Добывающая скважина: Добывающая скважина. Конструкция, оборудование добывающих нефтяных скважин
Добывающая скважина. Конструкция, оборудование добывающих нефтяных скважин
Для эффективной разработки и разведки месторождений нефти современными компаниями используются разнообразные технические решения и добывающие нефтяные скважины представляют собой их неотъемлемый элемент. Она выглядит как цилиндрический стол, выбуренный в пластах земли и горной породы, что позволяет человеку получить доступ внутрь. Главная задача добывающей нефтяной скважины – это:
- открытие доступа к месторождению нефти;
- подача нефти в хранилища;
- ликвидация остатков горных пород.
Что такое добывающая нефтяная скважина?
Классическая нефтяная скважина представляет собой горную выработку круглого сечения, диаметр которой может достигать 4 метров. Ее предназначение – это нефтедобыча; это обуславливает расположение устьев добывающих скважин – как правило, их бурят в
ертикально. В редких случаях возможно бурение под заданным углом.
История добывающих нефтяных скважин насчитывает более ста пятидесяти лет:
- впервые разработка и создания скважины для последующей нефтедобычи было осуществлено в 1846 году. Поставленные задачи были реализованы в поселке близ города Баку, который на тот момент территориально относился к Российской Империи. Рабочие создали скважину глубиной 21 метр;
- первая эксплуатационная добывающая скважина в России была разработана чуть позже – в 1864 году. Пробурили ее на Кубани;
- в Америке скважина для добычи нефти была пробурена в 1857 году в Эннискилене. Ее глубина составила всего 15 метров. Однако, согласно данным, добыча нефти началась чуть позже – в 1859 году.
- В 1930 году в Баку был разработан с последующим успешным использованием способ наклонно-направленного бурения, который активно используется и по сегодняшний день.
Сооружаются добывающие нефтяные установки посредством последовательного бурения земляных и горных пород с использованием долот и станков, а также прочих вспомогательных механизмов. Разбуренный материал и остатки земли и горных пластов при этом удаляются, а стенки укрепляются от размытия и разрушения. Степень укрепления будет зависеть от характера горной породы. Процедура добычи нефти может реализовываться несколькими способами, наиболее распространенные из которых – фонтанирование (при избыточном давлении в скважине) либо посредством нагнетательных установок.
Добывающие нагнетательные скважины
Оборудование добывающих скважин, функционирующих по принципу нагнетания, используется для того, чтобы получить возможность управления процессами, происходящими в пласте месторождения. Это хороший метод для всестороннего исследования месторождения, получения данных, необходимых для эксплуатации скважин, параметрах пласта, активности бассейна и прочих характеристиках.
Добывающие нагнетательные скважины функционируют, в основном, стационарно. Это необходимо для того, чтоб было возможно объективно выявить технологическую эффективность посредством аналитики базовых и фактических показателей, а также их сравнения с отраслевыми данными по методологии.
Конструкция нефтяной скважины и технология ее бурения
В строении конструкции добывающей скважины стандартного типа учитывают:
- устье добывающей скважины;
- ствол скважины;
- конец или забой.
Устье считается верхним элементом конструкции: его функциональна задача – это снижение к минимуму рисков обвалов и разрушения пород верхних слоев. Также устье помогает защитить оборудование и саму скважину от размытия буровым раствором. Следующий функциональный элемент – это ствол. Важная задача элемента состоит в определении направления буровых работ по месторождению и ликвидации остатков горных пород. Забой необходим для укрепления глубинны колонн, кроме того, именно он отвечает за добычу нефти из пласта.
Оборудование добывающих скважин для работы с нефтью выполняет следующие операции:
- Использование буровых установок, станков и долот позволяет осуществить заглубление ствола на необходимую для месторождения глубину.
- Разрушенные горные породы и земля удаляются из скважины.
- Первое погружение в скважину позволяет выполнить ключевую задачу по укреплению забоя – устанавливаются специализированные обсадные колонны.
- После установки всего необходимого оборудования можно приступать к следующему этапу – аналитике нефтяного слоя. Происходит изучение химических, геофизических, а также геологически характеристик.
- После тщательного анализа принятия решения по разработке и эксплуатации месторождения выполняется спуск завершающей колонны на рабочую глубину. Это – завершающий этап, конструкция нефтяной скважины готова.
Первоначальный этап бурения – это создания ствола, глубина которого будет совсем небольшой. Максимальное число – 30 метров, диаметр при этом не превышает 40 сантиметров. В последствии буры погружаются на глубины и процесс усложняется. Для закрепления пород в скважину помещаются колонны, дополнительно осуществляется обработка посредством специализированных растворов, как правило – цементирующих. Для снижения степени износа используются металлические защитные кольца для труб ствола.
Не стоит забывать и о других важных этапах разработки нефтяного месторождения. Например, значимое место занимает совокупность работ и мер по выявлению наиболее эффективного добывания нефти. Специалистами выполняются разведывательные действия, которые в дальнейшем послужат основой для проектной документации и технологических характеристик бурения. Проект определяет количество объектов, последовательность забора нефти, методики воздействий, помогающие получить максимальный результат выработки.
Конструкция нефтяной скважины
Читайте также:
Что такое Нагнетательная, водонагнетательная скважина?
Это скважина, используемая для закачивания воды, газа, теплоносителей и воздушных смесей в продуктивный пласт с целью поддержания пласто
Нагнетательная скважина — скважина, используемая для закачивания воды, газа, теплоносителей и воздушных смесей в продуктивный пласт месторождения нефти и газа с целью поддержания пластового давления
В отличие от добывающих скважин, в которых производится отбор пластового флюида, в нагнетательные скважины закачивается жидкость (вода), таким образом обеспечивая замещение пластового флюида в коллекторе.
На большинстве месторождений поддержание пластового давления обеспечивается путем нагнетания воды в скважины с законтурным или внутриконтурным их расположением.
Если водонагнетательная скважина находится за пределами контура нефтеносности, то порода на 100 % насыщена водой, и осваивать скважину легче.
Если скважина находится внутри контура нефтеносности, то величина коэффициента нефтенасыщенности породы существенно больше коэффициента водонасыщенности, что усложняет освоение скважины из-за необходимости проведения работ по уменьшению нефтенасыщенности породы призабойной зоны пласта.
Внутриконтурный ряд нагнетательных скважин обычно осваивают через одну, т.е. когда в 1 скважину уже закачивают воду, 2 соседние (с обеих сторон в ряду) эксплуатируются как нефтяные с максимально возможным отбором жидкости.
Отбор из скважин нагнетательного ряда, предназначенных к освоению, осуществляется до тех пор, пока они не будут обводняться пресной водой, нагнетаемой в соседние, уже освоенные под закачку и работающие как нагнетательные скважины.
Такая последовательность освоения скважин позволяет сформировать в нефтенасыщенной части пласта линейный фронт нагнетаемой воды, вытесняющий нефть к рядам эксплуатационных скважин.
Нагнетательные скважины используются:
— при разработке нефтяных, газоконденсатных и др месторождений с целью поддержания пластового давления и регулирования темпов отбора полезных ископаемых;
— для подачи в нефтяные пласты рабочих агентов, способствующих более полному вытеснению нефти, обеспечивающих внутрипластовое горение и др.
— при подземном хранении газа,
— разработке угольных месторождений способом подземной газификации и др.
Конструкция нагнетательных скважин выбирается в зависимости от назначения скважины, глубины и др.
Выбор методов воздействия на породу призабойной зоны пласта должен быть нацелен на то, чтобы освободить ПЗП от твердых отложений нефти и от самой нефти.
В устойчивых горных породах забой скважины оставляют необсаженным, в неустойчивых — спускают обсадную колонну (ПЗП перфорируют, особенно в низкопроницаемых интервалах вскрываемого пласта).
Начало скважины называется её устьем, дно — забоем, внутренняя боковая поверхность — стенками.
Устье скважины оборудуют задвижками и манометром, в скважину опускают насосно-компрессорные трубы (до кровли поглощающего пласта).
Герметичность нагнетательных скважин обеспечивается цементацией заколонного пространства от забоя до устья, а в случае необходимости — применением пакеров.
Основная рабочая характеристика нагнетательных скважин — приемистость скважины.
Контроль работы, а также техническое состояние нагнетательных скважин осуществляют термометрами, расходомерами и тд.
Нагнетательные скважины нужно регулярно промывать для предотвращения заиливание взвешенными частицами боковой поверхности скважины, поскольку эта поверхность в нагнетательной скважине выполняет роль фильтра.
Подводящие трубопроводы также нужно чистить (грязь и коррозия).
1.2. Категории скважин / КонсультантПлюс
1.2. Категории скважин
1.2.1. По назначению скважины подразделяются на следующие категории: поисковые, разведочные, эксплуатационные.
1.2.2. Поисковыми называются скважины, бурящиеся для поисков новых залежей нефти и газа.
1.2.3. Разведочными называются скважины, бурящиеся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью подготовки запасов нефти и газа промышленных категорий в необходимом соотношении и сбора исходных данных для составления проекта (схемы) разработки залежи (месторождения).
———————————
<*> Далее по тексту кроме случаев, где это специально оговорено, вместо «нефтяное, газонефтяное, газонефтеконденсатное, нефтегазовое или нефтегазо-конденсатное» месторождение (залежь), для сокращения используется только «нефтяное» месторождение (залежь).
1. 2.4. При проектировании и разработке нефтяных месторождений выделяются следующие группы эксплуатационных скважин.
— основной фонд добывающих и нагнетательных скважин;
— резервный фонд скважин;
— контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины;
— оценочные скважины;
— специальные (водозаборные, поглощающие и др.) скважины;
— скважины-дублеры.
1.2.5. Добывающие (нефтяные и газовые) скважины предназначены для извлечения из залежи нефти, нефтяного и природного газа, газоконденсата и других сопутствующих компонентов.
В зависимости от способа подъема жидкости добывающие скважины подразделяются на фонтанные, газлифтные и насосные.
1.2.6. Нагнетательные скважины предназначены для воздействия на продуктивные пласты путем нагнетания в них воды, газа, пара и других рабочих агентов. В соответствии с принятой системой воздействия нагнетательные скважины могут быть законтурными, приконтурными и внутриконтурными. В процессе разработки в число нагнетательных скважин в целях переноса нагнетания, создания дополнительных и развития существующих линий разрезания, организации очагового заводнения могут переводиться добывающие скважины. Конструкция этих скважин в совокупности с применяемым оборудованием должны обеспечить безопасность процесса нагнетания, соблюдение требований по охране недр.
Часть нагнетательных скважин может временно использоваться в качестве добывающих.
1.2.7. Резервный фонд скважин предусматривается с целью вовлечения в разработку отдельных линз, зон выклинивания и застойных зон, которые не вовлекаются в разработку скважинами основного фонда в пределах контура их размещения. Количество резервных скважин обосновывается в проектных документах с учетом характера и степени неоднородности продуктивных пластов (их прерывистости), плотности сетки скважин основного фонда и т.д.
1.2.8. Контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины предназначаются:
а) наблюдательные — для периодического наблюдения за изменением положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов, за изменением нефтеводогазонасыщенности пласта в процессе разработки залежи;
б) пьезометрические — для систематического измерения пластового давления в законтурной области, в газовой шапке и в нефтяной зоне пласта.
Количество и местоположение контрольных скважин определяется в проектных документах на разработку.
1.2.9. Оценочные скважины бурятся на разрабатываемых или подготавливаемых к пробной эксплуатации месторождениях (залежах) с целью уточнения параметров и режима работы пластов, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, оценки выработки запасов нефти отдельных участков залежи в пределах контура запасов категории A + B + C1.
1.2.10. Специальные скважины предназначаются для добычи технической воды, сброса промысловых вод, подземного хранения газа, ликвидации открытых фонтанов.
Водозаборные скважины предназначаются для водоснабжения при бурении скважин, а также систем поддержания пластового давления в процессе разработки.
Поглощающие скважины предназначены для закачки промысловых вод с разрабатываемых месторождений в поглощающие пласты.
1.2.11. Скважины-дублеры предусматриваются для замены фактически ликвидированных из-за старения (физического износа) или по техническим причинам (в результате аварий при эксплуатации) добывающих и нагнетательных скважин. Количество, размещение и порядок ввода скважин-дублеров по представлению нефтегазодобывающих управлений обосновывается технико-экономическими расчетами в проектах и уточненных проектах разработки и как исключение в технологических схемах с учетом возможной добычи нефти из скважин-дублеров, на многопластовых месторождениях — с учетом возможного использования вместо них скважин возвратного <*> фонда с нижележащих объектов.
———————————
<*> Примечание: Возвратными считаются скважины эксплуатационного фонда нижнего объекта, используемые для разработки (доработки) верхних объектов в зонах их совмещения.
1.2.12. Кроме вышеперечисленных на балансе нефтегазодобывающих предприятий могут числиться законсервированные скважины.
К законсервированным относятся скважины, не функционирующие в связи с нецелесообразностью или невозможностью их эксплуатации (независимо от их назначения), консервация которых оформлена в соответствии с действующими положениями.
1.2.13. Эксплуатационный фонд скважин подразделяется на скважины, находящиеся в эксплуатации (действующие), находящиеся в капитальном ремонте после эксплуатации и ожидании капремонта, находящиеся в обустройстве и освоении после бурения.
К находящимся в эксплуатации (действующим) скважинам относятся скважины, добывающие продукцию в последнем месяце отчетного периода независимо от числа дней их работы в этом месяце.
В фонде находящихся в эксплуатации (действующих) скважин выделяются скважины, дающие продукцию, скважины, остановленные в целях регулирования разработки или экспериментальных работ, а также скважины, находящиеся в планово-профилактическом обслуживании (простаивающие, остановленные в последнем месяце отчетного периода из числа давших добычу в этом месяце).
К находящимся в капитальном ремонте после эксплуатации относятся выбывшие из действующих скважин, на которых на конец отчетного месяца проводились работы по ремонту. К скважинам, находящимся в ожидании капремонта, относятся скважины, которые простаивали в течение календарного месяца.
К скважинам, находящимся в обустройстве и освоении после бурения, относятся скважины, принятые на баланс нефтегазодобывающего управления после завершения их строительства и находящиеся в данном календарном месяце в освоении или в обустройстве.
Отнесение скважин к той или иной категории производится в соответствии с действующими инструкциями и положениями.
[Н2.5] Типы скважин — Нефтянка
Первые скважины для добычи нефти и газа бурились вертикально. Такие скважины давали хороший результат до тех пор, пока в мире было достаточно месторождений, коллекторы которых сложены из минералов с высокой пористостью и проницаемостью. По мере истощения легкодоступных запасов нефтяникам пришлось работать над совершенствованием технологий строительства скважин. В 40-х годах прошлого столетия Александр Григорян и Константин Царевич разработали технологию проходки наклонных и горизонтальных скважин. Эксплуатационная колонна скважины, расположенная под углом или горизонтально, имеет большую площадь контакта с пластом, что значительно увеличивает дебит. В 1941 году на Каспийском море с использованием турбобура была создана первая горизонтальная скважина.
Ствол наклонно-направленной скважины значительно отходит от точки размещения буровой установки, что даёт возможность пробурить несколько скважин с одной площадки. Это особенно важно при работе в море или заболоченной местности. Сооружение нескольких скважин с одной площадки называется кустовым бурением.
Работая над дальнейшим повышением эффективности скважин, специалисты предложили создавать ветвящиеся скважины, подобные корневой системе растений. «Пока углеводороды извлекаются из горных пород с помощью фильтрации, скважинам нужны корни, как деревьям», — такое высказывание приписывается одному из энтузиастов многоствольного и многозабойного бурения А.Григоряну. Разница между этими способами заключается в том, что многоствольная скважина ветвится выше продуктивного пласта, а многозабойная скважина входит в пласт и там разделяется на несколько ответвлений.
Первая успешная многоствольная скважина была пробурена в Башкирии в 1953 году. Многие месторождения Башкирии тогда уже были значительно истощены, поэтому требовались технологии для увеличения нефтеотдачи. Скважина 66/45 имела 9 стволов, её дебит составил 120 м3 в сутки при показателях обычных скважин на уровне 7 м3 в сутки. К 80-му году в СССР было пробурено свыше сотни многоствольных скважин.
В 70-е и 80-е годы интерес к бурению наклонных и горизонтальных скважин стали проявлять западные страны. Значительные успехи были достигнуты во Франции и США. Прогрессу в области технологий бурения в какой-то мере способствовал поток специалистов, покидавших Россию в годы Перестройки. В числе уехавших из страны был и А.Григорян.
