Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти и газа
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 340
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-2171-3
Артикул: 742255.03.99
Рассмотрены вопросы геологии месторождений нефти и газа. Раскрыта технология добычи, приведены сведения о применяемом оборудовании. Изложена последовательность работ, выполняемых оператором по добыче нефти и газа. Уделено внимание сбору и подготовке нефти, контролю за обслуживанием нефтепромыслового оборудования, охране окружающей среды, промышленной безопасности.
Для студентов бакалавриата, которые первично получают знания о нефтегазопромысле. Может быть использовано при подготовке к сдаче экзаменов на получение рабочей профессии «Оператор по добыче нефти и газа».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
УДК 622.276 ББК 33.36 М29 Мартюшев, Д. А. М29 Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти и газа : учебное пособие / Д. А. Мартюшев, А. В. Лекомцев. - 2-е изд. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 340 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-2171-3 Изложены основные положения по геологии и разработке месторождений нефти и газа. Рассмотрены виды, технология и техника добычи нефти и газа, применяемое оборудование. Раскрыты основные виды и последовательность работ, выполняемых оператором по добыче нефти и газа. Рассмотрены вопросы сбора и подготовки нефти, контроля за процессами обслуживания нефтепромыслового оборудования, охраны окружающей среды и недр, промышленной безопасности. Для студентов 1 и 2 курсов, которые первично получают знания о нефтегазо- промысле. Может быть использовано при подготовке к сдаче экзаменов на получение рабочей профессии «Оператор по добыче нефти и газа». УДК 622.276 ББК 33.36 ISBN 978-5-9729-2171-3 Мартюшев Д. А., Лекомцев А. В., 2024 Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024
СОДЕРЖАНИЕ 1. Состав и физико-химические свойства нефти, газа и пластовой воды ........................................................................................ 7 1.1. Нефть ....................................................................................................... 7 1.1.1. Состав нефти ................................................................................. 7 1.1.2. Свойства нефти ............................................................................. 9 1.2. Попутный нефтяной газ и природный газ ......................................... 13 1.3. Свойства пластовой воды .................................................................... 16 2. Основные сведения о месторождениях нефти и газа ............................ 19 2.1. Горные породы ..................................................................................... 19 2.2. Пористость горных пород ................................................................... 20 2.3. Проницаемость горных пород ............................................................ 21 2.4. Трещиноватость горных пород ........................................................... 22 2.5. Понятие о месторождении, ловушке, пласте .................................... 23 3. Нефтяная скважина. Конструкция скважин. Классификация ........... 27 3.1. Понятие о скважине ............................................................................. 27 3.2. Классификация скважин ..................................................................... 29 3.3. Виды забоев скважин ........................................................................... 31 3.4. Технологический режим работы скважин ......................................... 33 3.5. Освоение нефтяных и газовых скважин ............................................ 35 4. Разработка месторождений нефти и газа ................................................ 37 4.1. Технологические показатели разработки залежей нефти ................ 37 4.2. Режимы залежей ................................................................................... 41 4.3. Системы разработки ............................................................................ 47 5.Нефтепромысловое оборудование при различных способах эксплуатации скважин ..................................................................................... 51 5.1. Запорная и регулирующая арматура .................................................. 51 5.1.1. Задвижки ...................................................................................... 52 5.1.2. Краны ........................................................................................... 60 5.1.3. Предохранительный клапан ....................................................... 62 5.1.4. Обратный клапан ........................................................................ 64 5.1.5 Вентили ......................................................................................... 68 5.1.6. Предохранительные мембраны ................................................. 71 5.1.7. Регулирующий клапан ................................................................ 72 5.1.8. Регулятор давления ..................................................................... 73 5.2. Устьевое оборудование скважин ........................................................ 76 5.3. Оборудование фонтанных нефтяных скважин ................................. 82 5.3.1. Регулирование работы фонтанной скважины .......................... 84 5.3.2. Осложнения при эксплуатации фонтанных скважин.............. 85 5.3.3. Обслуживание фонтанных скважин ......................................... 88 5.4. Оборудование скважин, оборудованных УСШН ............................. 89 5.4.1. Осложнения при эксплуатации скважин с УСШН ................ 105 5.4.2. Обслуживание скважин, оборудованных УСШН ................. 106 3
5.5. Оборудование скважин с УЭЦН ...................................................... 108 5.5.1. Осложнения при эксплуатации скважин с УЭЦН ................. 116 5.5.2. Обслуживание скважин с УЭЦН ............................................. 119 5.6. Оборудование скважин с УШВН, УЭВН ........................................ 120 5.7. Оборудование скважин с УЭДН ....................................................... 122 5.8. Эксплуатация скважин с гидропоршневыми насосами ................ 123 5.9. Оборудование газовых скважин ....................................................... 125 5.10. Оборудование нагнетательных скважин ....................................... 131 6. Средства измерения характеристик работы скважин ........................ 135 6.1. Контрольно-измерительные приборы и аппаратура ...................... 135 6.1.1. Приборы для измерения давления .......................................... 139 6.1.2. Приборы для измерения температуры вещества ................... 152 6.1.3. Уровнемеры ............................................................................... 155 6.1.4. Расходомеры .............................................................................. 157 6.2. Устройства и установки по измерению дебитов скважин ............. 160 6.2.1. Автоматизированная групповая замерная установка «Спутник-А» ........................................................................................ 160 6.2.2. Турбинный объемный расходомер ТОР ................................. 168 6.2.3. Счетчик СКЖ-30 ....................................................................... 170 6.2.4. Счетчик газа «АГАТ» ............................................................... 171 6.2.5. Счетчик СВГ.М ......................................................................... 172 6.2.6. Установка АСМА ...................................................................... 173 6.2.7. БИУС-40-50 ............................................................................... 175 6.2.8. Влагомеры .................................................................................. 177 7. Оборудование для отбора проб жидкости и газа ................................. 178 7.1. Пробоотборник АПЭ-М .................................................................... 178 7.2. Пробоотборник всасывающий поршневой ВПП-300 ..................... 179 7.3. Пробоотборник автоматический МАВИК-ГЖ ............................... 180 7.4. Пробоотборник ПН-1 ......................................................................... 182 7.5. Пробоотборник ПН-2 ......................................................................... 182 7.6. Пробоотборник малолитражный алюминиевый БДП12-2-9,8 ...... 183 7.7. Пробоотборник ПГО-400 .................................................................. 184 7.8. Пробоотборник ПУ-50 ....................................................................... 185 7.9. Трёхкамерный пробоотборник СИМСП20ВМ3 ............................. 186 8.Очистка НКТ от парафина и смол .......................................................... 188 8.1. Методы теплового воздействия ........................................................ 188 8.1.1. Установка для электропрогрева скважин типа УЭС-1500 .. 