Основы добычи нефти и природного газа

РАЗДЕЛ I. ХАРАКТЕРИСТИКА МИРОВОЙ И РОССИЙСКОЙ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 8 ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МИРОВОЙ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 8 1.1. Запасы и добыча нефти 8 1.2. Сланцевая революция 10 ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ 11 2.1. Запасы и добыча нефти 11 2.2. Маркерные сорта российской нефти 14 ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА МИРОВОЙ И РОССИЙСКОЙ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 16 3.1. Мировые запасы и добыча газа 16 3.2. Мировое потребление природного газа 19 3.3. Характеристика газовой промышленности России 20 ГЛАВА 4. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА 22 4.1. Нефть 22 4.2. Природный газ 23 Контрольные вопросы и задания 24 РАЗДЕЛ II. СПОСОБЫ БУРЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ 25 ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН 25 1.1. Типы и конструкция скважин 25 1.2. Буровые установки, оборудование и инструмент 27 Контрольные вопросы и задания 38 ГЛАВА 2. ПЕРВИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ 39 2.1. Способы вскрытия пластов 39 2.2. Процессы, происходящие в призабойной зоне продуктивного пласта 39 2.3. Выбор буровых растворов для вскрытия продуктивных пластов 43 2.4. Вскрытие пластов с аномально высоким пластовым давлением 45 2.5. Вскрытие пластов на условиях равновесия давлений и депрессии 47 2.5.1. Вскрытие продуктивных пластов на условиях равновесия 47 2.5.2. Вскрытие пластов на депрессии 48 Контрольные вопросы и задания 50 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ В ПРОЦЕССЕ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН 51 3.1. Способы испытания и опробования пластов 51 3.2. Исследование пластов опробователями 52 3.2.1. Опробователи, спускаемые на каротажном кабеле 53 3.2.2. Опробователи, сбрасываемые внутрь бурильной колонны 55 3.3. Испытание пластов трубными пластоиспытателями 56 3.4. Технология отбора проб пластового флюида 61 3.4.1. Отбор жидкости на устье скважины 61 3.4.2. Перевод проб жидкостей и газа из пробоотборников в контейнеры и сосуды 62 3.4.3. Отбор проб, представленных пластовой водой или глинистым раствором 62 3.4.4. Отбор проб нефти 64 3.4.5. Отбор пробы газа и газоконденсата 65 3.5. Качественный анализ диаграмм глубинных манометров 66 3.6. Расчет бурильной колонны и хвостовика при испытании пластов 68 Контрольные вопросы и задания 71 ГЛАВА 4. КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН ОБСАДНЫМИ ТРУБАМИ 73 4.1. Способы крепления скважин 73 4.2. Конструкция обсадных труб 74 4.3. Подготовительные работы 75 4.4. Технологическая оснастка обсадных колонн 78 4.5. Спуск обсадной колонны в скважину 81 4.6. Возможные осложнения и аварии при спуске обсадных колонн 82 4.7. Цементирование обсадных колонн 83 4.7.1. Тампонажные материалы 83 4.7.2. Способы цементирования 84 4.7.3. Факторы, влияющие на качество цементирования скважин 92 4.7.4. Организация работ при цементировании скважин 94 4.7.5. Возможные осложнения при ведении тампонажных работ 95 4.8. Проверка герметичности обсадных колонн 96 Контрольные вопросы и задания 98 ГЛАВА 5. ВТОРИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ 99 5.1. Подготовительные работы и выбор способа вскрытия 99 5.2. Пулевая перфорация 100 5.3. Торпедная перфорация 101 5.4. Кумулятивная перфорация 101 5.5. Гидропескоструйная перфорация 104 5.6. Гидромеханическая щелевая перфорация (ГМЩП) 105 5.7. Сверлящие перфораторы 106 Контрольные вопросы и задания 108 ГЛАВА 6. ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН 109 6.1. Общие положения 109 6.2. Методы освоения скважин 110 6.2.1. Замена жидкости в скважине на более легкую 111 6.2.2. Компрессорный способ 112 6.2.3. Освоение скважин закачкой газированной жидкости 113 6.2.4. Метод газовых подушек 114 6.2.5. Метод свабирования (поршневания) 115 6.2.6. Метод тартания 116 6.2.7. Метод аэрации 116 6.2.8. Освоение скважин с использованием пены 117 6.2.9. Освоение скважин с использованием эжекторных установок 118 6.2.10. Освоение скважин с использованием погружных насосов 119 6.3. Освоение нагнетательных скважин 119 6.4. Передвижные компрессорные установки 121 6.5. Порядок передачи скважин заказчику 122 Контрольные вопросы и задания 123 РАЗДЕЛ III. ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 124 ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА 124 1.1. Режимы работы и эксплуатации нефтегазовых залежей 124 1.2. Проектирование систем разработки нефтегазовых месторождений 127 Контрольные вопросы и задания 132 ГЛАВА 2. ФОНТАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН 133 2.1. Теоретические основы фонтанирования скважин 133 2.2. Назначение, устройство и принцип работы фонтанной скважины 134 2.2.1. Артезианское фонтанирование 134 2.2.2. Фонтанная эксплуатация за счет энергии растворенного в нефти газа 135 2.3. Оборудование фонтанных скважин 139 2.3.1. Устройство, основные типы и назначение устьевой арматуры и ее элементов 139 2.3.2. Подземное оборудование 141 2.4. Регулирование работы фонтанной скважины 144 2.5. Обслуживание фонтанных скважин 148 2.6. Техника безопасности при эксплуатации фонтанных скважин 150 Контрольные вопросы и задания 151 ГЛАВА 3. ГАЗЛИФТНАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ 152 3.1. Область применения газлифтного способа добычи нефти 152 3.2. Преимущества и недостатки газлифтного способа добычи нефти 152 3.3. Классификация газлифтной эксплуатации. Принцип работы компрессорного подъемника 153 3.4. Оборудование газлифтных скважин 158 3.5. Глубинные газлифтные клапаны 161 3.6. Газоснабжение и газораспределение при газлифтной эксплуатации 164 3.7. Компрессорное хозяйство на нефтяных промыслах 164 3.8. Пуск компрессорной скважины в эксплуатацию 166 3.9. Пусковые давления при различных системах газлифта 167 3.10. Методы снижения пусковых давлений 171 Контрольные вопросы и задания 175 ГЛАВА 4. ДОБЫЧА НЕФТИ ГЛУБИННО-НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ 176 4.1. Классификация глубинно-насосных установок. Область применения 176 4.2. Эксплуатация скважин штанговыми насосными установками 178 4.2.1. Классификация и область применения плунжерных глубинных насосов 179 4.2.2. Конструкция скважинной штанговой насосной установки и принцип ее работы 180 4.2.3. Оборудование устья насосных скважин 183 4.2.4. Индивидуальный привод штангового насоса 185 4.3. Типоразмерный ряд станков-качалок по ГОСТ 31832-2012 и их выбор 186 4.4. Безбалансирные станки-качалки, уравновешивание станка-качалки 192 4.5. Подача скважинной штанговой насосной установки 193 4.5.1. Факторы, влияющие на подачу скважинного насоса 194 4.6. Измерение нагрузок штанги с помощью динамографа 196 4.6.1. Практические динамограммы 199 4.7. Эксплуатация штанговых насосных установок в осложненных условиях 203 4.7.1. Способы борьбы с вредным влиянием песка на работу СШНУ 204 4.7.2. Способы борьбы с вредным влиянием газа на работу СШНУ 205 4.7.3. Борьба с отложениями парафина, смол и асфальтенов при эксплуатации скважин с СШНУ 207 4.7.4. Борьба с отложениями солей 210 4.7.5. Применение полых штанг 210 4.8. Монтаж СШНУ 211 4.9. Обслуживание скважин, оборудованных ШСНУ 212 Контрольные вопросы и задания 214 ГЛАВА 5. ДОБЫЧА НЕФТИ БЕСШТАНГОВЫМИ ПОГРУЖНЫМИ НАСОСАМИ 215 5.1. Классификация и область применения погружных насосов 215 5.2. Основные узлы УЭЦН, их назначение и характеристика 216 5.2.1. Скважинные центробежные насосы 218 5.2.2. Обратный клапан 222 5.2.3. Сливной клапан 222 5.2.4. Газосепаратор 223 5.2.5. Диспергатор 225 5.3. Погружной электродвигатель 226 5.3.1. Гидрозащита 230 5.4. Трансформаторы и станция управления УЭЦН 231 5.5. Кабельные линии 231 5.6. Оборудование устья скважины с УЭЦН 233 5.7. Техническая характеристика УЭЦН 234 5.8. Монтаж и обслуживание УЭЦН при эксплуатации 236 5.9. Автоматизация скважин, оборудованных УЭЦН 239 5.10. Пуск и вывод на постоянный режим работы установки ЭЦН 241 5.11. Влияние газа на работу УЭЦН и методы борьбы с ним 244 5.12. Установки с винтовыми (шнековыми) насосами глубинными (УВНГ) 246 5.13. Установки со струйными насосами (УСН) 249 5.14. Гидропоршневые насосные установки для добычи нефти 252 5.15. Диафрагменные насосы для добычи нефти 258 5.16. Вибрационные насосные установки для добычи нефти 260 5.17. Турбонасосные установки для добычи нефти 261 5.18. Сравнение различных способов эксплуатации нефтяных скважин 263 Контрольные вопросы и задания 263 ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ ДОБЫЧИ ГАЗА И КОНДЕНСАТА 265 6.1. Особенности конструкции газовых скважин 265 6.2. Оборудование устья газовых скважин 266 6.3. Подземное оборудование, оборудование забоя скважины 268 6.4. Добыча газа и конденсата 272 6.4.1. Добыча газа 272 6.4.2. Добыча газового конденсата 275 6.5. Расчет лифта для газовых скважин 275 6.6. Влияние коррозионно-активных компонентов при добыче газа и методы борьбы с ними 277 6.7. Газовые гидраты и борьба с ними при эксплуатации газовых скважин 278 Контрольные вопросы и задания 279 ГЛАВА 7. РАЗДЕЛЬНАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА ИЗ ДВУХ И БОЛЕЕ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ 280 7.1. Сущность одновременно раздельной эксплуатации пластов одной скважиной 280 7.2. Выбор объектов для одновременно-раздельной эксплуатации пластов одной скважиной 281 7.3. Различные схемы одновременно-раздельной эксплуатации 282 Контрольные вопросы и задания 285 ГЛАВА 8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН 286 8.1. Особенности бурения горизонтальных и наклонных скважин 286 8.2. Добыча из горизонтальных и горизонтально-разветвленных скважин 289 Контрольные вопросы и задания 291 ГЛАВА 9. ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА НА ШЕЛЬФЕ 292 9.1. Морские стационарные платформы (МСП) 293 9.2. Гравитационная морская стационарная платформа 294 9.3. Самоподъемная плавучая буровая установка (СПБУ) 295 9.4. Полупогружная плавучая буровая установка (ППБУ) 296 9.5. Буровые суда (БС) 298 9.6. Подводное устьевое оборудование 299 9.7. Использование подводных добычных комплексов в практике разработки морских месторождений 304 Контрольные вопросы и задания 306 ГЛАВА 10. ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ И ГАЗООТДАЧИ КОЛЛЕКТОРОВ 307 10.1. Особенности и специфические требования к прогрессивным технологиям освоения углеводородных залежей 307 10.2. Методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны 308 10.3. Методы добычи нефти из трудноизвлекаемых запасов 309 10.3.1. Тепловые методы воздействия на пласт 310 10.3.2. Физико-химические методы воздействия на пласт 313 10.3.3. Волновые методы воздействия на пласт 316 10.3.4. Повышение эффективности метода парогравитационного дренажа за счет дополнительного волнового воздействия на пласт 317 10.3.5. Технология гидроразрыва пласта 317 10.3.6. Многостадийный гидроразрыв пласта 319 10.3.7. Технология газодинамического разрыва пласта 321 10.3.8. Технология энергетического разрыва пласта 323 10.3.9. Технология закачки воды в пласт с использованием поверхностно-активных веществ (ПАВ) 323 10.3.10. Технология электрической обработки скважин 324 10.3.11. Микробиологический метод увеличения нефтеотдачи 325 10.4. Прогноз развития технологий добычи нефти 327 Контрольные вопросы и задания 332 ЛИТЕРАТУРА 333