Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти введение в специал
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.В. Поплыгин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ НЕФТИ: ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2014
Стр. 1 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
УДК 622.276 П57
Рецензенты:
канд. техн. наук М.С. Турбаков (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
канд. техн. наук С.В. Колесников (ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ)
Поплыгин, В.В.
П57 Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти : введение в специальность : учеб. пособие / В.В. Поплыгин. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 172 с.
ISBN 978-5-398-01197-5
Приведены сведения из истории добычи нефти в России и Пермском крае. Дана общая характеристика нефтяных месторождений в Пермском крае. Рассмотрены вопросы, связанные с поиском и разведкой нефтяных месторождений, бурением скважин, разработкой и эксплуатацией залежей, сбором и подготовкой продукции скважин. Представлены материалы по организации производства, экологической безопасности при добыче нефти в ООО «ЛУКОЙЛПЕРМЬ».
Для студентов и бакалавров, обучающихся по профилю «Нефтегазовое дело».
УДК 622.276
Пособие издано при поддержке ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».
ISBN 978-5-398-01197-5 |
© ПНИПУ, 2014 |
Стр. 2 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие..................................................................................................... |
5 |
|
1. |
Краткая история добычи нефти.................................................................. |
6 |
2. |
Роль нефти и газа в современной экономике России............................. |
14 |
3. |
Общая характеристика нефтяных месторождений................................. |
16 |
|
3.1. Нефтяной пласт, залежь, месторождение......................................... |
16 |
|
3.2. Фильтрационно-емкостные свойства горных пород....................... |
19 |
|
3.3. Неоднородность коллектора.............................................................. |
21 |
|
3.4. Состав и свойства пластовых флюидов............................................ |
23 |
|
3.5. Термодинамические условия............................................................. |
34 |
4. |
Поиски и разведка залежей нефти и газа................................................. |
39 |
|
4.1. Виды, методы поисковых и разведочных работ на нефть и газ..... |
41 |
|
4.2. Разведочное бурение и исследование скважин................................ |
43 |
5. |
Понятие о скважине. Виды скважин........................................................ |
45 |
6. |
Строительство и освоение нефтяных и газовых скважин...................... |
48 |
7. |
Основы разработки нефтяных и газовых месторождений ..................... |
51 |
|
7.1. Гидродинамический режим работы залежи..................................... |
51 |
|
7.2. Показатели разработки нефтяных и газовых месторождений. |
|
|
Стадии разработки.............................................................................. |
60 |
8. |
Эксплуатация нефтяных и газовых скважин........................................... |
64 |
|
8.1. Фонтанная эксплуатация скважин.................................................... |
64 |
|
8.2. Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосными |
|
|
установками......................................................................................... |
66 |
|
8.3. Эксплуатация нефтяных скважин установками погружных |
|
|
электроцентробежных насосов.......................................................... |
71 |
|
8.4. Эксплуатация скважин винтовыми насосами.................................. |
77 |
|
8.5. Эксплуатация скважин установками электродиафрагменных |
|
|
насосов................................................................................................. |
80 |
|
8.6. Одновременно-раздельная эксплуатация двух пластов в одной |
|
|
скважине.............................................................................................. |
83 |
|
8.7. Системы телеметрии скважин........................................................... |
87 |
|
|
3 |
Стр. 3 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
8.8. Энергосбережение при эксплуатации скважин............................... |
89 |
8.9. Ремонт скважин.................................................................................. |
91 |
8.10. Увеличение производительности скважин.................................... |
96 |
9. Поддержание пластового давления........................................................ |
105 |
10. Сбор и подготовка скважинной продукции на промыслах................ |
121 |
11. Организация производства на нефтедобывающем предприятии..... |
138 |
11.1. Особенности организации производственного процесса |
|
добычи нефти и газа......................................................................... |
138 |
11.2. Организация производства в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» ........... |
141 |
11.2.1. Организация производства в цехе добычи нефти и газа.......... |
145 |
11.2.2. Управление предприятием с помощью современных |
|
технологий........................................................................................ |
151 |
12. Экологическая безопасность при добыче нефти |
|
в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» .................................................................... |
163 |
13. Кадровая и социальная политика ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» ........... |
167 |
Список литературы...................................................................................... |
169 |
4
Стр. 4 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Добыча и последующая продажа нефти и газа в настоящее время является основной статьей дохода в бюджете России. Работа
внефтегазодобывающих компаниях и подрядных организациях требует от молодых специалистов владения базовой информацией о добыче нефти и газа, понимания роли инженера на различных этапах добычи, транспорта и подготовки нефти и газа.
Впособии рассмотрены основы нефтегазового дела, роль нефти
вразвитии промышленности и экономики РФ и Пермского края. Отдельные главы посвящены физико-химическим свойствам нефти, газа и газового конденсата, условиям залегания пластов-кол- лекторов. Приведены сведения об основных способах эксплуатации скважин и сборе их продукции на промысле. На примере основного нефтедобывающего предприятия Прикамья ООО «ЛУКОЙЛПЕРМЬ» рассмотрены вопросы организации производственных процессов добычи нефти и газа, применения инновационных технологий, позволяющих в сложных геолого-технологических условиях эффективно добывать нефть.
