Три основных способа добычи нефти

«Фонтан» дает только 4% от добычи нефти. Рассказываем, как добывают остальное

Нефть – это жидкое полезное ископаемое, состоящее из углеводородных соединений. Находится в порах и трещинах горной породы в ловушках между пластами непроницаемой глины. Глубина скважин колеблется от десятков метров до нескольких километров.

В зависимости от химического состава делится на несколько классов. Стандартом для образования цены служит нефть сортов WTI, Light Sweet и Brent (для рынков Европы и стран ОПЕК). Из легких сортов получают очищенное топливо, а тяжелые идут на изготовление гудрона, мазута и битума. Последние менее требовательны к содержанию примесей и удельному количеству темных тяжелых фракций.

Основные методы добычи нефти

Метод добычи нефти выбирается с учетом исходного давления в пласте и способов, необходимых для его поддержания. Основными методами являются фонтанный и механический. При выборе того или иного метода определяется экономическая целесообразность проекта.

Фонтанный метод добычи нефти включает в себя три последовательных этапа: первичный, вторичный и третичный.

1. Первичный : подъем нефти происходит под действием пластового давления (потенциальной энергии жидкости и газа, выделяющихся из нефти). Коэффициент извлечения нефти (КИН) достигает 4%.
2. Вторичный : для обеспечения необходимого количества энергии в пласты вводятся жидкие и газообразные агенты.
3. Третичный . Применяются способы для повышения нефтеотдачи. Наиболее распространенным из них является вытеснение нефти перегретым паром. Пар нагнетают с поверхности в пласты с низкой температурой. С повышением температуры вязкость нефти и ее плотность снижаются, что обеспечивает более легкий ее подъем на поверхность. КИН может достигать 60%.

Еще один метод – газлифт. В скважину закачивается газ, под давлением которого нефть выходит на поверхность. КИН может достигать 40%. При этом происходит обводнение нефти, что требует затрат на ее очистку.

Механические методы

Когда процесс фонтанирования завершен и давление в пласте не позволяет нефти выйти на поверхность, то для ее извлечения используются специальные насосы.

Сырую нефть качают с помощью насосов различной конструкции. После этого добытое сырье очищают от попутных газов и воды. Практически все компоненты при очищении поступают на дальнейшую переработку.

• Штанговый глубинный насос . В скважину опускают трубы, внутри которых установлен цилиндр, всасывающий клапан и плунжер. Станок-качалка двигает своей головой вверх-вниз, приводя в движение штангу. Штанга при движении вверх увлекает за собой насос, а при движении вниз насос опускается, тем самым создается дополнительное давление.
• Электроцентробежный насос . Работает напрямую от электричества. Внутри насоса крутятся рабочие колеса с прорезями и создают дополнительное давление. Центробежные насосы наиболее эффективно используются на старых месторождениях с большим содержанием воды в скважине.

Наибольшее распространение в России получили установки с центробежными электронасосами.

Нефть на морском шельфе

Выбор технологии добычи зависит от глубины скважины и ее удаленности от побережья. На небольших глубинах используют стационарные платформы. При глубине около 100 метров применяют плавучие платформы с опорами. На более глубоких участках работают полупогружные буровые установки. На экстремальных глубинах – буровые суда.

После окончания процесса бурения на дно устанавливается многотонная система, которая предотвращает утечку добываемого сырья в открытые воды. Подъем нефти на поверхность производится при помощи системы гибких шлангов.

Большая часть затрат приходится на монтаж и обслуживание морской буровой нефтяной платформы.

Добыча сланцевой нефти

Сланцевая нефть – это нефть из низкопроницаемых коллекторов, таких как сланцы, плотные песчаники, известняки, которые располагаются ниже, чем ловушки с обычной нефтью.

Основные способы добычи:

• разделение извлеченной нефтеносной породы на фракции в специальных установках;
• бурение горизонтальных скважин , в которые под давлением подается вода. В результате этого происходит гидроразрыв пласта. В нефтеносной породе образуются трещины, и выделяемый газ направляется вверх. Этот способ применяется при залегании нефтеносной породы на больших глубинах.

Методы добычи сланцевой нефти – более дорогостоящие, чем традиционные: механический и фонтанный. Экологическими последствиями этой технологии эксперты называют проседание грунта, вызывающее сейсмическую активность. Присутствует риск выброса метана и радиоактивных веществ при бурении, загрязнения грунтовых вод и почвы.

Добыча битуминозной нефти

Битуминозными породами считаются песчаники, в которых находится вязкая и тяжелая нефть.

Самый распространенный способ добычи битуминозной нефти – это обработка песчаной породы горячей водой непосредственно в карьерах. Это позволяет отделить нефть от песка.

Следующий способ – парогравитационный дренаж. Бурят парные горизонтальные скважины с разницей в 5 м и в них закачивают пар.

Применяют и «холодные» способы добычи, когда вместо пара в пласт битуминозной породы закачивают растворитель. Новейшей технологией стало применение в качестве растворителя подогретого природного газа (пропана).

Главный недостаток битумной нефти – большие затраты на ее добычу, в несколько раз превышающие затраты при добыче обычной нефти.

В разных странах стоимость добычи нефти существенно различается. На этот показатель влияют глубина залежей, климатические условия, уровень инфраструктуры, технологии добычи, экологические требования.

Источник

Способы добычи нефти

Основные сведения

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:

1. 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%;
2. 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%;
3. 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.

Источник