ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт природных ресурсов
Центр дополнительного платного образования и переподготовки
Эксплуатация нефтяных и газовых скважин
В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Курс лекций
Томск 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие......................................................................................................................................... 7
1. Выбор способов добычи нефти....................................................................................................11
1.1. Общие положения теории работы газожидкостных подъемников......……………………....11
1.2. Принципы выбора способов добычи нефти.............................................................................. 38
1.3. Способы добычи нефти, применяемые на месторождениях ОАО "Оренбургнефть"........... 49
2. Добыча нефти с применением ШСНУ...................................................................................... 63
2.1. Анализ показателей эффективности добычи нефти с применением ШСНУ……………….. 63
2.2. Оптимизация режима работы ШСНУ........................................................................................ 79
2.3. Новые технологические и технические решения при добыче нефти в осложненных условиях с применением ШСНУ.........…………………………………………………………….101
2.4. Повышение эффективности работы ШСНУ путем снижения давления газа в затрубном пространстве.......................................................................................................................................125
2.5. Промысловые исследования возможности эксплуатации двух скважин одним станком-качалкой..............................................................................................................................................134
2.6. Резервы снижения энергопотребления при эксплуатации ШСНУ........................................143
Эксплуатация скважин установками электропогружных центробежных
электронасосов.................................................................................................................................152
3.1. Выбор оборудования и режима работы УЭЦН.................................………………………...156
3.2. Применение УЭЦН в скважинах ОАО "Оренбургнефть"......………………………………166
3.3. Пути повышения эффективности эксплуатации скважин, оборудованных УЭЦН, в условиях повышенного газосодержания.......………………………………………………..……………….176
3.4. Эксплуатация обводненных парафинсодержащих скважин......................................……….191
3.5. Некоторые вопросы оптимизации работы системы пласт -УЭЦН........................................195
4. Малораспространенные глубинные насосы и перспективы их применения на месторождениях ОАО "Оренбургнефть"....................…………………………………………201
4.1. Эксплуатация скважин винтовыми штанговыми насосами..........………………………….201
4.2. Эксплуатация скважин установками электродиафрагменных насосов………………….... 213
4.3. Эксплуатация скважин установками струйных насосов............……………………………223
5. Эксплуатация скважин с применением длинноходовых насосных установок ….……...232
5.1. Недостатки существующих технических средств для эксплуатации скважин…………… 232
5.2. Перспективы использования ДНУ для добычи нефти с аномальными
свойствами………………………………………………………………………………………….. 234
5.3. Преимущества длинноходовых насосных установок с ленточным механизмом подъема...237
5.4. Принцип действия и особенности конструкции ДНУ с Л МП ……………………….......... 238
5.5. ДНУ с ЛМП конструкции ОАО "Оренбургнефть".............................……………..……......241
5.6. Расчет ДНУ.............................................................................................……………………….245
5.7. Расчет производительности ДНУ............................................................................................. 249
5.8. Нагрузки, действующие на установку..................................................................................... 253
5.9. Насосно-компрессорные трубы.................................................................................................255
5.10. Конструкция клапанного узла.........................................................................………………262
5.11. Опыт эксплуатации ДНУ с гибким тяговым элементом......................................................263
5.12. Перспективы широкого внедрения ДНУ в добыче нефти..................……………………..276
6. Резервы повышения эффективности эксплуатации малодебитных скважин ………….277
6.1. Характеристика фонда малодебитных скважин на месторождениях ОАО "Оренбург нефть"............................................................…………….………………………………………………… 278
6.2. Анализ причин малодебитности скважин...............................................................................284
6.3. Способы оценки состояния ПЗП............................................................................................. 298
6.4. Эксплуатация малодебитных скважин на непрерывном режиме......……………………. 320
6.5. Повышение эффективности эксплуатации малодебитных скважин на периодическом режиме.............................................................................................................................................. 329
7. Предупреждение образования и удаление асфальтосмолопарафиновых
отложений с поверхности оборудования.................................................................................... 347
7.1. Общая характеристика АСПО.................................................................................................. 347
7.2. Факторы, влияющие на интенсивность образования АСПО.............…............................... 348
7.3. Методы борьбы с отложениями парафина в фонтанных скважинах................................... 363
7.4. Особенности применения методов предупреждения образования АСПО при эксплуатации ШСНУ................................................................................................................................................392
7.5. Особенности применения методов предупреждения образования АСПО при эксплуатации ЭЦНУ................................................................................................................................................ 405
7.6. Химические соединения для борьбы с парафинообразованием, разработанные и используемые в ОАО "Оренбургнефть"......................................................................................…408
7.7. Парафинообразование в обводненных скважинах.................................................................409
8. Образование гидратов и методы борьбы с ними..................................................................411
8.1. Общая характеристика гидратов углеводородных газов и условия их образования.......... 411
8.2. Образование кристаллогидратов в нефтяных скважинах........................…………………..419
8.3. Гидратообразование в газоконденсатных скважинах......................................................…. 425
8.4. Гидратообразование в системе сбора нефти.......................................................................... 427
8.5. Методы предупреждения образования гидратов и способы их разрушения …………….. 428
9. Предупреждение образования отложений неорганических солей и методы их удаления …………………………………………………………………………………………… 433
9.1. Общая характеристика проблемы борьбы с отложениями НОС ………………………..... 433
9.2. Промысловые методы определения зон образования НОС ….............................................436
9.3. Условия и причины отложения НОС при добыче нефти......…............................................445
9.4. Прогнозирование отложения НОС при добыче нефти...........….......................................... 462
9.5. Предупреждение образования НОС........................................................................................475
9.6. Методы удаления HOC........................................................................................................... 497
10. Защита от коррозии нефтепромыслового оборудования..........…...................................505
10.1. Коррозия нефтепромыслового оборудования...................................……………………. 505
10.2. Причины и анализ аварий из-за коррозии оборудования и коммуникаций в ОАО "Оренбургнефть" ........................................................................................................................ 510
10.3. Исследования по совершенствованию методов защиты от коррозии
нефтепромыслового оборудования................................................................................................519
10.4. Методы защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии в ОАО
"Оренбургнефть"..................…...................................................................................................... 543
Список литературы....................................................................................................................... 640
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий учебник представляет собой основное содержание монографии Персиянцева М.Н. «Добыча нефти в осложненных условиях».