5
Стр. 5 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
Началом становления нефтяной промышленности в России можно считать 1848 г., когда под руководством В.Н. Семенова и Н.И. Воскобойникова в Биби-Эйбате (Азербайджан) была пробурена первая в мире нефтяная скважина. В Америке первая нефть была добыта полковником Эдвардом Л. Дрейком в 1859 г. В 1871 г. в Азербайджане спущен на воду первый нефтяной танкер. В1872 г. семья известных нефтепромышленников Нобелей открыла в Баку первую нефтяную компанию, а еще через три года построила свой первый нефтеперегонный завод.
Совершенствование способов строительства скважин способствовало увеличению средних глубин нефтяных скважин и включению в эксплуатацию все более продуктивных нефтяных горизонтов.
Динамика изменения нефтедобычи в России в дореволюционный период выглядит следующим образом: в 1860 г. добыча нефти составляла 4 тыс. т, в 1864 г. – 9 тыс. т, в 1890 г. – 3,8 млн т, а в 1900 г. – 10,4 млн т. В 1901 г. было добыто рекордное для России количество нефти – 11,5 млн т. Перед революцией добыча нефти снизилась до 8,8 млн т.
После завершения гражданской войны восстановление нефтяной промышленности было одной из главных задач страны. В результате в 1928 г. добыча нефти составила 11,6 млн т, в 1930 г. – 18,5 млн т, а в 1932 г. – 22,3 млн т. По объемам добычи нефти (19,5 % мировой) СССР вышел на 2-е место в мире.
В 1928 г. добыча нефти в СССР превысила максимальный уровень нефтедобычи России в 1901 г. и составила 11,6 млн т. В предвоенные годы продолжалось дальнейшее развитие нефтедо-
|
бывающей промышленности. На всех Бакинских месторождениях |
|
были вовлечены в разработку нефтеносные горизонты Нижнего |
|
отдела продуктивной толщи, открыто много новых месторожде- |
|
6 |
Стр. 6 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
ний. Было введено в разработку большое число новых нефтяных месторождений на Северном Кавказе, в Средней Азии, Казахстане. В 1932 г. – на Ишимбаевском месторождении в Башкирии. После открытия ишимбаевской нефти и в связи с наметившимися большими перспективами нефтеносности Урало-Волжского района в 1934 г. было принято решение об организации нефтяной базы в районах западных и южных склонов Уральского хребта.
Добыча нефти в СССР в 1941 г. достигла 33 млн т, в том числе 23,5 млн т было добыто на бакинских промыслах, 5 млн т – на Северном Кавказе и около 2 млн т – в Урало-Поволжье.
Еще в 1943 г. в Жигулевских горах на Волге впервые была получена нефть из девонских пластов. В сентябре 1944 г. в центре Туймазинского месторождения разведочной скважины был получен мощный фонтан нефти из девонских горизонтов с глубины 1700 м. Таким образом, была доказана промышленная нефтеносность этих древнейших отложений, распространенных на северовостоке европейской части России.
В послевоенные годы на Кавказе вступили в строй действующих новые нефтяные месторождения в районах Краснодара и Грозного, а также морские промыслы в районах Баку
иМахачкалы.
ВТатарии, на Бавлинском месторождении, в 1948 г. была открыта девонская нефть, а в 1951 г. – восточнее Туймазинского месторождения вступило в строй Серафимовское девонское месторождение, в 1949 г. в Татарии – Ромашкинское. За короткий срок девонские и угленосные залежи нефти были открыты также в Куйбышевской, Волгоградской, Саратовской, Пермской и Оренбургской областях.
В1949 г. достигнут довоенный уровень добычи нефти, в стране было добыто 33,3 млн т нефти, из которых 8 млн т – в УралоВолжских районах.
С1951 г. нефтедобывающая промышленность развивается ускоряющимися из года в год темпами, что обусловлено открытием
и вводом в эксплуатацию новых нефтяных месторождений не
7
Стр. 7 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
только на Урале и в Поволжье, но также на Северном Кавказе, в Азербайджане (на суше и на море), в республиках Средней Азии на Украине.
В 1955 г. было добыто 70,8 млн т нефти, в 1960 г. – 147,9 млн т, в 1965 г. – 242,9 млн т. В 60-х годах вступили в строй действующих новые нефтяные месторождения в Западной Сибири, на п-ове Мангышлак и в Белоруссии. В короткий срок Западно-Сибирский нефтеносный район стал ведущим и по уровню добычи нефти обогнал все другие районы страны.
Свводом в действие нефтяных месторождений этого района,
атакже месторождений полуострова Мангышлак, Белоруссии,
Пермской, Тюменской и Оренбургской областей, Удмуртии и Республики Коми темпы роста добычи нефти еще более возросли. Если в 1965–1970 гг. среднегодовой прирост добычи нефти составлял 21 млн т, то в 1971–1975 гг. годовой прирост равнялся уже 27,6 млн т. В 1970 г. было добыто 352,8 млн т нефти, в 1977 г. – 545,7 млн т, включая газовый конденсат.
Нефть на территории Пермского края была впервые обнаружена 16 апреля 1929 г. Рядом с поселком Верхнечусовские Городки получен первый нефтяной фонтан с дебитом 40 т в сутки. Скважина-«бабушка» № 20, пробуренная под руководством профессора П.И. Преображенского и бурового мастера П.М. Позднякова, положила начало освоению нефтяных богатств Пермского края и всей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В ходе буровых работ было открыто совершено случайно месторождение калийных солей. Открытие нефти в Прикамье стало началом «Второго Баку». Освоением нефти Урала руководил академик И.М. Губкин. В сентябре 1929 г. он в составе правительственной комиссии принимал участие в инспектировании Верхнечусовского месторождения. Именно там, на просторах реки Чусовой, было принято историческое решение о начале поисковых работ на нефть вдоль западного склона Урала – от Эмбы до Ледовитого океана. В 1930-х гг. главной нефтяной осью Прикамья стал Краснокамск.
8
Стр. 8 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
16 июня 1934 г. на стройплощадке Краснокамского бумкомбината бурмастером И. М. Пичугиным при бурении артезианской скважины на глубине 180 метров была обнаружена нефть [20].
В1933 г. прикамские промыслы дали около 15 тыс. т нефти. Во время Великой Отечественной войны пермская нефть обеспечивала потребности фронта и тыла в топливе [20].
Во многом благодаря самоотверженному труду нефтяников Прикамья Красная Армия отражала натиск врага и, перейдя в наступление, дошла до Берлина. Всего в годы Великой Отечественной войны пермские нефтяники добыли 904 тыс. т нефти, произвели 387 тыс. т нефтепродуктов.
ВПрикамье был создан нефтяной комплекс завершенного цикла, включающий перерабатывающую и машиностроительную отрасли.
1950–1980-е гг. считаются периодом подъема нефтедобычи
вПрикамье. В объединение «Пермнефть» вместе с пятью нефтегазодобывающими управлениями – «Краснокамскнефть», «Полазнанефть», «Чернушканефть», «Кунгурнефть» и «Осинскнефть» – входило около 40 сервисных предприятий с более 30 тыс. работников. 16 марта 1966 г. Указом Президиума ВС СССР за успешное выполнение заданий семилетнего плана (1959–1965 гг.) объединение «Пермнефть» было награждено орденом Трудового Красного Знамени. В 1976 г. в Прикамье был достигнут наивысший за всю историюуровень добычинефти– 23 млн 427,1 тыс. т. В1976–1980 гг. развернулась разведка и эксплуатация северных месторождений, расположенных в Красновишерском, Усольском, Соликамском районах [20].
В1978 г. на Пермский нефтеперерабатывающий завод был отправлен первый эшелон с Юркчукского и Чашкинского месторождений.
С1995 года начинается новый период истории добычи пермской нефти: объединение «Пермнефть» вошло в состав нефтяной компании «ЛУКОЙЛ». Новое предприятие стало называться «ЛУ-
9
Стр. 9 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
КОЙЛ-Пермнефть». Тогда же было организовано ЗАО «ЛУКОЙЛПЕРМЬ» с участием Пермской финансово-производственной группы, которое в последующие годы выполняло решение правления ОАО «ЛУКОЙЛ» по реструктуризации нефтедобывающих активов на территории Пермского края, а также в Республике Коми, Ханты-Мансийском автономном округе, на Нижней Волге. Кадры и опыт, накопленные в ходе этой работы, были использованы руководством компании «ЛУКОЙЛ» при создании «ЛУКОЙЛ Оверсиз Холдинг Лимитед» – оператора зарубежных проектов компании [20].
В2003 г. Правление ОАО «ЛУКОЙЛ» принимает решение реорганизовать нефтедобывающие мощности с целью оптимизации системы управления компании.
Врезультате оба пермских предприятия «ЛУКОЙЛа» объединились в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». В июле 2006 г. этап организационных преобразований был завершен, и ООО «ЛУКОЙЛПЕРМЬ» перешло в прямое подчинение ОАО «ЛУКОЙЛ». В настоящее время ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» – самое крупное нефтегазодобывающее предприятие Пермского края. Производственная
исоциальная деятельность ведется на территории 26 административных районов Пермского края и Республики Башкортостан. Ежегодно Обществом добывается свыше 12 млн т нефти [20].
Пермский край – один из немногих регионов, где наиболее полно представлена вертикаль нефтегазовой индустрии «ЛУКОЙЛа». Ведущие предприятия группы дочерних обществ ОАО «ЛУКОЙЛ» Пермского края – ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»,
ООО«ЛУКОЙЛ-Пермнефтепродукт», ООО «Пермнефтегазпереработка» – занимают ведущие позиции в промышленном комплексе Прикамья, обеспечивают поступательное развитие краевой экономики, принимают активное участие в решении основных социальных проблем региона. Общая численность основных коллективов пермского «ЛУКОЙЛа» – около 20 тыс. человек. Нефтяной комплекс обеспечивает стабильной работой еще 20 тыс. жителей Прикамья. Они трудятся в подрядных и сервисных организациях нефтяников.
10
Стр. 10 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |