Оборудование для добычи нефти реферат

Обновлено: 03.07.2024

Насосные установки для добычи нефти ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Научные и инженерные основы штангового насосного способа добычи нефти разработаны очень детально, причем уже давно ведущее место в этой области науки занимает наша страна. Достаточно перечислить лишь несколько имен наших ученых и инженеров, чтобы убедиться в этом.

Так, основы механики насосной установки детально разработаны проф. А. С. Вирновским , включая расчетные формулы для определения нагрузок на штанги, производительности насосной установки, частоты обрывов штанг, нахождения оптимума запаса производительности установки и т. д. широко применяются на практике.

Гидравлика насосной установки (теория и расчет утечек в зазоре плунжерной пары и клапанах, теория гидродинамического трения в насосном подъемнике и многие другие вопросы), а также теоретические основы анализа и синтеза четырехзвенника станка-качалки полностью разработаны проф. А. М. Пирвердяном .

Кроме того, известны работы И. Л. Фаермана по штангам К. С. Аливердизаде — по станкам-качалкам, И Г. Белова — по динамографированнию глубинных насосов и теории и практике применения гравитационных сепараторов газа на приеме насоса, А Б. Сулейманова — по технологии откачки жидкости с песком.

Многочисленные исследования и обобщения производственного опыта, выполненные отечественными учеными и инженерами, посвящены вопросам теории и практики штангового способа добычи нефти. В списке литературы содержится лишь менее половины опубликованных работ по этим вопросам. Кроме того, у нас имеется достаточно инструкций, руководств и справочников по насосной добыче нефти для непосредственного использования на практике.

За последние годы научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями разработан ряд нового оборудования для добычи нефти, ремонта скважин и других технологических операций в скважинах.

С ростом глубин эксплуатационных и разведочных скважин и устьевых давлений стала шире применяться новая фонтанная арматура с прямоточными задвижками.

В глубинно насосной эксплуатации. Внедряются станки-качалки и глубинные насосы, изготавливаемые по новому стандарту. Все больше применяются высокопроизводительные погружные центробежные электронасосы. Ведутся работы по комплексной автоматизации процессов сбора, подготовки и перекачки нефти и газа и внедрению блочных установок для этих целей.

Использование в нефтегазодобывающей промышленности нового разнообразного оборудования обусловило необходимость расширения знаний в области монтажа, обслуживания и ремонта этой техники.

Обзор конструкций силовых приводов колонны насосных штанг

Наиболее распространенный штанговый глубинно насосный способ добычи нефти охватывает 67% скважин общего действующего фонда. Схема глубинно насосной установки (рисунок 1) стоит из глубинного насоса 2, насосных штанг 3, насосно-компрессорных труб 4, подвешенных на планшайбе, тройника 5. устьевого сальника, сальникового штока 7, станка-качалки 9. В нижней части на приеме глубинного насоса устанавливают фильтр 1 для сепарации нефти от свободного газа и песка, вредно влияющих на подачу насоса. Глубинный насос опускают в скважину под уровень жидкости. Возвратно-поступательное движение плунжера насоса, подвешенного на штангах, обеспечивает подъем жидкости из скважины на поверхность. При наличии парафина в продукции скважины на штангах устанавливают скребки, очищающие внутренние стенки насосно-компрессорных труб. В зависимости от глубины скважины, дебита и других факторов подбирают станок качалку, диаметр насосно-компрессорных труб, штанг и глубинного насоса, устанавливают необходимую длину хода и число качаний. Наземное оборудование глубинно насосной штанговой установки состоит из оборудования устья скважины и станка-качалки. В подземное оборудование входят насосно-компрессорные трубы, штанги и глубинный плунжерный насос — трубный или вставной.

Рисунок 1 Схема насосной установки

Совокупность машин, применяемых в глубинно-насосных установках (рис. 2), в основном состоит из двигателя, А (электрического или теплового), передаточного механизма Б, предназначенного для преобразования вращательного движения вала двигателя в вертикальное возвратно-поступательное движение штока глубинного насоса, и рабочей машины — самого глубинного насоса В.

В современной технике устройство для приведения в движение какой-либо машины или механизма называется приводом. В общем случае привод состоит из источника энергии (двигателя), механизма для передачи энергии (движения) и аппаратуры управления. Исходя из этого определения, передаточный механизм штанговой глубинно насосной установки с источником энергии будем называть приводом штангового глубинного насоса.

