Добыча нефти насосный способ добычи нефти

Способы добычи нефти (часть 2)

Продолжая тему обзорной статьи о способах добычи нефти, нельзя не упомянуть о методах интенсификации и методов, связанных с применением насосного оборудования.

Метод интенсификации

Этот метод заключается в газовом воздействии на пласт, когда нефть крайне трудноизвлекаема. Применяются методы интенсификации добычи нефти в основном, когда залежи нефти расположены слишком глубоко; в пласт проникают различные газовые агенты, чаще всего используют углеродоводороды. Продуктивность добычи в основном зависит от составляющих газа, применяющегося для интенсификации: этан, пропан и бутановые компоненты повышают эффективность метода. Основным принципом, на котором построена работа такого метода, является понятие смешиваемости. При высоком давлении, создаваемом искусственно для рабочего газа, достигается смешивание газа с жидкостью, расположенной в пластах, и благодаря физическим свойствам происходит смешивающееся вытеснение нефти из пласта на поверхность земли. Интенсификация добычи нефти имеет свои особые преимущества.

Преимущества метода интенсификации:

• возможность добычи нефти из труднодоступных мест;
• высокое значение коэффициента нефтеотдачи;
• возможность «довытеснения» остаточной нефти;
• большие значения коэффициента вытеснения при низких значениях коэффициента охвата;
• возможность сбыта неутизириуемых ресурсов (углеводородов).

• при некоторых факторах (например, наличии в почве глин) данный метод становится неэффективным;
• высокие затраты;
• сложность поддерживания высокого давления.

Насосный метод

Доставка жидкости на поверхность осуществляется с помощью насосного оборудования, а энергию, требуемую для обеспечения их работы, подают извне, с земли.

Наиболее популярно применение штанговых насосов, принцип действия которых основывается на действии цилиндра, всасывающего клапана и плунжера, а выкачка нефти происходит благодаря механическому переходу энергии движения.

Производительность у насосного метода довольно большая, и при глубине погружения до 400 м штанговый насос может поднимать 500 кубометров нефти в час.

Преимущества насосного метода:

• легко проводить диагностику;
• долговечность и надежность;
• в отличие от других методов, насос может извлекать нефть до полного истощения месторождения;
• добыча может осуществляться даже при высоких температурах;
• не требует больших затрат.

Недостатки насосного метода:

• из-за особенностей механизма, в искривленных скважинах насосы применять невозможно;
• глубина бурения скважин зависит от веса комплектующих насоса;
• ограниченный срок службы.

В России популярно применение установок, где используются центробежные электронасосы, которые удобно использовать на скважинах с большим содержанием воды. Установка включает в себя электродвигатель, погружаемый в скважину, насос и линию электроснабжения, а управленческая станция вместе с трансформатором располагаются на поверхности.

Благодаря своему очевидному преимуществу, позволяющему выкачивать нефть до истощения скважины, ее нефтеотдача повышается при использовании насосов, что делает их использование наиболее приоритетным. Насосный способ добычи нефти обладает наибольшей эффективностью в том случае, если применять его уже на финальном этапе добычи нефти из скважины, когда там остается нефть, до которой другие методы не доберутся.

Винтовые насосы

Также распространено применение винтовых насосов, работающих по методу ротационного выдавливания нефти благодаря своей винтовой форме. Их применение отличается высокой эффективностью, большим функционалом и высоким качеством выполняемой работы. Ротор совершает вращательные движения вокруг статора, остающегося неподвижным. Ротор имеет спиральную форму, а его работа осуществляется с помощью специальных штанг, прикрепляемых к двигателю, который в свою очередь остается на земле. Инновационные установки используют электродвигатели, погружаемые в шахту, где движение ротора происходит с помощью редуктора.

Что немаловажно, коэффициент полезного действия у такого насоса очень велик, а устойчивость к абразивным частицам позволяет ему добывать нефть без постоянного ремонта. В установке применяются двигатели малой мощности, что позволяет сильно экономить ресурсы (в частности электроэнергию) и, соответственно, сокращать необходимые на содержание оборудования средства.

