- •Основы нефтегазопромыслового дела
- •1. Геологические основы разработки нефтяных и газовых месторождений
- •1.1 Залежи углеводородов в природном состоянии
- •1.2 Факторы, определяющие внутреннее строение залежей
- •1.2.1 Емкостные свойства пород-коллекторов
- •Кавернозность
- •Трещиноватость
- •1.2.2 Фильтрационные свойства пород-коллекторов. Проницаемость
- •1.2.3 Нефте-, газо-, водонасыщенность пород-коллекторов
- •Физические свойства нефтей
- •1.3.2 Пластовые газы
- •1.3.3 Газоконденсат
- •1.3.4 Газогидраты
- •1.3.5 Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений
- •1.4 Методы поиска и разведки нефтяных и газовых месторождений
- •1.4.1 Геофизические методы
- •1.4.2 Исследование скважин в процессе бурения
- •1. 5 Этапы поисковоразведочных работ и стадии разработки залежей
- •1.5.1 Поисковый этап
- •Стадия выявления и подготовки объектов для поискового бурения
- •Стадия поиска месторождений (залежей)
- •1.5.2 Разведочный этап
- •1.5.3 Стадии разработки залежей
- •1.5.4 Этапы добычи нефти и газа
- •2. Бурение нефтяных и газовых скважин
- •2.1 Краткая история бурения нефтяных и газовых скважин
- •2.2 Общие сведения о бурении нефтяных и газовых скважин
- •2.2.1 Основные термины и определения
- •2.3 Способы бурения скважин
- •2.3.1 Ударное бурение
- •2.3.2 Вращательное бурение скважин
- •2.4 Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин
- •2.4.1 Кустовые основания
- •2.4.2 Буровая вышка
- •2.4.3 Спуско-подъемный комплекс буровой установки
- •2.4.4 Комплекс для вращения бурильной колонны
- •2.4.5 Насосно – циркуляционный комплекс буровой установки
- •2.5 Технологический буровой инструмент
- •2.5.1 Породоразрушающий инструмент
- •2.5.1.1 Лопастные долота
- •2.5.1.2 Шарошечшые долота
- •2.5.1.3 Алмазные долота (секторные)
- •2.5.1.4 Инструмент для отбора керна
- •2.5.2 Бурильная колонна
- •2.5.2.1 Ведущие бурильные трубы
- •2.5.2.2 Стальные бурильные трубы
- •2.5.2.3 Легкосплавные бурильные трубы
- •2.5.2.4 Утяжеленные бурильные трубы
- •2.5.2.5 Переводники
- •2.5.2.6 Специальные элементы бурильной колонны
- •2.5.3 Забойные двигатели
- •2.5.3.1 Турбобуры
- •2.5.3.2 Винтовой забойный двигатель
- •2.6 Цикл строительства скважины
- •2.7 Методы вскрытия продуктивных горизонтов и освоения скважины
- •2.8 Промывка скважин
- •Химическая обработка буровых растворов
- •2.9 Осложнения, возникающие при бурении
- •2.10 Наклонно-направленные скважины
- •2.11 Бурение скважин на море
- •3. Разработка нефтяных и газовых месторождений
- •3.1 Природные режимы залежей нефти и газа
- •3.2 Режимы нефтяных залежей
- •3.2.1 Водонапорный режим
- •3.2.2 Упруговодонапорный режим
- •3.2.3 Газонапорный режим
- •3.2.4 Режим растворенного газа
- •3.2.5 Гравитационный режим
- •3.3 Режимы газовых и газоконденсатных залежей
- •3.3.1 Газовый режим
- •3.3.2 Упруговодогазонапорный режим
- •3.3.3 Смешенные природные режимы залежей
- •3.4 Искусственные методы воздействия на нефтяные пласты и призабойную зону
- •3.4.1 Методы поддержания пластового давления
- •Внутриконтурное заводнение
- •Блоковое заводнение
- •Сводовое заводнение
- •Площадное заводнение
- •3.4.2 Методы, повышающие проницаемость пласта и призабойной зоны
- •Механические методы
- •Химические методы
- •Физические методы
- •3.4.3 Методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов
- •4. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин
- •4.1 Фонтанный способ эксплуатации скважин
- •4.1.1 Скважинное (подземное) оборудование