Специфическая особенность штанговой глубинно-насосной установки заключается в том, что собственно насос В плунжерного типа одинарного действия, установленный под уровнем жидкости в скважине, находится на большом расстоянии от привода Б, расположенного на дневной поверхности.

Плунжер глубинного насоса 1 (при подвижном цилиндре — цилиндр глубинного насоса) вертикальное возвратно-поступательное движение получает от привода посредством весьма длинного штока, представляющего собой колонну насосных штанг 2.

В современной практике добычи нефти глубина подвески глубинного насоса — то же самое, что длина штока или длина колонны штанг — превышает 4000 м.

Точку Д, соединение верхнего конца колонны штанг с ведомым звеном привода, условно будем называть точкой подвеса штанг. При работе насосной установки эта точка имеет вертикальное возвратно-поступательное движение.

Привод штангового глубинного насоса выполняет следующие основные функции: 1) преобразование вращательного движения вала двигателя в возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг; 2) снижение скорости вращения (числа оборотов вала) вала двигателя до числа двойных ходов точки подвеса штанг; 3) пуск и остановка глубинного насоса и всей установки; 4) регулирование режима откачки жидкости за счет изменения длины хода и числа ходов точки подвеса штанг; 5) уравновешивание установки; 6) распределение энергии (при спаренных и групповых установках); 7) контроль работы скважин динамометрированием.

В нефтедобывающей промышленности применяют различные виды приводов штангового глубинного насоса.

Рисунок 2 Схема штанговой глубинной установки

Конструктивные особенности опоры станка-качалки

В Советском Союзе применяли только редукторные станки качалки: балансирные (рисунок 3, а) и безбалансирные (рисунок 3, б). Их устанавливают на фундаменты, которые делят на три группы:

а) бутобетонные или бетонные;

б) из бетонных тумб;

в) металлические постаменты различных конструкций.

Рисунок 3 Конструкция станков-качалок

Бутобетонные фундаменты для станков-качалок нормального ряда сооружают с использованием деревянный опалубки; стены цоколя выкладывают из бутового камня.

При сооружении бутобетонного фундамента с устройством деревянной опалубки рекомендуется соблюдать следующую очередность работ: спланировать местность под фундамент, размерить место под котлованы и вырыть котлованы; устроить деревянную опалубку цоколя; промазать щели опалубки, обваловать низ опалубки землей; поднести бутовый камень; приготовить цементный раствор; сложить гнезда для анкерных болтов (патрубков) из бутового камня; раздробить бутовый камень, забутить котлован я опалубку цоколя бутовым камнем и золить цементным раствором; после затвердения цемента разобрать деревянную опалубку цоколя; выровнять поверхность цоколя цементным раствором.

При сооружении бутобетонного фундамента с кладкой стен цоколя из бутового камня соблюдается та же очередность, что и при сооружении фундамента с деревянной опалубкой.

Очередность работ при сооружении фундамента из бетонных тумб: спланировать местность под фундамент, размерить место под котлованы и вырыть котлованы; засыпать гравий на дно котлованов я разровнять по уровню; подтащить бетонные тумбы к месту установки; установить в котлованы бетонные тумбы с проверкой по уровню.

Очередность работ при установке металлического постамента на деревянных брусьях: спланировать местность под фундамент, размерить место под котлован и вырыть его; уложить в котлован. Четыре бруса размером 2,5хО, 3хО, 4 м, выровнять их по уровню и засыпать гравием; привязать канат к металлическому постаменту, приподнять его и поднести к котловану; затащить постамент на брусья, зацементировать его и засыпать котлован с постаментом землей при помощи бульдозера.

Очередность работ при установке металлического постамента на бетонные плиты та же, что я при установке его на деревянные брусья. В этом случае на дно котлована укладывают 12 бетонных плит, которые до установки на них постамента засыпают слоем земли или гравия.

Перед монтажом станка-качалки проверяет комплектность поставки узлов и крепежного материала (болтов, гаек, шайб). Доставленные к месту монтажа узлы станка-качалки располагают с учетом последовательности сборки. Монтаж начинается с установки рамы на фундамент путем затаскивания ее по уложенным накатам из труб или же краном, смонтированным на тракторе. После установки рамы выверяют ее положение относительно центра скважины и горизонтальность в продольном и поперечном направлениях.

