Нефть в активе. Нефтяные и газовые месторождения и залежи

Месторождение нефти имеет довольно длительный жизненный цикл. От открытия нефтяной залежи до получения первой нефти может пройти несколько десятков лет. Весь процесс освоения нефтяного месторождения можно разбить на пять основных этапов.

ПОИСК И РАЗВЕДКА

• 1 Открытие нефтяных месторождений

• Нефть и газ залегают в горных породах – коллекторах, как правило, на значительной глубине
• Чтобы обнаружить нефтяные залежи в толще горных пород, проводят сейсмические исследования. Исследования позволяют получить изображение глубинных слоев горных пород, в которых опытные специалисты выделяют потенциально продуктивные структуры
• Чтобы убедиться в том, что в выявленных горных структурах есть нефть, бурят поисковые скважины

• 2 Оценка запасов нефтяных месторождений

Когда открытие месторождения подтверждено, строят его геологическую модель, которая представляет собой набор всех имеющихся данных. Специальное программное обеспечение позволяет визуализировать эти данные в 3D изображении. Цифровая геологическая модель месторождения нужна чтобы:

• Оценить начальные и извлекаемые запасы нефти (и газа)
• Разработать оптимальный проект разработки месторождения (количество и расположение скважин, уровни добычи нефти и т.п.)

Для более качественной оценки запасов бурят оценочные скважины. А бурение разведочных скважин помогает уточнить размер и структуру месторождения.

На этом этапе производится экономическая оценка целесообразности разработки месторождения исходя из прогнозных уровней добычи нефти и ожидаемых затрат на его обустройство. Если ожидаемые экономические показатели соответствуют критериям нефтяной компании, тогда она приступает к его разработке.

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

• 3 Подготовка к освоению месторождения

С целью оптимального освоения нефтяного месторождения разрабатывается Проект разработки (Технологическая схема разработки) и Проект обустройства месторождения. В проектах предусматривают:

• Необходимое количество и расположение скважин
• Оптимальный способ разработки месторождения
• Типы и стоимость необходимого оборудования и сооружений
• Систему сбора и подготовки нефти
• Меры по охране окружающей среды

Развитие технологий бурения и внедрение в практику наклонно-направленных скважин позволяет располагать устья скважин так называемыми «кустами». На одном кусту могут располагаться от двух до двух десятков скважин. Кустовое расположение скважин позволяет снизить воздействие на окружающую среду и оптимизировать затраты на обустройство месторождения.

• 4 Добыча нефти и газа

Период, за который могут быть извлечены запасы нефти, составляет 15 - 30 лет, а в некоторых случаях может достигать 50 лет и больше (для гигантских месторождений).

Период разработки месторождения состоит из нескольких стадий:

• Стадия растущей добычи
• Стабилизация добычи на максимальном уровне (плато)
• Стадия падающей добычи
• Завершающий период

Развитие технологий добычи нефти, проведение геолого-технических мероприятий (ГТМ), применение методов увеличения нефтеотдачи (МУН) может существенно продлить рентабельный срок разработки месторождения.

• 5 Ликвидация

После того как уровень добычи нефти становится ниже рентабельного, разработку месторождения прекращают, а лицензию возвращают в гос.органы.

Нефтью называют горючую маслянистую жидкость красно-коричневого или чёрного цвета со специфическим запахом. Нефть является одним из важнейших полезных ископаемых на Земле, так как из неё получают наиболее используемые в настоящее время виды топлива. Обычно нефть образуется вместе с другим, не менее важным — природным газом . Поэтому очень часто эти два вида полезных ископаемых добываются в одном и том же месте. Нефть может залегать на глубине от нескольких десятков метров до 6 километров, но чаще всего она располагается на глубине 1-3 км. Природным газом называют газовую смесь, образующуюся при разложении органических веществ. Он залегает в земных недрах в газовом состоянии в виде отдельных скоплений, в виде нефтяной шапки нефтегазовых месторождений, а также в растворённом состоянии (в нефти и в воде).

Наиболее известные месторождения нефти и газа на территории России:

Уренгойское месторождениеприродного газа . Это второе в мире по величине пластовых запасов газовое месторождение. Объёмы газа здесь превышают 10 триллионов кубических метров. Данное месторождение расположено в Ямало-Ненецком автономном округе Тюменской области России, чуть южнее северного полярного круга. Имя месторождению дало название расположенного неподалёку посёлка Уренгой. После начала разработки месторождения здесь вырос целый рабочий город Новый Уренгой. Месторождение было открыто в 1966 году, а добыча газа началась в 1978.

Как добывают нефть (фото Максима Юрьевича Калинкина)

Туймазинское нефтяное месторождение . Это месторождение расположено в Республике Башкирия, у города Туймазы. Месторождение было открыто ещё в 1937 году. Нефтесодержащие слои расположены на глубине 1-1,7 км. Разработка месторождения началась в 1944. Туймазинское месторождение является одни из пяти крупнейших месторождений в мире по количеству нефти. Размеры месторождения составляют 40 на 20 километров. Благодаря новейшему методу основная масса извлекаемых запасов была добыта за 20 лет. Из девонских пластов отобрано нефти в два раза больше, чем удалось бы извлечь обычными способами. Однако запасы так велики, что добыча продолжается до сих пор.