Эффективность винтовых насосов доходит до 800 кубометров жидкости в сутки, а сравнивая со штанговыми насосами срок их эксплуатации выше благодаря другой технике работы, и аварийные ситуации происходят гораздо реже по той же причине.

Таким образом, способы добычи нефти совершенно разные у каждого есть как преимущества, так и недостатки, и для каждого типа скважины должен быть подобран свой метод добычи нефти в соответствии с экономическими расчетами и соотношением затраты и выгоды.

Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:

Источник

Добыча нефти насосами – виды, принцип действия, особенности

Опубликовано: 8.07.2015 Рубрика: Статьи Автор: Единый Стандарт

Добыча нефти с помощью насосов – еще один из способов механизированного извлечения нефти на поверхность после того, как пластовое давление стало меньше забойного. Данным способом эксплуатируется порядка 87 % всех нефтяных скважин нашей страны.

Штанговые глубинные насосы (ШГН, — ред.)

У простого человека при упоминании о «нефтянке» в образе возникают силуэты буровой вышки и станка-качалки.

Именно станок-качалка относится к числу основных рабочих элементов ШГН. Этот элемент установки является приводом насоса, который располагается в скважине. Принцип его действия можно сравнить с принципом действия поршневого устройства. В ШГН возвратно-поступательные движения преобразуются в поток нефти, поступающей от забоя к устью.

Станок-качалка приводится в движение с помощью электрического двигателя через ременную передачу. Через систему штанг он соединен с плунжерным насосом, расположенным в скважине. При движении насоса вверх происходит открытие всасывающего клапана, и нефть поступает внутрь. При движении вниз всасывающий клапан закрывается, и открывается нагнетательный, который расположен в верхней части насоса. Нефть проходит через клапан и попадает в колонну насосно-компрессорных труб. После этого цикл повторяется, а нефть постепенно двигается к поверхности.

Основными преимуществами данного способа добычи являются высокий КПД и отсутствие строгих требований по содержанию в нефти инородных включений. Главный недостаток этих установок – проблемы, связанные с механическими повреждениями системы штанг.

Погружные электрические насосы (ПЭН, — ред.)

Основными разновидностями данных насосов являются установки электроцентробежных насосов (УЭЦН, — ред.) и винтовых электронасосов (УЭВН, — ред.). УЭЦН применяют тогда, когда необходим отбор больших объемов, а УЭВН – когда имеется необходимость отбора нефти с повышенной вязкостью.

В обоих случаях привод насоса в действие происходит с помощью электрического двигателя, расположенного в скважине. Подвод электроэнергии к нему осуществляется по специальному кабелю.

Конкурентоспособности УЭЦН в сравнении с ШГН или газлифтной системой добычи добавляет тот факт, что эти установки обладают большим КПД при больших подачах.

Данный вид добычи, как и любой другой, не застрахован от образования смоло-парафинистых отложений. Борьба с этим явлением происходит с помощью специальных скребков или напылением особого покрытия на внутреннюю поверхность колонны труб.

Насос УЭЦН может обладать от 80 до 400 ступеней. Соответственно, чем больше ступеней, тем больше мощность насоса. Электродвигатель, расположенный над насосом, полностью герметичен и обладает гидрозащитой от попадания пластовой жидкости внутрь устройства. Кабель, по которому происходит подвод электроэнергии, имеет круглое сечение в верхней части и немного сплющен возле насоса. Количество оборотов такого двигателя достигает 3000 при частоте в 50 Гц.

На поверхности скважины располагается трансформатор, который повышает напряжение до 400-2000 В. Рядом расположена станция управления, фиксирующая основные характеристики работы насоса. С ее же помощью можно отключать УЭЦН в ручном или автоматическом режиме.

Для того, чтобы не происходил отток жидкости при остановах насоса, в эксплуатационной колонне монтируется обратный клапан. А для слива имеющейся жидкости в скважине имеется сливной клапан.

УЭВН, как говорилось ранее, применяют в тех случаях, когда имеется необходимость добычи вязкой нефти. За исключением насоса, в котором основным рабочим элементом является винт, данная установка по конструкции аналогична с УЭЦН.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Насосный способ — добыча — нефть

Насосный способ добычи нефти применяют при прекращении фонтанирования скважин и снижении уровня нефти в скважинах до пределов, когда применение газлифтного способа эксплуатации становится неэ ко-номичным. При насосной эксплуатации подъем жидкости осуществляют Засосами, опущенными в скважину ниже динамического уровня. Для этого используют штанговые скважинные плунжерные насосы и бесштанговые погружные центробежные электронасосы. Наиболее часто применяют штанговые скважинные плунжерные насосы. [1]

Наиболее распространенный штанговый насосный способ добычи нефти охватывает более 60 % скважин общего действующего фонда. Отбор жидкости штанговым скважинным насосом из скважины составляет от нескольких килограммов до сотен тонн в сутки. [2]

Для штангового насосного способа добычи нефти характерны аварии следующих видов. [3]

В мировой практике наиболее распространен штанговый насосный способ добычи нефти , который охватывает более 2 / 3 общего действующего фонда. [4]

Одна из основных проблем дальнейшего совершенствования насосного способа добычи нефти — оптимизация режимов откачки жидкости из скважин. Для этого привод скважинкой насосной установки должен обеспечивать возможность работы насоса при различных темпах отбора жидкости. В настоящее время режим работы штанговых скважинных насосных установок регулируется изменением длины хода плунжера насоса за счет перестановки пальцев на кривошипе или же изменением числа ходов при помощи сменных шкивов на валу приводного электродвигателя. [5]

Расходы по извлечению дополнительной нефти на поверхность при насосном способе добычи нефти определяются как произведение удельного расхода электроэнергии ( кВт — ч / т) на количество дополнительной нефти и на стоимость 1 кВт — ч электроэнергии. При компрессорном способе добычи нефти расходы, связанные с подъемом на поверхность дополнительного количества нефти, определяются как произведение удельного расхода газа или воздуха ( м / т) на. [6]

При рассмотрении показателей разработки пласта Дх видно, что насосный способ добычи нефти обеспечивает улучшение экономической эффективности добычи нефти. [7]

Рассмотренная задача имеет важное практическое значение для расчета гидродинамического сопротивления труб при насосном способе добычи нефти . При подъеме от забоя к устью скважины нефть разгазируется. Выделившийся газ мигрирует к стенкам трубы, образуя пристенный газовый слой, вязкость которого значительно ниже вязкости нефти. [8]

Одним из наиболее перспективных направлений по повышению долговечности затворов арматуры устья скважин при насосных способах добычи нефти или нагнетательных скважин является нанесение на уплотнитель-ные поверхности покрытий из полимерных материалов. [9]

Одним из наиболее перспективных направлений По повышению долговечности затворов арматуры устья скважин при насосных способах добычи нефти или нагнетательных скважин является нанесение на уплотнитель-ные поверхности покрытий из полимерных материалов. [10]

Эксплуатация ГПН в наклонно-направленных скважинах протекает обычно без всяких осложнений и технико-экономические показатели при этом, бесспорно, высоки по сравнению с другими насосными способами добычи нефти . [12]

Система газлифтной эксплуатации, не требующая линий электропередач большой протяженности, большого числа подстанций, механического и электрического оборудования, смонтированных на устье скважин, гораздо устойчивее к внешним воздействиям ( природные условия, стихия), поэтому вероятность простоя скважин, объем ремонтных работ и число выходящего из строя оборудования значительно меньше, чем при насосных способах добычи нефти . [13]

В каждом городе и поселке, в каждой отрасли имеются свои местные проблемы. Например, у нефтяников имеется острая потребность в сальниках, способных обеспечить надежную герметизацию полированного штока при глубинном насосном способе добычи сероводородосодержащей нефти . [14]

