Морские нефтегазовые сооружения. Сооружения для добычи нефти


Классификация и состав машин, оборудования, сооружений и инструмента для добычи нефти и газа

Все машины, оборудование, механизмы, сооружения, средства механизации и инструмент всех назначений можно классифицировать, разделяя их на восемь главных групп, каждая из которых состоит из нескольких подгрупп, к которым и относятся конкретные технические средства данной группы.

I группа. Оборудование эксплуатационной скважины обеспечивает нормальное функционирование важнейшего из промысловых сооружений – эксплуатационной скважины, являющейся каналом, связывающим продуктивный пласт с дневной поверхностью. Надежность и эффективность оборудования этой группы полностью предопределяют надежность работы скважины. Оборудование этой группы включает:

1. Обсадные колонны труб, образующие ствол скважины и обеспечивающие его надежность.

2. Колонные головки, которые соединяют на устье скважины обсадные колонны в один узел, одновременно служат пьедесталом для спущенных в скважину средств ее эксплуатации.

3. Фильтры, которыми оснащают скважину в зоне продуктивного пласта для фильтрации пластовой жидкости или газа.

4. Клапаны-отсекатели пласта устанавливаются над фильтром для предупреждения открытого фонтанирования скважины. Клапанами-отсекателями пласта оснащаются фонтанирующие скважины.

5. Пакеры устанавливаются в скважине для ее разделения на участки и их герметизации.

6. Прискважинные сооружения, представляющие собой площадку в зоне устья скважины для ее обслуживания и ремонта.

II группа. Оборудование для эксплуатации скважин предназначено для подъема из скважины пластовой жидкости или газа. Часть оборудования спускается в скважину и является в этом случае «подъемником» (лифтом), а часть монтируется в зоне устья. В других случаях оборудование применяется для нагнетания в пласт жидкости или газа и оборудование называется нагнетательным. Группа состоит из следующих подгрупп.

1. Оборудование для фонтанных скважин. Это оборудование предназначено для эксплуатации только фонтанирующих нефтяных, газовых или газоконденсатных скважин. Оборудование состоит из подъемника (лифта), фонтанной арматуры и манифольда, позволяющих поднимать по скважине на поверхность продукцию, обеспечивать контроль и регулирование фонтанирования и поддерживать оптимальный режим работы скважины.

2. Газлифтное оборудование предназначается для эксплуатации скважины путем подачи сжатого газа к низу подъемника. К этому оборудованию относятся газлифтный подъемник с комплектом пусковых и рабочих клапанов, газлифтная арматура с КИП и манифольдом, компрессорные станции с мотокомпрессорами, холодильниками, оборудованием для подготовки газа и сложная сеть коммуникаций – трубопроводов для подачи газа к скважине со средствами автоматизации и регулирования. Газокомпрессорные станции с мотокомпрессорами используются для компримирования и нагнетания в скважину газа, энергия которого и обеспечивает подъем пластовой жидкости из скважины на поверхность.

3. Запорные устройства – один из наиболее часто применяемых видов оборудования для перекрытия и герметизации трубопроводов: нефте-, газо- и водопроводов. Запорные устройства применяются и в фонтанной арматуре для управления потоками жидкости или газа, а также при газлифтной и других видах эксплуатации скважин.

4. Насосно-компрессорные трубы (НКТ) широко применяются в нефтегазодобывающей промышленности при фонтанной, газлифтной и насосной эксплуатациях.

5. Штанговые скважинные насосные установки с механическим приводом нашли массовое применение на промыслах. Оборудование предназначено для подъема жидкости с помощью штангового насоса. К подгруппе относятся собственно скважинный насос, спущенный на НКТ и приводимый в действие колонной штанг, насосные штанги и поверхностный привод, включающий энергетическую установку и механический преобразователь вращательного движения вала привода установки в поступательное колонны штанг.

6. Штанговые установки с гидроприводом отличаются использованием гидравлического преобразователя вместо механического, что резко сокращает металлоемкость установки, ее массу и устраняет необходимость сооружения мощного фундамента под установку.

7. Бесштанговые установки центробежных скважинных электронасосов предназначены для эксплуатации высокодебитных скважин. В состав входят спускаемые в скважину погружной центробежный насос с электродвигателем и протектором, колонна насосных труб с токонесущим кабелем и поверхностная система управления электроприводом.

8. Бесштанговые электровинтовые скважинные насосы предназначены для эксплуатации скважин с небольшими дебитами и отличаются от предыдущих использованием вместо центробежного винтового насоса.

9. Бесштанговые гидропоршневые скважинные насосы используются для эксплуатации глубоких и наклонно направленных скважин. В состав установок входят спускаемый в скважину на колонне насосных труб гидроприводный скважинный насос, поверхностный силовой насос с приводом, нагнетающий рабочую жидкость в гидропривод скважинного насоса, и система подготовки рабочей жидкости.

10. Оборудование для эксплуатации одной скважиной нескольких разных по характеристикам пластов, которое размещается в одном стволе и включает комплекс разнотипного оборудования (например, фонтанного и насосного), в результате чего становится возможным при разработке многопластовых месторождений нефти и газа значительно сократить число эксплуатационных скважин. В состав оборудования этой подгруппы входят спускаемые в скважину пакеры, разделяющие ствол скважины на изолированные, связанные с разными пластами участки, и подъемники, позволяющие поднимать тем или иным способом жидкость или газ по колоннам труб на поверхность, где на устье скважины размещено устьевое оборудование, направляющее отдельно добытые нефть или газ с различными характеристиками в систему сбора.

III группа.Оборудование для подземного ремонта, освоения и обработки скважин предназначено для поддержания в течение всего периода эксплуатации скважины работоспособного состояния собственно скважины и спущенного в нее эксплуатационного оборудования. В группу входят:

1. Подъемники для спуско-подъемных операций внутрискважинной части фонтанных и газлифтных лифтов, скважинных насосов всех типов, колонн труб, штанг, кабеля. В состав подъемников входят привод, лебедка, транспортная база, полиспастная система, которые используются в основном для текущего ремонта.

2. Стационарные грузоподъемные сооружения работают в сочетании с подъемниками. К этой подгруппе относятся вышки, мачты, стеллажи разных типов и параметров, они используются в основном для текущего ремонта.

3. Спуско-подъемные агрегаты, к которым относятся агрегатированные на транспортной базе силовой привод, трансмиссия, лебедка, полиспастная система, вышка, стеллажи и средства механизации для спуска и подъема труб, штанг.

4. Подгруппы спуско-подъемных инструментов для спуско-подъемных операций с трубами или штангами при подземных ремонтах с помощью подъемников и комплекса специальных устройств – трубных элеваторов и штропов, ключей, спайдеров.

5. Оборудование для ремонта скважин под давлением. Ремонт скважин с высоконапорными пластами обычным способом связан с вероятностью открытого фонтанирования. Для его предупреждения, а также для спуска и подъема в скважину колонн труб или штанг под давлением применяется комплекс оборудования, включающий специальный подъемник для задавливания спускаемых труб и щтанг и устройства, герметизирующие устье скважины. Подъемник оснащен гидрофицированными средствами механизации спуско-подъемных операций, в большинстве случаев агрегатированных.

6. Оборудование для ликвидации открытых фонтанов. Для ликвидации открытого фонтанирования, а иногда и горящего фонтана используется оборудование для ремонта скважин под давлением в сочетании со специальными манипуляторами и противопожарной дистанционно управляемой техникой.

7. Оборудование для промывки скважин. Во время эксплуатации скважины в ее ствол попадают частицы песка и глин и осаждаются в виде пробки. Ствол и фильтр скважины загрязняются также смолами, парафином, продуктами коррозии и другими веществами, ухудшающими, а иногда полностью прекращающими приток пластовой жидкости или газа в скважину. Песчаные пробки удаляются промывкой с помощью передвижных промывочных агрегатов или тартанием. К этой группе оборудования относятся также промывочные агрегаты, позволяющие удалять из скважины загрязняющие ее смолы, парафин, и продукты коррозии.

8. Депарафинизационное оборудование, позволяющее удалять осаждающийся на подъемном оборудовании парафин во время эксплуатации или во время подземных ремонтов скважин. В первом случае применяются механические способы, во втором – термические.

9. Оборудование для капитального ремонта скважин – одно из наиболее сложных, поскольку к нему относятся целые установки, по схеме и функциональному назначению аналогичные буровым установкам. Они позволяют выполнять бурение, цементаж, исправление скважин, их освоение, а для этого включают в себя вышку, основания, талевую систему, лебедку, систему промывки, ротор, вертлюг, ведущую трубу, привод и трансмиссию, транспортную базу.

10. Инструмент для капитального ремонта скважин предназначен для ликвидации аварии внутри скважин, исправления ствола и извлечения из него отдельных деталей, для фрезерования и других работ внутри скважины при ее капитальном ремонте, а иногда и при текущем.

11. Подгруппа оборудования для внутрискважинных работ. Оснащенность скважин и подъемного оборудования, спущенного в скважину, клапанами-отсекателями пласта, пакерами, газлифтными клапанами делает необходимым периодическую их замену, управление ими, регулирование. Периодически возникает необходимость измерения внутрискважинных параметров (температур, давлений и т. д.). Все эти внутрискважинные работы выполняются с помощью специализированных агрегатов, приспособлений и инструмента составляющих самостоятельный комплекс.

IV группа. Оборудование и сооружения для интенсификации добычи нефти и газа и для увеличения нефтегазоотдачи пластов. Широкое применение этого оборудования позволяет сократить время разработки месторождений и количество оставшихся неизвлеченными нефти и газа. В группу входит следующее.

1. Оборудование и сооружения для подготовки воды. Большая часть нефтегазовых месторождений разрабатывается при одновременном нагнетании в пласт предварительно специально обработанной воды. Сооружения и оборудования по получению воды и ее подготовке и составляют эту подгруппу, включая водозабор, систему отстоя, коагулирования, химической и бактериологической обработки.

2. Подгруппы оборудования насосных станций и собственно насосы для нагнетания воды в пласт, к которым относятся здания насосных, обвязка насосов и энергетическое хозяйство, собственно нагнетательные насосы с приводом, обычно электрическим, системы дозировочных насосов для добавления к воде различных химических реагентов.

3. Подгруппы оборудования для нагнетания в пласт газа, к которым относятся компрессорные станции, основой которых являются компрессоры разных типов и характеристик (поршневые, турбинные с электрогазомоторным или газотурбинным приводом), энергетическое хозяйство, системы подготовки газа, контроля и регулирования.

4. Оборудование и коммуникационные сооружения, к которым относятся сети трубопроводов и распределительных устройств для подачи воды от насосных станций и газа от компрессорных к нагнетательным скважинам, а также система управления распределением воды и газа по скважинам.

5. Оборудование для гидроразрыва или кислотной обработки, для улучшения проницаемости пласта и его призабойной зоны. Первое состоит из комплекса агрегатов, связанных в период проведения операций по гидроразрыву общей обвязкой. В числе агрегатов используются насосные, обычно высокого давления, песковые, смесительные, автоцистерны и др. Оборудование для кислотной обработки представляет собой комплекс из цистерн с раствором кислоты, насосных агрегатов и обвязки, объединяющей их со скважиной в одну систему и позволяющей нагнетать раствор кислоты в пласт для увеличения проницаемости, а соответственно и притока жидкости и газа к скважине.

6. Оборудование для термического воздействия на пласт применяется с целью прогрева пласта и снижения за счет этого вязкости пластовой жидкости или для создания внутрипластового очага горения жидкости с образованием фракций, извлечение которых позволяет резко увеличить нефтеотдачу. К подгруппе относятся водоподогреватели, парогенераторы, оборудование для подогрева зоны фильтра скважины, нагнетатели разных типов.

V группа. Оборудование и сооружения для сбора продукции скважин, ее разделения – сепарации на нефть, газ, воду и примеси, измерения и первичной подготовки нефти, газа, газового конденсата. Оборудование этой группы расположено на поверхности, в основном на территории промысла. В группу входит следующее оборудование.

1. Оборудование и сооружения для разделения пластовой газированной жидкости на нефть, газ и воду. К ним относятся комплексы, состоящие из отстойников, сепараторов с обвязкой и средствами регулирования, перекачивания и запорной арматуры для первичного разделения продукции скважины.

2. Подгруппы оборудования и сооружений для подготовки товарной нефти, к которым относятся установки для обезвоживания нефти после предварительного отделения от нее основной доли воды, установки обессоливания, деэмульгаторы. Последние предназначены для разбивания стойких эмульсий. Эти группы также состоят из аппаратов, систем подогрева, электрооборудования, обвязки, запорной, регулировочной арматуры и контрольно-измерительной аппаратуры.

3. Перекачивающее оборудование состоит из промысловых, насосных и компрессорных перекачивающих установок и станции для перекачки продукции скважин, подготовленной нефти, газа, воды с центробежными или поршневыми, иногда винтовыми насосами, компрессорами и электроприводом с соответствующей обвязкой, КИП, запорной и регулирующей арматурой и средствами автоматизации.

4. Оборудование для хранения нефти. Подготовленная товарная нефть хранится в товарных парках, основными сооружениями в которых являются резервуары необходимой емкости, оснащенные системой замера, перекачки, улавливания легких фракций. Иногда парк имеет емкости для хранения газового конденсата и различных фракций газа.

5. Трубопроводные коммуникации, связывающие в единую систему скважины, насосные и компрессорные установки с остальным оборудованием группы. По трубопроводам перекачивается продукция скважины: нефть, газ, конденсат, вода. Сеть трубопроводных коммуникаций, особенно на промыслах, разрабатывающих многопластовые горизонты с нефтями и газом различных характеристик, оснащена большим числом замерных, запорных и регулирующих устройств.

6. Подгруппы оборудования для подготовки и первичной переработки газа на газоконденсатных и чисто газовых месторождениях. К этим подгруппам относится большое число установок с оборудованием и аппаратами для технологических процессов, в результате которых получаются углеводороды, являющиеся товарным сырьем для химической переработки, и сухой газ.

VI группа. Оборудование для эксплуатации морских нефтегазовых и газовых промыслов отличается особой сложностью, большой номенклатурой, часто уникальными размерами и высокими темпами совершенствования. Ниже перечислены подгруппы:

1. Кустовые стационарные платформы. К ним относятся платформы разных типов и конструктивных схем, служащих основанием для поверхностных устьев куста наклонно направленных скважин и размещения комплекса технических средств, обеспечивающих функционирование куста.

2. Центральные стационарные платформы, позволяющие разместить на них комплекс оборудования, связывающего кустовые платформы в единую систему.

3. Опоры стационарных платформ – сооружения, несущие стационарную платформу.

4. Блоки оборудования, размещаемые на стационарных платформах. Комплекс смонтированных в необходимом сочетании блоков модулей обеспечивает функционирование всей стационарной платформы.

5. Оборудование для эксплуатации скважин функционально аналогично обычному. Однако широкое применение имеют лишь фонтанное и газлифтное оборудование, реже гидропоршневые насосы. Для нагнетательных скважин используется оборудование, аналогичное применяемому на суше. Внутрискважинная часть подъемного оборудования по конструктивным схемам аналогична применяемым на суше, устьевая отличается.

6. Подводное оборудование. К этой подгруппе относятся прежде всего подводное устьевое оборудование скважин, а также все остальное оборудование, размещенное между поверхностями дна и воды.

7. Оборудование для беспричального налива нефти. Оборудование этой группы относится к нефтеналивному, однако отличается от обычного портового возможностью налива танкера в условиях морских акваторий без обычного причала.

8. Подгруппы береговых сооружений и оборудования, энергетического оборудования, флота специализированного обслуживания, водолазного комплекса по своей структуре, функциональным и принципиальным схемам аналогичны применяемым в других отраслях, однако отличаются конструктивным исполнением, характеристиками, параметрами, отражающими специфику морских промыслов и требований, предъявляемых технологическими процессами и операциями, выполняемыми в условиях морского или океанского шельфа.

VII группа. Оборудование ремонтно-механической службы для поддержания в работоспособном состоянии всего парка машин, специального оборудования, сооружений, составляющих промысловое хозяйство, за исключением скважин, а также оборудования транспортных служб.

VIII группа. Оборудование службы энергетики.

Из приведенного перечня систематизированных групп и подгрупп оборудования видно, насколько велика номенклатура машин, оборудования, сооружений, средств механизации и инструмента, применяемых для добычи нефти и газа.

Две последние группы – седьмая и восьмая – относятся по своему составу к оборудованию общепромышленного назначения, поэтому не рассмотрены.

Похожие статьи:

poznayka.org

Принципиальная схема, классификация и состав оборудования для добычи нефти и газа

        Нефть и газ превратились в главные источники энергетической мощи человеческого общества и в важнейший источник химического сырья. Обеспеченность государства нефтегазовым сырьем предопределяет уровень экономического развития страны, темпы технического прогресса.

        В начале XX века в мире добыча нефти составляла несколько млн. тонн, газ не добывался. В СССР в 1983 г. добывалось 2,7 млрд. т нефти , 2*103 млрд. т газа.

        В становлении нефтедобывающей промышленности выделяют три периода:

        1 период – малое потребление, небольшое количество месторождений, небольшая глубина скважин, малая вязкость нефти, отсутствие агрессивных сред и воды. Способ добычи – фонтанный. Газ не добывался, а попутный не использовался.

        2 период – потребность увеличилась, условия добычи усложнились, коллекторы расположены на больших глубинах 100 n, n=1 10 с более сложными геологическими условиями. Возникла проблема эффективного подъема нефти по скважине после окончания фонтанирования и ряд других проблем (сбор, перекачка, сепарация, очистка, хранение, транс-порт). Для этого были разработаны технологии подъема газлифтным, насосным способами и др. началось создание и внедрение новых видов техники – машин и оборудования для разработки нефтяных месторождений и добычи нефти. На этом этапе началась утилизация нефтяного газа. Было создано и внедрено оборудование для эксплуатации скважин фонтанным способом, оборудование для газлифтной эксплуатации скважин с мощными компрессорными станциями, установки для эксплуатации скважин штанговыми и бесштанговыми насосами, оборудование для сбора, перекачки, разделения продукции скважин.

        3 период – дальнейший технический прогресс общества потребовал увеличение использования нефти и газа. Поменялся топливно-энергетический баланс. В 1980 г. в СССР доля нефти и газа в топливно-энергетическом балансе составила 44% и 26%. Увеличилась потребность в них в химической промышленности. Это потребовало вовлечение в разработку глубоко залегающих нефтяных и газовых месторождений с нефтью высоких вязкостей, с большим содержанием агрессивных сред, воды, со сложными геологическими условиями и неблагоприятными условиями работ. Таким образом, данный этап характеризуется резким усложнением добычи нефти и газа. Для этого были разработаны технологии форсированного отбора жидкости, эксплуатации глубоких скважин, более совершенного разделения пластовой жидкости и газа, деэмульгирования, обессоливания, обезвоживания нефти и газа. Были разработаны технологии по обработке призабойных зон пласта и воздействия на пласты в целом; процессы увеличения проницаемости пласта, снижение вязкости пластовой жидкости, поддержание и восстановление пластового давления.

        Всё это потребовало создания и внедрения большого числа новых машин и оборудования, а это привело к созданию на промыслах служб обеспечения работоспособности этих машин. Были созданы сложные комплексы для ремонта и обслуживания оборудования скважин и средств их эксплуатации.

        В результате современный нефтегазовый промысел превратился в объект насыщенный техникой, автоматизированного управления и регулирования, позволяющий выполнять десятки сложных взаимосвязанных процессов. Всё это привело к формированию новой отрасли промышленности – нефтегазового машиностроения. В сложившихся условиях эта отрасль имеет решающее значение, а от того на сколько она эффективна полностью зависит функционирование нефтегазодобывающей промышленности. Одновременно с созданием нефтегазодобывающей промышленности и нефтепромыслового машиностроения формировалась наука в области их создания и сегодня она превратилась в самостоятельную область технических наук.

        Дальнейшее развитие нефтедобывающей отрасли связано с вовлечением в разработку всё большего числа мелких месторождений, месторождений со значительными глуби-нами скважин, с нефтью высоких вязкостей, насыщенной агрессивными средами. Оно связано с освоением месторождением на Крайнем Севере. Возникает необходимость: увеличить нефтеотдачу пластов, до разработки истощенных и разрабатываемых месторождений.

        Всё это требует обеспечения нефтегазодобывающей промышленности машинами необходимой номенклатуры с нужными параметрами в необходимом количестве. Особое значение имеет повышение эффективности использования существующего парка машин и оборудования, изучением которых мы займемся.

Функциональная схема комплекса машин и оборудования для добычи нефти и газа

        Нефтяные, газовые или газоконденсатные месторождения эксплуатируют с помощью машин, оборудования, сооружений, агрегатов, инструментов функционально связанных между собой и объектом эксплуатации и разработки. Таким образом, под понятием нефтяного или газового промысла следует рассматривать систему, сочетающую как геологическое образование, так и комплекс инженерных средств.

Функциональная схема нефтегазового промысла:

1 — скважины для нагнетания в пласт воды; 2 — скважина для нагнетании в пласт газа; 3 — система сбора пластовой жидкости и газа и их разделения на нефть, газ, воду; 4 — насосные станции; 5 — компрессорные станции; 6 — система поддержания пластового давления нагнетанием в пласт воды и газа; 7 — нефтяные скважины; 8 — газовая шапка; 9 — нефтенасыщенная часть пласта; 10 — водонасыщенная часть пласта; 11 — комплекс оборудования для воздействия на пласт с целью интенсификации добычи и увеличения нефтегазоотдачи путем увеличения проницаемости коллектора и снижения вязкости пластовой жидкости; 12 — комплекс оборудования для текущего ремонта скважин; 13 — комплекс оборудования для капитального ремонта скважин; 14 — оборудование для эксплуатации скважин.

        Нефтегазоносная залежь показана в виде антиклинальной структуры, содержит нефть, подпираемую на крыльях пластовой водой, а в сводной части – газовую шапку. Пласт эксплуатируют скважинами, часть которых называют нефтяными они служат для извлечения пластовой жидкости, а часть для нагнетания в пласт воды и газа (в шахту). Этот комплекс скважин важнейший.

        Для подъема по скважине пластовой жидкости используют комплекс другого оборудования – оборудования для эксплуатации скважин.

        Пластовую жидкость содержащую кроме нефти воду, газ механические примеси с помощью системы сбора собирают и разделяют на компоненты, после чего нефть обессоливают, обезвоживают и направляют потребителям. Из газа после первичной обработки получают сухой газ. Всё это выполняется комплексом механизмов(3). Для интенсификации и более полного извлечения запасов нефти из пласта используют комплекс оборудования(11) (гидроразрыв, термообработка, кислотная обработка).        Для поддержания пластового давления в пласт с помощью напорного и коммуникационного оборудования (6) закачивают воду и газ.

        Комплекс оборудования для эксплуатации морских и океанических шельфов содержат ещё и специфические виды оборудования. Одним из важнейших назначений этого типа оборудования является обеспечение кустовой эксплуатации, эксплуатации на глубине, над подвижными полями льда. Собственно скважина нефтяная и нагнетательная, подъемное или нагнетательное оборудование сохраняют работоспособность ограниченное время значительно меньшее периода разработки пласта, обычно называемое межремонтным. Поэтому эксплуатация каждой скважины циклична, прерывиста.

        Время, затрачиваемое на ремонт скважины – капитальный ремонт или на ремонт внутрискважинного оборудования (текущий ремонт)  на каждой скважине определяется в зависимости от геологических условий и надежности оборудования.

        Из-за большого количества скважин на промысле и малого межремонтного периода, под-держание работоспособности оборудования и скважин требуются большие суммарные затраты труда, времени и материальных ресурсов. Всё это требует наличия серьёзной ремонтной службы.

Классификация и состав машин, оборудования, сооружений и инструмента

для добычи нефти и газа

        Оборудование, применяемое в комплексах, целесообразно квалифицировать исходя из технологического признака. Поэтому разделяют восемь главных групп, состоящих из подгрупп к которым и относятся конкретные технические средства.

        I группа. Оборудование эксплуатационной скважины, обеспечивающее её нормальное функционирование.

        1.Обсадные трубы – ствол скважины.

      2.Колонные головки –соединение нескольких скважин, пьедестал для спущенных в скважину средств.

        3.Фильтры в скважине для пластовой жидкости и газа.

     4.Клапаны отсекатели пласта – для предупреждения открытого, т.е. аварийного фонтанирования.

        5.Пакеры – для разделения скважины на участки и их герметизации.

        6.Прискваженные сооружения представляющие собой площадку в зоне устья скважин для её обслуживания и ремонта.

        II группа. Оборудование для эксплуатации скважин предназначенное для подъема из скважин пластовой жидкости и газа.

        1.Оборудование для фонтанных скважин (лифт, фонтанная арматура, манифольд).

        2.Газлифтное оборудование для эксплуатации скважины путем подачи сжатого газа к низу подъемника (компрессорные станции, холодильники, оборудование для подготовки газа, КИП, манифольды и т.д).

        3.Запорные устройства – один из наиболее часто применяемых видов оборудования, применяется во всех видах трубопроводов, манифольдов, подъемников и фонтанных арматур.

        4.Насосно-компрессорные трубы – широко применяются как для фонтанной, так и для газлифтной эксплуатации.

        5.Штанговые насосные установки с механическим приводом. Ими эксплуатируются скважин (скважинный насос, насосные штанги, поверхностный привод, энергоустановка).

        6.Насосные установки с гидроприводом отличаются использованием гидравлического преобразователя вместо механического.

        7.Бесштанговые установки центробежных скважинных насосов предназначены для эксплуатации высокодебитных скважин (погружной насос с эл.двигателем и протектором, колонна насосных труб с токонесущим кабелем и поверхностная система управления).

        8.Бесштанговые электровинтовые насосы для скважин с малыми дебитами и большой вязкостью нефти.

        9.Бесштанговые гидропоршневые скважинные насосы для эксплуатации глубоких и наклон-но направленных скважин (скважинный насос, поверхностный насос с приводом, НКТ и система подготовки рабочей жидкости).

        10.Оборудование для эксплуатации одной скважиной нескольких разных по характеристикам пластов, которое размещается в одном стволе и включает комплекс разнотипного оборудования (фонтанного, насосного) пакеры, подъемники.

        III группа. Оборудование для подземного ремонта, освоения и обработки скважин.

Предназначено для поддержания в течении периода эксплуатации скважины её работоспособного состояния и ремонта спускаемого в неё эксплуатационного оборудования (капитальный и текущий ремонт).

        1.Подъемники для спускоподъемных операций с внутрискважинным оборудованием (лебедка, привод, талевая система, транспортная база).

        2.Стационарные грузоподъемные сооружения (вышки, мачты, стеллажи и т.д.).

        3.Спускоподъемные агрегаты на автомобилях, тракторах.

     4.Инструменты для СИО (элеваторы, штропы, помочи, спайдеры, манипуляторы (автоматические, механические, гидравлические, электрические) с электронным приводом).

       5.Оборудование для ремонта скважин под давлением. Ремонт скважин с высоконапорными пластами связан с возможностью фонтанирования. Для его предупреждения служит специальный подъемник для задавливания спускаемых труб, штанг и для герметизации устья скважины.

        6.Оборудование для ликвидации открытых фонтанов (оборудование для ремонта скважин под давлением в сочетании со специальными манипуляторами и противопожарной дистанционно управляемой техникой).

        7.Оборудование для промывки скважин (промывочные агрегаты).

        8.Депарафинизационное оборудование (механические способы, термические).

       9.Оборудование для капитального ремонта скважин – целые установки аналогичные буровым установкам. Они позволяют вести бурение, цементаж, исправление скважин, их освоение, имеют – вышку, привод, насос, талевую систему, транспортную базу и т.д.

        10.Инструмент для капитального ремонта скважин предназначен для ликвидации аварий внутри скважин, направления ствола и извлечения из него отдельных частей и т.д.

        11.Подгруппа оборудования для внутрискважинных работ. В процессе работ возникает необходимость замены пакеров, клапанов-отсекателей, возникает необходимость измерений температур, давлений и т.д. всё это выполняется с помощью специализированных агрегатов, приспособлений и инструмента.

        IV группа. Оборудование и сооружения для интенсификации добычи нефти и газа и для увеличения нефтегазоотдачи пласта.

      1.Оборудование для подготовки воды (водозабор, система отстоя, химическая и бактериальная обработка).

         2.Оборудование насосных станций – насосы, приводы, энергетическое хозяйство.

       3.Оборудование для нагнетания газа в пласт – компрессорные станции, системы подготовки газа, энергетическое хозяйство, КИП.

    4.Оборудование и коммуникационные сооружения – сети трубопроводов, распределительных устройств, системы управления распределением воды и газа.

      5.Оборудование для гидроразрыва и кислотной обработки пласта (улучшение проницаемости). Состоит из комплекса насосных агрегатов высокого давления насосных смесительных автоцистерн и др. Оборудование кислотной обработки – комплекс систем с кислотой, насосных агрегатов и обвязки.

        6.Оборудование для термического воздействия на пласт. Применяется с целью прогрева пласта и снижения вязкости пластовой жидкости. К нему относятся – водонагреватели, парогенераторы, оборудование для подогрева зоны фильтра скважины, нагнетатели разных типов.

        V группа. Оборудование и сооружения для сбора продукции скважин, ее разделения, измерения и первичной обработки.

        1.Оборудование и сооружения для разделения для жидкости на нефть, газ и воду (отстойники, сепараторы с обвязкой и средствами перекачивания и регулирования).

        2.Оборудование и сооружения для подготовки товарной нефти (обезвоживание, обессоливание, деэмульгирование). Сюда относятся аппараты, системы подогрева, обвязка, запорная арматура, электрооборудование и т.д.

        3.Перекачивающее оборудование состоит из насосных и компрессорных установок, КИП, обвязки, запорной арматуры и средств автоматизации.

        4.Оборудование для хранения нефти. Товарные - основным сооружением которых являются резервуары с замеров, перекачки и т.д.

        5.Трубопроводные коммуникации связывающие в единую систему скважины, насосные и компрессорные установки с остальным оборудованием группы.

        6.Оборудование для подготовки и первоначальной переработки газа на газоконденсатных и газовых месторождениях. Относятся различные аппараты и установки для технологических процессов в результате которых получают сухой газ и сырье для химической промышленности.

        VI группа. Оборудование для эксплуатации морских нефтегазовых и газовых промыслов. 

        Отличается высокой сложностью, большой номенклатурой, уникальными размерами и высокими темпами совершенствования.

        1.Кустовые стационарные платформы разных типов служат для размещения комплекса технических средств, расположения устьев куста скважин.

        2.Центральные стационарные платформы для размещения комплекса оборудования, связывающего кустовые платформы в единую систему.

         3.Опоры стационарных платформ – сооружения несущие стационарную платформу.

         4.Блоки оборудования (модули) размещенного на платформах.

        5.Оборудование для эксплуатации скважин функционально аналогично обычному (фонтанные и газлифтные), устьевое – отличается.

        6.Подводное оборудование – подводное устьевое оборудование скважин, а также всё оборудование размещенное между поверхностями дна и воды.

        7.Оборудование для беспричального налива нефти.

        8.Береговые сооружения и установки. Флот спецобслуживания, водолазные комплексы - аналогичны применяемым в других отраслях. Однако отличаются исполнением, характеристиками, отражающими специфику морских промыслов и технологическими процессами в условиях морского шельфа.

        VII группа. Оборудование ремонтно-механической службы – необходимые сооружения, станки и механизмы для обеспечения работоспособности всего комплекса промысла.

        VIII группа. Оборудование службы энергетики – энергетические установки сети трубопроводов.

        Из приведенного перечня систематизированных групп оборудования видно насколько велика номенклатура применяемого для добычи нефти и газа оборудования.

gassoil.blogspot.ru

Морские нефтегазовые сооружения

 

 

Морскими называются нефтегазовые сооружения (МНГС), которые осуществляют процессы, связанные с добычей, транспортировкой, хранением и обработкой нефти и газа с месторождений, расположенных на акваториях морей и связанных с ними водоемов. Кроме сооружений, расположенных непосредственно в морской акватории, к условно морским можно отнести нефтегазовые сооружения на прибрежных территориях, объединяемые технологическими процессами в общий морской нефтегазовый комплекс. Имея в виду эти определения МНГС, приведем условные определения, характеризующие принципиальные признаки и отличительные особенности МНГС. "Чисто" морскими или просто "морскими" принято называть сооружения, находящиеся постоянно или временно на морской акватории.

Буровая платформа Iran Khazar на шельфе 
Каспийского моря Рис.1. Буровая платформа Iran Khazar на шельфе Каспийского моря

К таким сооружениям относятся:

1) Стационарные и плавучие сооружения, называемые "платформами и буровыми судами". Они предназначены для размещения на них комплекса оборудования, необходимого при бурении разведочных и эксплуатационных скважин, а также для первичной обработки добываемого продукта (нефть, газ, газовый конденсат). Под первичной обработкой понимается очистка добываемой нефти от механических примесей (например, песка) от воды, поступающей из скважин вместе с нефтью. На буровых судах и платформах размещается необходимое для выполнения технологических операций оборудование и материалы, а также помещения для размещения обслуживающего персонала.

2) Подводные трубопроводы, предназначенные для транспортировки нефти и газа от платформ к сооружениям, на которых осуществляется сбор и длительное хранение или накопление перекачиваемого продукта для загрузки его в танкеры.

3) Хранилища (накопители) нефти и газа, располагаемые в акватории моря или на платформах, а также на прибрежной территории.

4) Объекты, предназначенные для швартовки нефтеналивных судов или газоводов. Они могут размещаться как в морской акватории на значительном расстоянии от берега, так и вблизи берега.

5) Причальные береговые стенки и выносные эстакады для причаливания танкеров и различных вспомогательных судов, а также ограждающие сооружения.

6) Порты, предназначенные для строительства морских нефтегазовых сооружений (МНГС), выполнения необходимых погрузочно-разгрузочных работ, отстоя танкеров и вспомогательных судов при штормах.

7) Подводные нефтегазовые сооружения, предназначенные для первичной обработки нефти и газа, а также сепарации, т.е. разделения составных частей добываемого продукта.

Классификация сооружений и область их применения

При рассмотрении типов морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений (МНГС) необходимо исходить из общих положений, принятых в гидротехническом строительстве, т.е. в зависимости от задач, которые должны быть решены с помощью этих сооружений. Следует отметить, что классификация всегда содержит определенные условности, поэтому в предлагаемом подходе к ее разработке для МНГС будем основываться на системном принципе и общепринятых положениях в гидротехническом строительстве.

При составлении классификации МНГС можно разделить по их назначению на две основные группы: для бурения разведочных и эксплуатационных (с учетом их дальнейшей эксплуатации) скважин. Кроме того, из этих групп целесообразно выделить еще две подгруппы, характеризующие условия, в которых работают МНГС (замерзающие и незамерзающие моря). Такой подход позволит классифицировать морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения, учитывая все требования, предъявляемые к их проектам. В классификационную схему, представленную на рис.1, включены все нефтегазопромысловые инженерные сооружения, как судостроительные, так и гидротехнические. В приведенной схеме они не разделены по материалам изготовления, т.е. на металлические, железобетонные, грунтовые, ледовые и комбинированные, так как этот фактор при таком подходе не влияет на выбор типа сооружения для бурения разведочных или эксплуатационных скважин.

Имея классификацию, на основании экспертных оценок зарубежных специалистов и результатов собственных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ авторы предлагают рекомендации по определению области применения МНГС в зависимости от гидрометеорологических и технологических факторов. При проектировании платформ для глубоководных зон шельфа Каспийского моря широко использовали зарубежный опыт, накопленный в Северном море, Мексиканском и Персидском заливах и других акваториях, что значительно сократило объем специальных теоретических и экспериментальных исследований.

Однако решение задач, связанных с созданием ледостойких сооружений, осложнено отсутствием практического опыта в России, а зарубежные наработки, накопленные при освоении шельфовых зон залива Кука и моря Бофорта, могут быть использованы лишь как вспомогательные, потому что указанные районы несейсмичны, а ледовая обстановка и условия течения Охотского и арктических морей значительно сложнее, чем в этих акваториях. Поэтому при проектировании конструкций ледостойких сооружений приходится решать вопросы, которые не освещены в существующих нормативных документах, а некоторые проблемы, к сожалению, не нашли отражения даже в технической литературе.

При разработке основных принципов освоения нефтегазовых месторождений шельфа учитывают только главные гидрометеорологические факторы морского района, позволяющие выбрать принципиальные типы технических средств и сооружений для проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ. Для этого достаточно иметь данные о глубине моря, продолжительности межледового периода, а также глубине бурения разведочных скважин. Принципиальные типы объектов обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений шельфа, среди которых находятся нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения, зависят от глубины моря и ледовых условий. Кроме того, для изготовления элементов конструкций и строительства соответствующих сооружений учитывают наличие береговых инфраструктур.

Известно, что к морским сооружениям для разведочного бурения предъявляются требования высокой мобильности. В условиях мелководья незамерзающих морей нужны передвижные погружные сооружения с относительно небольшой осадкой. В некоторых случаях приходится использовать искусственные насыпные островные сооружения. С увеличением глубины моря целесообразно применять самоподъемные и полупогружные буровые установки, а также буровые суда. Их оснащают специальным оборудованием в зависимости от глубин проводки разведочных скважин. В незамерзающих морях на глубинах до 5 м используют островные сооружения, соединенные между собой грунтовыми дамбами, а от 5 до 40 м, если месторождение расположено ближе к береговой зоне, лучше работают эстакадные сооружения с приэстакадными площадками.

В мелководных зонах замерзающих морей при глубине моря до 5 м экономически целесообразно использовать ледовые острова, а до 10 м - искусственные грунтовые острова; те и другие применяли в Канаде и Америке. С увеличением глубин становится возможным использовать специальные переносные или передвижные погружные установки, размещенные на насыпной берме. В условиях припайного льда, где подвижки ограничены, следует применять ледовые платформы.

Бурение и эксплуатацию нефтегазовых месторождений в условиях замерзающих морей проводят с помощью МНГС. При наличии карьеров крупнозернистого песка (гравия, камня) наиболее доступными в исполнении для глубин моря до 5 м являются искусственные островные сооружения с неукрепленными откосами, соединенными между собой и берегом грунтовыми дамбами. Для глубин моря до 300 - 350 м предлагают свайные или гравитационные стационарные платформы. В зависимости от береговых промышленных инфраструктур они могут быть как металлическими, так и железобетонными. Применение стационарных платформ на глубинах более 200 м рентабельно только для наиболее крупных высокодебитных месторождений.

Освоение более глубоководных месторождений требует создания новых типов стационарных платформ с подводными поплавками-понтонами или на натяжных опорах. По экспертным оценкам, их можно использовать для проведения работ глубинах до 500 м. Последующий этап научно-технического прогресса в данной области будет связан с разработкой целого комплекса технических средств, необходимых для создания донного промысла, без которого освоение углеводородных ресурсов шельфа на глубинах более 500 м невозможно. Кроме рассмотренных типов сооружений, возможны и комбинированные, например, сочетание малогабаритного бурового стационарного основания с тендерным судном, что экономически выгодно (по сравнению с другими методами) при бурении и закачивании от 4 до 10 эксплуатационных скважин, причем с одного основания сравнительно небольшого размера и малой стоимости.

Удаленность от береговых баз, а также продолжительность ледового периода, затрудняющих регулярное материально-техническое снабжение платформ, вызывают необходимость придания им повышенной автономности. Учитывая суровые климатические особенности, нужно создать комфортабельные условия на рабочих местах и для проживания до 100 чел. обслуживающего персонала. Все это приводит к увеличению общих размеров сооружений. Следует также обеспечить защиту окружающей среды от загрязнения. Совокупность указанных факторов, предъявляющих специфические требования к конструкциям и методам строительства объектов, привела к созданию новых типов, принципиально отличающихся от традиционных стальных сооружений сквозной или решетчатой конструкции, хорошо зарекомендовавших себя в незамерзающих морях, но являющихся неприемлемыми для более жестких ледовых условий северного континентального шельфа.

Исходя из общего анализа природно-климатических условий северных и дальневосточных морей и принимая во внимание географические и экономические особенности этих районов, можно установить следующую область применения передвижных, переносных, стационарных и искусственных островных сооружений и платформ. В акваториях замерзающих морей, где межледовый период достаточен для бурения разведочных скважин, поисково-разведочные работы осуществляют с помощью технических средств, приведенных на рис.6.2, а в морях с тяжелыми ледовыми условиями, т.е. с коротким межледовым периодом, круглый год с использованием ледостойких нефтегазопромысловых инженерных сооружений.

В суровых ледовых условиях, характеризующихся наличием дрейфующих айсбергов, подводная часть которых может прорезать дно, целесообразно использовать тоннельно-шахтный метод. В данном случае под поверхностью дна моря пробивают тоннель до места, где создают искусственную полость (камеру) над месторождением, достаточную для размещения бурового и эксплуатационного оборудования. Применение этого метода зависит от расстояния между месторождением и берегом, а также от наличия соответствующих грунтовых условий по трассе прокладки тоннеля и камеры. На мелководных участках (глубина до 15 - 20 м) при отсутствии высокой сейсмичности наиболее эффективными могут оказаться островные сооружения, образованные из земляных и каменных материалов в комбинации с железобетонными или металлическими ограждающими конструкциями. На этих же глубинах в определенных условиях можно применять железобетонные и металлические платформы наплавного типа, балластируемые песком.

На участках морей с глубинами 50 - 60 м эффективнее использовать стационарные платформы в интегральном исполнении, выполненные из железобетонных, металлических или сталебетонных конструкций. Все они могут быть со свайными или гравитационными, а также свайно-гравитационными фундаментами. В данном случае конструкции платформ должны быть унифицированы, чтобы поставить на индустриальную основу их изготовление. Исходя из мирового опыта строительства морских платформ их конструкцию и технологию изготовления выбирают согласно условиям минимизации продолжительности строительно-монтажных работ в открытом море. Следовательно, необходимо разработать такие конструкции платформ и соответствующие технологии их строительства, чтобы без принципиальных переработок конструкций можно было построить их при любых грунтовых условиях и наличии короткого межледового периода. Пример таких технических решений приведем ниже.

На глубинах моря 100 - 150 м с умеренным ледовым режимом можно использовать многоколонные стальные или железобетонные стационарные платформы, оснащенные ледорезами. В их состав входят крупные подводные нефтехранилища. В несложных ледовых условиях на глубинах 200 - 300 м целесообразно применять комбинированные системы, т.е. глубоководные платформы на натяжных опорах совместно с подводным добычным комплексом. При использовании комбинированного метода в условиях замерзающих морей (тендерное судно с малогабаритной стационарной платформой) конструкцию создают в ледостойком варианте. Эффективность данного метода такая же, как и в условиях незамерзающих морей.

Выбор схемы обустройства конкретного морского нефтегазового месторождения осуществляют на основе системного подхода, взаимосвязывающего потенциальные возможности нефтегазодобывающей, машиностроительной, судостроительной, строительной и других отраслей отечественной промышленности, а также иностранных фирм. Следует отметить, что создание каждого из типов нефтегазопромысловых инженерных сооружений, приведенных выше, является самостоятельным крупным научно-техническим направлением в морском гидротехническом строительстве и судостроении. Для обеспечения необходимого уровня прироста разведанных запасов и объемов добычи нефти и газа, а также создания для этого нефтегазопромысловых инженерных сооружений и других технических средств с учетом научно-технического прогресса необходимо разработать концепцию планомерного развития поисково-разведочных и эксплуатационных работ.

 

 

biofile.ru


Смотрите также