Этапы добычи нефти и газа кратко

Обновлено: 02.07.2024

1. Контролировать производство и впрыскивание для выполнения
утвержденных планов по объемам и качеству продукции.
2. Контролировать и записывать все данные для управления резервуаром, скважинами и оборудованием.

Планирование добычи

Планирование разработки и добычи нефти основано на ожидаемом объема добычи, который сильно зависит от механизма привода пласта.
Это прогнозируемый объем добычи нефти, который будет определять размер оборудования, необходимого для обработки и утилизации флюидов, а также количество скважин, подлежащих бурению.

Затем идут следующие этапы:

1. Строительство скажины
В течение этого периода эксплуатационные скважины постепенно вводятся в эксплуатацию.
2. Плато
Поддерживается постоянная производительность
3. Отклонение
Все производители показывают снижение темпов производства

Режим работы и требуемый ремонт указаны в плане разработки месторождения.

Необходимо поставлять продукцию с требуемой скоростью и качеством, и, следовательно, спецификация качества продукции и условия контракта определяют направленность производственных операций.

Затем следует проектирование скважины инженерами-технологами

1. оборудование для диапазона мощностей (максимальная пропускная способность)
2. тип эксплуатации и обслуживания
3.перерабатывающие заводы, которые предназначены для обработки определенных видов углеводородов в соответствии с их характеристиками.

Очень важным этапом является обработка добытой жидкости, за счет которой можно:

1. удалить любые жидкие неуглеводородные компоненты (вода, углекислый газ, сероводород, азот и т. д.) или твердые частицы
2. довести качество углеводородов до требуемых характеристик.

Процесс добычи нефти и газа включает три этапа. Первый -движение нефти и газа по пласту к скважинам, благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин. Он называется разработкой нефтяных и газовых месторождений.Второй этап - движение нефти и газа от забоев скважин до их устьев на поверхности. Его называют эксплуатацией нефтяных и газовых скважин.Третий этап - сбор продукции скважин и подготовка нефти и газак транспортированию потребителям. В ходе этого этапа 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. В ходе подготовки природного газа от него отделяются пары воды, коррозионно активные (сероводород) и балластные (углекислый газ) компоненты, а также механические примеси.

Рассмотрим каждый из этих этапов более подробно.

Разработка нефтяных и газовых месторождений

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.

Экономика множества стран основывается на нефти. Это полезное ископаемое нашло применение в большинстве сфер хозяйственной деятельности человека, включая не только получение различных видов энергии, но и производство лекарств и косметики. Что же такое нефть, и как строятся процессы ее добычи и использования?

Нефть – это ископаемое топливо, черная маслянистая жидкость с горючими свойствами и своеобразным запахом. Она представляет собой сложную смесь углеводородов и других химических элементов.

Добыча нефти – это многоступенчатый промышленный процесс, который включает следующие стадии:

Разведка месторождений.
Бурение скважин.
Извлечение и сбор нефти и попутного газа.
Очистка сырья от воды, примесей и пр.
Транспортировка к НПЗ.

Места добычи нефти называются нефтяными промыслами или месторождениями. Их определяют с помощью геологической разведки местности. Нефть может залегать не только глубоко под землей, но и на дне морей и океанов, на шельфах. Нефтяные компании постоянно исследуют новые районы добычи нефти и совершенствуют технологии, чтобы наращивать объемы полученного сырья.

Способы добычи нефти

Способы добычи зависят от давления в разрабатываемом пласте нефти.

1. Фонтанный способ. Как правило, в начале разработки месторождения нефть фонтанирует из скважины (поднимается по стволу коллектора) самостоятельно. Это происходит из-за высокого водяного давления на дне скважины. Постепенно в процессе добычи внутреннее давление снижается и выработка скважины (дебит нефти) уменьшается быстрыми темпами.

3. Гидроразрыв пласта. В рабочем пласте образуют трещину, в результате чего давление в забое снижается и нефть добывается фонтанным способом.

Обработка нефти

Цель обработки нефти – получение различных видов топлива (бензин, керосин, ДТ, СМТ, печное топливо и пр.), а также сырья для химической промышленности.

Этапы обработки нефти:

Подготовка сырья.
Прямая перегонка нефти (первичная обработка).
Вторичная обработка.
Очищение полученных продуктов.

Транспортировка нефти

Соединение мест добычи нефти с местами ее переработки (НПЗ) называется транспортировкой и является жизненно важным процессом для нефтяной промышленности.

Транспортировка нефти осуществляется разными способами:

• По нефтепроводу. Это самый эффективный и бюджетный способ доставки нефти к НПЗ и к местам погрузки на танкеры. Нефтепроводы прокладываются преимущественно под землей и позволяют транспортировать огромные объемы сырья.

• По водным путям. Перевозка нефти морскими путями используется для доставки в соседние государства, а речными путями – для перемещения внутри страны. В обоих случаях нефть перевозят специальные грузовые суда – танкеры, грузоподъемность которых доходит до 30 000 т.

• Транспортировка нефти по железной дороге. Железнодорожные цистерны могут перевозить относительно небольшие объемы нефти и используются в основном для доставки сырья в отдаленные регионы.

• Автомобильным транспортом. Автомобили-бензовозы заправляются автоналивом на специальных эстакадах и используются для перевозки небольших объемов продукции, в основном готовых нефтепродуктов для конечных потребителей. Для перевозки сырой нефти такой способ слишком затратен.

Перевалка нефти и нефтепродуктов – это перемещение сырья с одного вида транспорта на другой.

Хранение нефти и нефтепродуктов обеспечивают нефтебазы – организованные хранилища нефти различного масштаба. Нефть в них хранится в специальных вертикальных наземных или подземных резервуарах и именно отсюда осуществляется реализация нефти и ее производных топливным компаниям и АЗС.

А вот о том, какими способами и с помощью какого оборудования добывают нефть в России и мире я и постараюсь максимально доступным языком рассказать и наглядно показать в своей статье. (На фотографии вверху — буровая площадка в окрестностях Нарьян-Мара. Снимок не очень качественный, поскольку сделан автором через иллюминатор вертолёта).

Начну с того, что нефть добывают из скважин. Скважина – это цилиндрическая горная выработка (отверстие в земле), незначительного диаметра и большой глубины, предназначенная для подъёма жидкости (вода, нефть) или газа на поверхность.

Диаметр нефтяных скважин, как правило, ступенчато уменьшается от устья (выход скважины на поверхность) до забоя (дно скважины). Диаметр скважин начинается от 40 мм и редко бывает больше 900 мм. Средняя глубина нефтедобывающих скважин в России 2500 м. В скважины спускают специальные трубы, называемые обсадными, чтобы предохранить стенки скважин от обрушения.

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин:

Длиной скважины называется расстояние между устьем и забоем, измеряемое по оси ствола. Глубиной является проекция длины скважины на её вертикальную ось. Для вертикальных скважин эти значения одинаковы, а вот для наклонно-направленных и горизонтальных – различаются.

Нефтяные скважины бурят как на суше, так и на море, но сегодня мы бурения касаться не будем, а перейдём сразу к способам добычи нефти или, как выражаются нефтедобытчики, к способам эксплуатации скважин.

В настоящее время применяются только два основных способа эксплуатации скважин:

фонтанный (когда нефть извлекается из скважины самоизливом) и
механизированный (который, в свою очередь, подразделяется на газлифтный и насосный).

Фонтанный способ добычи нефти

Данный способ применяется при высоком пластовом давлении. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам (НКТ) за счет энергии пласта. Фонтанирование может происходить за счёт гидростатического напора (очень редко) или за счет энергии расширяющегося газа (в большинстве случаев, поскольку находящийся вместе с нефтью в пласте газ играет главную роль в фонтанировании скважины).

К преимуществам такого способа относится его высокая экономичность, поскольку подъем происходит естественным путем, что не требует применения дорогостоящего нефтедобывающего оборудования, позволяя тем самым сэкономить как на его стоимости, так и на техническом обслуживании.

Оборудование любой скважины, включая фонтанную, должно обеспечивать добычу продукции в заданном режиме и безопасное проведение всех необходимых технологических операций. Оно подразделяется на скважинное (подземное) и устьевое (наземное).
Для фонтанного способа добычи нефти требуется технологически простое наземное и подземное оборудование.

Из подземного оборудования в скважину спускают НКТ с воронкой на конце для удобства спуска-подъёма исследовательских приборов. Колонна НКТ состоит из стальных бесшовных труб длиной 5 – 10 м, соединённых между собой резьбовыми муфтами. Диаметр НКТ варьируется от 27 мм до 114 мм, толщина стенки от 3 мм до 7 мм. НКТ – основной рабочий инструмент при эксплуатации скважин. Эксплуатационная обсадная колонна, как правило, спускается в скважину, цементируется от забоя до устья, и больше не поднимается на поверхность, поэтому все подземные операции выполняются с помощью НКТ: подъём скважинной жидкости на поверхность, ремонтные и промывочные работы и т.д.

