Основы разработки нефтегазовых месторождений

ГЛАВА 1. ЗАЛЕГАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ 8 1.1. Залегание и формирование нефтяных и газовых месторождений 8 1.2. Характеристика нефтегазовых бассейнов (месторождений) 10 1.3. Процесс образования нефтегазовых залежей 12 1.4. Свойства горных пород 13 1.5. Условия залегания нефтегазовых пластов 17 1.6. Физико-механические свойства пород-коллекторов 18 1.7. Карбонатные и терригенных коллекторы 24 1.8. Поиск и разведка нефтяных и газовых месторождений 26 ГЛАВА 2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ 38 2.1. Общие положения 38 2.2. Элементарный состав нефти 39 2.3. Фракционный состав и свойства нефти 41 2.4. Способы измерения вязкости и плотности нефти 46 2.5. Давление насыщения, газовый фактор, углеводороды, входящие в состав нефтяного газа 56 2.6. Физические свойства попутного нефтяного газа 59 2.7. Состояние углеводородных газожидкостных смесей при изменении давления и температуры 63 2.8. Диаграммы фазовых состояний однокомпонентной и многокомпонентной систем 65 ГЛАВА 3. СОСТОЯНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ 69 3.1. Вводные положения 69 3.2. Пластовое давление и температура 69 3.3. Приведенное пластовое давление 71 3.4. Физические свойства нефти в пластовых условиях 72 3.5. Исследование проб пластовой нефти 74 3.6. Свойства пластовых вод, их классификация 76 3.7. Нефте- и водонасыщенность коллекторов 77 3.8. Молекулярно-поверхностные свойства системы «нефть-газ-вода-порода» 78 3.9. Приток жидкости к скважинам 82 3.10. Виды гидродинамического несовершенства скважин 83 ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ, ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 85 4.1. Вводные положения 85 4.2. Понятие системы и объекта разработки 85 4.3. Выделение эксплуатационных объектов 86 4.4. Системы одновременной и последовательной разработки объектов 86 4.5. Выбор рациональной системы разработки 87 4.6. Основные геологические данные для проектирования разработки 88 4.7. Системы разработки месторождений 89 4.8. Режимы работы и эксплуатации нефтегазовых залежей 94 4.9. Показатели разработки месторождений 98 4.10. Стадии разработки нефтяных месторождений 98 4.11. Основные периоды разработки газовых месторождений 99 4.12. Особенности разработки газовых месторождений 100 4.13. Особенности разработки газоконденсатных месторождений 101 4.14. Регулирование процесса разработки месторождений 102 4.15. Контроль процесса разработки месторождений 105 4.16. Анализ процесса разработки месторождений 107 4.17. Основы проектирования разработки месторождений 108 ГЛАВА 5. СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИН 112 5.1. Циклы строительства скважин 112 5.2. Конструкция скважины и способы бурения 114 5.3. Буровые установки, оборудование и инструмент 116 5.4. Бурение (проходка) скважины 131 5.5. Горно-геологические проявления, ограничивающие процесс бурения скважин, и аварии 135 5.5.1. Осложнения в процессе бурения скважин 135 5.5.2. Аварии и способы их устранения 138 5.6. Сверхглубокие скважины 140 ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ БУРЕНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН. БУРЕНИЕ НА ШЕЛЬФЕ 142 6.1. Особенности бурения горизонтальных и наклонных скважин 142 6.2. Бурение скважин на шельфе 145 ГЛАВА 7. ПЕРВИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ, ОПРОБОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ 152 7.1. Процессы, происходящие в призабойной зоне продуктивного пласта при его первичном вскрытии 152 7.2. Способы вскрытия пластов 154 7.2.1. Вскрытие пластов на условиях равновесия давлений и депрессии 154 7.2.2. Вскрытие пластов с аномально высоким пластовым давлением 157 7.3. Опробование и испытание продуктивных пластов на приток нефти и газа 158 7.3.1. Опробование пластов 159 7.3.2. Испытание пластов 162 7.4. Осложнения при испытании скважин 167 ГЛАВА 8. КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН ОБСАДНЫМИ ТРУБАМИ 169 8.1. Способы крепления скважин 169 8.2. Конструкция обсадных труб 170 8.3. Технологическая оснастка обсадных колонн 171 8.4. Спуск обсадной колонны в скважину 175 8.5. Возможные осложнения и аварии при спуске обсадных колонн 176 ГЛАВА 9. ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН 178 9.1. Тампонажные материалы 178 9.2. Способы цементирования 178 9.3. Применение буферных жидкостей 185 9.4. Проверка герметичности обсадных колонн 186 ГЛАВА 10. ВТОРИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ 188 10.1. Подготовительные работы и выбор способа вскрытия 188 10.2. Пулевая перфорация 189 10.3. Торпедная перфорация 190 10.4. Кумулятивная перфорация 191 10.5. Гидропескоструйная перфорация 192 10.6. Гидромеханическая щелевая перфорация 194 10.7. Сверлящие перфораторы 195 ГЛАВА 11. ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН 198 11.1. Общие положения 198 11.2. Методы освоения скважин 199 11.2.1. Замена жидкости в скважине на более легкую 199 11.2.2. Компрессорный способ освоения 201 11.2.3. Освоение скважин закачкой газированной жидкости 203 11.2.4. Метод газовых подушек 203 11.2.5. Метод свабирования (поршневания) 204 11.2.6. Метод тартания 205 11.2.7. Освоение скважин с использованием пены 206 11.2.8. Освоение скважин с использованием эжекторных установок 207 11.2.9. Освоение скважин с использованием погружных насосов 208 ГЛАВА 12. ФОНТАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 210 12.1. Теоретические основы фонтанирования скважин 210 12.2. Назначение, устройство и принцип работы фонтанной скважины 211 12.2.1. Артезианское фонтанирование 211 12.2.2. Фонтанная эксплуатация за счет энергии растворенного в нефти газа 212 12.3. Оборудование фонтанных скважин 216 12.3.1. Устройство, основные типы и назначение устьевой арматуры и ее элементов 217 12.3.2. Подземное оборудование 219 12.4. Регулирование работы фонтанной скважины 223 12.5. Обслуживание фонтанных скважин 227 12.6. Техника безопасности при эксплуатации фонтанных скважин 229 ГЛАВА 13. ГАЗЛИФТНАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ 231 13.1. Область применения газлифтного способа добычи нефти 231 13.2. Преимущества и недостатки газлифтного способа добычи нефти 231 13.3. Классификация газлифтной эксплуатации. Принцип работы компрессорного подъемника 232 13.4. Оборудование газлифтных скважин 237 13.5. Глубинные газлифтные клапаны 240 13.6. Газоснабжение и газораспределение при газлифтной эксплуатации 244 13.7. Компрессорное хозяйство на нефтяных промыслах 244 13.8. Пуск компрессорной скважины в эксплуатацию 246 13.9. Пусковые давления при различных системах газлифта 247 13.10. Методы снижения пусковых давлений 252 ГЛАВА 14. ДОБЫЧА НЕФТИ ГЛУБИННО-НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ 258 14.1. Классификация глубинно-насосных установок. Область применения 258 14.2. Эксплуатация скважин штанговыми насосными установками 260 14.2.1. Классификация и область применения плунжерных глубинных насосов 261 14.2.2. Конструкция скважинной штанговой насосной установки и принцип ее работы 262 14.2.3. Оборудование устья насосных скважин 265 14.2.4. Индивидуальный привод штангового насоса 268 14.3. Типоразмерный ряд станков-качалок по ГОСТ5866-76 и их выбор 269 14.4. Безбалансирные станки-качалки, уравновешивание станка-качалки 276 14.5. Подача скважинной штанговой насосной установки 277 14.5.1. Факторы, влияющие на подачу скважинного насоса 279 14.6. Измерение нагрузок штанги с помощью динамографа 281 14.6.1. Практические динамограммы 285 14.7. Эксплуатация штанговых насосных установок в осложненных условиях 290 14.7.1. Способы борьбы с вредным влиянием песка на работу СШНУ 290 14.7.2. Способы борьбы с вредным влиянием газа на работу СШНУ 291 14.7.3. Борьба с отложениями парафина, смол и асфальтенов при эксплуатации скважин с СШНУ 293 14.7.4. Борьба с отложениями солей 296 14.7.5. Применение полых штанг 297 14.8. Монтаж СШНУ 298 14.9. Обслуживание скважин, оборудованных ШСНУ 299 ГЛАВА 15. ДОБЫЧА НЕФТИ БЕСШТАНГОВЫМИ ПОГРУЖНЫМИ НАСОСАМИ 302 15.1. Классификация и область применения погружных насосов 302 15.2. Основные узлы УЭЦН, их назначение и характеристика 303 15.2.1. Скважинные центробежные насосы 305 15.2.2. Обратный клапан 309 15.2.3. Сливной клапан 310 15.2.4. Газосепаратор 310 15.2.5. Диспергатор 313 15.3. Погружной электродвигатель 315 15.3.1. Гидрозащита 318 15.4. Трансформаторы и станция управления УЭЦН 319 15.5. Кабельные линии 319 15.6. Оборудование устья скважины с УЭЦН 321 15.7. Техническая характеристика УЭЦН 322 15.8. Монтаж и обслуживание УЭЦН при эксплуатации 324 15.9. Автоматизация скважин, оборудованных УЭЦН 328 15.10. Пуск и вывод на постоянный режим работы установки ЭЦН 329 15.11. Влияние газа на работу УЭЦН и методы борьбы с ним 333 15.12. Установки с винтовыми (шнековыми) насосами глубинными (УВНГ) 335 15.13. Установки со струйными насосами (УСН) 338 15.14. Гидропоршневые насосные установки для добычи нефти 342 15.15. Диафрагменные насосы для добычи нефти 348 15.16. Вибрационные насосные установки для добычи нефти 350 15.17. Турбонасосные установки для добычи нефти 352 15.18. Сравнение различных способов эксплуатации нефтяных скважин 353 ГЛАВА 16. ОСОБЕННОСТИ ДОБЫЧИ ГАЗА И КОНДЕНСАТА 356 16.1. Особенности конструкции газовых скважин 356 16.2. Оборудование устья газовых скважин 357 16.3. Подземное оборудование, оборудование забоя скважины 360 16.4. Добыча газа и конденсата 364 16.4.1. Добыча газа 364 16.4.2. Добыча газового конденсата 367 16.5. Расчет лифта для газовых скважин 367 16.6. Влияние коррозионно-активных компонентов при добыче газа и методы борьбы с ними 369 16.7. Газовые гидраты и борьба с ними при эксплуатации газовых скважин 370 ГЛАВА 17. РАЗДЕЛЬНАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА ИЗ ДВУХ И БОЛЕЕ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ 372 17.1. Сущность одновременно раздельной эксплуатации пластов одной скважиной 372 17.2. Выбор объектов для одновременно-раздельной эксплуатации пластов одной скважиной 374 17.3. Различные схемы одновременно-раздельной эксплуатации 374 ГЛАВА 18. ПОДДЕРЖАНИЕ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ 378 18.1. Общие понятия о методах воздействия на нефтяные и газовые пласты, их назначение 378 18.2. Условия эффективного применения поддержания пластового давления 378 18.3. Виды заводнения 379 18.4. Выбор и расположение нагнетательных скважин 384 18.5. Определение количества воды, необходимой для осуществления заводнения, давления нагнетания, приемистости и числа нагнетательных скважин 385 18.6. Источники водоснабжения 386 18.7. Требования, предъявляемые к нагнетаемой в пласт воде 386 ГЛАВА 19. ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ 388 19.1. Особенности и специфические требования к прогрессивным технологиям освоения углеводородных залежей 388 19.2. Гидродинамические методы повышения нефтеотдачи пластов 389 19.3. Тепловые методы повышения нефтеотдачи пластов 391 19.4. Газовые методы повышения нефтеотдачи пластов 398 19.5. Физико-химические методы повышения нефтеотдачи пластов 400 19.6. Микробиологическое воздействие на пласт 410 19.7. Вибросейсмическое воздействие на пласт 411 19.8 Технология гидроразрыва пласта 413 19.9. Технология газодинамического разрыва пласта 416 19.10. Технология энергетического разрыва пласта 418 19.11. Технология электрической обработки скважин 419 19.12. Использование цифровых технологий и робототехники в добыче нефти 419 19.12.1. Технология безлюдной добычи углеводородов «Robotic Process Automation» (RPA) 420 19.12.2. Применение автономных дронов и роботов для мониторинга нефтегазовой инфраструктуры 424 19.13. Критерии подбора объектов воздействия для повышения нефтеотдачи 425 19.14. Прогноз развития технологий добычи нефти 429 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 432