Способы эксплуатации нефтяных скважин

Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

1. Технология и техника бурения нефтяных скважин…………………....4
2. Конструкция скважин и забоев, спуск обсадных колонн и крепление скважин……………………………………………………………….......8
3. Вызов притока и освоение скважин……………………………..…....13

3.1 Свабирование.………………………………………………………..14   3.2 Имплозия…….……………………………………………………….14

4. Способы эксплуатации нефтяных скважин…………………………...16

    4.1 Эксплуатация фонтанных скважин. Условия фонтанирования       скважины...………………………………….…...................................... 16

         4.2 Эксплуатация скважин штанговыми насосными установками (ШСНУ).………………………….……………………………………..22

    4.3 Эксплуатация скважин электроцентробежными погружными насосными установками (УЭЦН)………………….……….………....28

Список используемой литературы…………………………………….….29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Нефть и газ играют большую роль в развитии народного  хозяйства нашей страны. Продукты нефтегазопереработки — первооснова работы всех видов сухопутного, водного и воздушного транспорта. Нефть и газ являются наиболее эффективным котельным и моторным топливом, а также сырьем для развивающейся химической промышленности.

Из нефти и углеводородных газов получают более пяти тысяч  различных химических продуктов. Внедрение  углеводородов в химическую промышленность в широких масштабах позволяет заменить при производстве синтетического каучука этиловый спирт, получаемый из пищевого сырья, дешевым синтетическим спиртом и за счет этого сэкономить миллионы тонн зерна, картофеля,   растительных   жиров.

Нефтяная промышленность прошла сложный путь развития, став высокоразвитой отраслью социалистической тяжелой индустрии. За годы Советской власти нефтяная и газовая промышленность развивалась технически, расширялась география размещения отрасли. Трудно представить себе дореволюционный нефтяной промысел России с его отсталой техникой, нечеловеческими  условиями   труда   и   быта.

Большие темпы развития нефтяной промышленности нельзя было обеспечить прежними методами обустройства и эксплуатации. Их выполнение стало возможным благодаря коренному техническому перевооружению нефтедобывающей промышленности на базе комплексной автоматизации с использованием блочно-комплектных автоматизированных установок.

Новые технические решения  позволили оптимально использовать энергию пласта, ликвидировать потери нефти и газа и сосредоточить основное технологическое оборудование в укрупненных пунктах производства, сократить металлоемкость и капиталоемкость системы.

 

 

1. Технология и техника бурения нефтяных скважин

 

             Бурение – это процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород.. Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в нее людей, у которой длина во много раз больше диаметра.

Буровая установка – это комплекс наземного оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В состав буровой установки входят:

- буровая вышка;

- оборудование  для механизации СПО;

- наземное оборудование, непосредственно используемое при  бурении;

- силовой привод;

- циркуляционная система бурового раствора;

- привышечные  сооружения.

Земная кора сложена главным образом изверженными и метаморфическими горными породами,на которых прерывистым покровом лежат осадочные породы. Основными физико-математическими свойствами горных пород, влияющих на процесс бурения, являются их упругие и пластические свойства, прочность, твердость и абразивная способность.

    Основным  видом деформации, при помощи  которой происходит разрушение  породы в процессе бурения, является вдавливание. Первоначально порода уплотняется в непосредственной близости от площади контакта. Затем, когда нагрузка достигает некоторого критического значения, в породе образуется конусообразная трещина, вершина которой обращена к вдавливаемому телу. При дальнейшем увеличении  нагрузки трещина продолжает развиваться в глубину; при этом образуется система хаотически расположенных трещин, порода в вершине конуса раздавливается в порошок, который передает давление во все стороны. Под влиянием этого давления порода продолжает разрушаться до образования лунки. Описанный процесс внедрения штампа составляет один полный цикл разрушения.

     При  бурении нефтяных и газовых  скважин основным инструментом, при помощи которого происходит разрушение горной породы, является долото. Проникновение долота в породу и разрушение ее происходят вследствие перемещения:

  1) поступательного сверху вниз под действием нагрузки на долото, создаваемой массой нижней части колонны бурильных труб (эта нагрузка называется осевой нагрузкой);

      2)  вращательного, осуществляемого турбобуром или ротором посредством бурильных труб.

                  Бурильная колонна является связующим  звеном между долотом, находящимся  на забое скважины, и буровым  оборудованием, расположенным на  поверхности. Основными элементами, составляющими бурильную колонну, являются квадратные штанги, бурильные трубы, бурильные замки, переводники, центраторы бурильной колонны, утяжеленные бурильные трубы.

                  Квадратные штанги, имеющие квадратное  сечение, предназначены для передачи вращения от ротора к бурильным трубам. Бурильные трубы составляют основную часть колонны. При роторном бурении колонна бурильных труб служит для передачи вращения долоту и для подачи промывочной жидкости к забою скважины.

                  При турбинном бурении колонна бурильных труб используется в основном для подачи промывочной жидкости к забойному двигателю (турбобуру). Кроме того, при любом способе бурения бурильная колонна предназначена для осуществления нагрузки на долото, подъема и спуска инструментов, разрушающих забой и выполнения вспомогательных работ. Бурильные замки соединяют между собой отдельные трубы.

Переводники предназначены для соединения элементов бурильных колонн, имеющих разные размеры или разнотипные резьбы, а также присоединения подсобных и ловильных  инструментов к бурильным трубам. Центраторы бурильной колонны служат для предупреждения искривления ствола скважины при бурении забойными двигателями. Утяжеленные бурильные трубы, устанавливаемые непосредственно над долотом или забойным двигателем, создают необходимую жесткость в нижней части бурильной колонны и обеспечивают нагрузку на долото. В заданных пределах.

           Отличительной особенностью  вращательного  способа бурения является применение промывки скважины в процессе бурения. В качестве промывочной жидкости используется вода, глинистые растворы, глинисто-известковые растворы, растворы на нефтяной основе, эмульсионные растворы и т.д., а в последние годы природный газ или воздух.

              При бурении нефтяных или газовых скважин глинистый раствор в основном предназначен для следующих целей:

1. очистка забоя от разбуриваемой породы;
2. глинизация стенок ствола скважины;
3. удержание выбуренных частиц породы во взвешенном состоянии;
4. создания противодавления на проходимые породы;
5. борьбы с различными осложнениями при бурении: поглощением промывочной жидкости, газо- и водопроявлениями, обвалами стенок скважины и т.п.;
6. охлаждения долота в процессе бурения.

       При бурении нефтяных и газовых  скважин необходимо крепить их  стенки. Креплением достигают:

1. предохранение стенок от обвалов;
2. разобщение нефтеносных или газоносных пластов друг от друга, а также от водоносных пластов.

              Это позволяет создать канал,  по которому нефть или газ  поднимаются с забоя до устья  скважины без потерь.

               Разобщение пластов производят  при помощи специальных труб, которые называются обсадными.

              Так как одно крепление стенок  скважины обсадными трубами не  создает разобщения пластов, то затрубное пространство заполняют цементным раствором при помощи специального цементировочного оборудования и приспособлений. Это процесс называется цементированием скважин.

               В практике бурения применяют  следующие основные методы заканчивания  скважин.

1. Установка водозакрывающей  колонны в кровле продуктивного горизонта и цементирование с последующим вскрытием пласта и спуском эксплуатационной колонны или фильтра (хвостовика).

2. Полное вскрытие пласта  со спуском комбинированной колонны  с манжетной заливкой ее выше  нефтеносного горизонта и с фильтром в нижней части против пласта.

3. Полное вскрытие пласта  со спуском  колонны со сплошным  цементированием и последующим  простреливанием отверстий против продуктивных горизонтов.

               Методы вскрытия пласта должны  удовлетворять следующим требованиям:                                                                                                                                                                                                                                                                            

1. При вскрытии пласта с высоким давлением должна быть предотвращена возможность открытого фонтанирования.
2. Должны быть сохранены на высоком уровне природные фильтрационные свойства пород призабойной зоны.
3. Должны быть обеспечены надлежащие интервалы вскрытия пласта, гарантирующие длительную безводную эксплуатацию скважин и максимальное облегчение притока нефти к забою.  

 

2. Конструкция скважин и забоев, спуск обсадных   колон и крепление скважин

 

           Нефтяная  скважина – цилиндрическое отверстие в земной коре, пробуренное с целью вскрытия продуктивного пласта и сообщения с ним. Конструкция скважины должна удовлетворять следующим требованиям:

  1) противодействие силам горного давления, стремящегося разрушить скважину;

  2) сохранение заданного диаметра ствола на всей его протяженности;

  3) изоляция встречающихся в разрезе скважины горизонтов, содержащих разнородные породы;

химическому составу агенты и исключение их смешения;

  4)возможность спуска и эксплуатации различного оборудования;

  5)возможность длительного контакта с химически агрессивными средами и противодействие высоким давлениям и температур

Верхняя часть скважины называется устьем, дно – забоем, боковая поверхность – стенкой, а пространство, ограниченное стенкой – стволом скважины. Длина скважины – это расстояние от устья до забоя по оси ствола, а глубина – проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина численно равны только для вертикальных скважин. Однако они не совпадают у наклонных и искривленных скважин.

Элементы конструкции скважин приведены на рис.1.

 Начальный участок I скважин называют направлением. Поскольку устье скважины лежит в зоне легкоразмываемых пород его необходимо укреплять. В связи с этим направление выполняют следующим образом. Сначала бурят шурф – колодец до глубины залегания устойчивых горных пород (4… 8 м). Затем в него устанавливают трубу необходимой длины и диаметра, а пространство между стенками шурфа и трубой заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором Нижерасположенные участки скважины – цилиндрические. Сразу за направлением бурится участок на глубину от 50 до 400 м диаметром до 900 мм. Этот участок скважины закрепляют обсадной трубой 1 (состоящей из свинченных стальных труб), которую называют кондуктором II.

Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью кондуктора изолируют неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы, осложняющие процесс бурения.

После установки кондуктора не всегда удается пробурить скважину до проектной  глубины из-за необходимости прохождения новых осложняющих горизонтов или из-за необходимости перекрытия продуктивных пластов, которые не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях устанавливают и цементируют еще одну колонну III, называемую промежуточной. Если продуктивный пласт, для разработки которого предназначена скважина, залегает очень глубоко, то количество промежуточных колонн может быть больше одной. 

Последний участок IV скважины закрепляют эксплуатационной колонной. Она предназначена для подъема нефти и газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа) в продуктивный пласт с целью поддержания давления в нем. Во избежание перетоков нефти и газа в вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты пространство между стенкой эксплуатационной колонны и стенкой скважины заполняют цементным раствором.