В качестве наземного оборудования на устье скважины устанавливается фонтанная арматура (ФА). ФА предназначена для подвески колонны НКТ, герметизации межтрубного (затрубного) пространства, для эксплуатации, регулирования режима работы и ремонта скважины, а также для направления продукции скважины в выкидную линию (т.е. трубу по которой нефть поступает из скважины к замерной установке).

Обслуживают скважины операторы добычи нефти и газа

Фонтанный способ эксплуатации нефтяных скважин применяется на начальном этапе разработки месторождений. По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа и, в принципе, мало чем от него отличается. При его использовании нефть поднимается из забоя за счет энергии газа, нагнетаемого с устья. На этот способ переходят тогда, когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, поэтому её подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Несмотря на то, что данный способ отличает простота обслуживания скважин, и он максимально удобен для подъема больших объемов нефти с высоким содержанием газа, он становится всё менее востребованным из-за того, что требует больших затрат на строительство компрессорных станций и газопроводов высокого давления. В настоящее время газлифтным способом добывается не более 5% нефти в России.

В этом ролике (4 минуты) от компании Weatherford очень наглядно (и, главное, без единого слова), показаны технологии, применяемые при газлифтной добыче нефти:

Насосные способы добычи нефти

В настоящее время для добычи нефти применяются различные скважинные насосные установки:

установка штангового глубинного насоса (УШГН) или скважинная штанговая насосная установка (СШНУ)
установка электрического центробежного насоса (УЭЦН)
установка электроприводного винтового насоса (УЭВН)
установка электроприводного лопастного насоса (УЭЛН)
различные виды скважинных гидропоршневых насосных установок (ГПНА):

струйные
гидроимпульсные
турбонасосные
вибрационные.

Добыча нефти при помощи установки штангового глубинного насоса (УШГН)

Для понимания распространённости. Во всем мире сейчас находится в эксплуатации около 2 миллионов нефтяных скважин. УШГН оснащены примерно 750 000 из более чем 1 миллиона скважин, где применяют тот или иной способ механизированной добычи.

УШГН действует по принципу поршневого устройства: при помощи возвратно-поступательных движений наземного привода через колонну насосных штанг глубинный насос поднимает нефть к поверхности. Станок-качалка приводится в движение при помощи электрического двигателя через клиноременную передачу. Также применяются и другие типы приводов для ШГН: цепной привод, гидравлический привод, длинноходовой привод, но назначение у всех одно – привести в движение колонну штанг, обеспечив работу глубинного насоса.

Из всех просмотренных мной на youtube роликов про принцип работы УШГН (на русском языке), именно этот показался мне наиболее предпочтительным с точки зрения доступности, полноты изложения, визуализации и длительности (5 минут):

Добыча нефти при помощи установки электрического центробежного насоса (УЭЦН)

невозможность эксплуатации высокодебитных скважин, т.е. скважин, дающих большие объёмы нефти;
низкая эффективность добычи нефти с большим содержанием воды;
громоздкое и металлоёмкое наземное оборудование;
высокая вероятность обрыва насосных штанг (особенно в наклонных и горизонтальных скважинах).

Основные компоненты УЭЦН:

электроцентробежный насос (ЭЦН)
погружной электродвигатель
гидрозащита (протектор)
газосепаратор (опционально)
кабельная линия
наземная станция управления (СУ)

В этом кратком (1 минута) ролике от компании Weatherford очень наглядно (и, главное, без единого слова), показан принцип работы УЭЦН:

Для вашего удобства, привожу перевод терминов, использованных в ролике:

Electric Submersible Pumping System — установка электрического центробежного насоса (УЭЦН)
Motor — погружной электродвигатель
Seal — гидрозащита
Gas Separator — газосепаратор
Submersible Pump – погружной электроцентробежный насос (ЭЦН)
Gas — газ
Oil – нефть

Добыча нефти при помощи установки электроприводного винтового насоса (УЭВН)

Винтовой насос – это насос объёмного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения специального винта. При вращении винт (ротор) и его обойма (статор) образуют по всей длине ряд замкнутых полостей, которые передвигаются от приёма насоса к его выкиду. Вместе с ними перемещается и откачиваемая жидкость.

Существует два варианта применения винтовых насосов для добычи нефти.
При первом (как на картинке вверху), который получил наибольшее распространение, электродвигатель и редуктор монтируются на устье скважины и связаны между собой ременной передачей. Обойма винтового насоса спускается в скважину на НКТ, а винт крепится к штангам, которые вращаются электродвигателем через редуктор.

При втором варианте (набирает популярность), схема установки УЭВН аналогична УЭЦН, т.е. винтовой насос приводится в действие погружным электродвигателем, который передаёт крутящий момент напрямую на вал винтового насоса через протектор. Благодаря приводу от погружного электродвигателя, в такой установке не применяются насосные штанги и редуктор, являющийся самым ненадёжным и дорогостоящим компонентом традиционной УЭВН.

УЭВН применяются, главным образом, в скважинах с высоковязкой нефтью.

Каждая из описанных выше технологий добычи нефти имеет свои плюсы и минусы, и выбор того или иного способа добычи зависит, главным образом, от геологических условий конкретного месторождения, ну и, естественно, от экономических параметров.

Добыча нефти (Extraction of petroleum) – это комплекс производственных и технологических процессов, направленных на извлечения сырой нефти из недр на земную поверхность.

После того, как была произведена геологоразведка местности (или вод, если добыча предполагается в море) на предмет наличия нефтеносных пластов-коллекторов, а также пробурено достаточное количество разведочных скважин для оценки залежей, переходят непосредственно к процессу извлечения нефти на поверхность.

На заре нефтедобычи, нефть порой собирали даже ведрами – были места, где она буквально выходила на поверхность. Сейчас такое явление встречается довольно редко и для промышленной добычи нефти явно не подходит. В настоящее время для извлечения нефти, залегающей в нефтеносном пласте, бурят так называемые эксплуатационные скважины.

Как правило, на начальном этапе разработки месторождения, давление в нефтеносных пластах выше чем, чем в забое скважины. Поэтому после бурения, нефть под действием перепада давления устремляется по пласту-коллектору к стволу скважины.

Однако, по мере разработки нефтяного месторождения, пластовое давление постепенно снижается, и для его поддержания требуются принятие специальных мер, таких, например, как закачка воды или газа под давлением и т.п.

В зависимости от того, за счет чего происходит восполнение энергии в пласте и, соответственно, нагнетание флюидов к добывающей скважине, способы разработки нефтяных месторождений подразделяют на 3 класса:

Первичные методы (Primary Recovery)
Вторичные методы (Secondary Recovery)
Третичные методы (Tertiary or Enhanced Recovery)

Если говорить о добыче традиционной легкой нефти, то система разработки месторождения или последовательно сменяет все методы нефтедобычи:

Месторождения нетрадиционных нефтей, к которым относят тяжелую, высоковязкую, сланцевую нефть и др., требуют, соответственно, и нетрадиционных методов разработки. В таких случаях добычу начинают в большинстве случаев сразу Третичными методами, и в зависимости от конкретных условий, как правило, используют совершенно уникальный способ разработки месторождения.

Первичные методы добычи нефти

Первичные способы разработки месторождения предполагают извлечение нефти, с использованием только внутренней энергии пласта, не прибегая к дополнительным внешним воздействиям. То есть поступление нефти из недр на поверхность происходит только за счет естественных сил.

В целом на движение флюидов в пласте влияет целый ряд факторов, совокупность которых принято называть режимом пласта или режимом эксплуатации нефтяной залежи. При извлечении нефти выделят следующие режимы:

- один режим переходит в другой

- различные участки залежи работают в разных режимах

На практике, Первичные способы нефтедобычи, использующие только естественные силы восполнения энергии пласта, в большинстве случаев приводят к серьезным потерям извлекаемой нефти в недрах земной коры. В связи с этим, уже на ранних стадиях разработки нефтяного месторождения, как правило, применяют Вторичные и Третичные методы.

Вторичные методы добычи нефти

Вторичные способы добычи нефти, в отличие от первичных, предполагают искусственное поддержание внутрипластовой энергии. Такое искусственное поддержание энергии по сути достигается только двумя способами:

Поддержание внутрипластового давления путем закачки воды. В данном случае реализует водонапорный режим эксплуатации.
Поддержание пластового давления путем закачки газа в газовую шапку, в случае ее наличия. В таком случае реализуется газонапорный режим.

Фактически, вторичные способы разработки месторождений являются наиболее распространенными.

Третичные методы добычи нефти

К Третичным способам добычи нефти относят так называемые методы увеличения нефтеотдачи (МУН). Эти методы также как и вторичные предполагают искусственное повышение внутрипластовой энергии путем закачки специальных агентов. Однако, в отличие от вторичных методов, агенты, используемые при третичных методах, отличаются повышенным потенциалом вытеснения нефти.

То есть, при реализации Третичных методов происходит не только искусственное поддержание внутрипластового давления, но изменение свойств агентов вытеснения и/или свойств самой добываемой нефти. Благодаря этому, обеспечивается дополнительное повышение степени извлечения нефти.

Читайте также: