Сергей Пронин - О нефти и газе доступным языком
Скважинные центробежные и винтовые насосы приводятся в действие погружными электродвигателями. Электроэнергия подводится к двигателю по специальному кабелю. Установки ЭЦН и ЭВН довольно просты в обслуживании, так как на поверхности имеются станция управления и трансформатор, не требующие постоянного ухода.
При больших подачах УЭЦН имеют достаточный КПД, позволяющий конкурировать этим установкам со штанговыми установками и газлифтом.
При этом способе эксплуатации борьба с отложениями парафина проводится достаточно эффективно с помощью автоматизированных проволочных скребков, а также путем нанесения покрытия на внутреннюю поверхность НКТ.
Межремонтный период работы УЭЦН в скважинах достаточно высок и достигает 600 суток.
Скважинный насос имеет 80—400 ступеней. Жидкость поступает через сетку в нижней части насоса. Погружной электродвигатель маслозаполненный, герметизированный. Во избежание попадания в него пластовой жидкости устанавливается узел гидрозащиты. Электроэнергия с поверхности подается по круглому кабелю, а около насоса — по плоскому. При частоте тока 50 Гц частота вращения вала двигателя синхронная и составляет 3000 мин(-1).
Трансформатор (автотрансформатор) используют для повышения напряжения тока от 380 (напряжение промысловой сети) до 400— 2000 В.
Станция управления имеет приборы, показывающие силу тока и напряжение, что позволяет отключать установку вручную или автоматически.
Колонна НКТ оборудуется обратным и сливным клапанами. Обратный клапан удерживает жидкость в НКТ при остановках насоса, что облегчает запуск установки, а сливной освобождает НКТ от жидкости перед подъемом агрегата при установленном обратном клапане.
Для повышения эффективности работы для извлечения вязких жидкостей используется скважинные винтовые насосы с погружным электродвигателем. Установка скважинного винтового насоса, подобно установке ЭЦН, имеет погружной электродвигатель с компенсатором и гидрозащитой, винтовой насос, кабель, обратный и сливной клапаны (встроенные в НКТ), оборудование устья, трансформатор и станцию управления. За исключением насоса, другие части установки идентичны.
Подземные погонщики. Заводнение
Если вы думаете, что нефть так же легко поддается перекачке, как, скажем, вода, то глубоко ошибаетесь. Во-первых, нефть гораздо сложнее воды по составу. Во-вторых, она может быть весьма вязкой. В-третьих, нефтяное месторождение - это не колодец. Нефть может прятаться в бесчисленных подземных лабиринтах, протоках, ловушках, линзах. Чтобы извлечь ее из всех подземных закоулков, промысловики используют своеобразных «погонщиков».
Чаще всего для этой цели используют обыкновенную воду. Ее закачивают в пласт взамен такого же количества добытой нефти. Для этого за контуром месторождения бурят нагнетательные скважины, в которые и подается вода. Таким образом, давление в пласте остается все время постоянным. Это дает возможность увеличить нефтеотдачу пласта до 70%.
В тех случаях, когда площадь месторождений велика и законтурное обводнение уже не помогает, используют другую разновидность этого способа - внутриконтурное обводнение.
Воздействие на пласт в этом случае осуществляется через систему нагнетательных скважин, расположенных по той или иной схеме внутри контура нефтеносности. Это более интенсивная система воздействия на залежь нефти, позволяющая сократить сроки выработки запасов и быстро наращивать добычу нефти.
Различают несколько разновидностей внутриконтурного заводнения: разрезание залежи линиями нагнетательных скважин на полосы, кольца, создание центрального разрезающего ряда с несколькими поперечными рядами и в сочетании с приконтурным заводненном...
Выбор схемы расположения нагнетательных скважин определяется конкретными геологическими условиями, экономически целесообразными сроками выработки запасов и величиной необходимых капвложений.
Если же и этого недостаточно число скважин еще увеличивают. Получается так называемое площадочное обводнение.
Обводнение позволяет не только увеличить отдачу нефтяного пласта, но и сократить сроки нефтедобычи, использовать месторождение более интенсивно. Поэтому вода используется в качестве «погонщика» почти на всех месторождениях страны.
Тем временем ученые ищут новые способы повышения КПД месторождений. А что если закачивать под землю не воду, а углеводородный газ? Ведь известно, что нефть и эти газы взаимно растворимы извлечь же из подземной кладовой газожидкостную смесь намного легче, чем жидкость... Провели опыты. И что же? Оказалось, что таким способом можно извлечь до 90% нефти! При этом вовсе не обязательно, чтобы газ поступал во все пространство, занимаемое нефтью. Достаточно заполнить газом всего 1,5—2% от общего объема, нефтеотдача пласта резко возрастает.
Однако есть у этого способа и весьма существенный недостаток: закачивать в недра под большим давлением только что добытый газ — довольно дорогое удовольствие. Поэтому этот способ используют лишь на месторождениях с наиболее ценной, легкой нефтью.
На тех же месторождениях, где преобладает тяжелая, густая нефть используют другие способы повышения эффективности добычи.
Химические хитрости
Чтобы густая нефть с большей легкостью поднималась по трубам, надо, конечно, прежде всего, сделать ее более жидкой.
В последнее время на нефтедобывающих промыслах стали использовать особые вещества, имеющие довольно сложное название - мицеллярные дисперсии. Основными составляющими этих композиций являются нефтерастворимые поверхностно-активные вещества, спирт, углеводородный растворитель типа керосина или легких фракций нефти. Добавляют сюда и воду.
Именно поэтому по внешнему виду мицеллярные дисперсии практически неотличимы от обычной воды - такая же светлая, прозрачная жидкость. Но главную роль здесь играют уже не молекулы H2O, а молекулы поверхностно-активных веществ. Попав в пласт, они и образуют с нефтью эмульсию, дисперсную фазу которой составляют сложного состава частицы - мицеллы. При этом нефть как бы отрывается от породы, и ее удается выкачать из коллектора практически всю.
Еще одно неоценимое свойство возникающих эмульсий - они являются обратимыми системами. То есть достаточно на дневной поверхности добавить в поступающую из скважины эмульсию еще немного воды, как из нее выделяется свободная нефть, а поверхностно-активные вещества оказываются снова готовыми к работе.
Вообще, надо признать, что химики оказывают нефтяникам и ряд других важных услуг.
Известно, например, что бурение невозможно без специальных бурильных растворов. Обычно глинистые бурильные растворы готовят прямо на месте, доставляя в район бурения сухую глину. Однако приготовление раствора - вещь достаточно тонкая: кроме глины в воду добавляют и другие вещества, состав и количество которых зависит от применяемой техники, давления в пласте, геологического строения недр...
В настоящее время существует по крайней мере два десятка специальных ингредиентов, улучшающих качество бурильных растворов и снижающих затраты на бурение. В некоторых случаях даваемая ими экономия в 10-15 раз превосходит затраты на изготовление самой добавки!
Еще одна проблема, в решении которой неоценимую помощь промысловикам оказывает химия - защита оборудования от отложения парафинов. Часто при добыче высокопарафинистых нефтей специалисты сталкиваются с неприятным явлением. Пока нефть находится в залежи под давлением, температура ее достаточно высока. Но по мере продвижения к забою и дальше по скважине и давление, и температура падают. Тяжелые парафиновые углеводороды начинают выделяться из жидкости и откладываться на всех поверхностях, с которыми соприкасается нефть. Очистка оборудования от налипшего парафина связана с огромными затратами и техническими трудностями.
Но уже разработаны вещества, добавка которых в нефть препятствует образованию скоплений парафина, способствует их смыванию с металлических поверхностей оборудования на всем пути нефти к потребителю. Такие вещества недешевы, но, тем не менее, их применение окупает все затраты.
Нефть в море
О том, что запасы нефти есть не только на суше, но и под морским дном, известно довольно давно. Вот уже, считай, полвека существуют «Нефтяные камни» — промысел в Каспийском море. Сегодня нефтяные вышки появились и на других морях. Нефть добывают в Северном море, в Охотском, на Балтике...
На платформу можно попасть на вертолете или на катере. Семь миль от берега, и вот вы уже у цели. Остов искусственного острова, который издали казался сложенным из спичек, вблизи оказывается переплетением толстенных труб. Сорок восемь из них уходят в толщу воды и еще на полсотни метров - в дно. Эти ноги и держат все сооружение.
