2014 Г. Содержание

Физика нефтяного и газового пласта 9

Природные коллекторы нефти и газа 9

Гранулометрический состав горной породы 10

Пористость горных пород 11

Удельная поверхность горных пород и проницаемость 12

Разработка нефтяных и газовых месторождений. 14

Источники и характеристики пластовой энергии 17

Режимы работы залежей 18

Упругий режим 18

Водонапорный режим 20

Газонапорный режим 22

Гравитационный режим 22

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. 23

Фонтанная эксплуатация скважин. 23

Газлифтная эксплуатация скважин. 24

Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ) 26

Методы повышения нефтеотдачи пластов 31

Физико-химические методы 31

Гидродинамические методы 33

Механические методы 34

Тепловые методы 34

Заключение. 35

Введение ……………………………………………………………………………3

Краткая история развития нефтегазового дела …………………………………4

Понятие скважины. Назначение скважин. ………………………………………8

Физика нефтяного и газового пласта. ……………………………………………9

Разработка нефтяных и газовых месторождений ………………………………14

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин …………………………………..23

Сбор и подготовка нефти и газа…………………………………………………28

Методы повышения нефтеотдачи пластов ……………………………………31

Заключение. ……………………………………………………………………….35

Список используемой литературы ………………………………………………36

Введение

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Относится к каустобиолитам.

Нефть и природный газ наряду с ядерным топливом, углем и гидроэлектроэнергией являются одними из основных энергоресурсов, а энергетические ресурсы играют ведущую роль в современной экономике. Уровень развития производительных сил каждого государства определяется в значительной степени масштабам», потребления энергоресурсов. О важной роли энергоресурсов свидетельствует то обстоятельство, что более 70 % добываемых в мире полезных ископаемых относится к источникам энергии.Нефть и природный газ с середины 60х годов нашего столетия начинают играть ведущую роль в мировой энергетике. В таких странах, как ФРГ, Великобритания, на долю нефти и природного газа приходится 55—60 % от общего потребления энергоресурсов, в США и Японии 75—80 %. К достоинствам нефти и газа как источников энергии относятся сравнительно невысокая стоимость добычи, возможность безотходной переработки с получением многообразных видов топлива и химического сырья. Однако ресурсы нефти и газа ограничены. Они значительно меньше, чем запасы угля, горючих сланцев и битуминозных песков. В то же время добыча нефти и газа значительно превышает добычу других горючих ископаемых.Высокий уровень потребления нефти в мире служит основанием для высказываемого рядом ученых и специалистов предположения о неизбежности скорого истощения нефтяных запасов. Наиболее часто высказывается точка зрения об исчерпании мировых нефтяных запасов к концу 21 века.

В условиях, когда нефть стала основным видом энергетического сырья, возросло ее экономическое и политическое значение в мире. Наличие собственных ресурсов нефти, возможность организовать экспорт нефти и нефтепродуктов позволяют различным государствам добиваться значительных успехов в экономическом и социальном развитии. Вместе с тем колебание мировых цен на нефть, конъюнктура на нефтяном рынке приводят к серьезным изменениям в экономической политике как нефтедобывающих стран, так и государств, промышленность которых базируется на привозной нефти[1].

История развития нефтегазового дела.

Несмотря на то, что промышленное значение нефть получила относительно недавно (в 19 веке), люди знали об её существовании еще с давних времен. Нефть начали собирать примерно в 5 веке до нашей эры нефть с помощью кожаных ведер – бурдюков. К началу 15 века появились более сложные способы добычи нефти. На территории Украины вырывали ямы глубиной 1,5 – 2 м, куда просачивалась нефть вместе с водой. Затем смесь собирали в бочки, закрытые снизу пробками. Когда более легкая нефть всплывала, пробки вынимали и отстоявшуюся воду сливали. К 1840 году глубина ям достигла 6 м, а позднее нефть стали извлекать из колодцев глубиной около 30 м. Колодцы крепились деревянным срубом, окончательный диаметр обсаженного колодца составлял обычно от 0,6 до 0,9 м с некоторым увеличением книзу для улучшения притока нефти к его дну. Подъем нефти из колодца производился при помощи ручного ворота (позднее конного привода) и веревки, к которой привязывался бурдюк.

Если же углубиться в историю, стоит вернуться на 8 тысяч лет назад. Примерно за 6 тысяч лет до нашей эры шумеры, жившие в междуречье Тигра и Евфрата, встретились с удивительным веществом, выступившем не поверхность земли в виде вязкой массы, похожей на смолу. Это был нефтяной битум. Он получил широкое применение в строительстве в связи с недостатком дерева и камня. Битум добавляли в смесь из глины, песка и гравия, из которой делали кирпичи. Кроме того, им обмазывали лодки и посуду, обеспечивая таким образом водонепроницаемость. Более редкую жидкую нефть применяли для освещения помещений. Так же нефть считалась целебной – с помощью неё пытались лечить нарывы и боль в суставах. Египтяне нашли нефти еще одно удивительное применение – они применяли ее для бальзамирования.

Геродот описывает древний способ добычи нефти из «известного колодца. «Из этого колодца вычерпывают асфальт, соль и масло следующим образом. Асфальт вычерпывают с помощью колодезного журавля, а вместо ведра прицепляют к нему пол винного бурдюка. Погрузив бурдюк, зачерпывают им жидкость и выливают в сосуд. Затем жидкость переливается в другой сосуд, где она разлагается на три составные части. Асфальт и соль тотчас же осаждаются». А вот что Геродот пишет о загадочном «масле»: «Персы называют его "раданака", оно черного цвета с неприятным запахом»[3].

В Китае в 4 веке нашей эры впервые пробурили нефтяную скважину, используя полые стволы бамбука. Нефть использовали в качестве топлива – ее жгли, чтобы вскипятить соляной раствор из природных источников, выпарить воду и добыть таким образом соль. Самые глубокие скважины достигали 240 метров. Более того, китайцы создали целые трубопроводы из бамбуковых трубок, ведущие от места добычи к соляным источникам.

Тем не менее основоположником нефтяной промышленности считается Эдвин Дрейк по прозвищу полковник. 27 августа 1859 года он пробурил скважину недалеко от города Тайтесвилл штат Пенсильвания. Этот день принято считать днем начала нефтяной эры.

Дрейк принял решение пробурить скважину, как это делали для добычи соли. Площадка для бурения располагалась на искусственном острове в долине реки Ойл Крик. Для своей буровой машины Дрейк использовал старый паровой двигатель. Некоторое время бур продвигался через слои гравия. На глубине 16 футов (5 м) стенки скважины стали смыкаться. Долгая и бесплодная работа могла привести в отчаяние кого угодно, но не Эдвина Дрейка. Дрейку пришла в голову идея забивной или обсадной трубы. Забивная труба состояла из сегментов длинною около 10 футов (3 м) каждый. В процессе бурения труба погружалась в грунт. Буровой инструмент теперь опускался в скважину через обсадную трубу.

На глубине 32 фута (10 м) буровики столкнулись с твердой породой. Несмотря на использование парового двигателя, скорость проходки через твердую породу была очень низкой, составляя в среднем около 3 футов (1 м) в день. После первоначальных трудностей и поиска всего необходимого для обустройства скважины, которая приобрела обидное прозвище "Безрассудство Дрейка", удача улыбнулась ему. Но у Дрейка подходили к концу деньги.

Именно в этот самый момент владельцы Сенека Ойл Компани приняли решение о её закрытии. Дрейк получил распоряжение расплатиться с долгами и вернуться назад. Но 27 августа глубина скважины достигла 69,5 футов (21 м). На этой глубине бур провалился в пустое пространство и, пройдя еще шесть футов, остановился. Работы в этот день были приостановлены. Следующим утром буровик Дрейка Уильям Смит заглянул в скважину, готовясь к еще одному дню тяжелой работы. Он был очень удивлен и обрадован, увидев прибывающую из скважины нефть. Смит позвал Дрейка и с помощью ручного насоса они приступили к выкачиванию нефти на поверхность. Нефть собирали в первые попавшиеся емкости, бочки из под виски, бутыли, чаны, корыта и т.п[3].

Российская нефтяная промышленность берет свое начало в 1864 году, когда начали бурить первую скважину на Кубани, в селе Киевском. Но все бурившиеся скважины оказались без признаков нефти. Это, в конце концов, привело Новосильцева к решению отказаться от дальнейшего сотрудничества с американцами и разорвать с ними контракт. На следующий год, сделав ставку на умение и опыт российских специалистов и рабочих, он перенес буровые работы в другое место, в долину реки Кудако. Как показали последующие события 1866 года, именно это и принесло долгожданный успех его нефтяному предприятию.

В августе 1865 года началось бурение пяти скважин на левом берегу реки Кудако, в 42 км от Анапы. И когда при достижении глубины 13,3 м появились притоки нефти, буровые работы были продолжены с еще большей интенсивностью. Наконец, 15 февраля 1866 года из скважины № 1 с глубины 37,6 м ударил первый в России нефтяной фонтан.

Нефтяной фонтан из скважины № 1 не прекращался в течение 24 суток, затем приток нефти значительно ослабел, но 26 апреля при достижении глубины 73,8 м был получен еще более мощный фонтан, который бил на протяжении 28 суток. Кудакинская нефть имела несколько необычный зеленоватый цвет и резкий серный запах. По подсчетам горного инженера Ф.Г.Кокшуля, эта первая фонтанирующая скважина промысла на реке Кудако дала около 100 тыс. пудов нефти.

К 70-м годам 19 века основная часть нефти в России и в мире добывалась из нефтяных скважин. Так в 1878 году в Баку их насчитывалось около 300, дебит которых во много раз превосходит дебит из колодцев. Нефть из скважин добывали желонкой – металлическим сосудом (труба) высотой до 6 м, в дно которого вмонтирован обратный клапан, открывающийся при погружении желонки в жидкость и закрывающийся при ее движении вверх. Подъем желонки (тартание) велся вручную, затем на конной тяге (начало 70-х годов 19 век) и с помощью паровой машины (80-е годы)[2].

Первые глубинные насосы были применены в Баку в 1876 году, а первый глубинный штанговый насос – в Грозном в 1895 году. Однако тартальный способ длительное время оставался главным. Например, в 1913 году в России 95 % нефти добыто желонированием.

Вытеснение нефти из скважины сжатым воздухом или газом было предложено в конце 18 века, но несовершенство компрессорной техники более чем на столетие задержало развитие этого способа, гораздо менее трудоемкого по сравнению с тартальным.

Не сформировался к началу нашего века и фонтанный способ добычи. Из многочисленных фонтанов бакинского района нефть разливалась в овраги, реки, создавала целые озера, сгорала, безвозвратно терялась, загрязняла почву, водоносные пласты, море.

В настоящее время основной способ добычи нефти – насосный при помощи установок электроцентробежного насоса (УЭЦН) и штанговых скважинных насосов (ШСН)[3].

Понятие скважины. Назначение скважины.

Скважина – цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины (диаметр D > 50–75 мм, длину L > 5–7 м). Начало скважины называется устьем, цилиндрическая поверхность – стенкой или стволом, дно – забоем. Расстояние от устья до забоя по оси ствола определяет длину скважины, а по проекции оси на вертикаль – ее глубину. Максимальный начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм, а конечный редко бывает меньше 165 мм.

Цели и назначение буровых скважин различные. Эксплуатационные скважины закладывают на полностью разведанном и подготовленном к разработке месторождении. В категорию эксплуатационных входят не только скважины, с помощью которых добывают нефть и газ (добывающие скважины), но и скважины, позволяющие организовать эффективную разработку месторождения (оценочные, нагнетательные, наблюдательные скважины).

Оценочные скважины предназначены для уточнения режима работы пласта и степени выработки участков месторождения, уточнения схемы его разработки.

Нагнетательные скважины служат для организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха в целях поддержания пластового давления.

Наблюдательные скважины сооружают для систематического контроля за режимом разработки месторождения.

Конструкция эксплуатационной скважины определяется числом рядов труб, спускаемых в скважину и цементируемых в процессе бурения для успешной проводки скважин, а также оборудованием ее забоя[3].