Общие сведения о процессах эксплуатации нефтяных месторождений
ДАНИЛОВ ОЛЕГ ФЕДОРОВИЧ
СПЕЦИАЛЬНАЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ ТЕХНИКА В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОВОЙ ОТРАСЛЯХ
«НЕДРА» Москва, 1997
УФК 621.314 ББК 39.9 Д18
О.Ф. Данилов
Устройство специальной автомобильной техники для нефтяной и газовой отраслей Издательство «Недра», Москва, 1997. 755 с.
Книга содержит классификацию и подробное описание конструкций автомобильных подъемников, насосных, смесительных, исследовательских агрегатов, агрегатов для механизации работ и цистерн в нефтяной и газовой промышленности.
Имеет полный набор иллюстраций, рисунков, схем, позволяющих понять принцип работы, разобраться в устройстве техники. Написана популярно, может быть использована как инженерами, так и специалистами-техниками, мастерами, представителями рабочих профессий, связанными с эксплуатацией специальной автомобильной техники в бурении, освоении, ремонте скважин, при добыче нефти и газа. В круг пользователей материалами книги можно отнести также студентов высших учебных заведений, колледжей, учащихся специализированных лицеев, в учебные планы которых входит изучение специальной автомобильной техники в нефтяном и газовом производстве.
В работе над книгой принимали участие Ю.В. Неелов. Л.В. Скворковский, Н.Н. Карнаухов, А.А. Замятина, В.Ф. Бочарников.
Автор: Олег Федорович Данилов, заведующий кафедрой "Автомобили и автомобильное хозяйство" Тюменского государственного нефтегазового университета, профессор.
Рецензенты: А.С. Терехов, д.т.н., профессор, ректор Курганского университета,
Н.А. Шибаев, академик Академии транспорта Российской Федерации, зам. генерального директора АО "Кондпетролеум".
I5ВN 5-247-03767-7 О.Ф. Данилов, 1997.
© Оформление ОАО «Издательство «Недра», 1997.
ВВЕДЕНИЕ
Россия была и остается одним из крупнейших мировых производителей нефти и газа. Однако в настоящее время это некогда динамичная и относительно благополучная отрасль находится в положении затяжного кризиса. Годовая добыча нефти в целом по стране падает. К причинам снижения добычи можно отмести следующее:
- вовлечение в разработку менее продуктивных залежей с трудноизвлекаемыми запасами и, следовательно, увеличение объема работ по повышению отдачи пласта:
- старение фонда нефтепромыслового оборудования,нефтесборных сетей, водоводов, линий электропередач и возрастание в связи с этим объемов ремонтно-восстанови-
тельных работ;
- ввод в эксплуатацию новых месторождений на еще не освоенных труднодоступных территориях, расположенных на значительных расстояниях от пунктов основной инфраструктуры;
- повышающийся удельный вес насосных и нагнетательных скважин в общем эксплуатационном фонде скважин;
- увеличение объемов природоохранных работ.
В этих условиях исключительно важным является уменьшение издержек производства, в частности сокращение простоев бригад бурения, ПРС и КРС (подземного и капитального ремонта скважин), уменьшение затрат на обслуживание строительства скважин, добычу нефти и газа, восстановление работоспособности скважин.
Достижение этой цели возможно решением целого комплекса задач. Одним из необходимых условий при этом, безусловно, является совершенствование транспортного обслуживания месторождений. Важность транспорта находит подтверждение и в структуре основных фондов отрасли. Из общей стоимости фондов, транспортные средства (технологический транспорт и спецтехника) составляют около 10%. Влияние качества транспортного обслуживания на результат показателя себестоимости добытой нефти огромно.
На развитие транспорта ежегодно тратятся огромные средства, но современное его состояние не удовлетворяет потребности нефтяных и газовых компаний. Это связано с непродуманной структурой парка технологического транспорта и спецтехники, отсутствием научно-обоснованных рекомендаций по размещению техники, организации и технологии его технической эксплуатации. Положение усугубляется еще и тем. Что нефтяники и газовики — потребители, считают ее обслуживающим, второстепенным звеном, что нередко соответствует отношению руководства основного производства со всеми вытекающими последствиями далеко не второстепенного значения.
Особо следует сказать о специальной нефтегазопромысловой технике на автомобильном и тракторном шасси. В условиях значительного повышения удельного веса восстановления скважин в нефтяном и газовом производствах, роль спецтехники трудно переоценить. Практически весь цикл восстановительных работ, начиная от подготовки площадки до очистки забоя, колонны труб, устранения отложения солей, гидроразрыва пласта, горячей промывки скважин, замены штанговых и погружных центробежных электронасосов и многого другого осуществляется с использованием спецагрегатов.
В то же время изучению спецтехники, ее надежности, решению вопросов организации и технологии технического обслуживания и ремонта уделяется необоснованно мало внимания.
На кафедре "Автомобили и автомобильное хозяйство" Тюменского государственного нефтегазового университета более десяти лет коллективом исследователей производится планомерная работа по совершенствованию конструктивного устройства, разработке основ технической эксплуатации нефтегазопромысловой спецтехники.
За это время были подготовлены и изданы: справочник по специальной автомобильной и тракторной технике в нефтяной и газовой промышленности, конспект лекций по устройству и эксплуатации спецтехники, нормативные части Положений о ТО и ремонте нефтепромысловой спецтехники, целый ряд нормативных и руководящих актов, методических материалов для нефтяной и газовой отраслей.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность своим коллегам Л.К. Горскому, А.Е. Рюпину, С.В. Вербицкому, С.К. Лепешкину за помощь в подготовке книги.
Замечания, предложения и пожелания будут с признательностью приняты в лаборатории технологического транспорта и специальной техники Тюменского государственного нефтегазового университета по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СКВАЖИНАХ
Процесс эксплуатации нефтяных и газовых месторождений заключается в обеспечении подъема продукции пласта (нефть, газ, пластовая вода и их смеси) с глубины залегания на поверхность земли. Основным объектом любого месторождения является скважина. Скважиной называется вертикальная или наклонно направленная цилиндрическая горная выработка, соединяющая поверхность земли с продуктивным пластом месторождения. Скважина образует канат для подъема продукции из пласта на поверхность.
Начало скважины на поверхности называется устьем, боковая поверхность - стволом, дно скважины - забоем. Расстояние от устья по оси ствола до забоя называется длиной скважины, а расстояние от устья до забоя по проекции оси скважины на вертикаль - глубиной скважины.
Основным способом строительства скважины является разбуривание земной поверхности при помощи буровой техники и оборудования. При бурении скважины для укрепления ее стенок от разрушения, обвалов в нее опускают металлические трубы получившие название обсадные. Конструкция скважины, законченной бурением, представлена на рис.1. Скважина представляет собой цилиндрический ступенчатый канал, сужающийся книзу. По глубине скважина распределяется на участки, имеющие специальные названия: направление 1, кондуктор 2. промежуточная колонна 3, эксплуатационная колонна 4.
Направление - начальный участок скважины глубиной 4-8 метров. Этот участок обсаживается трубой максимального диаметра. Пространство между стенками породы и трубой заполняют бутовыми камнями и заливают цементным раствором. Этот участок обеспечивает
устойчивость самого верхнего участка скважины, лежащего в зоне легкоразмываемых пород.
Кондуктор- участок, пробуриваемый за направлением диаметром до 900 мм, глубиной от 50 до 400 метров. Этот участок закрепляют обсадной трубой. Пространство между стенкой скважины и наружной поверхностью обсадной трубы заливают цементным раствором под давлением для разобщения слабых (пористых) пластов со скважиной.
Промежуточная колонна - участок 3 рис.1, пробуриваемый за кондуктором диаметром меньшим, чем диаметр обсадной колонны кондуктора и закрепляемый обсадными трубами с последующей цементацией затрубного пространства под давлением. В скважине в зависимости от ее глубины, вида горной породы и других факторов может быть различное число промежуточных колонн.
Рис. 1. Конструкция скважин.
1-направление, 2-кондуктор, 3-промежуточная колонна,
4-эксплуатационная колонна, 5-цементный раствор,
6-стенка скважины.
Тогда эти колонны обсадных труб соответственно называют первой промежуточной колонной, второй промежуточной колонной и т.д.
Зазор между стенкой скважины и наружной поверхностью каждой промежуточной обсадной колонны заполняют цементным раствором не на полную высоту колонны. Число промежуточных колонн может доходить до трех и даже четырех.
Эксплуатационная колонна - участок 4 рис.1, последний (нижний) участок скважины, обсаженный трубами меньшего диаметра, чем последняя промежуточная колонна. Пространство между стенкой эксплуатационной колонны и стенкой скважины 6 заполняют цементным раствором 5 на определенную высоту. Цементация скважины осуществляется специальной техникой, обеспечивающей подготовку жидкого цементного раствора и непрерывную его закачку в скважину под давлением.
Скважины бывают одноколонной рис.1.а, двухколонной рис. 1.6, трехколонной рис.1.в, конструкции. При одноколонной конструкции в скважину опускают только эксплуатационную колонну, а промежуточные колонны отсутствуют. При наличии промежуточной и эксплуатац и о н н ой колонн скважина имеет двухколонную конструкцию, при наличии двух промежуточных и одной эксплуатационной - трехколонную конструкцию.
В настоящее время при бурении скважин в большинстве случаев стремятся ограничиться диаметром 146 или 168 мм, позволяющими опускать в них скважинное оборудование, обеспечивающее при механизированных способах добычи нефти дебиты около 700 м3/сутки, а газа до 500000 м3/сут.