- •4.1.2 Устьевое (земное) оборудование
- •4.1.3 Особенности эксплуатации фонтанных скважин
- •4.2 Газлифтный способ эксплуатации скважин
- •4.2.1 Принцип действия газлифта
- •4.2.2 Оборудования газлифтных скважин
- •4.3 Насосный способ эксплуатации скважин
- •4.3.1 Эксплуатация скважин штанговыми насосами
- •Штанговые скважинные насосы
- •4.3.2 Эксплуатация скважин погружными электроцентробежными насосами
- •Оборудование устья скважин, эксплуатируемых глубинными центробежными насосами
- •4.3.3 Установки погружных винтовых электронасосов
- •4.3.4 Установка погружных диафрагменных электронасосов
- •4.3.5 Установка гидропоршневых насосов
- •4.3.6 Струйные насосы
- •4.4 Эксплуотация газовых скважин
- •4.5 Одновременная раздельная эксплуатация нескольких пластов одной скважиной
- •4.6 Общие понятия о подземном и капитальном ремонте скважин
- •5. Промысловый сбор и подготовка нефти и природного газа
- •5.1 Системы сбора скважинной продукции
- •5.2 Промысловая подготовка нефти
- •5.2.1 Дегазация
- •5.2.2 Обезвоживание
- •5.2.3 Обессоливание
- •5.2.4 Стабилизация
- •5.2.5 Установка комплексной подготовки нефти
- •1, 9, 11, 12 — Насосы; 2, 5 — теплообменники; 3 — отстойник; 4 — электродегидратор; 6 — стабилизационная колонна; 7 — конденсатор-холодильник; 8 — емкость орошения; 10 — печь
- •5.3 Системы промыслового сбора природного газа
- •VIII — установка подготовки газа; гсп — групповой сборный пункт; цсп — централизованный сборный пункт
- •5.4 Промысловая подготовка газа
- •5.4.1 Очистка газа от механических примесей
- •5.4.2 Осушка газа
- •5.4.3 Очистка газа от сероводорода
- •5.4.4 Очистка газа от углекислого газа
- •5.5 Промысловая подготовка воды
- •6. Транспортировка нефти и газа
- •7. Охрана недр и окружающей среды
- •7.1 Экологическая характеристика нефтегазодобывающего производства
- •7.2 Загрязнение окружающей среды при строительстве скважин
- •7.3 Загрязнение окружающей среды при нефтегазовом строительстве
- •7.4 Загрязнение окружающей среды при добыче, сборе и подготовке нефти
- •7.5. Загрязнение окружающей среды при интенсификации добычи нефти
- •7.6 Охрана природных вод
- •7.6.1 Технология очистки сточных вод
- •7.6.2 Способы борьбы с нефтезагрязнением водных объектов
- •Механические методы удаления нефти
- •Физико-химические методы удаления нефти
- •Химические методы удаления разливов нефти.
- •Микробиологическое разложение нефти.
- •7.7 Охрана земельных ресурсов
- •7.8 Охрана атмосферы
- •7.9 Мониторинг нефтяного загрязнения
- •Список использованной литературы
2.5.3.2 Винтовой забойный двигатель
Рабочим органом винтового забойного двигателя является винтовая пара: статор и ротор (Рисунок 2.28).
Рисунок 2.28 — Поперечное сечение рабочих органов винтового двигателя
1 — статор; 2 — ротор
Статор представляет собой металлическую трубу, к внутренней поверхности которой привулканизирована резиновая обкладка, имеющая 10 винтовых зубьев левого направления, обращённых к ротору.
Ротор выполнен из высоколегированной стали с девятью винтовыми зубьями левого направления и расположен относительно оси статора эксцентрично.
Кинематическое отношение винтовой пары 9:10 и соответствующее профилирование её зубьев обеспечивает при движении бурового раствора планетарное обкатывание ротора по зубьям статора и сохранение при этом непрерывного контакта ротора и статора по всей длине. В связи с этим образуются полости высокого и низкого давления и осуществляется рабочий процесс двигателя.