При наличии на скважине вышками мачты монтаж стойки я балансира можно выполнять при помощи подъемника в других случаях грузоподъемными средствами. Перед установкой балансира проверяют горизонтальность верхней плиты стойки в двух направлениях и крепление к раме. Балансир поднимают и устанавливают на плиту стойки вместе с его опорой. При этом продольная ось балансира должна совпадать с продольной осью симметрии станка, а плоскость качания балансира должна быть перпендикулярна к плоскости основания. Правильность положения балансира относительно центра скважины проверяют отвесом, прикрепленным к центру траверсы канатной подвески.

Небольшие отклонения устраняют перемещением балансира при помощи регулировочных болтов. Закрепляя балансир, поднимают траверсу с двумя шатунами и ее опорой для присоединения к балансиру Верхние головки шатунов должны свободно вращаться на пальцах во втулках траверсы. Пальцы должны быть надежно застопорены в верхних головках шатунов. После сборки тормозного устройства проворачивают шкив редуктора до установки кривошипов в горизонтальное положение и затормаживают их тормозом. На кривошипы устанавливают противовесы и закрепляют их болтами с гайками и контргайками. Нижние головки шатунов присоединяют к кривошипам, закрепляя их положение затягиванием гайки специальным патронным ключом. Гайки после крепления шплинтуются. Расстояние между шатунами и кривошипами с обеих сторон станка должно быть одинаковым. После проверки параллельности провальных осей кривошипов и совпадения наружных поверхностей шкивов редуктора и электродвигателя надевают клиновые ремни. Натяжение ремней осуществляется поднятием или опусканием поворот ной салазки. По окончании сборки и проверки ее качества устанавливают фундаментные шпильки, концы которых должны вы ступать над верхней плоскостью рамы для установки гайки и контргайки. При заливке цементного раствора под раму станка качалки фундаментные болты затягивает после затвердевания раствора.

По окончании монтажа электрооборудования, ограждения кривошипа и площадки с лестницей для обслуживания электродвигателя, а также проверки смазки в подшипниках и в редукторе разрешается выполнить пробный пуск станка-качалки и обкатку на холостом ходу в течение 3 ч. В процессе обкатки проверяют вертикальность движения шатунов, точки подвеса штанг, величину торцового и радиального биения шкивов, наличие шума и стуков в узлах. При удовлетворительной работе и отсутствии эффектов присоединяют штанги глубинного насоса и пускают станок в работу под нагрузкой.

Станок-качалка комплектуется асинхронным электродвигателем с повышенным пусковым моментом и влагоморозостойкой изоляцией, блоками управления, обеспечивающими индивидуальный самозапуск станков-качалок или программную работу с индивидуальным самозапуском.

Станки-качалки по ГОСТ 5866–76 имеют ряд общих конструктивных особенностей.

Рисунок 4 Общий вид станка-качалки Станок — качалка (рис. 4) состоит из рамы 12 с подставкой под редуктор и поворотные салазки, стойки 5, балансира 3 с головкой и противовесами (при балансирном или комбинированном уравновешивании), опоры 4 балансира, траверсы 14, опоры 6 траверсы, двух шатунов 7, двух кривошипов 8 с противовесами (при комбинированном или кривошипном уравновешивании), редуктора 1, тормоза 13, клиноременной передачи 9 (включая клиновые ремни, ведущий и ведомый шкивы), электродвигателя 10, подвески устьевого штока 2 с канатом, ограждения 11 кривошипно-шатунного механизма.

Рама — из профильного проката; изготовлена в виде двух полозьев, соединенных поперечными связями. Для уменьшения высоты фундамента к раме приварена подставка под редуктор.

Стойка — из профильного проката четырехногая.

В станке-качалке СКЗ-1, 2−630 стойка приварена к раме, в остальных — прикреплена к ней болтами. На верхней части стойки имеется плита, на которой установлена опора балансира. К плите приварены четыре упора с установочными винтами, позволяющими перемещать балансир в продольном направлении и регулировать положение устьевого штока по центру скважины после монтажа станка-качалки.

ГОСТ

Оборудование для добычи нефти и природного газа

Нефтегазопромысловое оборудование – это механизмы, оборудование и машины, которые используются для переработки, добычи природного газа и нефти.

