2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Добыча нефти и газа

Добыча газа и нефти

В 2018 году «Газпром» добыл (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции):

  • 497,6 млрд куб. м природного и попутного газа;
  • 15,9 млн т газового конденсата;
  • 40,9 млн т нефти.

Стратегия в добыче газа

В своей стратегии ПАО «Газпром» придерживается принципа добычи такого объема газа, который обеспечен спросом.

Стратегическими регионами добычи газа на долгосрочную перспективу являются полуостров Ямал, Восточная Сибирь и Дальний Восток, континентальный шельф России.

В основе стратегии «Газпрома» в освоении перспективных месторождений лежит экономическая эффективность, определяемая синхронным развитием мощностей по добыче газа и возможностей его транспортировки, комплексной переработки и хранения.

Распределение объемов добычи углеводородов Группы «Газпром» с учетом доли в добыче компаний, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции, по территории Российской Федерации в 2018 году

Стратегия в добыче нефти

Развитие нефтяного бизнеса является одной из стратегических задач «Газпрома». Основу нефтедобычи в Группе «Газпром» составляет ПАО «Газпром нефть».

Ключевая задача ПАО «Газпром нефть» до 2030 года — выстроить компанию нового поколения, лидера нефтяной отрасли по основным направлениям.

Отгрузка нефти с морской ледостойкой платформы «Приразломная» на нефтеналивной танкер «Михаил Ульянов»

Для достижения этих целей «Газпром нефть» будет стремиться к максимально рентабельному извлечению остаточных запасов на текущей ресурсной базе за счет распространения применяемых лучших практик оптимизации разработки, снижения себестоимости опробованных технологий, а также привлечения и массового внедрения новых технологий.

Производственные мощности Группы «Газпром» на территории России

По состоянию на 31 декабря 2018 года на территории России Группой «Газпром» разрабатывалось 138 месторождений углеводородов. Основным центром добычи газа «Газпромом» остается Надым-Пур-Тазовский нефтегазоносный район в ЯНАО. Деятельность по освоению нефтяных запасов Группы ведется преимущественно на территории ЯНАО и ХМАО-Югры, а также в Томской, Омской, Оренбургской и Иркутской областях, в Печорском море.

Ковыктинское газоконденсатное месторождение

Показатели добычи газа, конденсата и нефти

На долю «Газпрома» приходится 69% российского объема добычи газа и 12% всего добываемого в мире газа.

Доля «Газпрома» в мировой добыче газа

В 2018 году Группой «Газпром» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 497,6 млрд куб. м природного и попутного газа.

Добыча газа Группой «Газпром» без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции, млрд куб. м

По итогам 2018 года «Газпромом» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 40,9 млн т нефти и 15,9 млн т газового конденсата.

Добыча конденсата и нефти Группой «Газпром» без учета доли в добыче компаний, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции, млн т

С учетом доли Группы «Газпром» в объемах добычи организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции (1,1 млрд куб. м природного и попутного газа и 7,4 млн т нефти), добыча углеводородов Группой составила 498,7 млрд куб. м природного и попутного газа, 15,9 млн т газового конденсата и 48,3 млн т нефти.

Освоение углеводородных ресурсов за рубежом

На территории зарубежных стран Группа «Газпром» ведет поиск и разведку месторождений углеводородов, участвует в ряде нефтегазовых проектов, вошедших в стадию добычи, а также оказывает сервисные услуги, связанные со строительством скважин. Работа ведется на территории стран бывшего Советского Союза, государств Европы, Юго-Восточной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки.

Основные проекты Группы «Газпром» в области разведки и добычи углеводородного сырья за рубежом.

Как происходит добыча нефти и газа — учебное видео

Нефть и газ — основа топливно-энергетического хозяйства всех развитых стран, богатейшее химическое сырье. Добыча нефти и газа — это сложный и многогранный процесс, насыщенный техническими устройствами. Оператор по добыче нефти и газа должен быть механиком широкого профиля и знать электротехнику, автоматику и основы электроники, хорошо разбираться в геологии и бурении.

Нефтепромысловая геология.

Нефтегазоносные пласты залегают на значительных глубинах, и для доступа к ним бурят скважины. Скважина — это цилиндрическая горная выработка весьма большой глубины и малого диаметра. Бурение всех разведочных и части эксплуатационных скважин ведется с отбором керна. Керн — это столбик выбуренной породы. По кернам изучают физические и химические свойства пород, слагающих пласты. Исследуют состав насыщающих эти пласты жидкостей и газов. Вместе с изучением керна, проводятся геофизические исследования скважин. Это позволяет точно определить геологический разрез, подсчитать запасы нефти и газа.

Для крепления скважины и разобщения пластов опускают колонны металлических труб:

  • Направление
  • Кондуктор
  • Эксплуатационную колонну.

Пространство между стенками скважины и трубами цементируют до устья скважины. Для сообщения скважины с продуктивным пластом колонну перфорируют, проделывая десятки отверстий. Нефть и газ скапливаются в проницаемых породах, пористых или трещиноватых, ограниченных сверху и снизу породами непроницаемый.

Нефтяных озер в пластах не существует.

Залежи обладают запасом пластовой энергии, вид который определяет режим залежи. В чистом виде можно выделить следующие режимы:

  • Водонапорный — здесь источником пластовой энергии служит напор краевых или подошвенных вод.
  • Газонапорный — источником пластовой энергии является давление газовой шапки.
  • Растворенного газа — источником пластовой энергии служит энергия газа, растворенного в нефти.
  • Упругий — источник пластовой энергии — упругие свойства пласта и насыщающих его жидкостей и газов.
  • Гравитационный — активно проявляется в круто падающих в пластах. Приток нефти в скважину идёт за счёт силы тяжести.

