Snarev / Лекции ТТНД 1 / Снарев тт / Основные способы добычи нефти

Основные способы добычи нефти.

Существует 3 основных способа добычи нефти: фонтанный, газлифтный и механизированный, включающий несколько видов насосной добычи: штанговым глубинным насосом (ШГН), погружными электроцентробежными насосами (ПЭЦН), электродиафрагменными насосами (ЭДН), электровинтовыми насосами (ЭВН). За рубежом довольно широкое распространение получили гидропоршневые насосные агрегаты (ГПНА).

Фонтанный – самый простой и самый дешевый способ эксплуатации. Однако не все скважины могут длительное время фонтанировать. В этом случае их переводят на механизированные способы добычи нефти. Вместе с тем фонтанный способ при поддержании пластового давления также можно отнести к механизированному. Если подсчитать мощность, расходуемую на закачку воды при ППД, и отнести ее к фонду добывающих скважин, то получим удельную дополнительную мощность на 1 скважину в 13,5 кВт, что вполне соизмеримо с мощностью, затрачиваемой при добыче нефти насосным способом.

Газлифтный способ эксплуатации также относится к механизированному, т.к. для работы этих скважин необходимо закачивать сжатый газ, на что расходуется дополнительная энергия. Газлифтный способ, дававший в 1946 году 37% общесоюзной добычи, был распространен главным образом на промысла объединения Азнефть. Фонд газлифтных скважин, составлявшие в то время 10,8% в дальнейшем сократился вследствие неэкономичности газлифтного способы эксплуатации. К 1980 году добыча нефти составила 3,73%, а фонд скважин 2,87%.

Удельный вес способов эксплуатации по добычи нефти (% к годовой) и фонду скважин ( % ко всему фонду)

Способ эксплуатации	1950г.	1960г.	1965г.	1970г.	1975г.	1980г.	2100г.
Фонтанный	32,83 4,0	73,71 18,81	64,36 18,75	55,17 16,58	41,58 13,85	51,3 15,08	6
Газлифтный	21,3 7,8	2,33 3,45	1,76 3,0	1,89 3,42	5,66 4,83	3,73 2,87	1
ШГНУ	45,11 85,4	17,36 74,39	18,46 71,1	18,77 70,1	15,07 67,18	13,23 63,0	43
ПЭЦН		6,14 2,98	15,07 6,48	24,15 9,66	33,6 14,46	31,75 19,08	49

Как видно из таблицы штанговый способ эксплуатации до 1950 года обеспечивал до 45% общесоюзной добычи нефти, тогда как фонд скважин достигал 85%. Со временем роль и значение этого способа сократились вследствие высокой трудоемкости и малой производительностью до 13,23% общесоюзной добычи. Однако широкое применение этого способа (63% фонда скважин) объясняется большим числом малогабаритных скважин.

С 1955 года получают распространение ПЭЦН. Добыча нефти этим способом из года в год росла и в 1975 года достигла 34% от общесоюзной при 14,4% фрела скважин. Этот способ эксплуатации обеспечивает получение больших дебитов (>40 м³/сутки) из скважин по сравнению с ШГН.

В настоящее время (на 2010 году) сбор скважин: ПЭЦН – 49%, ШГН – 43%, газлифтный способ – 1%, Фонтанный способ – 6%, Прочие – 1%

Геологофизическая характеристика месторождений.

Т ехнология добычи нефти – это гидромеханический процесс движения нефти с ее фазовыми превращениями от забоя скважины до ее устья.

Скважиной называется горная выработка в земной диаметр которой много меньше ее длины.

– формула притока нефти к забою скважины. Где, – коэффициент продуктивности. Нефть, газ и вода залегают в земной коре на глубине от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров, скапливаясь в пустотах и трещинах, называемых порами. В основном в геологическом отношении эти флюиды скапливаются в осадочных породах в отличии от изверженных. Осадочные породы – это глины, пески, песчаники, известняки и доломиты, которые осаждались в различные геологические эпохи в разных бассейнах. В последующие эпохи и далее эти пласты в результате тектонических процессов (это изменение структуры пласта: изгибание или смещение) приобретали благоприятные формы для скопления в них указанных флюидов в виде антиклинальных складок.

Динамический уровень в скважине – это расстояние отсчитываемое от устья скважины до уровня жидкости при ее отборе из скважины. Статический уровень – это расстояние от поверхности до жидкости при остановке скважины. Он определяет собой через плотность жидкости пластовое давление, а динамический уровень – забойной давление.

, где

– для фонтанирующей скважины.

Объем куба породы V_обр, см³. Объем зерен куба V_зерен, см³. Тогда объем породы образца равен:, см³. Коэффициентом пористости называется отношение объема породы в образце к его геометрическому объему выражаемый в процентах.

