пласт относятся кустовые насосные станции (КНС), водораспределительные пункты (ВРП), высоконапорные водоводы (ВВ) и нагнетательные скважины.