Технология создания горизонтальных скважин дала возможность эксплуатировать месторождения с низкопроницаемыми коллекторами, например, добывать так называемую «сланцевую нефть».
Не все скважины, пробуренные на месторождении, используются для добычи нефти и газа. Для определения и поддержания эффективного режима эксплуатации требуется множество скважин различного типа. По назначению их можно разделить на следующие группы:
* структурно-поисковые скважины, назначение которых — установление тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов;
* разведочные скважины, служащие для выявления продуктивных объектов, оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
* эксплуатационные скважины, предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр;
* опережающие добывающие скважины, позволяющие начать эксплуатацию месторождения с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;
* нагнетательные скважины, применяемые для закачки в пласт воды или газа с целью поддержания требуемого давления;
* контрольные, оценочные и наблюдательные скважины — для наблюдения за
объектом разработки, определения начальной и остаточной водогазонефтенасыщенности пласта, отслеживания изменения параметров пласта;
* скважины для утилизации отходов.
Структурно-поисковые, разведочные, различные вспомогательные скважины чаще бывают вертикальными, эксплуатационные скважины — наклонно-направленными или горизонтальными.
Навигация по записям
О комплексном повышении эффективности работы объектов энергетики
Если рассматривать традиционную энергетику, то добыча нефти и газа с каждым годом становится все труднее из-за ухудшающейся структуры запасов. Нетрадиционные запасы нефти и газа могут быть эффективно добыты при стоимости барреля нефти выше $60, что в ближайшей перспективе маловероятно. В нетрадиционной энергетике помимо солнечной и ветряной областей генерации существует геотермальная и водородная энергогенерация, которые так же используют скважины как объекты инфраструктуры.
Для геотермальных и водородных проектов главным риском в начальной стадии, когда еще не пробурена добывающая скважина, является подтверждение запасов и производительности коллектора. Основные риски по наличию запасов геотермальных вод или залежей водорода снимаются «с поверхности» — проведением сейсморазведки, её детальная интерпретация, углубленный региональный анализ условий накопления осадков, прослеживание региональных водоупоров.
Однако эти способы не решают вопроса – продуктивности скважины, который зависит от проницаемости коллектора и качества вскрытия пласта. Если природную проницаемость коллектора увеличить во всем объеме резервуара невозможно, то повысить качество вскрытия пласта скважиной – возможно. Так же комплексностью подхода по повышению эффективности работы геотермальных и водородных объектов является подбор мероприятий, нацеленных не только на работу с пластом, но и с наземной инфраструктурой, позволяющей утилизировать низкопотенциальное тепло в альтернативных направлениях.
Качество вскрытия пласта в первую очередь зависит от применяемой перфорации скважин. Существует большое количество способов перфорации скважин: пулевая, кумулятивная, гидропескоструйная и гидравлический разрыв пласта. Так, последний способ вскрытия пласта в настоящее время получает наибольшее распространение, так как обладает высокой эффективностью и устанавливает надежную связь скважин с пластом. Но гидравлический разрыв не может применяться в условиях близкого расположения к нефтяному пласту водонасыщенных интервалов, так как развитие вертикальной трещины приводит к прорыву воды в добывающую скважину.
Патентный анализ [1] показал, что основными владельцами технологий вскрытия продуктивных пластов являются следующие компании Schlumberger, Halliburton, «Татнефть», PradRes&DevLtd, ChinaNatPetroleumCorpидр. Наиболее интересным является распределение патентных заявок основных владельцев по направления разработок (рисунок #1Направления разработок ключевых правообладателей). Большинство этих патентов сосредоточено в областях по обработке пласта химическими композициями, глубокопроникающей перфорации, отработке составов и режимов проведения работ по ГРП.
Однако применение ГРП в ряде стран запрещено на законодательном уровне, так как данная технология может привести к существенным геологическим нарушениям, вызванным появлением вертикальной сообщаемости между пластами, которые были разобщены многие миллионы лет водоупорными границами.
Щадящие технологии вскрытия пластов
В случае необходимости щадящего вскрытия, для предотвращения прорыва подошвенных вод или газа из газовой шапки все чаще применяют гидромониторные способы вскрытия продуктивных пластов. Первые образцы гидромониторных перфораторов были запатентованы еще в СССР в 1960-ых годах. Отличительной особенностью данных перфораторов была работа только в импульсном режиме, т.е. эти перфораторы выполняли точечную перфорацию пластов напротив интервала в которой он был спущен в момент подачи жидкости. В конце 20 века и начале 21 века широкое развитие получили щелевые перфораторы, которые по сравнению с точечными давали лучший эффект из-за получения большей площади фильтрации жидкости из пласта в скважину, а также за счет разгрузки горных пород [2]. Следующим этапом стало создание винтовых или геликоидных щелей.
Применение геликоидного перфоратора [3] позволит создать в продуктивном пласте пустотное пространство радиусом от 0,5 м (определяется параметрами работы перфоратора и модулем Юнга пласта) соскин-фактором до -2 ед. (рисунок 2). Такое низкое значение скин-фактора не может быть достигнуто на настоящий момент ни одним из пулевых, кумулятивных или сверлящих перфораторов. Одно только применение перфораторов данного типа для вскрытия пластов позволит увеличить производительность скважины на 40%.
Не следует забывать и про качество жидкостей, на которых происходит вскрытие продуктивных пластов. Так при проведении работ при гидромониторном вскрытии пластов используют специально подготовленные составы. Некоторые авторы [4] считают, что идеальной жидкостью вскрытия является пластовый флюид, который восстанавливает естественные свойства пласта. С этим трудно согласиться, так как в этой ситуации кольматанты, которые отложились на поверхностях пор из бурового раствора, не «отмываются» пластовым флюидом и продолжают блокировать поры и далее.