Находкинское газовое месторождение. Это месторождение природного газа расположено в Большехетской впадине в Ямало-Ненецком автономном округе. Запасы месторождения оцениваются в 275,3 миллиарда м 3 газа. Хотя месторождение было открыто довольно давно (в 1974 году), разработка его началась лишь в 2004 году.

Штокмановское газоконденсатное месторождение. Одно из крупнейших месторождений в мире, открытое в 1988 году. Располагается в центральной части шельфа примерно в 600 км к северо-востоку от Мурманска. Запасы газа, по оценкам на настоящее время, составляют 3,7 триллиона м2 газа. Добыча газа здесь пока ещё не началась, так как значительная глубина залегания полезного ископаемого и трудные условия разработки требуют значительных затрат и высокотехнологичного оборудования.

Ковыктинское месторождение (Ковыкта). Месторождение природного газа, расположенное на севере Иркутской области, в 450 км к северо-востоку от Иркутска. Месторождение находится на высокогорном плато, покрытом темнохвойной . На некоторой части территории господствует . Кроме того, этой местности осложняется многочисленными каньонами. Климатические условия в районе месторождения также достаточно суровые. Запасы природного газа оцениваются в 1,9 триллионов кубометров газа и 115 миллионов тонн жидкого газового конденсата.

Ванкорское месторождениенефтегазовое месторождение. Месторождение, расположенное на севере Красноярского края. Включает в себя Ванкорский и Северо-Ванкорский участки. Месторождение открыто в 1991 году. Запасы нефти превышают 260 миллионов тонн, а газа - около 90 миллиардов м2. Разработка месторождения должна начаться в 2008 году. Здесь планируется пробурить 266 скважин, а поставку осуществлять через Восточный нефтепровод.

Штокмановское месторождение

Ангаро-Ленское газовое месторождение . Крупное месторождение природного газа расположенное в Иркутской области. Названо по названиям крупных – и Ангары, расположенных поблизости. Месторождение открыто в начале XXI века. Запасы природного газа по предварительным оценкам составляют более 1,2 триллиона м2.

Самотлорское нефтяное месторождение (Самотлор ). Это крупнейшее в России и одно из крупнейших в мире нефтяных месторождений располагается в Ханты-Мансийском автономном округе, в районе Нижневартовска у Самотлор. По оценкам специалистов запасы нефти здесь составляют 2,7 миллиарда тонн. Они залегают на глубине 1,6-2,4 км. Месторождение было открыто в 1965 году. В основном месторождение разрабатывалось в 80-е годы прошлого века. К настоящему времени около 2,3 миллиарда тонн уже добыто.

Еты-Пуровское нефтяное месторождение . Это нефтяное месторождение, расположенное в Ямало-Ненецком автономном округе, в районе города Ноябрьска. Открыто в 1982, разработка начались лишь в 2003. Запасы нефти составляют около 40 миллионов тонн.

Верх-Тарское нефтяное месторождение . Располагается на севере Новосибирской области. Запасы нефти составляют около 68 миллионов тонн. Одним из недостатков месторождения является отсутствие необходимых коммуникаций. Нефть добываемая на этом месторождении отличается небольшим количеством примесей. Месторождение открыто в 1970 году, разработка началась в 2000 году.

Количество месторождений нефти и газа в России значительно больше. Некоторые из них, открытые ещё в прошлом веке уже выработаны, а разработка других, сравнительно недавно обнаруженных, ещё даже не начиналась (например, Ванкорское месторождение). Кроме того, есть основания полагать, что далеко не все месторождения на территории страны открыты.

Естественное скопление нефти в недрах называется нефтяной залежью. Практически всякая нефтяная залежь содержит и газ, т.е. является по существу нефтегазовой залежью. В природе встречаются также и чисто газовые залежи, т.е. скопления в пористых породах естественного газа.

Основные известные месторождения нефти и газа сосредоточены именно в осадочных породах. Характерный признак осадочных гор­ных пород - их слоистость. Данные породы сложены в основном из почти параллельных слоев (пластов), отличающихся друг от друга со­ставом, структурой, твердостью и окраской. Поверхность, ограничи­вающая пласт снизу, называется подошвой, а сверху - кровлей.

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизонтально, но и в виде складок (рис.1), образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, на­правленный выпуклостью вверх, называется антиклиналью, а выпук­лостью вниз - синклиналью. Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку.

Рис.1.Складка, образованная осадочными породами.

Рис.2.Схемы структурных ловушек.

а - ловушка в сводовой части локального поднятия; б – тектонически

экранированная ловушка в присводовой части локального поднятия.

В России почти 90% найденных нефти и газа находятся в антиклина­лях, за рубежом - около 70%. Размеры антиклиналей составляют в среднем: длина 5... 10 км, ширина 2...3 км, высота 50...70 м. Однако известны и гигантские антиклинали. Так, самое крупное в мире неф­тяное месторождение Гавар (Саудовская Аравия) имеет размеры в плане 225x25 км и высоту 370 м, а газовое месторождение Уренгой (Россия): 120x30 км при высоте 200 м.

По проницаемости горные породы делятся на проницаемые (кол­лекторы) и непроницаемые (покрышки). Коллекторы - это любые горные породы, которые могут вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя при перепаде давления. Наилучшими коллекторскими свойствами обладают поровые кол­лекторы.

Неплохими способностями вмещать в себя и отдавать жид­кости и газы, а также пропускать их через себя могут обладать и дру­гие типы коллекторов. Так, на некоторых месторождениях Саудов­ской Аравии взаимосвязанные системы трещин создают каналы длиной до 30 км. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50% открытых запасов нефти, а в России - 12%.

Покрышки - это практически непроницаемые горные породы. Обычно ими бывают породы химического или смешанного происхож­дения, не нарушенные трещинами. Чаще всего роль покрышек вы­полняют глины: смачиваясь водой, они разбухают и закрывают все поры и трещины в породе. Кроме того, покрышками могут быть ка­менная соль и известняки.

Промышленные залежи нефти и газа встречаются лишь в осадоч­ных породах. Нефть и газ заполняют поры и пустоты между отдель­ными частицами этих пород.

Известно, что к осадочным породам относятся пески, песчаники, известняки, доломиты, глины и т. п. Однако в глинистых породах промышленных скоплений нефти не встречается. Глинистые пласты в нефтяных месторождениях играют лишь роль непроницаемых перекрытий, между которыми залегают более пористые породы, насыщенные нефтью, газом или водой. Если бы не было глинистых пород, подстилающих и перекрывающих скопления нефти или газа, то последние рассеялись бы по всей толще земной коры.

Для образования нефтяных и газовых залежей кроме наличия пористых пород, закрытых сверху непроницаемыми пластами, тре­буется еще одно условие: определенные структурные формы пласта. Многолетняя практика эксплуатации нефтяных и газовых залежей показала, что в ненарушенных (горизонтальных) пластах нефть и газ не встречаются, все скопления их находятся в различных складках.

Наиболее распространены и имеют наибольшее значение в строении нефтяных и газовых залежей структурные формы антиклинального типа и структурные форм связанны с моноклинальным залеганием пластов. Большинство нефтяных и газовых залежей мира приурочено именно к этим структурным формам.

На рис. 1 представлена схема нефтегазовой залежи пластового типа. Ее основными элементами и параметрами являются геометри­ческие размеры и форма, а также положение внешних и внутренних контуров нефтеносности и газоносности.

Рис.3.Схема нефтегазовой залежи пластового типа

1 – внутренний контур газоносности; 2 – внешний контур газоносности;

Линия пересечения поверхности водонефтяного контакта с кровлей пласта называется внешним контуром нефтеносности, а с подошвой пласта - внутренним контуром нефтеносности.

Скопление свободного газа над нефтью в залежи называется газовой шапкой.

Линия пересечения поверхности нефтегазового раздела с кровлей пласта представляет внешний контур газоносности, а с подошвой пласта - внутренний контур газоносности.

Кроме залежей нефти и газа пластового типа встречаются также массивные нефтяные или газовые залежи, приуроченные к крупным массивам или рифам, сложенным обычно известняками. Существуют также пластовые экранированные и литологически ограниченные залежи нефти и газа.

Постоянными спутниками нефти в нефтяных залежах являются нефтяной газ и пластовая вода. Распределение их по высоте залежи, как видно из схемы на рис. 1, соответствует их плотностям: в верх­них частях антиклинальной или моноклинальной складки находится газ, ниже газа залегает нефть, а последнюю подпирает снизу вода.

Объем пустот в горной породе, состоящих из пор, поровых каналов между отдельными зернами и частицами породы, трещин, каверн и т. п., принято называть пористостью. Численная величина пори­стости определяется отношением общего объема всех пустот в породе ко всему объему породы с пустотами.

Величина пористости различных пород изменяется в весьма широких пределах - от долей процента до нескольких десятков процентов. Так, для изверженных пород пористость колеблется в пределах 0,05 - 1,25% общего объема породы с пустотами, для нефтяных песков - от 18 до 35%, для песчаников - от 13 до 28%. Проницаемость породы зависит от размеров пор и каналов, свя­зывающих эти поры. Чем больше размер пор, тем выше проница­емость и наоборот. Например, глины могут обладать такой же пори­стостью, что и пески, т.е. в единице объема глинистой породы может вместиться столько же жидкости, сколько в таком же объеме песка. Однако вследствие ничтожно малой величины отдельных пор и кана­лов между частицами глины силы сцепления и внутреннего трения в них настолько велики, что движение жидкости или газа в глини­стом пласте почти отсутствует. Глины практически непроницаемы для жидкости и газа.

Кроме геометрического объема нефтяной или газовой залежи, пористости и проницаемости пород, складывающих эту залежь, ее промышленная ценность зависит также от величины пластовой энергии, от качества заключенной в ней нефти и, что особенно важно, - от нефте - и газонасыщенности.

Нефтенасыщенностью (газонасыщенностью) называется отношение объема пор в залежи, заполненных нефтью (газом), к общему-объему пор. Дело в том, что в порах нефте- или газосодержащей породы всегда содержится вода, остающаяся неподвижной в процессе-эксплуатации залежи. Эта вода «связана» с породой вследствие действия сил сцепления породы с водой. Установлено, что из общего объема пор нефтесодержащей породы нефтью бывает заполнено от 60 до 90% пор, остальной: объем пор заполнен водой.

Совокупность залежей неф­ти и газа, расположенных на одном участке земной поверхности, представляет собой нефтяное или газовое месторождение.

На рис.4 схематично изображено многопластовое нефтегазовое месторождение антиклинального типа. В этом месторождении пласт А - чисто газовый, пласты Б и В - нефтяные. Верхняя часть пласта Б заполнена газом, а снизу нефть подпирается пластовой водой.

Рис.4.Схема нефтегазового месторождения.

Выбор системы извлечения нефти и обустройства нефтяных месторождений зависит от десятков факторов: от глубины залегания и качества продуктивных пластов: количества извлекаемых запасов, их структуры по степени изученности (): характеристик коллекторов; состава и свойств нефти: газового фактора и состава попутных газов: давления насыщения нефти газом: свойств и условий залегания пластовых вод; положения водо-нефтяного контакта.

Кроме перечисленных основных показателей разработки при обустройстве месторождения учитываются природно-климатические характеристики, инженерно-геологические условия.

Одно из основных требований к разработке - рационализация: обеспечение заданных темпов добычи с минимальными капитальными вложениями и минимальными воздействиями на ОС. Важнейшей составной частью проектирования разработки месторождений является выделение эксплуатационных объектов. Часть нефтяной залежи, выделяемая для эксплуатации самостоятельной сеткой эксплуатационных и нагнетательных скважин, называется эксплуатационным объектом.

Разведанные месторождения считаются подготовленными для промышленной разработки при соблюдении следующих условий:

· получена лицензия на право пользования недрами;

· проведена опытно-промышленная эксплуатация отдельных участков;

· балансовые запасы УВ, имеющие промышленное значение, составляют не менее 80% категории , и до 20% категории ;

· оценена сырьевая база строительных материалов и источников водоснабжения;

· утверждены документы по утилизации ПНГ, газового конденсата и других сопутствующих ценных компонентов;

· предусмотрены мероприятия по предотвращению загрязнения ОС и обеспечения безопасного проведения работ.

Требования к генеральному плану

Схема генерального плана месторождения предусматривает размещение устьев нефтяных, газовых, нагнетательных одиночных и кустов скважин, ГЗУ, ДНС. установок предварительного сброса пластовых вод (УПС), кустовых насосных станций (КНС), КС, инженерных коммуникаций (автодорог, нефте- и газопроводов, водоводов, ЛЭП, линий связи, катодной защиты и др.), обеспечивающих процессы сбора и транспортировки продукции скважин, а также снабжение электроэнергией, теплом, водой и воздухом.

Размещение производственных и вспомогательных зданий и сооружений необходимо производить по их функциональному и технологическому назначению с учетом взрывной и пожарной опасности. При размещении сооружений нефртедобычи на прибрежных участках водоемов планировочные отметки площадок принимаются на 0,5 м выше наивысшего горизонта вод с вероятностью его превышения один раз в 25 лет (устья скважин, ГЗУ) и один раз в 50 лет (КС, ЦПС, ДНС, УПС).

Природоохранные мероприятия и элементы ОВОС присутствуют в нормативных документах по освоению месторождений. Однако при сложившейся практике взаимодействия участников разработки месторождений типовые природоохранные проблемы решаются не превентивным образом, а по мере их возникновения. Существует закономерность - чем в более удаленном месте расположено месторождение, тем менее жесткие экологические ограничения к нему предъявляются и тем больший экологический ущерб наносится ОС.

Во избежание социально-экологических проблем на поздних стадиях нефтедобычи уже при проектировании освоения месторождений следует проводить консультации со всеми заинтересованными организациями и лицами. Эксплуатация нефтепромыслов наносит вред ОС независимо от конструктивных особенностей сооружений и объемов добываемых УВ. Проведение дорогостоящих экологических мероприятий должно проводиться своевременно (ликвидация скважин, амбаров-накопителей, рекультивация земель), а не отодвигаться на неопределенный срок.

Технологическая безопасность работы сооружений в цепочке "добыча - сбор - подготовка - транспортировка" во многом обеспечивается равномерностью отработки запасов нефти. Для этого необходимо располагать достоверной информацией о распределении энергетического потенциала залежи, который отражается с помощью карт изобар. Здесь принципиально важным является выбор схемы кустования скважин. Известно, что чем крупнее кустовые площадки, тем дороже бурение скважины, поскольку необходимы большие отходы забоев от вертикали (до 2-4 км и более). Однако при этом сокращается стоимость коридоров коммуникаций и повышается степень экологической безопасности промысла в целом.

Куст скважин

Под кусты скважин отводится площадка естественного или искусственного участка территории с расположенными на ней устьями скважин, технологическим оборудованием, инженерными коммуникациями и служебными помещениями. В составе укрупненного куста может находиться несколько десятков наклонно-направленных скважин. Суммарный дебит по нефти одного куста скважин принимается до 4000 , а газовый фактор - до 200 .

В состав технологических сооружений куста скважин обычно входят:

· приустьевые площадки добывающих и нагнетательных скважин;

· замерные установки;

· блоки подачи реагентов-деэмульгаторов и ингибиторов;

· блоки газораспределительные и водораспределительные;

· блоки закачки воды в нагнетательные скважины;

· станции управления насосами ЭЦН и ШГН;

· фундаменты под станки-качалки;

· трансформаторные подстанции;

· площадки под ремонтный агрегат;

· емкость-сборник и технологические трубопроводы.

В составе сооружений кустовой площадки может находиться узел подготовки сточных вод (УПСВ) с локальной закачкой воды в пласт. В этом случае отсутствует энергоемкая перекачка пластовых вод к пунктам сепарации нефти и обратно, а в составе транспортных коридоров отсутствуют агрессивные пластовые флюиды, что повышает экологическую безопасность промысла.

Строительство скважин с большими отходами забоя ограничивает применение глубинных штанговых насосов ввиду осложнений, связанных с истиранием труб. Во избежание аварий при выборе насосного оборудования предпочтение отдается ЭЦН и гидроприводным насосным системам в условиях закрытой системы сбора нефти и газа. Такие системы дают возможность подачи ингибиторов для предотвращения коррозии и парафинообразования.

Система сооружений подготовки нефти, сброса и закачки вод строится в зависимости от распределения запасов по площади залежи, темпов добычи, степени обводненности и газонасыщенности нефти, величины давления на устье скважины, расположения кустов скважин (рис. 5.1). Эти объекты должны обеспечивать:

· герметизированный сбор и транспортировку продукции скважин до ЦПС;

· отделение газа от нефти и бескомпрессорную транспортировку газа первой ступени сепарации до сборных пунктов, ГПЗ и на собственные нужды;

· замер расходов продукции отдельных скважин и кустов, учет суммарной добычи продукции всех скважин;

· предварительное обезвоживание нефти.

Рис. 5.1. Принципиальная схема системы сбора скважинной продукции на нефтяном промысле

Владимир Хомутко

Время на чтение: 10 минут

А А

Как устроен куст нефтяных скважин?

В процессе разработки нефтяной скважины очень важным является равномерное перемещение добываемого продукта. Именно эта равномерность выработки нефтяных запасов обеспечивает общую технологическую безопасность работы всех участвующих в цепочке “добыча сырья – сбор – предварительная подготовка – дальнейшая транспортировка” сооружений.

Знание того, как распределен энергетический потенциал конкретной залежи, который характеризуется картами изобар, имеет первостепенное значение, так как именно на основе этих данных составляется проект наиболее рационального размещения на промысле либо одиночных, либо кустовых скважин.

Кустовое бурение

Принципиально важен выбор схемы разработки промысла вообще и схемы кустования скважин в частности. Чем больше кустовые площадки, тем более затратным становится процесс бурения, так как необходимо обеспечить большие отходы от забоев.

Современные буровые технологии дают возможность бурить отходы по 2 – 4 километра по вертикали, и более.

При кустовом размещении стоимость обустройства коммуникаций (подъездные дороги, отсыпка площадки, прокладка линий электроснабжения, нефтесборы, водоводы и так далее) снижается, что не только приводит к существенной экономии капитальных затрат, но и повышает экологическую безопасность всего промысла.

Уменьшается землеемкость, снижаются нагрузки техногенного характера на экосистему, значительно меньше прочие экологические риски (особенно связанные с обустройством системы для сбора пластовых вод).

Куст нефтяных скважин – это специальная площадка, которая может быть как естественного, так и искусственного происхождения, на которой расположены устья скважин, удаленные от прочих кустов или одиночных скважин не менее, чем на 50 метров, а также технологическое оборудование и прочие необходимые для нормальной эксплуатации сооружения, инженерные коммуникации, ремонтное оборудование, бытовые и служебные помещения.

В процессе проектирования суммарный дебит куста нефтяных скважин необходимо брать из расчета не более 4 тысяч кубометров в сутки, при значении газового фактора не больше 200 кубометров.

В зависимости от того, какой способ эксплуатации кустовых скважин используется, на технологической площадке должны присутствовать перечисленные ниже сооружения:

• приустьевые площадки для нагнетательных и эксплуатационных скважин;
• установки для проведения замеров;
• промысловые трубопроводы;
• блоки подачи реагентов (ингибиторов, деэмульгаторов и прочих);
• гребенки (блоки газораспределения);
• площадки для размещения ремонтных агрегатов;
• якоря, обеспечивающие крепление ремонтного агрегата;
• фундаменты, на которых размещаются станки-качалки;
• пункты управления штанговыми глубинными или электрическими центробежными насосами;
• подстанции (трансформаторные);
• площадки под приемные инвентаризационные мостки;
• сборные емкости;
• блок закачки водного раствора в скважины нагнетательного назначения;
• водораспределительные гребенки.

Расчеты показывают, что укрупнение кустовых площадок в процессе выбора схем эксплуатации промысла является целесообразным как с экономической (экономия капвложений – 8-10 процентов, длина коммуникаций снижается на 45 процентов), так и с экологической точки зрения.

Каком бы ни был способ эксплуатации скважины. подъем нефти на поверхность идет через НКТ – специальные насосно-компрессорные трубы, которые спускают в ствол выработки перед началом добычи. Их диаметр выбирают, исходя из размера дебита скважины. Эксплуатацию осложняют парафиновые отложения, которые образуются на стенках трубных колонн, на аппаратуре устья и в выкидных линиях.

Обустройство скважин с большими длинами отходов ограничивает использование на них насосов типа ШГН (штанговые глубинные).

Кроме того, возникают сложности, связанные с истиранием труб, которое может привести к аварии (особенно в местах, где НКТ соединяются между собой). Чтобы избежать такого истирания, используются специальные муфты с повышенной прочностью, которые ставятся в местах искривления ствола.

На кустах с большими отходами в качестве насосов используют в основном ЭЦН (электрические центробежные), а также некоторые виды насосов с гидроприводом.

Гидроприводные агрегаты также позволяют обеспечивать подачу ингибиторов, которые защищают от коррозии и парафинистых отложений. Это дает возможность совмещать две технологии: подготовки рабочей жидкости и подготовки нефти, а это позволяет сэкономить на силовых линиях и существенно снизить экологические риски.

Сооружение дальнейших систем, обеспечивающих подготовку нефти, закачку и сброс вод зависит от:

1. распределения по площади добываемых запасов;
2. геологического разреза конкретного месторождения;
3. интенсивности добычи;
4. уровня обводненности;
5. степени газонасыщенности сырья;
6. величины давления на скважинное устье;
7. количества кустов;
8. инженерных и геологических условий строительства;
9. требований экологической безопасности.

Объекты, предназначенные для сбора и последующего транспорта получаемого из скважин сырья должны обеспечивать:

• герметичность сбора и транспортировки добываемого ресурса от устьев скважин до ЦПС (центрального пункта сбора);
• транспорт газа первой сепарационной ступени до ЦПС, до конечных потребителей и для собственных нужд без применения компрессорных установок;
• возможность проведения замеров добываемой продукции;
• разделение газа и нефти;
• суммарный количественный учет продукции, добываемой всеми скважинами куста;
• обезвоживание нефтяного сырья;
• предварительную подготовку нефти перед подачей в магистральный трубопровод;
• подогрев получаемой продукции, если её сбор и дальнейшая транспортировка при нормальных температурах невозможна.

Вся добываема газожидкостная смесь идет на ГЗУ (групповую замерную установку), на которой в автоматическом режиме производят периодические замеры дебитов каждой эксплуатируемой скважины.

Чаще всего используются замерные установки типа «Биус» и “Спутник”. Их общее количество и местоположение определяются в процессе технико-экономического расчета. Замерные установки, в случае возникновения такой необходимости, могут быть оборудованы блоками закачки реагентов.

После ГЗУ нефтегазовая смесь по промысловым нефтепроводам поступает либо на СП (сборный пункт), либо на ДНС (дожимную насосную станцию) для проведения её подготовки. Сбор, как правило, предусматривает отдельное поступление обводненной нефти и условно-безводного сырья, для чего от каждой ГЗУ тянут два разных коллектора.

СП бывают следующих типов:

На ЦПС поступающая с ГЗУ нефть подвергается полному циклу предварительной обработки, который состоит из трехступенчатого разгазирования в сепараторах и из доведения до нужных кондиций упругости насыщенных паров добытой нефти. Помимо этого, получаемое сырье подвергают обезвоживанию и обессоливанию, с целью получения нужных товарных кондиций.

Газ, отделенный в , очищают от оставшихся капель жидкости и либо утилизируют, либо перерабатывают, либо используют для собственных нужд и нужд прочих потребителей. На первой и второй ступени газ движется, используя собственное давление, а на конечной ступени его нужно компримировать.

Попутные пластовые воды от сырой нефти отделяют на УПН (установках подготовки нефти), которые, как правило, входят в структуру ЦПС.

В УПН есть специальные резервуары, где добытое сырье отстаивается, трубчатые печи для подогрева нефтяной эмульсии, а также устройства обезвоживания и обессоливания сырья. После прохождения УПН нефть перекачивается в резервуар для товарной продукции, а затем поступает в магистральную трубопроводную систему.

Если нужные кондиции – не достигнуты, то нефть автоматически идет в специальный сепаратор-делитель, а оттуда – повторно на УПН.

Устройство подготовки сырой нефти

Техпроцесс и оборудование УПН должны обеспечивать:

• максимально глубокое обезвоживание сырья;
• его кондиционное обессоливание;
• снижение до необходимых значений упругости нефтяных паров;
• приемку некондиционного сырья и его отправку на повторную обработку;
• возможность повторного использования реагента и теплоты дренажной воды с помощью их возврата в начальную ступень процесса.

Технологический процесс нефтеподготовки должен отвечать следующим требованиям:

1. сохранение полной герметичности процесса нефтеподготовки;
2. доведение сырья до требуемых товарных кондиций;
3. обеспечивать маневренность и гибкость работы УПН;
4. предусматривать возможность высвобождения из процесса используемого оборудования и трубопроводов при авариях и при проведении ремонтных работ;
5. возможность использования в процессе работы тепла скважинной продукции.

Резервуары

Для УПН куста нефтяных скважин необходимо наличие запасов сырья и место для хранения товарной нефти в следующих объемах:

• сырье – суточный объем, который обрабатывает УПН;
• товарная нефть – суточный объем, который способна выдавать УПН;

Также необходимы емкости для хранения сточных и пластовых вод и для приема аварийных сбросов.

Все это обеспечивается, как правило, стандартными стальными резервуарами (например, РВС).

После пропарки и очистки резервуарных емкостей образовавшиеся парафиновые отложения собираются в специальные земляные амбары, чья суммарная емкость определяется из расчета годового количества парафиновых отложений.

Отделяемый от нефти в сепараторах попутный газ поступает в УПГ, где, в зависимости от его дальнейшего использования и способа доставки его потребителям проводятся следующие подготовительные процессы:

• осушение газа от оставшейся влаги с помощью абсорбции;
• осушение газа и извлечение из него тяжелых углеводородных фракций при помощи НТК (низкотемпературная конденсация).

Выделяемый в процессе газоподготовки углеводородный конденсат либо отправляют в товарную нефть (в случае, если при этом упругость нефтяных паров остается в допустимых пределах), либо в нефтяное сырье перед первой сепарацией.

Установка подготовки газа

ДНС (дожимные насосные станции)

Если расстояние от куста скважин до ЦПС достаточно большое, и давления в устье не хватает для транспорта добываемых флюидов, ставятся ДНС, чья основная задача – обеспечить сырье дополнительной энергией для комфортной транспортировки.

ДНС должна обеспечить:

• проведение сепарации сырья первой ступени (предварительный газоотбор);
• в случае необходимости – предварительное обезвоживание сырого продукта;
• при возникновении необходимости – нагрев нефтяного сырья;
• необходимо давление для транспорта нефти на ЦПС;
• транспорт нефтяного газа первой ступени на ГПЗ, ЦПС или для собственных нужд без применения компрессоров;
• очистку пластовых вод в герметичных аппаратах при естественных температурах под давлением первой сепарационной ступени;
• транспортировку подготовленных пластовых вод (при наличии предварительного сброса) в систему, поддерживающую давление в пласте (ППД);
• поступление из водоотделительных устройств воды, качество которой позволяет закачивать её в пласт без какой-либо добавочной подготовки;
• количественный учет попутного газа, нефтяного сырья и подготовленной пластовой воды;
• возможность закачки химических реагентов (деэмульгаторов или ингибиторов).

Сооружения, входящие в состав ДНС:

1. блок предварительного газоотбора;
2. сепаратор для нефтяного сырья;
3. насосный блок, оборудованный буферной емкостью;
4. устройство предварительного обезвоживания нефти;
5. устройство для очистки пластовых вод;
6. систему аварийных резервуаров;
7. нефтезамерный блок;
8. газозамерный блок;
9. водозамерный блок;
10. компрессорный воздушный блок, обеспечивающий питание контрольных и автоматических приборов;
11. в случае необходимости – блок подогрева сырья;
12. реагентный блок, который обеспечивает закачки реагентов перед началом первой ступени сепарации;
13. блок, обеспечивающий закачку ингибиторов в нефте- и газопроводы;
14. подземная дренажная ёмкость.

Аварийные горизонтальные резервуары, входящие в состав ДНС, должны быть рассчитаны на сепарационное рабочее давление. Суммарная вместимость таких резервуаров должна обеспечивать свободный прием наибольшего объема, поступающего на ДНС за два часа. Как правило, ДНС проектируют автоматизированными и блочными, в основном – без постоянного персонала для их обслуживания.

Аварийное сжигание газа, поступающего с ДНС. Факельная система

В такую систему подается газ, который используется для продувки трубопроводов и другого оборудования, а также газ, который из-за аварии или ремонта оборудования не могут принять сооружения, готовящие его к транспортировке.

Высоту факела и его диаметр определяют с помощью расчетов, учитывая допустимую концентрацию вредных веществ в атмосфере, а также допустимые тепловые воздействия на объекты куста скважин и на работающий там персонал.

Высота факельной трубы не должна быть менее:

• 10 – ти метров – для низкосернистых газов;
• 35-ти метров – для содержащих сероводород газов.

Факельная установка

Скорость движения сжигаемого газа в устье ствола факельной системы должна исключать отрыв пламени, и быть не более 80-ти метров в секунду. Зажигание факела должно быть дистанционным и автоматическим, оборудованное отдельным подводом газа к устройству запала.

Чтобы обеспечить улавливание влаги и конденсата, перед трубой факела необходимо оборудовать конденсатосборник.

ЦПС

Центральные сборные пункты представляют собой универсальные технологические объекты, на которых добываемое сырье разделяют на товарную нефть, сточные воды и газ.

Стоки очищают до уровня, который должен соответствовать установленным требованиям, а затем вводят в систему поддержания давление в пласте. Неочищенные стоки подают в специальные скважины-поглотители с целью их утилизации.

ЦПС должен обеспечить:

• приемку и предварительное разделение поступающего из куста скважин сырья;
• приемку и количественный учет поступающей продукции;
• нефтеподготовку;
• подготовку и, при необходимости, безопасную утилизацию сточных и пластовых вод (в том числе- ливневых);
• приемку и количественный учет получаемой на ЦПС товарной нефти;
• приемку и предварительную подготовку к транспортированию попутного газа;
• подачу подготовленного товарного нефтяного сырья в сисему магистральных трубопроводов.

Для сбора атмосферных осадков и разлившихся жидкостей на ЦПС должен быть предусмотрен специальный резервуар.

Площадки, на которых размещается технологическое оборудование, должны быть с бетонным покрытием на 15 сантиметров выше земли. Уклоны таких площадок для отвода дождевой воды должны быть не меньше, чем 0,003 градуса. Если на ЦПС возможен разлив горючих продуктов, то её площадку следует оградить бетонными бортиками не менее 15-ти сантиметров в высоту.

Площадки, на которых расположены печи и блоки для подогрева сырья, должны быть ограждены либо земляным валом, либо сплошной стеной, либо бордюрным камнем. Высота такого заграждения во всех случаях должна быть минимум полметра.

Уровень вибрации и шума используемого оборудования должен быть меньше предельно допустимых санитарных нормативов.

Если есть необходимость использовать агрегаты с высоким шумовым уровнем, то нужно предусмотреть:

• установку шумоподавителей;
• систему дистанционного управления таким агрегатом;
• звукоизоляцию в наблюдательных кабинах.

Последнее время активно внедряются так называемые КСП (комплексные пункты сбора), либо их модификации, которые называются автономные установки (АУ). Особенно такие системы характерны для мелких месторождений.

На любом сборном пункте должен быть резервный парк ёмкостей (включая аварийные резервуары).

В состав таких узлов входят:

1. устройства для дозирования и последующей подачи реагентов-деэмульгаторов;
2. аналогичные устройства для ингибиторов;
3. устройства, обеспечивающие подачу химических реагентов;
4. оборудованное хранилище реагентов.

Реагентная установка

УПС – установки для предварительного сброса пластовой воды

УПС должны обеспечивать:

• подготовку водонефтяной эмульсии к процессу расслоения перед тем, как она поступит в отстойник;
• разделение жидкости и газа (сепарацию) и предварительный отбор отделенных газов;
• первичное обезвоживание сырой нефти до уровня водосодержания не больше 5-ти – 10-ти процентов;

Подготовки эмульсии к расслоению выполняют с помощью деэмульгаторов, которые подаются перед первой сепарационной ступенью.

Предварительное обезвоживание нефти необходимо, если её обводненность находится на уровне не меньше 15-ти – 20-ти процентов. Этот процесс, как правило, обеспечивают деэмульгаторы с высокой эффективностью при низких и нормальных температурных значениях, что позволяет обойтись без дополнительного нагрева сырья.

Сброс пластовой воды после предварительного обезвоживания эмульсии происходит под действием остаточного давления.

КС – компрессорные станции кустов скважин

КС могут быть как отдельными объектами обустройства промыслов, так и входить в состав технологических комплексов ЦПС. Их основное назначение – обеспечение транспортирования газа на ГПЗ или конечным потребителям, а также компримирование газа на сооружениях газоподготовки перед дальнейшей транспортировкой и при газлифтной системе нефтедобычи.

Поступающий на КС газ предварительно нужно очистить от остаточных капель жидкости и механических примесей. Эти требования прописаны в ТУ на используемые компрессоры.