Схема добычи нефти 3 способа добычи нефти

Способы добычи нефти

Нефтью называется природный ресурс, который имеет вид маслянистого состава с наличием углеводородных элементов. Как правило, у нее желтый либо зеленый, а также вишневый или же коричневый, иногда черный окрас.

Что такое нефть

В некоторых местах зарождения добывали даже прозрачную нефть. Этот природный ресурс людьми начал применяться с давних времен. В составе нефти присутствует больше тысячи разнообразных элементов. Из них 90 % приходится на углеводороды. Именно по этой причине до сих пор нет единой формулы нефти. 10 % приходится на кислород и азот, а также серу и иные химические элементы (медь и алюминий, железо и магний). В углеродистой составляющей примерно 11–14 % приходится на водород, а остальное количество — на углерод.

При рассмотрении нефти чаще всего выделяют такие углеродистые связи:

• ароматические;
• нафтеновые;
• парафиновые, занимающие примерно половину от всего количества.

Стоит помнить о том, что нефть является быстро воспламеняющимся составом. В воде она абсолютно не растворима. Температурный режим может колебаться в пределах от –35 до +121 градуса, в зависимости от содержания газов в веществе. Нефть обладает такими физическими свойствами, как оптические, электрические и тепловые.

В каком году была добыта первая нефть?

Нередко люди задаются вопросом: в каком году была добыта первая нефть? Точной даты первой добычи нет, ведь еще за 4000 лет в древнем Вавилоне люди использовали нефть, чтобы изготавливать асфальт. Затем в древнем Египте нефть использовалась как один из компонентов бальзама для погребения правителей. Греки использовали черную жидкость как зажигательную смесь, которая помогла им в войне с персидским царем. Дальше история нефти продолжает свой путь по таким местам, как Персия, Азербайджан и др.

После того как человечество научилось дистилляции нефти, то незамедлительно появился один из самых важных горючих жидкостей XIX века — керосин. Керосин использовали везде, дороги города были освещены с помощью ламп с керосином.

В XIX и XX веке добыча нефти происходила только открытым способом, добывалась из небольших скважин или колодцев. Первое бурение скважины произошло в 1848 году в Баку. Именно с этой даты начинается история всемирной погони за добычей нефти.

Россия начинает свою историю добывания нефти в 1857 году, тогда были пробурены самые первые скважины, однако первые сведения о добыче ресурса появились у нас в стране в 1823 году.

Устройство скважин для добычи нефти

Нефтяной ресурс добывают через специально пробуренную скважину на поверхности земли. Скважину бурят при помощи специального оборудования — нефтяных вышек. Но стоит отметить, что с нефтедобывающим процессом они практически не связаны.

После завершения процесса в одном месте вышка для бурения скважины переезжает на другое и вновь начинает проделывать дырки в земле. Эта процедура довольно длительная. Иногда она может занимать до 3 месяцев. Чтобы порода в готовой скважине не сыпалась вниз, ее обустраивают изнутри стальными трубами.

Типовой диаметр одной скважины составляет 14,6 сантиметра. А вот по длине она может быть различной. Самые высокие составляют 3 метра. Днище ее называются забоем. В том случае, когда туда попадает какой-либо предмет, скважина становится непригодной для добычи, так как убрать преграду практически невозможно.

Чтобы между пластами не происходила циркуляция воды, и они между собой не сообщались, пространство между ними заливается цементным раствором. Чтобы на днище забоя поступала нефть, следует проводить ее перфорацию. Для этого проделываются небольшие отверстия в кольце и в обсадной колонне.

Как добывают нефть

Методы добычи нефти различаются в зависимости от исходного давления в пласте и способов, применяемых для его поддержания. Основные — метод механической добычи и фонтанный. Второй включает в себя три последовательных процесса: первичный, вторичный и третичный. При выборе любого способа учитывают его рентабельность.

Метод механической добычи

Этот способ нефтедобычи заключается в том, что в местах залегания полезного ископаемого бурят скважины. Нефть находится под землей под высоким давлением, за счет которого выходит на поверхность. Ее собирают в резервуары и отправляют на хранение.

Изначально давление в скважине превышает 200 атмосфер. По мере того, как понижается мощность месторождения, оно падает. Когда ископаемое перестает выходить на поверхность, подключают погружные электроцентробежные или штанговые насосы. Первые работают на глубине до 1700 м, вторые — до 2500 м.

Если расстояние от нефтеносного пласта до поверхности земли не превышает нескольких десятков метров, можно обойтись без бурения глубокой скважины. Применение механизированного метода позволяет удешевить нефтедобычу на континентах. Этим способом добывают до 85 % от общего объема нефти, выкачиваемой в мире. В странах, где пласты залегают близко к поверхности земли, себестоимость нефтедобычи составляет до 2 долларов за 1 баррель.

Фонтанный метод

Извлечение черного золота с применением этого способа предполагает бурение скважин. Оно также основано на том, что ископаемое залегает под высоким давлением и выходит самотеком. Добыча фонтанным методом ведется на морских шельфах и континентах. Процессы выработки скважины:

1. Первичный. Нефтеносный пласт вскрывают, и сразу после этого ископаемое с огромной скоростью поднимается по трубе. Эффективность добычи показывает КИН — коэффициент извлечения нефти, достигающий 3–4 %. Кроме основного ископаемого, из пласта поднимается газ. Раньше его сжигали, теперь используют.
2. Вторичный. Газлифт — искусственное нагнетание давления. Метод применяют, когда ископаемое перестает подниматься. В скважину закачивают газ или пресную воду. КИН в этом случае повышается до 35–40 %, в зависимости от характеристик породы. Увеличивается и обводненность нефти, что приводит к росту затрат на отделение ее от воды.
3. Третичный. После извлечения большей части нефти в пласт под высоким давлением подают горячий пар под давлением. Метод применяется не всегда, а только когда это экономически оправданно, так как подача пара в скважину обходится дорого. Эффективность основана на том, что при высокой температуре нефть размягчается, и ее проще извлечь. Третичный способ используется для выработки старых скважин, где черное золото периодически скапливается в таком количестве, что есть смысл организовать его извлечение.

По отдельности методы используются редко. На крупных месторождениях применяют подход, основанный на цикличности: сначала используют один способ, затем второй, и так далее. Это позволяет повысить КИН скважины до 80 %.

Способы добычи нефти в России

Способы бывают разными, выбираются в зависимости от давления в продуктивном пласте. Нефть может сама подниматься по коллектору и фонтанировать, а может залегать в глубоких пластах. От этого зависит выбор техники добычи в конкретном случае.

Способы добычи нефти в России разделяются на 2 вида: фонтанный и насосный. Первый метод включает в себя использование сильного давления в скважине, используется не только в добыче на суше, но и на водных территориях.

Если добыча происходит на поверхности, порода поднимается наверх, обрабатывается и делится на фракции.

Если добыча происходит под землей на большой глубине — бурят горизонтальные скважины, и в них подают под давлением воду. Гидроудар разрывает пласты, и из них выделяется нефть. Так как плотность нефти меньше, чем воды, возникает депрессия, и нефть поднимается на поверхность. Также, вследствие такого метода добычи, нефть может наполняться газами, которые образуются из углеродных соединений под воздействием резкого падения давления.

При использовании метода гидроудара существует высокая вероятность проседания грунта, возможны сейсмические колебания подземных плит и попадание отходов производства в подземные воды.

Насосная добыча. Как только месторождение черного ресурса найдено, то оператор бригады дает команду бурить скважину, через которую она начинает бить мощной струей, в это время ее собирают и транспортируют. Со временем высокое давление падает, и тогда на место скважины ставят насосы-качалки, способные выкачивать оставшиеся ресурсы в земле.

Как добывают нефть

Современная нефтедобыча практикует многочисленные технологии, основанные на методике артезианских скважин. Для поиска нефтесодержащих пластов используют специальные геофизические методы.

Первичная георазведка проводится по сочетанию определенных признаков:

• маслянистых пятен на глади водоемов;
• степени загрязнения следами нефтепродуктов грунтовых вод;
• выбросов газа

Также к геофизическим методам относят:

• зондирование искусственными взрывами;
• акустическое сканирование;
• ультразвуковое сканирование.

Все исследования выполняются при помощи сложной и дорогостоящей геофизической аппаратуры.

Добыча сланцевой нефти

Добыча сланцевой нефти несколько усложняется тем, что она смешана с известняком и песчаными грунтами. Ее добыча началась с 2010 года, когда в США появилась технология, позволяющая отделять нефть от примесей. Она заключается в том, что нефтяной пласт подвергается сильному давлению (гидроразрыв). Это позволяет «выжать» сланцевую нефть из губки песчаника и собирать ее в концентрированном виде через скважины. На сегодняшний день эта технология достаточно дорогостоящая, стоимость барреля такой нефти составляет около 30–40 долларов.

Несмотря на себестоимость, добыча сланцевой нефти становится традиционной и лидирующей в мировых сводках.

Нефть на морском шельфе

В середине прошлого века на морском шельфе Карибского бассейна и Аляски начали использовать технологию добычи нефти. Добыча нефти в море имеет свои особенности. Морское дно расположено ниже уровня суши, что способствует большей концентрации нефти на дне моря. Нефть можно назвать «легкой», но, с другой стороны ее добыча затратна с финансовой стороны.

Больше всего средств уходит на монтаж и обслуживание морской буровой нефтяной платформы. Ежегодно на нее уходит примерно $30 млн, а на установку нужно $2–3млн. И это все, не учитывая таких расходов:

• закладка трубопроводов;
• снабжение рабочих;
• обеспечение безопасности;
• танкеры;
• оборудование берегового терминала.

Но, невзирая на сложности, бурение морских шельфов во всем мире проводится более чем интенсивно. В основном районы бурения расположены в Мексиканском заливе, шельфе Северного моря, Индонезии, Вьетнаме и в зоне Арктического шельфа и Сахалина.

Инновационные способы нефтедобычи

Добыча нефти в современном мире очень востребована. И технологии не стоят на месте. Есть множество инновационных методов по добыче нефти, благодаря которым процесс стал экологичнее и безопаснее.

Сейсмическая разведка является одним из самых востребованных методов на сегодняшний день. С ее помощью можно анализировать полученные данные о плотности ресурса.

Но наиболее динамичным считается колтюбинг. При бурении используются безмуфтовые трубы. Металлические производства делают гибкие трубы из металла. Также проектируется наземные и внутрискважинные устройства. А для анализа и обработки информации разрабатывается специальное программное обеспечение.

С помощью систем телеметрики можно следить за происходящим бурением. Благодаря таким системам исключаются аварийные ситуации и возможные ошибки в процессе.

Глубоководное бурение применяется для добычи нефтяного ресурса на водах с большой глубиной. Месторождения нефти можно обнаружить даже на глубине в 3 километра. Технология довольно безопасная. Она позволяет спроектировать сложные навигационные процессы, разработать динамическое позиционирование и устройства для него, а также способствует улучшению буровых морских установок.

Источник

Какими способами добывают нефть

С момента начала использования нефти в производственных масштабах необходимость ее добычи неуклонно возрастает. Современная промышленность использует нефть для производства различного топлива, строительных материалов. Нефть также служит сырьем при производстве белковых добавок для скота.

Самотлорское нефтяное месторождение Нижневартовск, Россия

На территории России находится примерно 13% всех мировых разведанных нефтяных залежей. Так как земли богаты нефтяными запасами, то разработаны определённые методы добычи. Самое крупное месторождение России – Самотлорское. Нефтегазовая отрасль для экономики России является бюджетообразующей.

Основные сведения

Нефть – углеводородная жидкость природного происхождения, маслянистая на ощупь.

Накопление нефти происходит в пористых породах, окруженных кольцом плотных слоев земли. Плотные породы не дают возможности утечки нефти. Так, идеальным видом природного резервуара может послужить слой песчаника окруженного глиной, при этом этот слой должен быть куполообразной формы.

Фонтанная добыча нефти в океане

При обнаружении месторождения нефти в первую очередь необходимо оценить ее количество и качество в подземном резервуаре.

Затем производятся экономические расчеты с целью определения необходимости дальнейшей разработки месторождения. Если результат расчетов положительный, то принимается решение бурить дополнительные скважины и устанавливать на них необходимое оборудование.

Зависимость коэффициента нефтеотдачи от компенсации

Отношение нефти находящейся под землей к количеству нефти, которую можно извлечь называется – коэффициентом нефтеотдачи. Ранее величина коэффициента 30% процентов считалась приемлемой. С развитием технологий величина коэффициента увеличилась до 45%. С ростом технологий добычи нефти этот показатель должен неуклонно увеличиваться.

В подземном резервуаре находится сырая нефть. Также внутри месторождения вместе с нефтью присутствуют газ и вода, обычно под высоким давлением. От величины этого давления зависит метод добычи нефти. При величине давления достаточного для вытеснения нефти на поверхность земли используют фонтанирующий метод.

Фонтанирующий метод

Фонтанный метод добычи нефти считается самым простым и эффективным, особенно на новых участках. Для этого способа не требуется значительных финансовых затрат на подъем сырья, а во время его применения используют исключительно избыточное давление внутри пласта.

Основные способы добычи нефти

Фонтанный способ добычи нефти, относится к самым дешевым в России. К преимуществам применения по сравнению с остальными способами эксплуатации месторождений, можно отнести следующее:

• несложное оборудование скважины;
• в скважину с поверхности не подается электричество;
• широкие возможности для регулировки функционирования скважины;
• применение практически всех известных методов при исследованиях скважин и пластов горной породы;
• возможность управлять добычей на расстоянии;
• длительный межсервисный интервал работы механизмов;

Чтобы начать эксплуатировать скважину фонтанным способом ее необходимо оборудовать специальной запорной арматурой, которая позволит загерметизировать устье скважины, производить регулировку и контроль режимов работы скважины, надежно обеспечить абсолютное закрытие скважины под давлением.

Схема фонтанной добычи нефти из под воды

Через некоторое время после начала эксплуатации давление в скважине уменьшается и фонтан иссякает. С целью того чтобы добыча на этом не останавливалась разработаны способы извлечения за счет внешнего источника энергии, которая способствует подъему нефти на земную поверхность.

Газлифтный способ добычи нефти в России

При использовании газлифтного метода с помощью компрессора в скважину закачивают газообразное вещество, которое смешивается с нефтью. При этом происходит снижение плотности нефти, и увеличение давления забоя по сравнению с давлением внутри пласта, что способствует подъему жидкости к поверхности земли.

Учебный фильм — Добыча нефти

Иногда для подачи газа в скважину под давлением используют рядом находящиеся месторождения газа (метод бескомпрессорного газлифта). На небольшом количестве ранее разведанных месторождений применяют системы эрлифта, в них применяется сжатый воздух.

Газлифтный способ добычи нефти имеет следующие преимущества:

• механизмы расположены на земле;
• простота конструкций оборудования;
• глубины и диаметры скважины не влияют на возможность добычи больших объемов жидкости;
• простота регулировки дебита нефти скважины;

Но вместе с тем, газлифтный способ добычи нефти имеет некоторые недостатки:

• сжигание попутного нефтяного газа, смешанного с воздухом;
• повышенный коррозионный износ трубопроводов.
• существенные капитальные вложения при строительстве компрессорных станций, ГРП и сети газовых труб для передачи газа на начальном этапе обустройства месторождений;
• большие удельные затраты энергии на добычу единицы продукции при эксплуатации малодебитных скважин;

В России газлифтный метод применяется на месторождениях, расположенных в Западной Сибири.

Насосный способ

Для применения насосного способа эксплуатации на расчетную глубину опускают насосное оборудование. Энергию, необходимую для работы оборудования передают различными способами с поверхности земли.

Общая схема добычи нефти

На нефтедобывающих месторождениях в России преимущественно производятся работы с применением штанговых насосов.

При заглубленности штанговых насосов до 400 метров производительность может достигать 500 м 3 /час. Длина штанги зависит от глубины скважины и набирается путем соединения между собой частей длиной восемь метров каждая. Для точного подбора длины существуют подгонные штанги длиной от одного метра.

К преимуществам данного способа можно отнести:

• высокую надежность;
• простоту диагностики;
• с учетом скорости и глубины скважины насос способен извлекать продукт до полного истощения скважины;
• возможность добычи при высоких температурах;
• низкая стоимость.

К недостаткам относятся:

• невозможность применения для искривленных скважин;
• глубина и объем скважин, ограничены весом штанг и запасом прочности;
• ограниченный срок службы.

Наибольшее распространение в России получили установки с центробежными электронасосами. На многих месторождениях во время эксплуатации для откачки нефти используются скважинные насосы с электроприводом. Центробежные насосы наиболее уместно использовать на старых месторождениях с большим соотношением вода-нефть.

Центробежные насосы тип RM с приводом от магнитной муфты не имеют уплотнения вала, а используют постоянный магнит для передачи вращательного движения

При использовании насосов увеличивается нефтеотдача скважины. Наибольший эффект от применения насосов можно получить на финальном этапе эксплуатации скважины.

В состав установки с погружным электронасосом входит:

• погружной электродвигатель;
• многоступенчатый насос;
• кабельная линия электроснабжения.

Оборудование опускается в скважину через насосные трубы. Станцию управления и трансформатор устанавливают на поверхности.

Винтовые насосы

По принципу ротационного выдавливания жидкости работают винтовые насосы. Имея форму спирали, система основывается на роторе, который вращается внутри статора, неподвижно закрепленного. Ротор имеет форму винта, имеющего небольшой диаметр с глубокой круглой резьбой и очень большим расстоянием между соседними вершинами резьбы.

Системы винтовых насосов PCM Moineau для добычи тяжелой нефти

Работа ротора, обеспечивается с помощью штанг, которые крепятся к двигателю, установленному на земле. В современных роторных установках используются погружные электродвигатели, а вращение ротора обеспечивается с редуктором. В большинстве случаев винтовые насосы имеют широкие возможности и обладают высокой надежностью в работе.

Преимущества винтовых насосов

Благодаря своей конструкции они обладают высоким КПД и значительной стойкостью к взаимодействию с твердыми абразивными частицами. Применение двигателей малой мощности обеспечивает небольшое потребление электроэнергии и сокращение затрат, связанных с подъемом нефти.

У винтовых насосов по сравнению со штанговыми, более продолжительный срок эксплуатации, а благодаря меньшей частоте вращения, неисправности штанг встречаются реже. Первоначальные инвестиции для них обычно ниже, чем для других способов механизированной добычи нефти.

Винтовые насосы имеют производительность до 800 м 3 добычи нефти в сутки и используются на глубине до трех километров. К недостаткам можно отнести невозможность работать с сероводородом или некоторыми химическими веществами.

Подводя итоги, стоит подчеркнуть, любая технология добычи нефти хороша, выбирается подходящая исходя из свойств нефтяных пластов и начального капитала инвестора. Так, фонтанный способ — является самым простым, газлифтный — самым специфичным, а насосный — самым популярным сегодня способом изъятия нефти из недр земли.

Видео: Добыча нефти в России

Источник