В книге изложены современные принципы выбора способов добычи нефти при проектировании разработки нефтяных месторождений. Даны результаты анализа показателей добычи нефти с помощью различных глубинных насосных установок, описаны новые технологические и технические решения в области глубинно-насосной добычи нефти. Рассмотрены проблемы борьбы с осложнениями при добыче нефти в связи с образованием АСПО, неорганических солей, гидратов и коррозионным разрушением оборудования. Обобщен опыт организационно-технических мероприятий и приведены новые инженерные решения по экологическому обеспечению процессов добычи нефти.
На современном этапе производственно-хозяйственная деятельность большинства отечественных нефтяных компаний и предприятий осуществляется в сложных экономических условиях. Это связано с инфляцией, несбалансированным ростом цен на нефтепромысловое оборудование, материально-технические и энергетические ресурсы, разрывом традиционных связей с поставщиками, нестабильными ценами на реализуемую нефть и др.
В создавшихся условиях имеют важное значение разработка и применение в процессах добычи нефти более совершенного и энергосберегающего нефтепромыслового оборудования, а также обеспечение оптимальных условий его эксплуатации.
Одной из важных задач освоения и рациональной разработки нефтяных месторождений является поиск наиболее оптимальных способов подъема пластовой жидкости на поверхность. Затраты, зависящие от способа эксплуатации скважин, имеют существенное значение в структуре затрат на добычу нефти. В общем виде задача сводится к обеспечению получения намеченных объемов подъема жидкости из скважин за весь период разработки месторождения при минимальных затратах.
Опыт показывает, что на многих месторождениях запасы естественной пластовой энергии превышают энергию, необходимую для подъема всех извлекаемых запасов нефти, однако только ее использование приводит к снижению темпов разработки пластов.
Подача дополнительной энергии с поверхности обеспечивает увеличение темпов разработки и повышение конечной нефтеотдачи. Таким образом, выбор способов добычи нефти, поддержание энергетического состояния нефтяных месторождений, общие затраты на добычу нефти, а также обеспечение приемлемых коэффициентов нефтеотдачи пластов являются важнейшими задачами выбора оптимальных систем разработки.
Кроме чисто экономических показателей важно учитывать и такие характеристики, как надежность и ремонтность, возможность исследования скважин и пластов, регулирование отборов жидкости, возможная степень автоматизации производства и управления процессом добычи нефти.
Однако выбор способов эксплуатации скважин в проектах разработки в настоящее время осуществляется без достаточного обоснования. Такое положение часто приводит к серьезным осложнениям и неоправданным затратам. В связи с этим в книге рассмотрены состояние и возможные пути совершенствования методов выбора оптимальных способов добычи нефти в различных горно-геологических условиях.
В ОАО "Оренбургнефть" была разработана принципиально новая длинноходовая насосная установка с ленточным механизмом подъема для добычи нефти. В объединении изготовлено и находится в эксплуатации 10 ДНУ совместного производства ОАО "Оренбургнефть" и фирмы "Лидан Инжиниринг", имеющие принципиальное отличие от применяемых глубинно-насосных установок. Опытнопромышленные испытания ДНУ на скважинах НГДУ "Бузулукнефть" показали высокую их эффективность в осложненных условиях.
Причинами осложнения процессов добычи нефти являются: кривизна и профиль скважины, отложения солей в промысловом оборудовании, АСПО, гидратов углеводородов; вынос механических примесей и коррозия оборудования. Отсутствие эффективных способов предупреждения и устранения осложнений приводит к удорожанию добычи нефти и нарушению экологического равновесия в окружающей среде.
Известно, что разработка нефтяных месторождений в экологическом отношении является весьма сложным и ответственным видом человеческой деятельности. На всем пути движения от скважины до потребителя нефть, газ и попутные воды являются потенциальными загрязнителями окружающей среды. Решение экологических проблем требует внедрения технологий и оборудования, обеспечивающих рациональное природопользование и минимальное загрязнение природной среды и недр.
В книге использованы промысловые отчетные материалы, характеризующие развитие и состояние процессов добычи нефти и газа на объектах объединения "Оренбургнефть", результаты экспериментальных исследований по разработке новых технологических процессов, по совершенствованию способов предупреждения и ликвидации различных осложнений при добыче нефти.
Учебник ориентирован на студентов нефтяных вузов и слушателей различных курсов повышения квалификации. Он несомненно будет полезен для работников нефтедобывающих предприятий, научных и инженерно-технических работников нефтегазовой промышленности.