В естественном песчаном грунте форма и размеры песчинок неодинаковы. В природных условиях пески состоят из зерен неправильной формы и самых разнообразных размеров. Уплотнение песчинок в грунте также может быть различным. Все это ведет к тому, что пористость естественного песчаного грунта значительно меньше пористости фиктивного грунта, т.е. грунта составленного из шарообразных частиц одинакового размера. В песчаных известняках и других сцементированных горных породах пористость еще меньше чем в песчаных грунтах из-за заполнения пор различными цементирующими веществами. Пористость увеличивается с уменьшением зерен составляющих породу. Это увеличение пористости вызывается тем, что форма зерен с уменьшением их размера становится обычно более неправильной, поэтому укладка зерен менее плотная. Наибольшей пористостью в естественных условиях обладают осадочные несцементированные или слабо сцементированные породы-пески и глины.

Глинистые сланцы	пористость 0,54-1,4%
Глина	пористость 6-50%
Песок	пористость 6-52%
Песчаник	пористость 3,5-29%
Известняки и доломиты	пористость 0,5-33%

С увеличением глубины залегания порода пористость обычно уменьшается в связи с их уплотнением под давлением вышележащих пород. Наиболее неравномерна пористость карбонатных пород, в которых наряду с крупными трещинами и кавернами имеются блоки, практически лишенные пор.

Пористость коллекторов, дающих промышленную нефть в процентах.

Пески	20-25
Песчаники	10-30
Карбонатные	10-25

Проницаемость пород.

Одним из важнейших свойств, определяющее промышленную ценность нефтяного месторождения является проницаемость его пород, т.е. их способность пропускать через себя жидкость или газ при наличии перепада давления. Движение жидкости и газов в пористой среде называется фильтрацией. Абсолютно непроницаемых горных пород в природе нет. При соответствии давления можно продавить жидкости и газы через любую горную породу. Однако при существующих в нефтяных и газовых пластах перепадах давления многие породы оказываются практически непроницаемыми для жидкости и газа. Все зависит от размеров пор и каналов в горных породах. Поровые каналы в природе условно делятся на 3 категории:

-Сверхкапилярные каналы имеют диаметр больше 0,5мм. Жидкость движется в них, подчиняясь общим законам гидравлики. Эти каналы имеются в горных породах с круглой формой зерен, например в гравийных породах.

-Капилярные каналы имеют диаметр от 0,5 до 0,0002мм. При движении в них жидкости проявляются поверхностные силы, возникающие на поверхности тел: поверхностное натяжение, силы приминания и сцепления и т.д. Эти силы создают дополнительные сопротивления движению жидкости в пласте, поэтому непрерывное движение возможно при наличии перепада давления.

-субкапилярные каналы имеют диаметр меньше 0,0002мм. Поверхностные силы в таких микроскопических каналах настолько велики, что имеющиеся в пластовых условиях перепады давления не в состоянии преодолеть их.

Породы нефтяных и газовых залежей в основном имеют капилярные каналы, это в основном пески, песчаники, доломиты. Непроницаемые перекрытия нефтяных и газовых пластов обычно состоящие из глинистых пород, имеют субкапилярные поры и каналы, и движения жидкости в них не происходит. Обычно фильтрация жидкости и газов в залежах подчиняются закону Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна ее вязкости:

Где - скорость линейной фильтрации; - объемный расход жидкости через породу за единицу времени; - площадь фильтрации; - коэффициент проницаемости: - динамическая вязкость; -перепад давлений на длине образца; - длина пути фильтрации (длина образца). По формуле (1) в лаборатории на образцах нефтесодержащих пород определяют коэффициент проницаемости.

В системе СИ величины имеют размерности: - 1м, - 1Пас, -м³/с, =1Мпа. Тогда коэффициент проницаемости =1м². Таким образом в системе СИ за единицу проницаемости в 1м² принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1м² и длине 1м при перепаде давления 1Па расход жидкости вязкостью 1Пас составляет 1м³/с. Физический смысл размерности состоит в том, что проницаемость как бы характеризует площадь сечения каналов пористой среды , по которым происходит фильтрация. Если пористость породы в конечном итоге определяет собой запасы нефти, то проницаемость – приток (дебит) жидкости из пласта к скважине. Единица 1м² велика и неудобна для практических расчетов, поэтому в промысловом деле пользуются практической единицей – дарси. 1Д¹²=1м², т.о. 1Д=110^-12 м². 1Д – проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1см² и длиной 1см при перепаде давления в 1кгс/см² расход жидкости вязкостью 1сП составляет 1см³/с. 1Д = 1000мД. Проницаемость большей части нефтегазоносных пород составляет от 100 до 2000мД. Проницаемость глинистых пород составляет тысячные и менее доли милидарси.