В природе эти режимы встречаются в различных сочетаниях.

Способы добычи нефти и газа.

Нефть добывают фонтанным, или одним из механизированных способов. Выбора способа определяется величиной пластовой энергии, а также геолого-технической характеристикой скважины.

Фонтанный способ

При фонтанном способе добычи, нефть самотеком устремляется по насосно-компрессорным трубам на поверхность. Скважину герметизируют фонтанной арматурой. Она служит для отвода нефти и газа в сборной нефтепровод и для регулирование дебита скважины, позволяет вести промысловые исследования. При истощении или недостатке пластовой энергии, нефть добывают механизированным способом.

Газлифтный способ

При газлифтной или компрессорной добыче, подъем нефти осуществляется сжатым газом, который нагнетают в скважину с поверхности. Газлифтный подъемник — это колонна насосно-компрессорных труб с пусковыми и рабочими клапанами. Газ через клапаны поступает в трубы и увлекает нефть наверх. Дебит скважины регулируется изменением объема закачки газа. Устьевая арматура газлифтных скважин — та же, что и у фонтанной. Но дополнительно подводится газовая линия для закачки газа в скважину. Газлифтный способ имеет сравнительно ограниченное применение.

Добыча нефти штанговыми глубинными насосами.

Наиболее распространена добыча нефти штанговыми насосами. Они могут работать на глубинах до двух с половиной тысяч метров. Возвратно-поступательные движения плунжеру насоса передается от станка качалки через колонну насосных штанг.

Ознакомимся с принципом работы этого насоса. При ходе плунжера вверх, открывается всасывающий клапан, и нефть из скважины заполняет цилиндр насоса. При опускании плунжера, закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный. Нефть из цилиндра перетекает в колонну компрессорных труб и далее через устьевую арматуру — в нефтепровод.

Диаграмма нагрузок снятая в точке подвеса штанг и называемая динамограммой, позволяет оценивать работу насоса, а также дебит скважины.

Добыча нефти электроцентробежными насосами.

Погружные электроцентробежные насосы выпускаются на производительность от 40 до 700 кубометров в сутки, с напором до 1700 м. Наземное оборудование установки состоит из устьевой арматуры, автотрансформатора и станции управления. Многосекционный центробежный насос имеет от 80 до 400 секций.

Вместе с маслонаполненным двигателем и гидрозащитой, насос опускается в скважину. Монтаж и проверка погружного электронасоса ведется непосредственно перед спуском, прямо на устье скважины. Питание к электродвигателю подается по бронированному герметичному кабелю. В сборе длина подземной части установки достигает 30 метров и более.

Ознакомимся с принципом работы такого насоса. Через приемный фильтр пластовая жидкость поступает на вход первого рабочего колеса. Накапливая энергию, поток проходит все ступени насоса, выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через устьевую арматуру — в нефтепровод. Частые остановки и пуски погружного насоса — нежелательны.

При обслуживании скважин, оператор обходит их по установленному маршруту и проверяет состояние наземного оборудования. Оператор снимает показания приборов, осматривает устьевое оборудование и отбирает пробы жидкости. По заданию мастер снимает динамограммы. Оператор участвует в работах по депарафинизации скважин, передает диспетчеру информацию с объектов, готовит скважины к ремонту.

Замену подземного оборудования скважин, производит бригада текущего ремонта. Более сложные ремонты, такие как время такие как работа с пластом, извлечение аварийного оборудования, или переход на другие горизонты, выполняют бригады капитального ремонта скважин.

Персонал промыслов должен знать и строго соблюдать правила охраны труда и требования инструкции по эксплуатации оборудования.

Промысловый сбор нефти и газа

Вся продукция скважин поступает на автоматизированные групповые замерные установки. Установка «Спутник» позволяет измерять суточный дебит скважины от 5 до 400 кубометров. К ней может подключаться до 14 скважин. Перед входом в технологический блок установки, его необходимо провентилировать.

Установка работает следующим образом — нефть от скважин поступает на многоходовой переключатель, который по заданной программе подключает одну из скважин на замер. В двухемкостном замерном сепараторе, отделившийся газ уходит в общий коллектор, а жидкость накапливается в нижней емкости. По мере ее накопления, поплавок, через систему рычагов, запирает заслонкой газовую линию и в сепараторе повышается давление. Этим избытком давления, жидкость из сепаратора вытесняется через расходомер в общий коллектор.

Результаты замера фиксируются в блоке управления, и по системе телемеханики предаются на диспетчерский пульт промысла. От установки «Спутник», продукции скважин поступает на дожимные насосные станции. На дожимных станциях, в нефтегазовых сепараторах происходит разделение газа и нефти.

Принцип работы такого аппарата следующий — перед входом в сепаратор, свободный газ из трубопровода отводится в газовую часть сепаратора. Жидкость растекается по полкам, где в тонком слое идет окончательное отделение газа. Через каплеотбойники газ уходит в газосборный коллектор, и далее поступает в приемные сепараторы газокомпрессорных станций, где его осушают от конденсата.

Компрессорными агрегатами станции, газ перекачивается на газоперерабатывающие заводы. Как ценнейшее углеводородное сырье, попутный газ должен полностью собираться для использования в народном хозяйстве. Нефть из нефтегазовых сепараторов накапливается в буферных емкостях и отсюда в автоматическом режиме откачивается на товарные парки. При этом на дожимных станциях ведется учет добычи нефти по бригадам, а на товарном парке учитывается добыча по промыслу в целом.

Промысловая подготовка нефти.

Нефти, кроме газа, сопутствуют вода и растворенные соли. А сама нефть содержит легкие фракции, способные испаряться. Для сокращения потерь нефти при транспортировке и хранении, и для снижения затрат на транспорт, проводят подготовку нефти на промысле, на месте ее добычи. После сепаратора второй ступени на товарных парках, продукция промысла поступает в технологические резервуары для частичного обезвоживания.