189 8.1.2. АСНЛ ......................................................................................... 191 8.1.3. Установка прогрева скважин «Энергия-1» ............................ 192 8.1.4. ППУА-1600/100 ......................................................................... 193 8.1.5. ППУ-3М ..................................................................................... 194 8.1.6. Агрегат АДПМ .......................................................................... 195 8.2. Физические методы воздействия ..................................................... 196 8.2.1. Депарафинизатор МДС-73 ....................................................... 196 4
8.2.2. Гидродинамический вибратор ................................................. 197 8.2.3. Применение покрытий ............................................................. 198 8.2.4. Применение скребков-центраторов ........................................ 198 8.2.5. Установки ПАДУ ...................................................................... 202 8.2.6. Установка МДС-010 «Лебедка Сулейманова» ...................... 204 8.2.7. Устройство очистки колонны НКТ ......................................... 205 8.2.8. Установка УДС-1М................................................................... 206 8.2.9. Скважинная установка магнитной обработки жидкости типа УМЖ ............................................................................................ 208 8.3. Химические методы ........................................................................... 208 9. Текущий и капитальный ремонт скважин ............................................ 212 9.1. Глушение скважин ............................................................................. 215 9.2. Гидравлический разрыв пласта ........................................................ 217 9.3. Кислотные обработки призабойной зоны скважин ........................ 218 9.4. Радиальное бурение ........................................................................... 220 9.5. Оборудование и спецтехника ........................................................... 224 9.6. Подготовка к проведению ремонтных работ .................................. 236 10. Промысловый сбор и подготовка нефти, газа и воды ...................... 239 10.1. Сепарационные установки .............................................................. 242 10.2. Дожимные насосные станции ......................................................... 245 10.3. Подготовка и перекачка нефти ....................................................... 247 10.4. Установка предварительного сброса воды (УПСВ) ..................... 256 10.5. Установки комплексной подготовки нефти .................................. 257 10.6. Системы сбора продукции на газовых месторождениях ............. 259 11.Охрана труда и безопасность жизнедеятельности ............................. 262 11.1. Охрана труда при ведении работ на открытом воздухе в холодное время года при низких температурах .................................. 262 11.2. Охрана труда при работе с газовыми баллонами ......................... 265 11.3. Охрана труда при работе на высоте ............................................... 269 11.4. Охрана труда при работе с сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ) и другими химическими веществами ................. 272 11.5. Применение индивидуальных средств защиты ............................ 276 11.6. Охрана труда при разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, содержащих сероводород ........... 281 11.7. Свойства и действие сероводорода на человека ........................... 283 11.8. Безопасная эксплуатация манометров ........................................... 286 11.9. Охрана труда при эксплуатации сосудов, работающих под давлением ........................................................................................... 288 11.10. Охрана труда при отборе проб на технологических установках .................................................................................................. 292 11.11. Охрана труда при эксплуатации скважин оборудованных ШНУ ............................................................................... 295 11.12 Охрана труда при эксплуатации скважин, оборудованных УЭЦН .............................................................................. 301 5
11.13. Охрана труда при обслуживании АГЗУ «Спутник», БИУС ..... 307 11.14. Охрана труда при обслуживании объектов ППД ....................... 308 11.15. Охрана труда при эксплуатации факельных систем .................. 311 11.16. Охрана труда при эксплуатации газовых скважин ..................... 314 11.17 Оператор обезвоживающей и обессоливающей установки ...... 320 11.18. Оператор по добыче нефти и газа ................................................ 328 11.19. Оператор по поддержанию пластового давления ....................... 331 Список литературы ........................................................................................ 337 6
1. СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ, ГАЗА И ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ 1.1. НЕФТЬ 1.1.1. Состав нефти Нефть – маслянистая, вязкая жидкость темно-коричневого цвета, которая представляет собой смесь углеводородов. В состав нефти входят углеводороды следующих групп: 1) предельные углеводороды; 2) непредельные углеводороды; 3) ароматические углеводороды. Предельные углеводороды наиболее простые по строению и название получили от самого простейшего из углеводородов – метана. В химии такие углеводороды называют алканами. Структурная формула метанового или парафинового ряда СnН2n+2 (n – число атомов углерода). Представителями парафинового ряда являются: Наименование Формула Примечание Метан СН4 Этан С2Н6 При атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии Пропан С3Н8 Бутан С4Н10 Гексан С6Н14 Пентан С5Н12 Неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно Гептан С7Н16 Октан С8Н18 Жидкие вещества ... … Гептадекан С17Н36 Октадекан С18Н38 и т.д. Твердые вещества (парафины, церезины) Непредельные углеводороды имеют структурную формулу СnН2n и относятся к нафтеновому или этиленовому ряду. В химии их называют алкенами или циклоалканами. Циклоалканы состоят из нескольких метиленовых групп СН2, они могут присоединять к себе объединенные кольца и цепочки метанового строения (циклопропан, циклобутан, циклопентан и т.д.). Ароматические углеводороды получили свое название из-за четко выраженных запахов. Структурная формула ароматических углеводородов бензольного ряда СnН2n-m (m – четные цифры от 6 и выше). В химии ароматические углеводороды называют аренами, из-за циклического строения они химически малоактивны. Основными элементами нефти является углерод (8387 %) и водо- род (1114 %), примесь серы до 7 %, до 5 % кислорода и до 3 % азота. 7
В небольших количествах в нефти присутствуют металлы (железо, магний, алюминий, медь, натрий, олово, кобальт, хром, никель, ртуть и др.). Содержание металлов настолько мало, что они обнаруживаются лишь в золе после сжигания нефти. Сырая нефть – жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенную газ, воду, минеральные соли, механические примеси, служит сырьем для производства жидких энергоносителей, смазочных масел, кокса. Товарная нефть – нефть, подготовленная к поставке к потребителю в соответствие с требованиями действующих нормативных и технических документов (ГОСТ 51858-2002). По физико-химическим свойствам, степени подготовки, содержанию сероводорода и легких меркаптанов, нефть подразделяют на классы, типы, группы, виды Таблица 1.1.1 Распределение нефти на классы Класс нефти Наименование Массовая доля серы, % 1 Малосернистая До 0,6 2 Сернистая 0,61–1,8 3 Высокосернистая 1,81–3,5 4 Особо высокосернистая Свыше 3,51 По плотности, а при поставке на экспорт дополнительно по выходу фракций и массовой доли парафина, нефть подразделяют: 0 – особо легкая, 1 – легкая, 2 – средняя, 3 – тяжелая, 5 – битуминозная. Таблица 1.1.2 Распределение нефти по типам Норма для нефти типа 0 1 2 3 4 Наименование параметра внутр. потреб. внутр. потреб. внутр. потреб. внутр. потреб. внутр. потреб. экспорт экспорт экспорт экспорт экспорт 20 °С Не более 830 830,1– 850 850,1– 870 870,1– 895 Св. 895 Плотность, кг/м3, при температуре 15 °С Не более 834,5 834,5– 854,5 845- 874,4 874,5– 899,5 Св. 899,5 200 °С – 30 – 27 – 21 – – – – 300 °С – 52 – 47 – 42 – – – – Выход фракций, %, при темпер. 350 °С – 62 – 57 – 53 – – – – Массовая доля парафина – 6,0 – 6,0 – 6,0 – – – – 8
1.3 Та аблица 1.1 Расп ределени ие нефти п по степен ни подгото овки а для нефти и группы Наименова ание показ зателя Норма 1 2 3 0,5 0,5 1,0 Ма ассовая дол ля воды, %, , не более 100 300 900 Ко нцентраци ия хлористы ых солей, м мг/дм3, не б более 0,05 0,05 0,05 ассовая дол месей, %, н не более вления нас ля механич сыщенных еских прим паров, кПа а (мм. рт. ст т.), 6 66,7 (500) 66,7 (500 ) 66,7 (50 00) Ма Дав не более Не норми пределяется я Со держание х хлороргани ических сое единений, млн-1 са ируется, оп амостоятел ьно 1.4 Та аблица 1.1 Рас спределен ние нефти и по масс совой дол е серовод дорода и л легких ме еркаптано ов Норма дл ля нефти в иды Наи именование е показател ля 1 2 3 50 100 орода, млн-1, не более е 20 ассовая дол ассовая дол этилмерка аптанов 40 60 100 ля сероводо ля метил- и 1 Ма Ма в су умме, млн1.1 ства неф – физичес 1.2. Свойс ская вели ичина, опр ти ределяем мая массо ой вещест тва 1. Плот тность – в е единице о объема (г/ /см³, кг/м³ Значен ния плотн ности для зменяютс елах 0,78 –0,98 г/см м³. ³). нефти из ость опре еделяется я не при с стандартн ся в преде ной темпе ературе, н необходим мо Есл при ли плотн ивести ее е к станда артной по формуле p , p20 = p + Ȗ е Ȗ Â (t – 20) – оправка п плотности и при из зменении и темпера атуры на а 1 °С, t где тем е Ȗ – по мпература а опыта. Плотно ость неф фти в п пластовых иях завис сит от количест тва рас створенно ого газа, т температу уры и дав х услови вления. Рисунок 1.1 – Изм менение п плотности и нефти о от давлени ия и темп пературы 9 9
В плас стовых ус плотность меньше, ч чем на по оверхност ти. ри сниж словиях п авления до давл ь нефти м ления на асыщения я при п постоянн ной ем мпературе ении да е плотнос сть нефти и незначи ительно п понижает тся, при д дальнейш ижении давления я плотно сть нефт ти сущес ственно возрастае ет за сч чет ыделения и из нее рас ого газа. И Из привед рисунка с следует, ч и снижен нии давле давления денного р ния, плот что ниается за счет ее мости. Пр я насыще ри дальне тность н онижении ния Пр тем сни вы при жа пло отность н нефти воз а счет вы ыделения и ейшем по из нее рас створенно створенно ения до сжимаем растает з Отнош шение пло ществ при и определ ленных ст ефти пон и давлен ого газа. тандартны ых изических х условия отности д ях называ Плотнос сть ной плот тностью. фти опред деляется ареометр двух вещ ается отн рами (неф носительн фтеденсим метрами), , гидроста атическим ми фи неф вес сами Вест тфаля и с помощью ю пикном метров. а) аре б б) весы Ве естфаля – Мора в) пик нометр ометр Рису унок 1.2 – – Прибор ры для опр ределения я плотнос сти вещес ства Весы В Вестфаля – Мора с состоят из щегося н на призме коромыс сла им на ко онце его поплавко з вращаю ом (котор рый иног неподвиж жного шта атива 2, и имеющего о внизу ре гда снабж егулирово жен терм очный ви моинт у неподви ижное ост трие 4. К Коромысло т из двух частей и с висящи тром) и н а наверху еч: одно из них более ко ороткое и и широко длинное е на 10 д делений, к послед о состоит ое, друго днему де ое более елению к или и на нкое, раз нкой пла нити по стеклянн ый попл лавок. Ве которого с поплав вка добран т зделенное атиновой таким, чт тобы он шивал кор ромысло в воздух хе. одвешен точно ур равновеш 0–14. 1 с мет 3, пле тон тон под Пр рибор сна абжен пят тью разно весами 10 арактериз зует силу у трения ( внутренн отивлени 2. Вязк кость – ха ду 2 смеж жными сл лоями вн него сопро идкости и или газа ия), на воз еди зникающу иницу пов ую межд верхности и при их в взаимном м перемещ нутри жи щении. Различ чают ди скую (а абсолютн ную), к кинематич и носительн ную вязк инамичес кость не ефти. В междуна ародной системе наческую СИ дин ическая вя язкость и измеряетс (1 Н·с/м м²). В про омыслово ой практи ике сто польз зуются ме еньшими ся в ПаÂс единица ами вязко сти – пуа пуаз (1 П П = 0,1 Н·с/м² ² = 0,1 П ПаÂс). Дин намическа ая вязкос ть пресно аз, сантип ой воды при темп пеотн ми час = 0 рат туре 20 °С С равна 0 ,01 П или и 1 сП. 1 0
При тр рубопров одном тр ранспорте е нефти пользую ются кине ематическ кая вяз зкость, эт то отноше ение дина амической й вязкости и к плотн ности Ȗ = Единиц ения кин нематичес / ȡ. ской вязк кости в си истеме С СИ м²/c. Н На актике п ца измере пользуют ся едини ицей ки нематиче еской вя язкости н называем мой пра сто оксом (1 С Ст = 10 м м²/c). Рисунок к 1.3 – Из зменение вязкости нефти от т давления ия и темпе ературы Вязкос ть сепар рированно ой нефти и с возр астаем т уры умен с возраста анием дав ется. Вяз температу зкость не фти умен ньньается, а с ается с по вышение величива водородн ного газа р растворен нного в не ей, вления у ства угле тем боль м количе выше мо ная масса а газа. Ч Чем больш ше в неф фти ша ша и т сод сфальтено олекулярн ов, тем вы ость. ьше, чем смол и ас сть нефт ти опре еделяется ыше вязко я вискоз зиметрам ми и р различным ми держится Вязкос уст тановками и. а) в вискозим метр Убел ллоде козимер О Оствальд да б) вис нок 1.4 – В Вискозим метры Рисун 1 1