Вращающий момент от ротора передаётся с помощью двухшарнирного соединения на вал шпинделя, укомплектованного многорядной осевой шаровой опорой и радиальными резино-металлическими опорами. К валу шпинделя присоединяется долото. Уплотнение вала достигается с помощью торцевых сальников.
Когда двигатель работает с максимальным вращающим моментом, режим называют оптимальным, а с максимальной мощностью — экстремальным. Увеличение нагрузки на долото после достижения экстремального режима работы двигателя приводит к торможению вала двигателя и к резкому ухудшению его характеристики.
Неэффективны и нагрузки на долото, при которых момент, развиваемый двигателем, меньше момента, обеспечивающего оптимальный режим его работы.
2.6 Цикл строительства скважины
В цикл строительства скважины входят:
подготовительные работы;
монтаж вышки и оборудования;
подготовка к бурению;
процесс бурения;
крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж.
В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.
Монтаж вышки и оборудования производится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.
В общем случае (Рисунок 2.29) в центре буровой вышки 1 располагают ротор 3, а рядом с ним — лебедку 2. За ней находятся буровые насосы 19, силовой привод 18, площадка горюче-смазочных материалов 11, площадка для хранения глинопорошка и химреагентов 9 и глиномешалка 17. С противоположной стороны от лебедки находится стеллаж мелкого инструмента 14, стеллажи 5 для укладки бурильных труб 4, приемные мостки 12, площадка отработанных долот 7 и площадка ловильного инструмента 10 (его используют для ликвидации аварий). Кроме того, вокруг буровой размещаются хозяйственная будка 8, инструментальная площадка 6, очистная система 15 для использованного бурового раствора и запасные емкости 16 для хранения бурового раствора, реагентов и воды.
Рисунок 2.29 — Типовая схема размещения оборудования, инструмента, запасных часте и материалов на буровой
Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный.
При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.
При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16...20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.
При крупноблочном методе установка монтируется из 2 ... 4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.
Блочные методы обеспечивают высокие темпы монтажа буровых установок и качество монтажных работ. Размеры блоков зависят от способа, условий и дальности их транспортировки.
После этого последовательно монтируют талевый блок с крон-блоком, вертлюг и ведущую трубу, присоединяют к вертлюгу напорный рукав. Далее проверяют отцентрированность вышки: ее центр должен совпадать с центром ротора.
Подготовка к бурению включает устройство направления и пробный пуск буровой установки.
Назначение направления описано выше. Его верхний конец соединяют с очистной системой, предназначенной для очистки от шлама бурового раствора, поступающего из скважины, и последующей подачи его в приемные резервуары буровых насосов.
Затем бурится шурф, для ведущей трубы и в него спускают обсадные трубы.
Буровая комплектуется долотами, бурильными трубами, ручным и вспомогательным инструментом, горюче-смазочными материалами, запасом воды, глины и химических реагентов. Кроме того, недалеко от буровой располагаются помещение для отдыха и приема пищи, сушилка для спецодежды и помещение для проведения анализов бурового раствора.
В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов буровой установки.
Процесс бурения начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.
Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.
В процессе бурения скважина постепенно углубляется. После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора. При помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе. Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15 ... 16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе. Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.
При бурении долото постепенно изнашивается и возникает необходимость в его замене. Для этого бурильный инструмент, как и при наращивании, поднимают на высоту, равную длине ведущей трубы, подвешивают на роторе, отсоединяют ведущую трубу от колонны и спускают ее с вертлюгом в шурф. Затем поднимают колонну бурильных труб на высоту, равную длине бурильной свечи, подвешивают колонну на роторе, свечу отсоединяют от колонны и нижний конец ее устанавливают на специальную площадку — подсвечник, а верхний — на специальный кронштейн, называемый пальцем. В такой последовательности поднимают из скважины все свечи. После этого заменяют долото и начинают спуск бурильного инструмента. Этот процесс осуществляется в порядке, обратном подъему бурильного инструмента из скважины.
Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж осуществляются согласно схемы, приведенной на рисунке 2.6. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.