Разнообразие нефтегазопромыслового оборудования огромно. Такое оборудование используется для добычи, переработки и транспортировки нефти или газа, а также применяется в областях ремонта, строительства, контроля и измерения.

К оборудованию для добычи нефти и природного газа относятся:

Оборудование эксплуатационной скважины, которое обеспечивает нормальную работу скважин. Надежность эксплуатационных скважин полностью зависит от состояния и параметров этого оборудования. К такому оборудованию относятся: прискважинные сооружения (площадка на поверхности для обслуживания и ремонта устья скважины), колонные головки (инструмент объединения обсадных труб скважины), клапаны-отсекатели пласта (для предупреждения неконтролируемого выброса нефти или газа), обсадные колонны труб (совокупность этих колонн образуют ствол скважины), фильтры, пакеры (служат разделителями скважины на участки и обеспечивают ее герметичность).
Оборудование для эксплуатации скважин. Такое оборудование служит для подъема полезного ископаемого, воды и горной породы на поверхность. К такому оборудованию относятся: насосно-компрессорные трубы, бесштанговые установки, запорные устройства, оборудование для фонтанных скважин, штанговые насосы, газлифтное оборудование (осуществляют подачу газа к подъемнику), штанговые установки, бесштанговые гидропоршневые и электровинтовые насосы.
Оборудование и сооружения, служащие для организации добычи природного газа и нефти, а также для увеличения отдачи пластов полезного ископаемого. К такому оборудованию относятся: трубопроводы и коммуникационные сети для подачи воды от насосов к скважинам, оборудование и машины для нагнетания газа в пласт (компрессорные станции), оборудование для увеличения проницаемости пластов, насосные станции для нагнетания воды в пласт, системы по подготовке газа, системы регулирования, оборудование подготовки воды, оборудование воздействия на пласт температурой.
Оборудование, которое используется для разработки морских месторождений нефти и природного газа. Эта группа оборудования включает в себя: стационарные блоки (обеспечивающие нормальную работы всей добывающей платформы), береговые сооружения и оборудования, корабли специального назначения, водолазный комплекс, опоры платформ (поддерживают платформу), подводное оборудование (оборудование, обеспечивающее нормальную работу платформы между дном водоема и поверхностью воды), центральные платформы (на этих платформах размещается все необходимое оборудование), оборудование на платформе, кустовые платформы (служат для основания устьев скважин), оборудование для эксплуатации скважин (аналогично традиционному).

Замерное оборудование

Замерные установки служат для замера дебита газа, фоты и нефти, которые добываются из скважин. Замерные установки являются источником информации о состоянии скважин, которая используется для выполнения задач по планированию геологических мероприятия, по отборам и контроля режима работы месторождения. Замерные установки монтируются на месторождении, обычно к ним поступает продукция сразу нескольких скважин (максимально 14).

Замерная установка состоит из блока автоматики и технологического блока. В состав блока автоматики входят системы сигнализации, системы жизнеобеспечения (вентиляция, отопление), источника питания (силовой шкаф с необходимым оборудованием), устройство обработки и сбора индикации сигналов (приборы КИПиА) и устройство предоставления информации сотруднику. В состав технологического блока входят основное технологическое оборудование (узел переключения, сепарационная емкость, жидкостная линия, трубопроводы и другое оборудование), системы блокировки и сигнализации, системы жизнеобеспечения.

Готовые работы на аналогичную тему

Механизмы и машины для ремонта и обслуживания нефтегазопромыслового оборудования

К данному виду оборудования относятся:

Спускоподъемные инструменты для транспортировки элементов трубопроводов.
Промывочное оборудования (промывочные агрегаты).
Инструменты и оборудование для капитального ремонта скважин. Таким оборудованием могут выполняться цементаж, промывка, бурение и т.п. К такому оборудованию относятся лебедка, вышка, основание, транспортная база, ротор, привод и другое оборудование.
Подъемники и лифты (доставка сырья и рабочих).
Грузоподъемные сооружения (мачты, вышки и т. п.).
Оборудование для ликвидации неконтролируемых фонтанов (выброс полезного ископаемого, воды или горной породы).
Оборудование для удаления парафина.
Перекачивающее оборудование.
Оборудование для сооружения систем различного назначения (сбора, транспортировки, переработки, хранения и т.п.)
Прочее оборудование.