При ОРД различные способы эксплуатации могут сочетаться параллельно. С целью форсирования отборов жидкости из скважины, вскрывающей только один продуктивный пласт, можно последовательно комбинировать различные способы эксплуатации, например, сочетать газлифт с центробежным насосным способом добычи нефти . В нижней части ствола скважины жидкость подымается за счет энергии, развиваемой ЭЦН, а в верхней — за счет энергии газожидкостного подъемника. [15]

Источник

Как добывают нефть

Недавно прочитал сообщение, что мэр Москвы Сергей Собянин открыл Музей нефти на Сретенском бульваре. «В Москве нет нефтяных вышек, нефтяных месторождений, но у нас есть огромные отряды людей, которые двигают академическую науку, прикладную, образование, которое работает в значительной части на нефтяную отрасль страны, делая ее передовой», — подчеркнул на открытии мэр Москвы Сергей Собянин.

Молодец, Сергей Семёнович. И дело хорошее сделал – музей открыл, и слова хорошие сказал, вот только несмотря на то, что долгое время проработал на руководящих должностях в нефтедобывающих регионах, немного ошибся с терминологией. «Нефтяных вышек» нет не только в Москве, их нет нигде в мире. Есть буровые вышки (см. фото вверху), являющиеся частью буровых установок, а нефтяных нет. А что же тогда есть?

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).

Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин, в первую очередь, зависит от величины пластового давления и глубины залегания продуктивного (т.е. нефтеносного) пласта. Кроме того, на выбор способа эксплуатации может влиять состав нефти, степень её обводненности (т.е. % содержания воды), напор жидкости в стволе скважины и ряд других факторов.

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

К насосным способам механизированной добычи нефти относят, как несложно догадаться, добычу нефти при помощи различных видов насосных установок. Обратите внимание, что речь идёт именно об «установках», поскольку кроме, собственно, насоса необходимо и другое погружное (т.е. монтируемое в скважине) и наземное оборудование.

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

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

• струйные
• гидроимпульсные
• турбонасосные
• вибрационные.

В рамках данной статьи мы рассмотрим только первые три, как самые распространённые.

Добыча нефти при помощи установки штангового глубинного насоса (УШГН)

Да, да, да. Это именно та самая, всем известная «качалка», фотографию которой наиболее часто используют, когда говорят о нефтедобыче. Это обусловлено, с одной стороны, тем, что УШГН – самый старый и наиболее распространенный в мире вид механизированной эксплуатации нефтяных скважин, а, с другой стороны, тем, что это наиболее «фактурное» нефтедобывающее оборудование.

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)

На фотографии вверху видна фонтанная арматура скважины, оснащённой УЭЦН. Сначала объясню, для чего нужны УЭЦН, если есть «качалки». Дело в том, что у УШГН (СШНУ) есть много недостатков, которых лишены УЭЦН, а именно:

• 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).

По статистике, доля скважин в России, оборудованных УШГН,— 34%. На УЭЦН приходится 63% скважин, при этом 82% нефти в стране добывается именно с помощью УЭЦН, что говорит о большей эффективности именно этого способа.

Основные компоненты УЭЦН:

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

Погружной электроцентробежный насос внешне ничем не отличается от трубы, но внутренняя полость такой трубы (т.е. корпуса насоса) содержит большое количество сложных в изготовлении деталей. (См. рисунок ниже. Изображение взято с сайта компании «Новомет»)

ЭЦН приводится в действие с помощью электродвигателя, расположенного в скважине (поэтому он и называется «погружным»). Подвод электроэнергии к нему осуществляется по погружному бронированному кабелю. Электродвигатель может быть асинхронным (магнитное поле создается статором двигателя) или вентильным (магнитное поле создается постоянными магнитами, находящимися в роторе двигателя), который имеет более высокий КПД. Управление погружной установкой производится через станцию управления (СУ). Применяются СУ прямого пуска, а также СУ с возможностью регулирования частоты вращения погружного электродвигателя.

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.

В этом ролике от компании Weatherford «Progressing Cavity Pumping System» показан принцип работы УЭВН (достаточно посмотреть первые 2 мин.):

Источник