Разработаны составы для проведения гидромониторного вскрытия пластов: ксантановая камедь, кальцинированная, формиат натрия (5 – 20), ПАВ ГФ-1 марки К и вода остальное. Такой состав авторы объясняют тем что жидкость-песконоситель должна иметь рецептуру, обеспечивающую минимальную фильтрацию и такую вязкость, которая бы давала возможность удерживать песок во взвешенном состоянии и сохранить фильтрационно-емкостные свойства продуктивного пласта.
Известен аналогичный состав жидкости для щелевой резки пласта: водные растворы хлористого натрия, хлористого кальция или хлористого магния с добавлением ПАВ и карбоксиметил-целлюлозы (КМЦ). При использовании растворов хлористого натрия или хлористого кальция достигается плотность жидкости до 1,3 г/л.
Из обоих примеров очевидно, что в составе нет ни одного реагента, который бы активно воздействовал на продуктивные пласты с целью повышения их проницаемости. Наиболее активными и широко применяемым реагентами по воздействию на пласт являются: кислоты – соляная, уксусная, плавиковая; щелочи – каустическая сода. Но эти вещества являются сильными органическими растворителями, веществами 1 и 2-го классов опасности. Таким образом, традиционные вещества, используемые для обработок пласта, не могут применяться в составе активной перфорационной среды при бережном отношении к экологии и спускаемому оборудованию.
Применение хелатов как альтернатива традиционным составам
Анализ зарубежных источников показал, что помимо традиционных составов для обработок пластов предлагается использовать хелаты. Авторы работы [5] исследовали взаимодействие хелатных соединений на базе калийных и натриевых солей (ЭДТА) с солевыми отложениями в насосно-компрессорных трубах (НКТ) скважин месторождения «Белый тигр» (Вьетнам). Из указанных хелатов также известно, что тетранатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (4Nа-ЭДТА) обладает ингибирующими свойствами по отношению к глинам, при этом класс опасности у вещества отсутствует. Соответственно в состав жидкости для щелевой резки пласта необходимо ввести 4Nа-ЭДТА для химического разрушения цементной составляющей в терригенной породе и карбонатной составляющей в известняках.
На основе этих данных был разработан перфорационный состав [6] с регулируемой плотностью в диапазоне 1,05 — 1,17 г/см3 и отсутствием абразивной составляющей – активная перфорационная среда (АПС), который состоит из: 4Nа-ЭДТА, вторичный алкилсульфонат натрия, хлорид натрия, вода и остальное.
Проведенные лабораторные исследования на коррозионную активность с 29,8% (по содержанию сухих веществ) растворами АПС показали, что его активность низка и составляет 0,011 г/м2ч при 20 градусах по Цельсию и 0,060 и 0,150 г/м2ч, при 80 и 90 градусов соответственно. Также были проведены испытания на проверку по воздействию на карбонаты. В ходе испытаний было выявлено, что 1 тонна сухого вещества АПС, что примерно равно 3,4 м3 готового раствора, способна растворить 18,5 кг карбонатной составляющей.
Для проведения работ на одной скважине объем приготавливаемого раствора составляет 100 м3 минимально, тогда в процессе работ по гидромониторному вскрытию будет растворено 550 кг карбонатной породы.
В процессе эксплуатации скважины возникают моменты, когда необходимо провести ревизию спущенного оборудования (пакерного, насосного, контрольно-измерительного). Для выполнения этих операций производят глушение скважины, при этом, в случае наличия в пласте аномально высокого значения пластового давления, могут применяться утяжеленные жидкости глушения. Тяжелые жидкости глушения можно разделить на две принципиально разные группы – с наличием твердой фазы (барит, кальцит, глины) и без твердой фазы (хлорит кальция, хлорит цинка, бромиды). Последние растворы использовать наиболее предпочтительно, так как они не будут кольматироватьпризабойную зону пласта и соответственно снижать производительность скважины в будущем. Однако эти жидкости глушения по стоимости могут превосходить растворы на баритовой основе в 10 раз.
Поэтому чаще всего недропользователь использует растворы с твердой фазой и потом проводит обработку скважины кислотными растворами с целью восстановления продуктивности скважины. Применение растворов сильных кислот нами уже рассматривалось ранее и не рекомендуется.
Следует обратиться к опыту авторов [7], в котором проанализированы результаты обработок скважин хелатными растворами и даны рекомендации по дальнейшему их применению. По результатам более чем 20-ти обработок добывающих и нагнетательных скважин хелатными составами выработаны критерии применения технологии и отработаны технические приемы в процессе выполнения работ.
Щелочные хелатные растворы необходимо использовать при интенсификации скважин, вскрывших продуктивные пласты на утяжеленном баритом буровых растворах или с высоким содержанием глинистого вещества. Кислые хелатные растворы эффективно применять для пластов с высоким содержанием карбонатной составляющей и пластов с температурой выше 140 °С. Применение указанных растворов позволяет получить приросты дебитов скважин в 1,4-3 раза. При очистке призабойной зоны пласта в нагнетательных (поглощающих скважинах) скважинах необходимо предусмотреть процедуру выноса продуктов реакции.
Низкотемпературное тепло – как источник доходов
Следующим этапом повышения эффективности работы геотермальных и водородных установок является решение по утилизации низкотемпературного тепла, которое остается после электрогенерации для водородных установок или использования воды в системах отопления (нагрева) в жилых домах после комбинированной выработки тепловой и электрической энергий. Отмечается, что в США комбинированный тип производства тепловой и электрической энергии в промышленном секторе планируется увеличить на 50% к 2040 году по сравнению с 2015 годом.
Наиболее перспективным направлением в данном вопросе является организация тепличного хозяйства или ферм по выращиванию рыбы в установках замкнутого водооборота (УЗВ). Так, в Сибирском регионе при выращивании томатов и огурцов в промышленных теплицах затраты на обогрев и электроэнергию составляют 60-70% [8]. Соответственно, использование низкотемпературной тепловой энергии от геотермальных станций позволит существенно снизить себестоимость производимой продукции в тепличных хозяйствах. Снижение себестоимости выращиваемой сельскохозяйственной продукции, особенно в зимний период, позволит обеспечить население крупных городов доступными и свежими овощами, зеленью.
С поздней весны до ранней осени потребление тепла и электроэнергии муниципалитетами существенно снижается по причине теплого времени года. В это время встает вопрос покрытия текущих расходов на поддержание в работе объектов электро- и теплогенерации в рабочем состоянии и для проведения текущего и капитального ремонта узлов, агрегатов теплообменников, водоводов и самих скважин. Если эти работы не связаны с полной остановкой инфраструктуры, то вырабатываемое тепло неэффективно рассеивается. Для решения этой проблемы предлагается обустроить УЗВ по выращиванию теплолюбивого клариевого сома. Особенностью роста клариевого сома в УЗВ является его высокая скорость роста, так от личинки до товарной формы в 0,9-1,5 кг он может вырасти менее чем за 6 месяцев. При наличии подрощенного малька весом 20-40 г к началу летнего сезона товарной формы он достигнет за 3 месяца, что позволит задействовать в УЗВ излишки тепла «не потреблённые» муниципалитетом.
Интересен опыт выращивания рыбы в УЗВ на геотермальной энергии с использованием глубинных вод. Добывающая воду скважина с температурой 40 °С пробурена на нижнеюрские отложения (1225 м) и по химическому составу вода соответствует требованиям при выращивании лососевых. Но продукционный цикл семги составляет 85 недель против 23 у клариевого сома, что не позволяет ее выращивать в коротких циклах. Положительными моментами при таком производстве рыбы является: отсутствие в воде солей тяжелых металлов, посторонних живых организмов (паразитов, бактерий и вирусов), замкнутость системы. Налаженное производство семги позволяет производить до 22 тонн рыбы еженедельно. Этот пример показывает, что использование геотермальной энергии и глубинных вод экономически эффективно при выращивании рыбы в УЗВ.
Заключение
Комплексный подход к повышению эффективности объектов энергетики приведет к снижению себестоимости продукции: нефть, газ, электричество, тепло, продукты питания. Данный подход позволяет снизить удельные затраты на 1 рубль производимой продукции на 30-40% с одновременной диверсификацией направления деятельности. В условиях сложившихся низких цен на энергоносители данные мероприятия позволят компаниям остаться на рынке и получать свою долю прибыли без сокращения объемов производимой продукции.
Методы интенсификации добычи углеводородов на Жумажановском нефтяном месторождении (ХМАО)
Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/41246
Title: | Методы интенсификации добычи углеводородов на Жумажановском нефтяном месторождении (ХМАО) |
Authors: | Капин, Никита Анатольевич |
metadata.dc.contributor.advisor: | Гладких, Марина Алексеевна |
Keywords: | добывающая скважина; ГРП; интенсификация; гибкая труба; нефть; production well; hydrauic fracturing; well stimulation; coil tubing; oil; соляно-кислотные обработки; нефть; призабойная зона; скин-фактор |
Issue Date: | 2017 |
Citation: | Капин Н.![]() |
Abstract: | Объектом исследования бакалаврской работы является призабойная зона пласта Жумажановского нефтяного месторождения. Цель работы – анализ эффективности интенсификации скважин на примере работы добывающих скважин месторождения. В процессе исследования проводилось оценка внедрения системы для селективного гидроразрыва пластов при помощи технологии гибкой трубы (ГНКТ). Полученные результаты и новизна: в результате исследования было доказано, что применение ГРП на скважинах является эффективным методом и позволяет оптимизировать работу добывающих скважин и максимизировать добычу нефти на месторождении. The object of the study of bachelor work is the bottom-hole zone of the Zhumazhanovskoye oil field. ![]() |
URI: | http://earchive.tpu.ru/handle/11683/41246 |
Appears in Collections: | Выпускные квалификационные работы (ВКР) |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
ГЛУБОКИЕ ИСКУССТВЕННЫЕ НЕЙРОННЫЕ СЕТИ ДЛЯ ПРОГНОЗА ЗНАЧЕНИЙ ДЕБИТОВ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН
Актуальность исследования обусловлена необходимостью поддержки принятия решения специалистами добывающих предприятий нефтегазовой отрасли при управлении производством. Точное прогнозирование значений дебитов добывающих скважин позволяет определить такие технологические режимы работы фонда скважин и технологического оборудования, которые позволят достичь заданного объёма выпуска продукции. Существующие методы не всегда обеспечивают требуемый уровень точности при прогнозе значений дебитов скважин, что приводит к ошибкам при расчёте экономического эффекта при оценке рентабельности добывающих скважин и последующих поставок углеводородного сырья, а также при учёте ограничений, накладываемых органами надзора за пользованием недрами. Цель: разработать и предложить наиболее эффективные модели глубоких искусственных нейронных сетей при прогнозе значений компонентов добычи углеводородного сырья – нефти, газа, жидкости (газового конденсата) и воды. Объекты: технологические параметры дебитов добывающих скважин фонда нефтяных, газовых, нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений. Методы: методы анализа больших объёмов технологических данных скважин, развиваемые в соответствии с концепцией «Big Data»; модели глубоких искусственных нейронных сетей; объектно-ориентированное программирование; методы оценки и статистического анализа результатов исследований эффективности глубоких искусственных нейронных сетей при прогнозе значений дебитов добывающих скважин.
Результаты. Разработана методика подготовки данных по дебитам скважин для обучения и тестирования глубоких искусственных нейронных сетей прямого распространения. Проведены исследования различных архитектур таких нейросетей при решении задач прогноза дебитов нефти, газа, жидкости (газового конденсата) и дебита воды. Выявлены наиболее эффективные архитектуры глубоких нейросетей прямого распространения. Такие нейронные сети позволяют увеличить точность прогноза в два и более раза по сравнению с точностью прогноза, даваемой традиционным методом экстраполяции по скользящей средней.
нефтяных и газовых скважин США по производительности
Технологические инновации в бурении и добыче недавно привели к быстрому росту добычи нефти и природного газа в США. Изучение того, как изменились нефтяные и газовые скважины в США, дает более глубокое представление об этом быстром росте. В этом отчете мы представляем данные о распределении скважин по размеру и технологии и анализируем возникающие тенденции.
Добыча нефти в США, включая сырую нефть и конденсат, достигла 12.9 миллионов баррелей в сутки (б/с) в декабре 2019 года, а валовой забор природного газа в США достиг 116,9 млрд кубических футов в день (млрд куб. футов/сут) в декабре 2019 года. 11,1 млн баррелей в сутки и 113,1 млрд куб. футов в сутки в декабре 2020 года соответственно. [1] Добыча сырой нефти и природного газа в США снизилась в 2020 году из-за снижения спроса, связанного с пандемией COVID-19.
Количество добывающих скважин в США достигло максимума в 1 029 588 скважин в 2014 году и неуклонно снижалось до 936 934 скважин в 2020 году, в основном из-за более низких цен на нефть и меньшей активности буровых установок (рис. 1).Увеличение доли горизонтальных скважин за последнее десятилетие с 4,4% до 16,9% (2010–2020 годы) показывает влияние технологических изменений на тип скважины (рис. 2). Более половины добычи нефти и природного газа в США приходится на скважины, производящие от 100 баррелей нефтяного эквивалента в день (БНЭ/сутки) до 3200 баррелей НЭ/сутки (рис. 3 и 4 соответственно). Доля нефтяных и газовых скважин в США с производительностью менее 15 баррелей нефтяного эквивалента в сутки оставалась стабильной на уровне около 80% с 2000 по 2020 год (рис. 1).
В этом отчете представлены ежегодные оценки добычи нефти и природного газа из скважин в Соединенных Штатах, которые сгруппированы по объему в 1 из 22 групп объема добычи, которые варьируются от менее 1 баррелей нефтяного эквивалента в день до более 12 800 баррелей нефтяного эквивалента в день.Мы определяем скважины как нефтяные или газовые на основании газонефтяного фактора (ГФ), равного 6000 кубических футов природного газа на 1 кубический фут на баррель (куб. фут/б) нефти при годовой добыче. Если газовый фактор равен или меньше 6000 кубических футов на баррель, мы классифицируем скважину как нефтяную. Если газовый фактор превышает 6000 фут3/барр, мы классифицируем скважину как скважину для добычи природного газа.
Этот отчет состоит из четырех разделов:
- Определение скважины
- Методология
- Часто задаваемые вопросы
- Предложения по запросу файла данных Excel приложения C
Таблицы распределения производительности всех U. Южные нефтяные и газовые скважины включают период с 2000 по 2020 год. В Приложении B представлены сводные данные по Соединенным Штатам, каждому штату, федеральному шельфу Мексиканского залива и федеральному шельфу Тихого океана. Вы можете использовать электронную таблицу Приложения C, чтобы получить цифры для всех регионов и для дополнительных переменных.
Качество и полнота доступных данных, которые мы использовали для построения таблиц, зависит от штата. Данные берутся из государственных административных записей о ежемесячной добыче природного газа и сжиженного газа на уровне скважин или на уровне аренды.Мы получаем данные из коммерческого источника Enverus, который собирает данные из различных государственных органов. Некоторые государственные агентства не предоставляют данные о добыче скважины в течение нескольких лет после начала добычи, а другие никогда не предоставляли данные о добыче скважины. Для штатов, представивших данные с опозданием — Кентукки, Мэриленд, Миссури и Теннесси — мы используем последний год отчетных данных, чтобы заполнить последние отсутствующие годы, чтобы получить наиболее полный общий подсчет скважин в США. Данные по Иллинойсу и Индиане отсутствуют.Приложение A показывает статус отчетности для каждого штата и года, охваченного в отчете, а также наличие данных о завершении, скважине и аренде по штатам.
Добыча нефтяных скважин – обзор
3.7.1 Транспортировка сырой нефти (системы сбора нефтяных месторождений; трубопроводы; танкеры для сырой нефти)
Хотя улицы Багдада были вымощены гудроном 3 , возможно, из-за пузырей сырой нефти На поверхности остается неизменным факт, что большинство крупных месторождений сырой нефти — например, на Ближнем Востоке и в Венесуэле — находятся в нескольких тысячах миль от того места, где расположены потребляющие рынки Дальнего Востока, Северной Америки и Европы.Неизбежно, что либо сырую нефть приходилось отправлять на нефтеперерабатывающие заводы в странах-потребителях, либо нефтеперерабатывающие заводы строились вблизи нефтяных месторождений, а очищенные нефтепродукты транспортировались на большие расстояния. Аксиома мира транспорта состоит в том, что каждый раз, когда вы работаете с продуктом, он стоит денег; таким образом, транспортировка только одного продукта — сырой нефти — между Ближним Востоком и США гораздо более оптимальна, а затраты ниже, чем транспортировка небольших партий несметного количества нефтепродуктов на то же расстояние.
На типичном нефтяном месторождении может быть много сотен отдельных нефтяных скважин, добывающих сырую нефть. Добыча из этих скважин транспортируется в так называемую систему сбора в пункт сбора для дальнейшей передачи на нефтеперерабатывающий завод или в пункт загрузки танкера. Эти линии системы сбора имеют небольшой диаметр, обычно от 2 дюймов (50 мм) до 8 дюймов (200 мм), тогда как магистральные или транспортные трубопроводы для сырой нефти имеют диаметр в основном от 8 дюймов (200 мм) до 24 дюймов ( 600 мм).
С нефтяного месторождения сырая нефть доставляется на нефтеперерабатывающий завод танкерами, поэтому необходимо построить пункт погрузки, чтобы облегчить безопасную перекачку сырой нефти в объеме от 60 000 до 500 000 тонн. Этими точками погрузки могут быть береговые объекты, но чаще, учитывая размер супертанкеров, необходимо использовать морские платформы или одноточечные причалы, поскольку для полностью загруженного очень большого танкера для перевозки сырой нефти требуется глубина воды около 75 футов ( ВЛЦК). Морские объекты могут находиться на расстоянии от 10 до 20 миль от суши и использовать трубопровод для сырой нефти для соединения с системой удержания нефтяного месторождения.Береговые насосы обычно загружают танкер из трубопровода.
На протяжении многих лет эволюция танкеров для перевозки сырой нефти приводила к увеличению грузоподъемности, которая в мире судоходства отмечена дедвейтом 4 тонны. В следующей таблице указаны названия, категории и вместимость танкеров для сырой нефти (таблица 3.2).
Таблица 3.2. Классификация танкеров.
танкер класса | Детские тонны | емкость в BBL | ориентировочная новая стоимость сборки | Panamax | ||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Panamax | 60 000-80 000 | 500 000 | $ 46 M | |||||||||||||||||||||
Aframax | 80063 -120 000 | 750 000 | 750 000 | $ 61 млн | ||||||||||||||||||||
Suezmax | 120 000-200 000 | 120 000-20000 000 | 1 млн.![]() | $ 61 млн | ||||||||||||||||||||
Очень большой грубый носитель (VLCC) | 200 000-320 000 | 2 млн. | $ 120 млн | |||||||||||||||||||||
Ultra Cars Carry Carrier (ULCC) | 320 000-500 000 | до 4 млн. |
Возможные причины | Рекомендуемая служба регистрации | Комментарии | |||
Проектирование и оценка обработки скважины | Требуемый капитальный ремонт | Журналы профилей потока (Press-Temp-Spin-Gradio-and/or-DIEL) | 7 обработка для проектирования и анализа. | ||
Измерение высоты трещины |
| Температура закрытия | Температурный журнал измеряет высоту трещины по охлаждающей жидкости. | ||
Грязевой выброс или потеря циркуляции | Подземный выброс | Температурный каротаж | Температурный каротаж реагирует на приток в пласт скважина. | ||
Журналы проточного профиля (пресс-темп-Spin-Gradio и / или diel) | Производительность перфораций выводится из производительности или инъекционной способности зон перфорированных. | ||||
Расположение верхней части цемента |
| Журнал температуры | Журнал температуры показывает область запуска вскоре после цементирования |
Промысловый каротаж в горизонтальных скважинах
Условия притока в горизонтальных и вертикальных скважинах различаются, что требует модификации инструментов и методов интерпретации. В горизонтальных скважинах наблюдается расслоение фаз и расслоение флюидов. Эти явления приводят к многофазному течению, что делает реакцию производственных инструментов непредсказуемой.
Рис. 2—Централизация инструмента важна из-за расслоения фаз в горизонтальной скважине. Источник: PetroSkills.
Основная проблема, связанная с каротажем добычи в горизонтальных скважинах, заключается в том, что захваченные флюиды могут напрямую влиять на добычу и влиять на данные каротажа добычи, особенно для таких датчиков, как центрифуги и емкостные инструменты. Поскольку горизонтальные скважины имеют искривления и неровности, стоячая вода может находиться как внутри, так и снаружи обсадной колонны в понижениях на забое скважины, а застойный газ может скапливаться на высокой стороне волнистости ствола.Однако применение современных методов каротажа добычи помогло добиться значительного увеличения добычи. Обычный каротаж добычи не мог оценить вклад отдельных интервалов или определить источники добычи воды. Это привело к разработке новых технологических инструментов с набором небольших датчиков, которые охватывают всю ширину ствола скважины и могут быть размещены близко друг к другу для улучшения разрешения по глубине. Новейшие методы обеспечивают профили удержания и скорости в реальном времени вдоль вертикальной оси поперечного сечения ствола скважины.Датчики различают газ и жидкость, используя оптические измерения показателя преломления. Таким образом, это дает лучшее понимание режимов добычи и определение точных профилей потока, что, следовательно, помогает в планировании более эффективных стратегий капитального ремонта или добычи и повышения окончательного извлечения углеводородов.
Справочные материалы
ARC Каталог услуг журналов добычи
Каротаж продукции, Schlumberger
Hill, AD, Каротаж добычи: теоретические и интерпретационные элементы, Серия монографий SPE, Том 14.
Роскошь Гарг — инженер по оценке пластов в Weatherford в Индии.