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 20 04 2021

Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.

Россия располагает сегодня приблизительно 13% разведанных в мире нефтяных месторождений. Основным источником пополнения государственного бюджета нашей страны являются отчисления от результатов деятельности нефтегазодобывающей отрасли.

Нефтеносные слои находятся, как правило, глубоко в недрах земли. Скопление нефтяных масс в месторождениях происходит в горных породах пористой структуры, находящихся в окружении более плотных слоёв. Образцом природного резервуара служит пласт песчаника куполообразной формы, со всех сторон заблокированного слоями плотной глины.

Далеко не каждое разведанное месторождение становится объектом промышленной разработки и добычи. Решения по каждому принимаются только по итогам тщательного экономического обоснования.

Главный показатель месторождения – коэффициент нефтеотдачи, отношение объёма нефти под землей, к объёму, который можно получить для переработки. Пригодным для разработки является месторождение с прогнозируемым коэффициент нефтеотдачи от 30% и выше. По мере совершенствования технологий добычи в месторождении данный показатель доводится до 45% и выше.

В подземном хранилище всегда одновременно присутствуют сырая нефть, природный газ и вода под огромным давлением пластов земной коры. Параметр давления оказывает решающее влияние на выбор способа и технологии добычи.

Методы добычи нефти

Метод добычи нефти зависит от величины давления в пласте и способе его поддержания. Можно выделить три метода:

Первичный – нефть фонтанирует из скважины за счет высокого давления в нефтеносном пласте и не требует создания дополнительного искусственного нагнетания давления, коэффициент извлечение нефти 5-15%;
Вторичный – когда естественное давление в скважине падает и подъем нефти не возможен без дополнительного нагнетания давления за счет ввода в пласт воды или природного/попутного газа, коэффициент извлечение нефти 35-45%;
Третичный – увеличение извлечения нефти из пласта после снижения ее добычи вторичными методами, коэффициент извлечение нефти 40 – 60%.

Классификация способов добычи

По принципу физического воздействия на жидкое нефтяное тело сегодня есть только два основных способа добычи: фонтанный и механизированный.

В свою очередь к механизированному можно отнести газлифтный и насосный методы подъёма.
Если нефть из недр выдавливается на землю только под воздействием природной энергии нефтеносного пласта, то способ добычи называют фонтанным.

Но всегда наступает момент, когда запасы энергии пласта истощаются, а скважина перестаёт фонтанировать. Тогда подъем осуществляют с применением дополнительного энергетического оборудования. Такой способ добычи и является механизированным.

Механизированный способ бывает газлифтным и насосным. В свою очередь газлифт можно осуществлять компрессорным и бескомпрессорным методом.

Насосный способ реализуется посредством использования мощных глубинных насосов: штанговых, электроцентробежных погружных.
Рассмотрим более подробно каждый способ в отдельности.

Фонтанный способ добычи нефти: самый дешевый и простой

Освоение новых месторождений всегда осуществляется с использованием фонтанного способа добычи. Это самый простой, эффективный и дешевый метод. Он не требует дополнительных затрат энергоресурсов и сложного оборудования, так как процесс подъёма продукта на поверхность происходит за счет избыточного давления в самой нефтяной залежи.

Основные преимущества

Главные преимущества фонтанного способа:

Простейшее оборудование скважины;
Минимум затрат электроэнергии;
Гибкость в управлении процессами откачки, вплоть до возможности полной
остановки;
Возможность дистанционного управления процессами;
Продолжительный межтехнологический интервал работы оборудования;

Для эксплуатации новой скважины нужно установить над ней полный контроль. Укрощение фонтана производится с помощью монтажа специальной запорной арматуры, позволяющей впоследствии управлять потоком, контролировать режимы работы, производить полную герметизацию, а если нужно, то и консервацию.
Скважины оборудуют подъёмными трубами разного диаметра, в зависимости от предполагаемого дебита добычи и внутрипластового давления.

При больших объёмах добычи и хорошем давлении используют трубы большого диаметра. Малодебитные скважины для длительного сохранения процесса фонтанирования и уменьшения себестоимости добычи оборудуют подъёмными трубами малого диаметра.

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. Когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа. Это может быть простой воздух или сопутствующий газ с ближайшего месторождения.

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.

Оборудование газлифтной скважины осуществляется методом доработки фонтанной с установкой специальных клапанов подвода сжатого газа на различной глубине с установленным проектом интервалом.

Основные преимущества

Газлифт имеет свои преимущества по сравнению с другими методами механизированной добычи:

забор значительных объемов с разных глубин на любых этапах разработки месторождения с приемлемым показателем себестоимости;
возможность ведения добычи даже при значительных искривлениях
скважины;
работа с сильно загазованными и перегретыми пластами;
полный контроль над всеми параметрами процесса;
автоматизированное управление;
высокая надежность оборудования;
эксплуатация нескольких пластов одновременно;
контролируемость процессов отложения парафина и солей;
простая технология проведения технического обслуживания и ремонта.

Главным недостатком газлифта является высокая стоимость металлоёмкого оборудования.
Низкий КПД и высокая стоимость оборудования вынуждают применять газлифт в основном только для подъёма легкой нефти с высоким показателем газовой составляющей.

Механизированный способ добычи нефти – насосный

Насосная эксплуатация обеспечивает подъем нефти по скважине соответствующим насосным оборудованием. Насосы бывают штанговые и бесштанговые. Бесштанговые – погружного типа электроцентробежные.

Наиболее распространена схема откачки нефти штанговыми глубинными насосами. Это относительно простой, надёжный и не дорогой метод. Доступная для этого способа глубина – до 2500 м. Производительность одного насоса – до 500 м3 в сутки.

Главными элементами конструкции являются насосные трубы и подвешенные в них на жёстких штанговых толкателях плунжеры. Возвратно-поступательное движение плунжеров обеспечивается станком-качалкой, расположенным над скважиной. Сам станок получает крутящий момент от электродвигателя через систему многоступенчатых редукторов.

В связи с не высокой надёжностью и производительностью штанговых плунжерных насосов в наше время все больше применяются насосные установки погружного типа – электроцентробежные насосы (ЭЦН).

Основные преимущества

Преимущества электроцентробежных насосов:

простота технического обслуживания;
очень хороший показатель производительности в 1500 м3 в сутки;
солидный межремонтный период до полутора лет и более;
возможность обработки наклонных скважин;
производительность насоса регулируется количеством ступеней, общая длина
сборки может варьироваться.

Центробежные насосы хорошо подходят для старых месторождений с большим содержанием воды.

Для подъёма тяжёлой нефти лучше всего подходят насосы винтового типа. Такие насосы обладают большими возможностями и повышенной надёжностью с высоким КПД. Один насос легко поднимает 800 кубических метров нефти в сутки с глубины до трех тысяч метров. Имеет низкий уровень сопротивляемости коррозии в агрессивной химической среде.

Заключение

Каждая из описанных выше технологий имеет право на существование и ни об одной из них нельзя сказать однозначно – хороша она или плоха. Всё зависит от комплекса параметров, характеризующих конкретное месторождение. Выбор способа может быть основан только на результатах тщательного экономического исследования.

Нефтяные буровые установки состоят из различных металлоконструкций, приспособлений и устройств. С помощью этой техники быстро находят нефть и налаживают ее добычу.

Места использования нефтяных буровых установок

С их помощью бурят скважины на суше и в море. В первом случае чаще используют передвижные установки. Во втором случае их размещают на эстакадах, плавучих платформам или судах.

Назначение установок

Они предназначены для бурения скважин следующих типов:

Эксплуатационных. Позволяют добывать нефть и газ.
Нагнетательных. С их помощью закачивают в продуктивные слои воду, газ или обычный воздух. Благодаря этому удается поддерживать в них необходимое для извлечения сырья давление, тем самым увеличивается эффективность использования добывающих скважин.
Разведочных. Они позволяют находить месторождения и определять их контуры. При этом проводят испытания и оценивают запасы черного золота.
Специальных (опорных, параметрических, оценочных и контрольных). Позволяют специалистам изучить пластовое строение участка, определить изменение свойств продуктивного пласта, отслеживать давление, а также определить уровень выработки определенных участков. Также с их помощью нефтяники обеспечивают внутрипластовое горение, газифицируют нефть, сбрасывают сточные воды в нижние слои и т. д.
Структурно-поисковых. Позволяют определить расположение нефтегазоносных структур по верхним маркирующим горизонтам. При этом информацию удается получить с помощью неглубоких и недорогих скважин.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Это оборудование классифицируют следующим образом.

По виду работ

Они могут предназначаться для выполнения:

эксплуатационных работ;
разведочных работ;
технических скважин.

Способу бурения

В них применяются следующие технологии бурения:

вращательная;
вращательно-ударная;
ударно-вращательная;
вибрационная;
огнеструйная;
ударная;
разрядно-импульсная.

Типу привода

В них может использоваться следующий привод:

электрический;
электрогидравлический;
дизельный;
дизель-электрический;
дизель-гидравлический.

Способу передвижения

По способу передвижения они могут быть:

самоходными;
передвижными;
стационарными.

По ГОСТу 16293-89 они классифицируются так, как указано на нижней картинке.

Конструкция нефтяных буровых установок

Они состоят из следующих органов и систем.

Исполнительные органы и системы

Вышка — это основная несущая конструкция любой буровой установки. По конструкции она может быть:

Мачтовой (механическая рабочая часть размещается на двух опорах).
Башенной (в их конструкции используются четыре несущие опоры, которые равномерно передают нагрузку на грунт).
С двумя или четырьмя опорами.
А- или П-образной.

Башенные конструкции более габаритные, потому что они рассчитаны на глубинное бурение.

К исполнительному оборудованию также относят:

буровую лебедку;
СВП;
ротор;
талевую систему;
буровой насос.

Силовые системы и агрегаты

К ним относятся дизельные и электрические моторы, пневмо- и гидроприводы.

Вспомогательные конструкции, механизмы и системы

Сюда входят основания, укрытия, механизмы передвижения, приемный мост, вспомогательная лебедка, система водоснабжения, обогрева, звукоизоляции, осветительная и вентиляционная техника.

Органы управления

К ним относятся системы пневматического и электрического управления.

Органы информирования

Это комплекс приборов контроля за бурением.

Виды оборудования для бурения

К этому оборудованию относится вся техника, используемая в бурении и ремонте, а также вспомогательный инструмент.

Все это оборудование условно делится на 2 группы: технологическое и вспомогательное.

Небольшой группой являются вспомогательные инструменты. В основном они рассчитаны на обслуживание технологического оборудования, а также на укрепление стенок скважины.

К ним относятся:

хомуты;
вертлюги;
обсадные трубы;
шарнирные ключи.

Большой группой является — технологическое оборудование, к которому относятся разнообразные инструменты, используемые при бурении. Основным элементом любой буровой является долото, разрушающее породу и прокладывающее в земной коре скважину. Долота могут быть разных конструкции и диаметров.

По конструкции они делятся на 3 группы:

Лопастные.
Шарошечные.
Секторные.

Важным элементом долота являются лопатки, которые, как лезвие, разрезают грунт. По назначению они могут быть для грунта, песка, глины и скальной породы. Эти детали вместе с долотами считаются самыми быстроизнашиваемыми.

Следующим элементом этого оборудования являются штанги, с помощью которых соединяют долото с приводом. Они могут быть цельноковаными и сварными, но тоже предварительно откованными.

Расширители — позволяют расширять скважину до необходимых для протаскивания труб размеров. Они отличаются по типу грунта, в котором могут использоваться.

Вертлюги, адаптеры и трубные захваты — тоже технологические приспособления. Каждое из них предназначено для выполнения определенной работы.

Необходимо отметить и аварийное оборудование, позволяющее предупреждать и устранять аварийные ситуации. Оно рассчитано на извлечение буровых колонн и обсадных труб.

Электрогенераторы, буровые насосы

Электрогенератор — это тоже один из главных элементов буровой установки, потому что он позволяет обеспечить автономным электропитанием все электрооборудование. Для запуска он оснащается мощным аккумулятором. Благодаря электрогенератору удается практически все аварии устранять на месте работы.

Буровой насос — неотъемлемый элемент циркуляционной системы любой буровой. Он позволяет подавать в скважину буровой раствор и откачивать его обратно. Благодаря этому удается поднимать из недр земли выработанную породу, укреплять скважину и охлаждать долото.

Его изготавливают в различных вариантах. Наиболее используемыми считаются двух- и трехпоршневые устройства. Состоит такая конструкция из гидравлической и приводной части. В последней вращательный момент привода преобразуется в поступательное движение, которое передается поршням. В первой же части энергия, идущая от поршней, преобразуется в гидравлическую.

Технология добычи нефти

Нефть добывается несколькими способами, но для организации этого процесса требуется правильно обустроенная скважина.

Устройство скважин

Бурят скважины буровыми машинами на глубину до нескольких километров. При этом их делают:

вертикальными;
наклонными;
прямолинейно искривленными;
искривленными;
прямолинейно искривленными (с горизонтальным участком);
сложноискривленными.

Их поперечное сечение чаще всего круглое, ⌀ до 40 см.

Стенки скважин укрепляют высокопрочными металлическими обсадными трубами, при этом в пустоты между этими трубами и стенками скважины под давлением закачивают цементный раствор, которым разделяют пласты, а также хорошо защищают обсадную колонну от вод.

Технология добычи

Когда скважина полностью обустраивается, то на нее устанавливают оборудование для добычи.

Существуют три наиболее распространенных способа добычи нефти.

Фонтанный

Нефть или газ поднимается на поверхность земли по стволу скважины самостоятельно (под действием пластового давления).

простой;
минимальные затраты электричества;
простое управление откачкой;
длительный срок эксплуатации техники.

Для контроля над такой скважиной на нее устанавливают запорную арматуру, которая в процессе добычи позволяет управлять потоком сырья (контролировать его давление и консервировать скважины).

После окончания фонтанирования остатки нефти начинают качать газлифтным и насосным способами.

Газлифтный

Это способ применяют в том случае, если пластового давления не хватает для естественного извлечения сырья из недр. В этом случае для выталкивания нефти на поверхность в скважину компрессорами закачивают воздух или углеводородный газ. Данный способ бывает компрессорным и бескомпрессорным.

Первый мы уже рассмотрели, во втором же случае в пласт подают газ, уже находящийся под нужным давлением. Его берут с соседних месторождений.

Преимущества этого способа:

позволяет более эффективно разрабатывать месторождения (выкачивать из них больше нефти);
с его помощью можно вести добычу на сильно искривленных скважинах;
можно работать с очень загазованными и перегретыми пластами;
позволяет полностью контролировать рабочий процесс;
удается автоматизировать управление;
можно сразу эксплуатировать несколько пластов;
позволяет контролировать отложение парафина и солей.

Основными минусами газлифта считаются:

высокая цена оборудования;
небольшой КПД.

Из-за этого его используют чаще всего для подъема легкой нефти с большим содержанием попутного газа.

Насосный

Этот способ предусматривает подъем нефти с помощью насосов, опускаемых в скважины. Данным способом качают сырье с глубины до 2500 м. При этом один насос выкачивает за сутки из скважины до 500 м³ сырья.

По конструкции насосы бывают штанговыми и бесштанговыми. Последние являются погружными электрическими центробежными устройствами.

Штанговые устройства состоят из насосных труб и подвешенных в них плунжеров. При этом возвратно-поступательное движение плунжеров в них позволяет создать станок-качалка. На него передает крутящий момент электромотор с помощью многоступенчатого редуктора.

Из-за не слишком низкой надежности и производительности штанговые устройства сегодня заменяют электрическими центробежными погружными насосами (ЭЦН).

Использование нефтяных систем

Собираются системы для добычи нефти из модулей и агрегатов. Основой для рабочего оборудования являются металлические вышки с опорами.

Монтируют их поэтапно:

Подготавливают земельный участок для размещения системы, при этом проверяют всю технику на работоспособность.
Участок размечают и убирают с него все, для чего характерна повышенная огнеопасность.
Собирают опорную часть и крепят к ней вспомогательную установку.
Собирают оси, стол ротора и центр будущей скважины.
Устанавливают опорную вышку и вспомогательное оборудование. Монтаж выполняют подъемным краном.

Транспортировка буровой техники — сложная работа.

Расчета способа перевозки.
Выбора подходящего маршрута для перевозки с учетом всех имеющихся уклонов на местности и качества дороги.
Проверки и подготовки всех приспособлений, которыми будет фиксироваться перевозимая техника.
Погрузки.

Транспортируют буровую установку до месторождения с помощью полуприцепных механизмов, если это позволяют делать габариты агрегата.

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.

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.

Читайте также: