ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

ОСНОВЫНЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

Рабочая тетрадь

Издательство

Томского политехнического университета

МИНИСТЕРСТВО образованиЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ЯЗЫКОВОЙ КОММУНИКАЦИИ

ОСНОВЫНЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

Рабочая тетрадь

Составитель А.В. Шадрина

Издательство

Томского политехнического университета

УДК 622.32 (076.5)

ББК 65.304.13я73

О163

О163 Основы нефтегазового дела: рабочая тетрадь. / сост. А.В. Шадрина; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 24 с.

Рабочая тетрадь включает задания по 9 темам, соответствующим плану лекций и практических занятий. Задания размещены в такой форме, что они могут быть решены непосредственно в данной тетради.

Прежде чем приступить к решению задания или выполнению тестового задания, внимательно изучите раздел лекции и учебного пособия по соответствующей теме. Порядок решения заданий приведен в методических указаниях по выполнению практических работ Шадрина А.В., Крец В.Г. «Основы нефтегазового дела», 2010 г.

Рабочая тетрадь предъявляется преподавателю на каждом практическом занятии.

УДК 622.32 (076.5)

ББК 65.304.13я73

©ГОУ ВПО « Томский политехнический университет», 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1. Нефтегазопромысловые трубопроводы.. 4

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2. Расчет труб и емкостей. 5

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3. Оборудование фонтанной скважины.. 9

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4. Оборудование установки штангового скважинного насоса (УШСН) 12

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5. Оборудование установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) 13

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6. Ликвидация песчаной пробки в нефтяной скважине 15

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7. Гидравлический разрыв пласта в скважине 19

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8. Шахтная добыча нефти. 23

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9. Насосы и компрессоры в нефтедобыче. 23

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1.Нефтегазопромысловые трубопроводы

ЗАДАНИЕ

1) Укажите соответствие

Трубы	Назначение
1. Бурильные трубы	А. Изоляция неустойчивых, мягких и трещиноватых пород, установки превентора
2. Промежуточная колонна	Б. Разобщение пластов, предотвращения обвалов стенок скважины, предотвращения поглощений и проявлений в скважину
3. Обсадные трубы	В.Подъем скважинной продукции на поверхность и ремонтскважины
4.Трубы для нефтепромысловых коммуникаций	Г.Перекрытие пластов при сложных геологических условиях бурения
5. Направление	Д. Бурение скважин
6. Эксплуатационныеколонны	Е. Транспортировка продукциискважин от их устья до сдачи товарно-транспортным организациям, а также перемещение ее в технологических установках
7.Насосно-компрессорные трубы	Ж.Изоляция горизонтов и извлечение нефти и газа из пласта на поверхность
8. Кондуктор	З. Предохранение устья скважины от размыва

1. –

2. –

3. –

4. –

5. –

6. –

7. –

8. –

2)Приведите возможные материалы для изготовления нефтегазопромысловых трубопроводов:

________________________________________________________________

________________________________________________________________.

3)Определите наружные диаметры фрагментов труб (инструменты: штангенциркуль, мерная лента):

ü насосно-компрессорной трубы

__________________________________________мм

ü обсадной трубы

__________________________________________мм

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2.Расчет труб и емкостей

Варианты заданий к лабораторной работе приведены в таблице 2.1.

ЗАДАНИЕ

Рассчитайте на прочность нефтегазовое оборудование:газосепаратор, трубопровод и резервуар.

Вариант № _________

Расчет газосепаратора

а) Примите для расчетов:

ü нормативное допускаемое напряжение

=______________________

ü коэффициент условийдля газосепараторов

____________________

ü коэффициенты для сварных корпусов

____________________

____________________

б) Определите допускаемое напряжениена разрыв

______________________________________

Таблица 2.1

Показатели	Варианты

1. Расчет газосепаратора
Газосепаратор диаметр (внутр), м	1,0	1,5	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,5	4,0
Рабочее давление, МПа	4,0	1,6	4,0	1,6	0,6	1,6	1,6	0,6	0,6	0,6
2. Расчет труб
Диаметр трубопровода, мм
Материал труб (завод-изготовитель)	(ЧТЗ)	(НМТЗ)	(ЧТЗ)	(ВМЗ)	(ХТЗ)	(ЧТЗ)	К55	К55	К52	10Г2
Рабочее давление, МПа	7,4		7,5	7,4	5,4	6,5		6,5	7,0	7,4
Температура перекачиваемого продукта, К
Категория трубопровода	IV	III	II	I	B	IV	III	II	I	B
3. Расчет резервуара
Диаметр, м
Высота, м
Плотность жидкости, кг/м³

в) Определите толщину стенки газосепаратора

___________________________________________________

____________________________________________________________________

г) Определите толщину эллиптического днища, принимая R = D

___________________________________________________

____________________________________________________________________

Вывод: принимаем толщину стенки газосепаратора __________ мм;

толщину днища __________ мм.

Расчет трубопровода

а) Примите для расчетов следующие значения параметров:

ü минимальный предел прочности __________________ МПа

ü предел текучести стали = __________________ МПа

ü коэффициент надежности по назначению трубопровода

_______________

ü коэффициент надежности по материалу _________________

ü коэффициент условий работы ___________________

б) Определитерасчетное сопротивление металла

_____________________________________________МПа

в) Определитерасчетную толщину стенки трубопровода

ü коэффициент надежности по нагрузке ___________________

ü толщина стенки трубопровода

__________________________________________________

________________________________________________________________

г) Определитеабсолютное значение максимального положительного или отрицательного температурного перепада

ü ________________________________________________________

________________________________________________________________________

ü ___________________________________________________

________________________________________________________________________

ü для последующих расчетов примите ___________________.

д) Определитеабсолютное значение продольных осевых сжимающих напряжений

________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

е) Рассчитайтекоэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб

=___________________________________________

________________________________________________________________________

ж) Пересчитайте толщину стенки нефтепродуктопровода

________________________________________________

________________________________________________________________

з) Проверьте толщину стенки на следующее условие:

_______________________________________________________________

Вывод: принимаем толщину стенки трубопровода _______________ мм

Расчет резервуара

а) Определите давление жидкости на нижний пояс

_________________________________________________МПа

б) Для расчетов примите следующие значения коэффициентов:

ü коэффициент условий работы резервуаров _________________

ü коэффициент однородности металла ________________

ü коэффициент перегрузки _____________________

в) Определитерасчетное напряжение растяжения

_________________________________________________МПа

г) Определите толщину стенки резервуара в его нижней части (первый пояс)

______________________________________________

_____________________________________________________________ мм

д) Количество поясов __________________________ поясов.

е) Определите толщины стенок поясов резервуара, приняв высоту пояса 1,5 м.

________________________________________________________________

Вывод: принимаем толщину стенки резервуара

___________________________________________________________________мм; толщину днища________ мм;толщину крыши __________ мм.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3.Оборудование фонтанной скважины

Варианты заданий к лабораторной работе приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Параметры	Номер варианта
1 2 3	4 5	6 7 8 9
1. Условные диаметры обвязываемых колонн, мм
219 245 273	219 245

2. Рабочее давление, МПа
3. Температура рабочей среды, °С
4. Климатическая зона	Умеренный и холодный	Умеренный
5. Скважинная среда	Некоррозионная	Коррозионная
6. НКТ: диаметр, мм	60 60 60 60 60	73 73 73 73
сталь	Д К Е Л М	Д К Е Л	Д

ЗАДАНИЕ

1. Вариант № ______

2. Используя макеты, каталоги и учебные пособия, обоснуйте и выберите для своего варианта задания (таблица 3.1):

а) колонную обвязку (головку);

Шифр колонной обвязки:

________________________________________________________________________________________________________________________________

б) фонтанную арматуру (трубную обвязку, фонтанную елку).

Шифр фонтанной арматуры:

________________________________________________________________

2. Укажите основные технические характеристикиоборудования.Приведите схему оборудования фонтанной нефтяной скважины.

Техническая характеристика оборудования фонтанной скважины:

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Схема оборудования фонтанной скважины:

3. Рассчитайте предельную глубину спуска колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).

_{________________________________________________________________________}

________________________________________________________________

4. Укажите соответствие

1. Трубная обвязка	А. Оборудование, предназначенное для обвязывания двух и более колонн, контроля давления в межколонном пространстве и проведения ряда технологических операций
2. Насосно-компрессорные трубы	Б. Оборудование, устанавливаемое на трубную обвязку, предназначенное для контроля и регулирования потока жидкости в скважинном трубопроводе и направления его в промысловый трубопровод
3. Колонная обвязка	В. Оборудование, предназначенное для герметизации устья скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации, а также проведения различных технологических операций
4. Фонтанная арматура	Г. Трубы, предназначенные для предотвращения обвалов стенок скважины
5. Фонтанная елка	Д. Оборудование, предназначенное для обвязывания одного или двух скважинных трубопроводов, контроля и управления потоком жидкости
6. Обсадные трубы	Е. Специальные трубы, предназначенные для подъема жидкости и газа на поверхность

1. —

2. —

3. —

4. —

5. —

6. —

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4.Оборудование установки штангового скважинного насоса (УШСН)

ЗАДАНИЕ

1) Укажите наземное и подземное оборудование и инструмент УШСН.

Наземное	Подземное
1. …	1. …

2) Что является переводником энергии от привода в УШСН?

______________________________________________________________

3) Назовите привод штанговых насосов УШСН.

________________________________________________________________

4) Какой из насосов НСВ и НСН является наиболее производительным?

________________________________________________________________

5) Укажите недостатки насосов типа НСВ.

________________________________________________________________

6) Укажите недостатки насосов типа НСН.

________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

7) Какой из способов эксплуатации скважин наиболее производительный УШСН или УЭЦН?

________________________________________________________________

8) Отметьте возможные диаметры насосных штанг.

Ž 12 мм

16 мм

19 мм

22 мм

48 мм

60 мм

9) Как называются насосы, которые полностью собирают на поверхности и опускают в скважину внутрь НКТ на штангах?

________________________________________________________________

10) Что означают числа 32 и 12 в шифре насосаНСН2-32-30-12-0?

________________________________________________________________

11) Как называется насос, цилиндр которого является продолжением НКТ?

________________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.Оборудование установки электроцентробежного насоса (УЭЦН)

ЗАДАНИЕ

1) Что обозначают числа 50 и 1200 в шифре УЭЦНМК5-50-1200?

________________________________________________________________

2) По какому принципу и на какие группы разделяют УЭЦН?

________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________

3) Укажите соответствие

1. Протектор	А. Часть УЭЦН, предназначенная для автоматического контроля за работой погружного центробежного насоса и его защиты от аномальных режимов работы.
2. Электродвигатель	Б. Основание насоса с приемными отверстиями и фильтром, через которые жидкость из скважины поступает в насос.
3. Модуль насосный – газосепаратор	В. Устройство для крепления на муфтовых соединениях НКТ и защиты от повреждения кабеля электропитания.
4. Оборудование устья	Г. Оборудование для уменьшения объемного содержания свободного газа на всасывании насоса.
5. Система термоманометрическая	Д. Привод бесштанговых скважинных насосов.
6. Входной модуль	Е. Оборудование для предотвращения проникновения пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя.
7. Гидрозащита	Ж. Оборудование, которое обеспечивает муфтовую подвеску НКТ, герметизацию, подачу продукции, регулирование режима эксплуатации, отвод затрубного газа в линию нефтегазосбора.

1. —

2. —

3. —

4. —

5. —

6. —

7. —

4)Как обычно монтируется электрокабель для погружного электродвигателя УЭЦН?

внутри НКТ

снаружи НКТ

по эксплуатационной колонне

за эксплуатационной колонной

5) Укажите функции гидрозащиты в УЭЦН

защита насоса от среды

защита НКТ от среды

защита погружного электродвигателя от среды

6) Составьте описание принципа действия УЭЦН из следующих предложений:

А. Всасываемая насосом пластовая жидкость проходит через фильтр, газосепаратор и подается ротором насоса по подъемным трубам (НКТ) на устье.

Б. Электрический ток из промысловой сети через трансформатор и станцию управления по бронированному кабелю поступает к электродвигателю.

В. Для удаления столба жидкости из НКТ при подъеме погружной части УЭЦН на поверхность устанавливается сливной клапан.

Г. Чтобы нефть при остановке УЭЦН не сливалась из подъемных труб в скважин, в трубах над насосом смонтирован обратный клапан.

Д. Электродвигатель вращает вал насоса и приводит его в действие.

1. —

2. —

3. —

4. —

5. —

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6. Ликвидация песчаной пробки в нефтяной скважине

Варианты заданий к лабораторной работе приведены в таблице 6.1.

ЗАДАНИЕ

Обоснуйте и выберите для условий своего варианта (таблица 6.1) оборудование для проведения промывки скважины от песчаной пробки: промывочный насос, подъемную установку, ключи для свинчивания - развинчивания НКТ (ручные и механические), элеваторы, вертлюги.

Вариант № ____

способ промывки ______________

Таблица 6.1

Показатели	Варианты

Глубина скважины, м
Диаметр песчинок, мм	0,3	0,25	0,2	0,3	0,25	0,2	0,3	0,25	0,2	0,3

Продолжение таблицы 6.1

Усл. диаметр эксплуатац. колонны, мм

Усл. диаметр НКТ, мм

Плотность промывочной жидrости, кг/м³

Способ промывки

прямая

обратная

прямая

обратная

Наконечник: насадок Ø, мм

1)Подача насоса Q выбрана из условия

________________________________________________________________

2)Рассчитайте скорости восходящего (, м/c) и нисходящего потоков (, м/с).

____________________________________________________________

_______________________________________________________________

, м/c ____________________________________________________

________________________________________________________________

____________________________________________________________

_______________________________________________________________

, м/c ____________________________________________________

________________________________________________________________

3)Рассчитайте скорости подъема песчинок.

,м/с = ________________________________________________

________________________________________________________________

4) Определите гидравлические потери при промывке скважины.

– потери напора в промывочных трубах,м вод.ст.

________________________________________________________

________________________________________________________________

– потери напора при движении жидкости с песком в кольцевом пространстве,м вод.ст.

________________________________________________________

________________________________________________________________

– дополнительные потери, связанные с разностью плотности жидкости в трубах и затрубном пространстве в связи с наличием песка в восходящем потоке,м вод.ст.

___________________________

________________________________________________________________

_______________________________________________________________

________________________________________________________________

и –потери напора, соответственно для вертлюга и шланга,м вод.ст.

_________________________

– потери напора в наконечнике (насадке), м вод.ст.

_____________________________________________

________________________________________________________________

Ʃ h = _______________________________________________________

5) Рассчитайте время, необходимое для подъема размытой породы.

__________________________

6)Выберите оборудование и инструмент для промывки скважины от песка.

Определите грузоподъемность оборудования.

______________________________

________________________________________________________________

____________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Таблица 6.2

Оборудование, выбранное для ликвидации песчаной пробки промывкой

Оборудование	Тип	Краткая техническая характеристика
Насос		Давление: минимальное, МПа - максимальное, МПа - Подачи: минимальная, л/с – максимальная, л/с –
Подъемная установка		Допускаемая нагрузка на крюке, т –
Ключи		Максимальная грузоподъемность,т - Условный диаметр труб,мм -
Вертлюг		Грузоподъемность, т – Диаметр ствола,мм – Давление рабочее,МПа –
Элеватор		Грузоподъемность,т – Условный диаметр труб,мм -

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7.Гидравлический разрыв пласта в скважине

Варианты заданий к лабораторной работе приведены в таблице7.1.

ЗАДАНИЕ

Обоснуйте и выберите для условий своего варианта (таблица 7.1) наземное и подземное оборудование для проведения ГРП: подъемную установку, НКТ, пакеры, якори, арматуруустья, блокманифольда, насосные установки, пескосмесительные установки, автоцистерны.

Вариант № _____

Таблица 7.1

Варианты заданий по выбору оборудования для ГРП

№ п/п	Показатели	Варианты

	Мощность пласта, h, м
	Количество жидкости разрыва, Q, м³
	Количество песка, Q _п, т
	Концентрация песка в жидкости носителя, С _п, кг/м³		выбрать
	Глубина скважины, H, м
	Диаметр эксплуатационной колонны (условный), D _{усл. экспл.}, мм
	Условный диаметр НКТ, D _{усл. НКТ}, мм
Принимаемые величины: см; см; м и более. Вязкость и плотность жидкости, используемой в качестве песконосителя, принимается самостоятельно из таблиц 7.2, 7.3 методических указаний по выполнению практических работ.

1) Определите минимальный расход закачки жидкости разрыва, л/с

Примем для расчетов следующие величины:

ü жидкость с вязкостью ___________

ü ширину трещины

_________________

___________________

ü радиус трещины =_____________________

____________________________________________________________

_{__________________________________________________________________________________________}

2)Определите забойное давление разрыва пласта

Примите для расчета:

ü коэффициент прочности породы пласта на разрыв в условиях всестороннего сжатия __________

ü средняя плотность вышележащих горных пород

_______________

___________________________________________________________

________________________________________________________

3) Определите пластовое давление .

=___________________________

4) Определите давление на трение в трубах

ü Определите коэффициент гидравлических сопротивлений .

______________________________________________________________________

ü Определитескорости потока жидкости в НКТ.

_{___________________________________________________________________________________________________}

ü Определитеплотностижидкости-песконосителя.

_________________________________________________

________________________________________________________________

___________________________________________

__________________________________________________________________________

ü Определите давление на трение в трубах

_{_____________________________________________________________________________}

_{_________________________________________________________________________________________________________________}

5) Определите давление нагнетания на устье скважины .

__________________________________________________

_____________________________________________________________________

6) Выберите по принятым и насосный агрегат (приложение 10 методических указаний).

Тип насоса	Краткая техническая характеристика
	Давление: минимальное, МПа - максимальное, МПа - Подачи: минимальная, л/с – максимальная, л/с –

7) Определите количество насосных агрегатов, необходимых для проведения ГРП.

___________________________________________________________

________________________________________________________________________

8) Выберите пакер и якорь для ГРП.

__________________________________

Ø_{пакера, якоря} = _______________________________________________ мм

Тип пакера, якоря (пакера-якоря)	Краткая техническая характеристика
	Рабочее давление, МПа – Наружный диаметр, мм –

9) Выберите другое оборудование для ГРП

Оборудование	Тип	Краткая техническая характеристика
Пескосмесительная установка
Блок манифольда
Арматура устья
Автоцистерны

10) Определите общую продолжительность процесса ГРП, час.

ü объём жидкости-песконосителя ___________________

ü объёмпродавочной жидкости

________________________________________

ü продолжительность ГРП

____________________________________________

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8.Шахтная добыча нефти

ЗАДАНИЕ

1) Укажите горизонтальные и вертикальные горные выработки.

Горизонтальные	Вертикальные

2)Перечислите операции горнопроходческого цикла.

________________________________________________________________

3)Закончите предложения.

ü Горные выработки, расположенные непосредственно на земной поверхности и имеющие незамкнутый контур поперечного сечения, называются ______________________________________

ü Начало подземной выработки, примыкающее к поверхности или к другой выработке, называется ______________________________

ü Часть выработки, прилегающая к забою, в которой размещаются рабочие и оборудование при проходке, называется _____________

___________________________________________________________

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9.Насосы и компрессоры в нефтедобыче

ЗАДАНИЕ

Выберите и укажите правильный ответ (ответы) из предложенных вариантов.

ОСНОВЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ДЕЛА

Поиск по сайту