Читать еще:  Отзывы Mazda 6

Рассмотрим работу такого резервуара. Водонефтяная смесь, через распределитель поступает в нижнюю часть резервуары. Нефть всплывает наверх а вода накапливается внизу, и затем направляется в очистные сооружения. Частично обезвоженная нефть из технологических резервуаров перетекает в буферные, откуда подается на установки комплексной подготовки нефти. На этих установках, нефть нагревают в теплообменниках и вводят в отстойники для обезвоживания. Из отстойников нефть вводят в дегидраторы — шаровые или горизонтальные. Здесь в электрическом поле высокого напряжения, нефть полностью очищается от солей и воды .

Обессоленную нефть стабилизируют, то есть отбирают из неё широкую фракцию легких углеводородов. Для этого нефть дополнительно разогревают в печах до парожидкого состояния и вводят в стабилизационную колонну. В результате сложных физических процессов, в колонне происходит отделение легких углеводородов, которые отбираются из верхней части установки. После охлаждения и конденсации , широкую фракцию разделяют в бензосепараторах на жидкую и газовую фазы. Газ используют на промыслах как топливо, а жидкая фракция направляется на нефтехимические заводы.

Стабильная нефть из нижней части колонны проходит через теплообменники где охлаждается, отдавая избыточное тепло сырой нефти, поступающей на подготовку. Наконец через узлы коммерческого учета товарных парков, стабильная нефть сдается нефтепроводным управлениям.

Вода, отделившаяся при подготовке нефти, идет на очистные сооружения. Обычно это резервуары с водоотталкивающим фильтром. Неочищенная вода вводится в верхнюю часть резервуара, прямо в фильтр, которым служит нефтяной слой. Капельки нефти и механические примеси удерживаются в слое. По мере накопления, нефть возвращается на подготовку.

Очищенная вода через узлы учета откачивается на кустовые насосные станции. Здесь, насосами высокого давления воду закачивают через нагнетательные скважины в продуктивный пласт, для восполнения пластовой энергии.

Объекты нефтегазодобычи многочисленны, технически сложны и разобщены территориально. Они работают в непрерывных режимах. Управление процессом нефтегазодобычи требует постоянного контроля, и быстрого принятия разнообразных решений. Только автоматизированные системы управления делают возможной слаженную работу всех технологических звеньев промысла.

Нефть, газ и промысловые сточные воды способны активно загрязнять окружающую среду. Меры по охране природы предусматриваются при проектировании и осуществляются при обустройстве и разработке нефтяных и газовых месторождений. Строгое соблюдение этих мер обеспечивает надежную защиту природной среды от вредных воздействий.

Добыча нефти и газа. Оборудование, эксплуатация. Компании по добычи нефти и газа.

Добыча нефти и газа. Оборудование и эксплуатация.

Оборудование для добычи нефти

Оборудование для добычи нефти в России производит несколько крупных специализированных заводов. К основным видам выпускаемой продукции таких заводов относятся поршневые и винтовые компрессорные установки, разведывательные, буровые и подъемные установки (в т.ч. мобильные), бурильные и сваебойные машины, манипуляторы и краны, а так же буровой инструмент и запасные части к бурильному оборудованию.

Основные специальности в нефтедобыче

Подготовкой специалистов по профилю «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти» занимается несколько ВУЗов. При дневной форме обучения нормативный срок освоения данной специальности составляет 4 года. Специалисты данного профиля задействуются в работах по разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, обслуживании технических устройств и средств нефтяных и газовых скважин, на всех этапах строительства и транспортировки углеводородов по промысловым и магистральным трубопроводам, а так же для эксплуатации и обслуживания насосных и компрессорных станций, нефтебаз и газовых хранилищ. Вместе с тем, самой востребованной специальностью в нефтегазовой промышленности является оператор по добыче нефти и газа. Еще один вид работ, не менее важный чем нефтегазодобыча — это геологоразведочные работы. Благодаря им выявляются перспективные территории для добычи углеводородов, оценка и подготовка к разработке месторождений.

Компании по добычи нефти и газа

Компании по добычи нефти и газа в РФ включает в себя 17 нефтедобывающих компаний, наиболее крупными из которых являются «ЛУКОЙЛ», ТНК и «Роснефть». Ключевые виды деятельности таких компаний — это разведка и добыча углеволородов (нефть, газ), а так же производство нефтехимической продукции и нефтепродуктов с их последующим сбытом. Среди газовой промышленности РФ лидером является РАО «Газпром», который считается самой крупной газодобывающей компанией в мире. РАО «Газпром» добывает до 94 % всего российского газа. По прогнозам, до 2020 года объем добычи газа «Газпромом» может достичь от 650 до 670 млрд. м3.

— невозможности получения достоверных данных об объемах добываемой нефти;
— разных методик в определении объемов добычи нефти, которые применяют международные аналитические агентства.
Кроме того, многие аналитики уже в ближайшем будущем прогнозируют невозможность точного определения исключительного мирового лидера по добыче нефти. Вместе с тем, ряд аналитических служб высказывают единое мнение о том, что страны лидеры по добыче нефти – это Россия, Саудовская Аравия и США.

По итогам ежегодного доклада британской нефтегазовой корпорации British Petroleum, проводившей исследования нефтедобычи, в 2014 году лидером по нефтедобыче стали США, чей объем нефтедобычи превысил показатели Саудовской Аравии и России. Добыча нефти в США в 2015 году приближается к объемам добычи Саудовской Аравии за весь прошлый год. Вместе с тем, в мае 2015 года мировым лидером по нефтедобыче была признана Россия. Стоит отметить, что США продолжают считаться основным мировым потребителем нефти. В 2014 году суточное потребление нефти в США составило 19 млн. баррелей, что превысило показатели 2013 года. Второе и третье места по потреблению нефти принадлежит Китаю и Японии. В конце прошлого года после обвала мировых цен на нефть (со 110 $ до 40 $), произошло резкое сокращение числа бурения североамериканских нефтяных скважин. И хотя добыча нефти в США в 2015 году продолжает оставаться на довольно высоком уровне, ряд экспертов высказывает предположение о заметном спаде производства нефти в США уже в этом году.
Россия является одним из крупнейших производителей нефти в мире. По состоянию на август текущего года мировое лидерство по объемам добычи нефти принадлежит России, что подтверждают и в Информационном управлении при американском министерстве энергетики. Таким образом, отвечая на вопрос какое место занимает Россия по добыче нефти, можно с уверенностью говорить – первое.

И хотя на сегодняшний день мировым лидером по добыче нефти считается Россия, традиционно первое место по объемам добычи нефти занимает Саудовская Аравия, которая входит в Организацию стран-экспортеров нефти (ОПЕК) и обладает колоссальными запасами нефти.

Технологии добычи нефти и газа

Разработка трудноизвлекаемых запасов, повышение эффективности эксплуатации активов с высокой степенью выработки требуют внедрения современных методов увеличения нефтеотдачи (МУН). В первую очередь это строительство высокотехнологичных скважин с многостадийным гидроразрывом пласта и применение новых способов вытеснения остатков нефти, извлечь которую не удалось традиционными методами

Бурение высокотехнологичных скважин

Строительство высокотехнологичных скважин позволяет разрабатывать залежи со сложным геологическим строением, вовлекать в добычу трудноизвлекаемые запасы. 70% ресурсной базы «Газпром нефти» формируют именно сложные запасы, поэтому доля высокотехнологичных объектов в общем объеме бурения компании превышает 60% — это лучший показатель в России.

Один из ключевых методов интенсификации добычи — бурение горизонтальных скважин, существенно увеличивающих поверхность притока и, следовательно, производительность.

Еще одна технология интенсификации добычи — бурение многоствольных скважин, позволяющих увеличить зону охвата пласта. Одни из самых сложных скважин компания строит на Тазовском нефтегазоконденсатном месторождении. В 2018 году при бурении многоствольных скважин с обсаженными стволами «Газпром нефть» установила рекорд протяженности горизонтального участка — 2 263 м, что стало рекордным показателем для «Газпром нефти». По уровню сложности и уникальности высокотехнологичные скважины Тазовского НГКМ приравниваются к морским.

На увеличение зоны охвата пласта направлена и технология строительства горизонтальных скважин с множественными ответвлениями, получившая название «Рыбья кость» (Fishbone). Такая конструкция позволяет существенно увеличить охват нефтенасыщенных участков, но при этом требует меньшего объема буровых работ, чем при создании многоствольной скважины. Каждое из ответвлений направляется в отдельные нефтяные участки, не задевая соседние пласты с газом или водой. Этот метод строительства скважин сегодня активно используется на Восточно-Мессояхском месторождении.

Многостадийный гидроразрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта — технология, уже много десятилетий применяющаяся во всем мире. В скважину с помощью мощных насосных станций закачивается жидкость, создающая в породе трещины, по которым нефть попадает в забой. Для поддержания трещины в открытом состоянии используется расклинивающий агент — проппант.

С развитием горизонтального бурения широкое применение получила технология многостадийного гидроразрыва пласта (МГРП), предполагающая создание трещин сразу на нескольких участках скважины. Сегодня это серийная технология повышения нефтеотдачи, однако метод постоянно совершенствуется.

Особенность Оренбургского месторождения — высокая вязкость нефти, которая залегает в карбонатных коллекторах с низкой проницаемостью и низкой температурой пласта. Один из методов повышения нефтеотдачи, который применяется здесь достаточно широко, — кислотный гидроразрыв пласта, предполагающий использование в качестве жидкости разрыва кислоты, растворяющей карбонатный коллектор. Сейчас «Газпром нефть» осваивает на ОНГКМ более эффективный многостадийный кислотно-проппантный гидроразрыв, применение которого более чем на 50% повышает продуктивность скважин.

Еще одна передовая технология проведения МГРП — бесшаровая — позволяет не только повышать нефтеотдачу, но и проводить исследования внутри скважины и, что крайне важно, повторный ГРП.

При повторном ГРП изоляция трещин, созданных предыдущим гидроразрывом, ведется специальным химическим составом. Впервые в компании операция повторного многостадийного гидроразрыва была проведена на Вынгапуровском месторождении «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаза» в ЯНАО.

В 2018 году на Арчинском месторождении (Томская область) была проведена операция повторного гидроразрыва пласта с использованием специальных химических веществ и полимеров нового поколения. Дальнейшее тиражирование технологии может увеличить до 50% объем добычи нефти на месторождениях с карбонатными залежами, которые составляют более 40% извлекаемых запасов компании.

Повысить эффективность МГРП дает возможность использование современных цифровых технологий. В 2018 году Научно-Технический Центр «ентрчес нефтич в составе российского консорциума разработал первый отечественный цифровой продукт, способный моделировать процесс формирования трещин гидроразрыва пласта для увеличения добычи нефти.

По предварительным оценкам, технология позволит на 10-20% точнее воспроизводить характеристики трещин при моделировании подземных операций. Это обеспечит до 5% прироста добычи углеводородов с каждой скважины. В создании цифрового инструмента моделирования ГРП вместе с «Газпром нефтью» участвовали специалисты Московского физико-технического института, Сколтеха, Санкт-Петербургскиого политехнического университета и Института гидродинамики.

Разработка баженовских горизонтов

Бурение горизонтальных скважин с многостадийным гидроразрывом пласта — основная технология при добыче сланцевой нефти, в том числе и близкой к ней по условиям залегания нефти баженовской свиты. Согласно современным представлениям о геологическом строении бажена, в нем выделяют два основных блока пород: это нефтематеринские породы, содержащие кероген (полимерные органические материалы, которые расположены в таких породах, как нефтеносные сланцы) и породы-пропластки, содержащие легкую нефть. Причем, последние составляют всего порядка 30% от всей толщины бажена. Столь сложный состав требует особых технологий проведения МГРП, одна из них — рlug & perf.

Читать еще:  Получение водительского удостоверения на самоходные машины

Пласт вскрывается с помощью гидропескоструйной перфорации, причем в рамках одной стадии разрыва делается сразу несколько отверстий, что позволяет создавать сеть трещин, а не одну магистральную трещину, как при обычном ГРП. Стадии разрыва разделяются специальными композитными пробками.

«Газпром нефть» на Пальяновской площади Красноленинского месторождения в Ханты-Мансийском автономном округе первой в России реализовала весь цикл технологических решений, применяемых в мировой нефтегазовой отрасли для разработки сланцевой нефти. В частности, было выполнено закрепление горизонтального участка скважины эластичным цементом, позволяющим обеспечить надежную изоляцию создаваемых трещин друг от друга. После этого на скважине был проведен МГРП с высокими скоростями закачки технологической жидкости. Такое сочетание хорошей изоляции и высоких скоростей закачки жидкости ГРП дает возможность создавать интенсивную сеть трещин по всей длине горизонтального ствола, тем самым увеличивая объем углеводородов, вовлекаемых в разработку.

Способы добычи нефти

Карта мировых нефтяных месторождений достаточно велика, однако везде процесс добычи нефти и газа происходит с помощью скважин, которые бурятся в толще горных пород с помощью буровых установок. Многим они знакомы по кинофильмам, в которых показывали решетчатые конусообразные «нефтяные вышки». Это и есть буровые, которые после организации скважины демонтируют и перевозят на другое место.

Места, на которых происходит такая добыча, называются промыслы или месторождения. Транспортировка нефти и газа с промыслов до перерабатывающих предприятий, занимающихся производством товарных нефтепродуктов, производится посредством трубопроводов.

Бурение скважины может продолжаться несколько дней, а может длиться и несколько месяцев.

Нефтяные и газовые скважины – не просто отверстия в горных породах. Их ствол изнутри обсаживается специальными трубами из стали, называемыми НКТ (насосно-компрессорные трубы). Через них и происходит извлечение углеводородного сырья на поверхность.

Снаружи основную трубную колонну, называемую эксплуатационной, обсаживают другими – обсадными трубами, которые укрепляют ствол скважины и изолируют различные земляные пласты друг от друга. Длина ствола такой выработки может достигать нескольких километров.

Чтобы различные пласты горных пород не сообщались между собой, свободное пространство за обсадными трубами, как правило, цементируют. Это дает возможность предотвратить межпластовую циркуляцию воды, газов и самой нефти.

Цементное кольцо, обустроенное за обсадными колоннами, с течением времени вследствие физических и химических воздействий разрушается, в результате чего возникает заколонная циркуляция. Это явление негативно сказывается на добыче черного золота, поскольку в этом случае, кроме необходимой нефти, из пласта, называемого коллектором, в ствол скважины попадают газы или воды из соседних породных слоев, причём их количество зачастую превышает объем самого нефтяного сырья.

Чтобы добываемый ресурс вообще попал в скважинный ствол, необходимо пробить в обсадной колонне и находящемся за нею цементном слое отверстия, поскольку и обсадные трубы, и цемент изолируют продуктивный пласт от скважины. Такие отверстия проделывают при помощи специальных кумулятивных зарядов, которые пробивают не только цемент и обсадные трубы, но и образуют отверстия в самом нефтяном пласте. Этот процесс называется перфорация.

Способы добычи нефти

Способы добычи нефти бывают разными, и зависят от давления в продуктивном пласте. Добыча нефти ведется с помощью использования различных технологий. Нефть может самостоятельно фонтанировать, другими словами – подниматься по стволу из коллектора на поверхность без помощи насосного оборудования, вследствие низкого значения своей плотности.

Если нефть добывается без применения дополнительного насосного оборудования, то такой способ нефтедобычи называют фонтанным.

Суть процесса фонтанирования в том, что гидростатическое (водяное) давление в пласте на глубине достаточно высокое (к примеру, на двух километрах оно составит примерно 200 атмосфер). Этот показатель называется пластовое давление.

Поскольку плотность нефти и газа меньше, чем у воды, то на той же глубине давление в стволе скважины, которое называется забойным, составит (при плотности сырья около 800 килограмм на кубометр) будет примерно 160 атмосфер. В результате возникающей депрессии (перепаде давления) между продуктивным пластом и стволом скважины нефть и поднимается наверх.

Помимо этого, в нефтях, как правило, содержатся лёгкие углеводородные соединения, которые в случае понижения давления становятся газообразными (растворенные в нефтяной смеси газы). Выделение таких газов еще больше уменьшает плотность добываемого сырья, в результате чего описанная нами выше депрессия усиливается. Это процесс можно сравнить с открыванием теплой бутылки шампанского, из которой вылетает мощный газированный фонтан.

Количество получаемого из скважины за сутки сырья специалисты называют дебитом скважины (не путать с бухгалтерским термином «дебет»). Постепенно, особенно при интенсивной добыче, пластовое давление в коллектор снижается, подчиняясь закону сохранения энергии. Как результат – дебит скважины снижается, поскольку перепад давления между пластом и стволом выработки становится незначительным.

Чтобы увеличить внутрипластовое давление, в коллектор с поверхности при помощи нагнетательных скважин закачивается вода.

В некоторых типах коллекторов кроме нефти сразу присутствует большой объем пластовых вод, за счет расширения которых падение внутрипластового давления частично компенсируется, и необходимость дополнительной закачки воды может и не возникнуть.

В любом случае, в разрабатываемые нефтенасыщенные слои коллектора, а через них – и в сами скважины, постепенно просачивается вода. Этот процесс называется обводнением, которое также вызывает снижение дебита. Это объясняется не только сокращением в добываемой смеси доли самой нефти, но и повышением значения плотности обводненной нефтяной смеси. Забойное давление в горных выработках с высокой степенью обводненности возрастает, что приводит к уменьшению депрессии. В конце концов скважина перестает фонтанировать.

Другими словами, дебит любой скважины постепенно снижается. Как правило, максимальное значение этого параметра достигается в самом начале разработки пласта, а затем, по мере выработки нефтяных запасов, дебит уменьшается, причем, чем интенсивнее происходит нефтедобыча, тем это снижение идет быстрее. Если сказать по-другому, то чем выше изначальный дебит, тем быстрее он упадет.

Для того, чтобы вернуть скважине прежнюю производительность, на скважинах проводятся различные работы для того, чтобы интенсифицировать добычу. Проведение таких работ, как правило, приводит к мгновенному приросту дебита, однако после этого они начинает падать более быстрыми темпами. На российских нефтяных скважинах величина падения дебита колеблется от 10-ти до 30-ти процентов в год.

Механизированная нефтедобыча

Чтобы увеличить дебит добывающих скважин либо с высокой степенью обводненности, либо с упавшим ниже положенного уровня пластовым давлением, либо с низким уровнем концентрации растворенных газов, используются различные технологии так называемой механизированной нефтедобычи. И главными такими способами являются методики с применением насосов различных типов, производство которых в настоящее время весьма развито.

Наибольшее распространение получили всех хорошо знакомые «качалки», которые называются штанговыми глубинными насосами (сокращенно – ШГН). Также достаточно распространены центробежные насосы с электроприводом (сокращенно – ЭЦН), которые на поверхности не видны. Основная добыча нефти в РФ в настоящее время как раз производится с применением ЭЦН.

Принцип действия всех насосных добывающих методов основан на понижении значения давления в забое, в результате чего повышается депрессия и, как следствие, дебит.

Механизированный технологический процесс не является единственным выходом в случае возникновения искусственного повышения производительности скважины.

К примеру, нередко применяется так называемый гидроразрыв пласта или газлифтная методика, однако это – темы для отдельных статей.

Нефтяные месторождения можно разрабатывать как при высоком значении забойного давления, так и при низком. Если давление в забое – высокое, то понижается депрессия, снижается дебит, и запасы хоть и добываются, но медленными темпами. Если, наоборот, давление в забое – низкое, то повышается депрессия и дебиты значительно возрастают, что приводит к высоким темпам выработки запасов сырья.

Некоторые особенности нефтедобывающей отрасли

Часто при высокой интенсивности выработки месторождений употребляется термин «хищническая эксплуатация» или «хищническая добыча», которые носят ярко выраженный негативный оттенок. При этом подразумевалось, что при такой эксплуатации скважин нефтяные компании, представляющие нефтедобывающую отрасль, как бы «снимали самые сливки» с разрабатываемых промыслов, или добывали легкодоступное сырье, а остальные запасы попросту бросали, и в этом случае оставшуюся нефть становилось уже невозможно поднять на поверхность.

В большинстве случаев такое утверждение является неверным. На большей части нефтяных промыслов остаточные запасы углеводородного сырья никак не зависят от интенсивности их добычи. В доказательство можно привести тот факт, что резкий рост количества добываемой российской нефти произошел в конце двадцатого – начале двадцать первого века, однако с тех пор прошло уже семнадцать лет, а объемы добываемой отечественной нефти снижаться и не думают (уровень 2015-го года, к примеру, сопоставим с уровнем 2000-го).

А такой срок для месторождений нефти является достаточно большим. В связи с этим, если бы скорость выработки нефтяных запасов приводила бы к потере остающегося в пластах ещё не добытого сырья, то объемы давно уже начали уменьшаться, а этого – не происходит.

Высокая интенсивность эксплуатация повышает риски, связанные с возможностью возникновения аварийных ситуаций, к примеру, из-за разрушения цементного слоя вокруг ствола скважины, которое приводит к возникновению нежелательной циркуляции в заколонном пространстве и к преждевременным прорывам пластовых вод. Однако в общем случае такой режим выработки почти всегда экономически оправдан, причем при почти любом уровне нефтяных котировок. Для наглядного примера можно сравнить это с ситуацией дорожного движения.

Если, к примеру, ограничить скорость автомобилей за городом значением двадцать километров в час, а затем с помощью драконовских мера заставить это ограничение неукоснительно соблюдать, то с высокой долей вероятности количество аварий будет минимальным (если они вообще будут). Но зачем тогда будут нужны эти дороги с экономической точки зрения?

Как мы уже сказали ранее, увеличение интенсивности российской нефтедобычи произошло на рубеже двадцатого и двадцать первого века.

В большинстве случаев добыча велась с помощью снижения давления в забое (соответственно, увеличивалась депрессия) на эксплуатируемых скважинах. Для этого в фонтанирующие выработки опускали насосы, а скважины, на которых уже было установлено насосное оборудование, его заменяли на более производительное.

И ничего однозначно плохого в этом не было и нет, ни с технической, ни с экономической точек зрения. К негативным последствиям такого метода добычи можно отнести разве что стратегический фактор, поскольку увеличение депрессии хотя и приводит к увеличению скорости добычи нефти, но, с другой стороны, ускоряется падение дебитов на уже разбуренных продуктивных площадях.

Так как дебиты нефтяных скважин падают постоянно, для того, чтобы поддерживать нефтедобычу на определенном уровне, возникает необходимость бурения новых скважин, и чем быстрее падают дебиты, тем большее количество таких горных выработок необходимо пробуривать каждый год. Другими словами, интенсивная добыча приводит к тому, что поддерживать некий постоянный объем нефтедобычи с каждый годом становится всё сложнее.

С другой стороны, если эксплуатация скважин интенсивностью не отличается (из-за высокого давления в забое), то для таких промыслов существует возможность в нужный момент повысить объемы добычи (с помощью различных способов снизив значение давления в забое). Именно так и происходит регулирование объемов добываемого сырья в Саудовской Аравии и в Кувейте. В связи с этим со стратегической точки зрения невысокая интенсивность выработки нефти является более безопасной.

Читать еще:  Варианты самостоятельного тюнинга Волги 3110

Как добывают нефть? Работа нефтяного промысла

Процесс эксплуатации скважин, в целом, сводится к подъему нефти или газа на поверхность земли. Эксплуатация нефтяных скважин ведется тремя способами:
Фонтаннымподъем нефти осуществляется за счет пластовой энергии. Фонтанирование может быть как естественное — за счет давления в пласте, так и искусственное — за счет закачки газа или жидкости в скважину.
Газлифтным — логическим продолжением фонтанной эксплуатации является газлифтная эксплуатация, при которой недостающее количество газа для подъема жидкости закачивают в скважину с поверхности.
Механизированным — с помощью глубинных насосов. Механизированная добыча 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.

О третьем способе мы и поговорим сегодня. Это наиболее распространенный способ добычи нефти с помощью штанговых скважинных насосов и погружных центробежных электронасосов.

Установка штангового глубинного насоса (УШГН)

Самые распространенные и узнаваемые установки — это станки в народе называемые «качалки». Две трети фонда (66 %) действующих скважин стран СНГ (примерно 16,3 % всего объема добычи нефти) оборудованы именно этими станками. Они предназначены для работы на глубине от нескольких десятков метров до 3000 м, а в отдельных скважинах на 3200-3400 м.
Прообразом современного станка-качалки является насос, изобретенный в 1712 году Томасом Ньюкоменом. Он создал аппарат для выкачивания воды из угольных шахт. Принцип действия был примерно такой:

Современные насосы стали технологичнее — пар заменило электричество, а принцип действия стал основан на преобразовании вращательного движения в поступательное. По сути, станок-качалка представляет собой привод штангового насоса, который находится на дне скважины. Это устройство по принципу действия очень похоже на ручной насос велосипеда, преобразущий возвратно-поступательные движения в поток воздуха. Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в поток жидкости, которая по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поступает на поверхность.

Штанговый скважинный насос состоит из длинного (2 — 4 м) цилиндра. На нижнем конце цилиндра укреплен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе вверх. В нем перемещается поршень-плунжер, выполненный в виде длинной (1 — 1,5 м) гладко обработанной трубы, имеющей нагнетательный клапан, также открывающийся вверх. Плунжер подвешивается на штангах. 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. Таким образом, плунжер с открытым клапаном погружается в жидкость. При очередном ходе вверх нагнетательный клапан под давлением жидкости, находящейся над плунжером, закрывается.Накапливающаяся над плунжером жидкость достигает устья скважины и через тройник поступает в нефтесборную сеть.

Станки-качалки отличаются большой надежностью — сложно представить себе более тяжелые условия эксплуатации: круглосуточная и круглогодичная работа на открытом воздухе в различных климатических условиях. Недалеко от города Лениногорск находится скважина-первооткрывательница Ромашкинского месторождения — крупнейшего месторождения России Волго-Уральской провинци (его геологические запасы нефти в нем оцениваются в 5 млрд тонн,а доказанные и извлекаемые запасы — в 3 млрд тонн).
За более чем 60 лет эта скважина дала более 417 тысяч тонн нефти. После зарезки бокового ствола в 2009 году скважина и по сей день дает дебит около 8 тонн жидкости.

Наряду с достоинствами, качалки имеют и ряд недостатков. Это значительная масса привода, необходимость в массивном фундаменте, невозможность работы в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, значительный период монтажа станка-качалки при обустройстве скважины и ее ремонте, невозможность использования в морских скважинах.
Часть этих недостатков решена в установках с цепным приводом (на фото справа).

Установки с цепным приводом в целом работают так же, как и качалки, преобразуя вращательное движение электромотора в поступательное движение штанги. Однако они более экономичные, требуют меньше металла и обеспечивают более плавный ход штока (это влияет на надежность).
Коротко об отличиях и преимуществах можно посмотреть в видео:

Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН)
УЭЦН – установка электроцентробежного насоса, в английском варианте — ESP (electric submersible pump). По количеству скважин, в которых работают такие насосы, они уступают установкам ШГН, но зато по объемам добычи нефти, которая добывается с их помощью, УЭЦН вне конкуренции. С помощью УЭЦН добывается порядка 80% всей нефти в России. Кроме того, в отличие от штанговых скважинных насосов, УЭЦН можно использовать в «кривых» скважинах, а также на шельфе.

В общем и целом УЭЦН — обычный насосный агрегат, только тонкий и длинный. И умеет работать в среде отличающейся своей агрессивностью к присутствующим в ней механизмам. Состоит он из погружного насосного агрегата (электродвигатель с гидрозащитой + насос), электрокабеля, колонны насосно-компрессорных труб, оборудования устья скважины и наземного оборудования (трансформатора и станции управления).
В составе подземной части УЭЦН много частей. Это:
Погружной электродвигатель, который питает насос. Двигатель заполнен специальным маслом, которое, кроме того, что смазывает, еще и охлаждает двигатель,а так же компенсирует давление, оказываемое на двигатель снаружи.
Непосредственно насос. Насос состоит из секций, а секции из ступеней. Чем больше ступеней – тем больше напор, который развивает насос. Чем больше сама ступень – тем больше дебит (количество жидкости прокачиваемой за единицу времени).
Протектор (или гидрозащита) электродвигателя. Он отделяет полость двигателя заполненную маслом от полости насоса заполненной пластовой жидкостью, передавая при этом вращение, а также решает проблему уравнивания давления внутри двигателя и снаружи (там бываетдо 400 атмосфер, это примерно как на трети глубины Марианской впадины).
Газосепаратор
Измерители давления и температуры,
Защитные устройства. Это обратный клапан (самый распространенный – КОШ – клапан обратный шариковый) – чтобы жидкость не сливалась из труб, когда насос остановлен (подъем столба жидкости по стандартной трубе может занимать несколько часов – жалко этого времени). А когда нужно поднять насос – этот клапан мешается – из труб постоянно что-то льется, загрязняя все вокруг. Для этих целей есть сбивной (или сливной) клапан КС – смешная штука – которую каждый раз ломают когда поднимают из скважины.
Подробнее о них можно прочитать у fduchun76 тут. Также советую прочитать у victorborisov репортаж с предприятия, где изготовляются насосы ЭЦН.

Если коротко, то внутри происходят два основных процесса:
отделение газа от жидкости — попадание газа в насос может нарушить его работу. Для этого используются газосепараторы (или газосепаратор-диспергатор, или просто диспергатор, или сдвоенный газосепаратор, или даже сдвоенный газосепаратор-диспергатор). Кроме того, для нормальной работы насоса необходимо отфильтровывать песок и твердые примеси, которые содержатся в жидкости.
подъем жидкости на поверхность — насос состоит из множества крыльчаток или рабочих колес, которые, вращаясь, придают ускорение жидкости.

Как я уже писал, электроцентробежные погружные насосы могут применяться в глубоких и наклонных нефтяных скважинах (и даже в горизонтальных), в сильно обводненных скважинах, в скважинах с йодо-бромистыми водами, с высокой минерализацией пластовых вод, для подъема соляных и кислотных растворов. Кроме того, разработаны и выпускаются электроцентробежные насосы для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких горизонтов в одной скважине. Иногда электроцентробежные насосы применяются также для закачки минерализованной пластовой воды в нефтяной пласт с целью поддержания пластового давления.

В сборе УЭЦН выглядит вот так:

После того, как жидкость поднята на поверхность, ее необходимо подготовить для передачи в трубопровод. Поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция не представляет собой соответственно чистые нефть и газ. Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).
Пластовая вода – это сильно минерализованная среда с содержанием солей до 300 г/л. Содержание пластовой воды в нефти может достигать 80 %. Минеральная вода вызывает повышенное коррозионное разрушение труб, резервуаров; твердые частицы, поступающие с потоком нефти из скважины, вызывают износ трубопроводов и оборудования. Попутный (нефтяной) газ используется как сырье и топливо. Технически и экономически целесообразно нефть перед подачей в магистральный нефтепровод подвергать специальной подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых частиц.

Вначале нефть попадает на автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ). От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на АГЗУ поступает нефть вместе с газом и пластовой водой. На АГЗУ производят учет точного количества поступающей от каждой скважины нефти, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, нефтяного газа и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на ГПЗ (газоперерабатывающий завод).

Все данные по добыче — суточный дебит, давления и прочее фиксируются операторами в культбудке. Потом эти данные анализируются и учитываются при выборе режима добычи.
Кстати, читатели, кто-нибудь знает почему культбудка так называется?

Далее частично отделенная от воды и примесей нефть отправляется на установку комплексной подготовки нефти (УКПН) для окончательного очищения и поставки в магистральный трубопровод. Однако, в нашем случае, нефть вначале проходит на дожимную насосную станцию (ДНС).

Как правило, ДНС применяются на отдаленных месторождениях. Необходимость применения дожимных насосных станций обусловлена тем, что зачастую на таких месторождениях энергии нефтегазоносного пласта для транспортировки нефтегазовой смеси до УКПН недостаточно.
Дожимные насосные станции выполняют также функции сепарации нефти от газа, очистки газа от капельной жидкости и последующей раздельной транспортировки углеводородов. Нефть при этом перекачивается центробежным насосом, а газ — под давлением сепарации. ДНС различаются по типам в зависимости от способности пропускать сквозь себя различные жидкости. Дожимная насосная станция полного цикла состоит при этом из буферной ёмкости, узла сбора и откачки утечек нефти, собственно насосного блока, а также группы свечей для аварийного сброса газа.

На нефтепромыслах нефть после прохождения групповых замерных установок принимается в буферные ёмкости и после сепарации поступает в буферную ёмкость с целью обеспечить равномерное поступление нефти к перекачивающему насосу.

УКПН представляет собой небольшой завод, где нефть претерпевает окончательную подготовку:

  • Дегазацию (окончательное отделение газа от нефти)
  • Обезвоживание (разрушение водонефтяной эмульсии, образующейся при подъеме продукции из скважины и транспорте ее до УКПН)
  • Обессоливание (удаление солей за счет добавления пресной воды и повторного обезвоживания)
  • Стабилизацию (удаление легких фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке)

Для более эффективной подготовки нередко применяют химические, термохимические методы, а также электрообезвоживание и обессоливание.
Подготовленная (товарная) нефть направляется в товарный парк, включающий резервуары различной вместимости: от 1000 м³ до 50000 м³. Далее нефть через головную насосную станцию подается в магистральный нефтепровод и отправляется на переработку. Но об этом мы поговорим в следующем посте:)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector