Оборудование для бурения и добычи нефти и газа. Современные технологии в нефтегазовой отрасли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оборудование для бурения и добычи нефти и газа. Современные технологии в нефтегазовой отрасли



Исходные данные

1. Выбрать буровую установку и подобрать буровое оборудование по заданной конструкции скважины, приведенной в таблице.

Таблица - Конструкция скважины

	Кондуктор	Промежуточная	Эксплуатационная
Обсадная труба	406,40Ч1,13	298,45Ч11,05	193,68Ч10,92
Длина обсадной трубы	280	1600	3425
Диаметр долота, мм	444,50	-	-
Бурильная труба	-	-	ТБВ 114Ч8
Утяжеленная бурильная труба	-	-	УБТС1-120
Длина УБТ,м	-	-	205

2. Выполнить конструктивный анализ оборудования системы очистки бурового раствора.

3. Произвести анализ современных технологий применяемых в нефтегазовой промышленности.



Оглавление

Введение

1. Выбор буровой установки и оборудования для бурения скважины глубиной 3425 метров

1.1 Выбор буровой установки

1.2 Выбор бурового оборудования

1.2.1 Талевая система

1.2.1.1 Выбор талевого каната

1.2.1.2 Выбор кратности оснастки

1.2.1.3 Выбор талевого блока (для работы с АСП)

1.2.1.4 Выбор кронблока

1.2.2 Выбор буровой лебёдки

1.2.3 Выбор буровой вышки

1.2.4 Выбор ротора

1.2.5 Выбор вертлюга

1.2.6 Выбор бурового насоса

2. Конструктивно-эксплуатационный анализ

2.1 Назначение оборудования

2.2 Конструкция

2.2.1 Принципиальная схема гидроциклонов

2.3 Характеристика применяемого оборудования

3. Анализ современных технологий применяемых в нефтегазовой промышленности

Заключение

Список использованных источников



Введение

Нефтяная промышленность сегодня - это крупный народнохозяйственный комплекс, который живет и развивается по своим закономерностям. Что значит нефть сегодня для народного хозяйства страны? Это: сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 3 место в мире. Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов общей мощностью более 300 млн. т/год нефти, а также большое количество других производственных объектов.

На предприятиях нефтяной промышленности и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс. работников, в том числе в сфере науки и научного обслуживания - около 20 тыс. человек.

Промышленная органическая химии прошла длинный и сложный путь развития, в ходе которого ее сырьевая база изменилась кардинальным образом. Начав с переработки растительного и животного сырья, она затем трансформировалась в угле- или коксохимию (утилизирующую отходы коксования угля), чтобы в конечном итоге превратиться в современную нефтехимию, которая уже давно не довольствуется только отходами нефтепереработки. Для успешного и независимого функционирования ее основной отрасли - тяжелого, то есть крупномасштабного, органического синтеза был разработан процесс пиролиза, вокруг которого и базируются современные олефиновые нефтехимические комплексы. В основном они получают, а затем и перерабатывают низшие олефины и диолефины. Сырьевая база пиролиза может меняться от попутных газов до нафты, газойля и даже сырой нефти. Предназначавшийся вначале лишь для производства этилена, этот процесс теперь является также крупнотоннажным поставщиком пропилена, бутадиена, бензола и других продуктов.

Нефть - наше национальное богатство, источник могущества страны, фундамент ее экономики.



1. Выбор буровой установки и оборудования для бурения скважины глубиной 3425 метров

1.1 Выбор буровой установки

Выбор буровой установки производится по главному параметру - допускаемой нагрузке на крюк. Допускаемая нагрузка на крюк - это вертикальная статическая нагрузка на крюк, которая не должна быть превышена в процессе всего цикла проводки скважины независимо от вида и продолжительности выполнения операций. Допускаемая нагрузка на крюк, кН:

(1)

(2)

где - допустимая нагрузка на крюк от веса наиболее тяжелой обсадной или бурильной колонны;

- вес в воздухе наиболее тяжелой обсадной колонны (секция колонны, хвостовика, включая вес трубы, на которых производится их спуск), кН;

- вес в воздухе наиболее тяжелой бурильной колонны, кН;

, - коэффициент запаса допустимой нагрузки на крюк соответственно для обсадной и бурильной колонн, = 1,5…1,67; = 1,1.

Вес в воздухе обсадных колонн:

кондуктора

(3)



первой промежуточной колонны

(4)

второй промежуточной колонны

(5)

эксплуатационной колонны

(6)

где

- длина кондуктора, первой, второй промежуточных и эксплуатационной колонн;

, - вес 1 пог. М обсадных труб: кондуктора, первой, второй промежуточных и эксплуатационной колонн.

Вес бурильной колонны

(7)

где

- глубина скважины, м;

- длина утяжелённых бурильных труб, м; обычно принимается 100-200 м или по формуле



где

- нагрузка на долото, = 100-200 кН;

- вес 1 пог. м бурильных труб и утяжелённых бурильных труб, кН/м.

буровой месторождение скважина гидроциклон

1600 * 0,783 = 1252,8 кН;

280 * 0,932 = 260,96 кН;

3425 * 0,492 = 1685,1 кН;

3198,86 кН;

(3425 - 205)*0,34 + 205*0,739 = 1246,3 кН

Допустимая нагрузка:

для обсадных колонн

для бурильной колонны

По выбираем буровую установку БУ5000/320ДГУ-1

1.2 Выбор бурового оборудования

1.2.1 Талевая система

В состав талевой системы входят: крюкоблок (или талевый блок при работе с АСП), кронблок, талевый канат, механизм крепления неподвижного конца талевого каната.

К основным параметрам талевой системы относятся: допускаемая нагрузка на крюк, кН; допускаемая нагрузка на кронблок, кН; число канатных шкивов; диаметр шкива по дну желоба; диаметр оси шкива; ход пружины крюка, мм; максимальное натяжение неподвижного конца каната, диаметр обоймы и число витков каната на обойме механизма крепления неподвижной ветви талевого каната.

1.2.1.1 Выбор талевого каната

Талевые канаты изготовляются по ГОСТ 16853-88. Талевый канат выбирается по разрывному усилию каната в целом:

(8)

где - максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната, кН;

(9)

, , - соответственно вес подвижных частей, число подвижных струн и коэффициент полезного действия талевой системы;

- коэффициент запаса прочности каната, .

= ;

232 * 2 = 464 кН

Выбираем канат МС-32-В-Т-1568 ГОСТ 16853-88.



1.2.1.2 Выбор кратности оснастки

Число подвижных струн каната в талевой системе

(10)

где - коэффициент запаса прочности каната, .

10

1.2.1.3 Выбор талевого блока (для работы с АСП)

Талевый блок используется при ручной расстановке свеч и выбирается по допускаемой нагрузке на крюк.

кН;

Выбираем талевый блок УТБА-5-200.

1.2.1.4 Выбор кронблока

Кронблок выбирается по допускаемой нагрузке на кронблок:

(11)

где - натяжение неподвижной ветви талевого каната, кН,

(12)

2368 кН

Выбираем кронблок УКБ-6-270.



1.2.2 Выбор буровой лебёдки

К основным параметрам буровой лебедки относятся: максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната, мощность на входе в лебедку, мощность на барабане лебедки, диаметр талевого каната, геометрические размеры барабана (диаметр и длина барабана), момент на барабане лебедки.

Буровая лебедка выбирается по максимальному натяжению ходового конца каната и высчитывается по формуле 9:

(9)

=

Мощность на входе в лебёдку, кВт,

(13)

где - кпд трансмиссии лебёдки (от выходного вала двигателя до барабана лебёдки);

- рабочая скорость подъёма крюка, = (0,4. .0,5) м/с.

= 1160 кВт

Мощность на барабане лебёдки, кВт,

(14)



где - нагрузка от веса бурильной колонны, кН

=

Выбираем буровую лебёдку ЛБУ2000ПС.

1.2.3 Выбор буровой вышки

К основным параметрам буровой вышки относятся:

- допускаемая нагрузка на крюке (несущая способность вышки), кН;

- полезная высота вышки, м;

- полная высота вышки, м;

- емкость магазина и подсвечника, ;

- высота расположения балконов, м.

По допускаемой нагрузке на крюке кН из технической характеристики буровых вышек выбираем вышку УМ45/320-A вышка мачтовая, A-образная, полезная высота 45 м, допускаемая нагрузка на крюке 3200 кН:

Полезная высота вышки

= 27 + 8 + 0,9/2 + 4 + 5 + 2 + 0,5 + 1 = 47,95, принимаем = 45 м

Конструктивно принимаем ; .

Полная высота вышки



Высота расположения пола балкона

Площадь подсвечника при

1.2.4 Выбор ротора

Параметры ротора определяют исходя из конструкции скважины, компоновки бурильной колонны и требований, предъявляемых технологиями бурения и крепления скважины.

К основным параметрам ротора относятся: диаметр проходного отверстия в столе ротора; допускаемая статическая нагрузка на стол; частота вращения стола ротора; мощность на столе ротора; максимальный момент на столе ротора; передаточное число зубчатой пары; базовое расстояние (расстояние от середины цепного колеса до центра стола ротора).

Диаметр проходного отверстия в столе ротора должен быть достаточным для спуска долот и обсадных труб. Для этого необходимо, чтобы отверстие в столе ротора было больше диаметра долота при бурении под направление:

где

D - диаметр проходного отверстия в столе ротора, принимается равным 460, 560, 700, 950, 1250 мм;

- диаметр долота при бурении под направление скважины, мм;

?? - диаметральный зазор, необходимый для свободного прохода долота, ?? = 30. .50 мм.

При мм

444,5 + 30 = 474,5 мм

Допускаемая статическая нагрузка на стол ротора, как правильно, не превышает статической грузоподъёмности подшипника основной опоры стола ротора:

= 1869,4 кН;

Выбираем ротор P-700

Частота вращения в зависимости от глубины бурения (

При ?? = 1, L.

Мощность в зависимости от глубины бурения, кВт:

36,8*5(0,89 + *) = 102,43.

Момент в зависимости от глубины бурения, кН*м:

1.2.5 Выбор вертлюга

Параметры вертлюга (допускаемая статическая нагрузка на вертлюг; динамическая грузоподъемность основной опоры вертлюга, максимальное давление прокачиваемой жидкости, диаметр проходного отверстия ствола; диаметр отверстия ствола вертлюга) должны отвечать требованиям бурения и промывки скважины и одновременно соответствовать аналогичным параметрам подъемного механизма и буровых насосов.

Вертлюг выбирается по допускаемой статической нагрузке (нагрузке на невращающийся ствол вертлюга при отрыве долота от забоя) на крюк:

При Выбираем вертлюг УВ-250МА.

Для данного вертлюга

об/мин при = 0 (начало бурения),об/мин при = 1

(бурение на конечном интервале).

1.2.6 Выбор бурового насоса

Основные параметры буровых насосов (подачу, давление и полезную мощность) выбирают на основе требований, предъявляемых технологией промывки скважины.

гидравлическая мощность, кВт,

(15)

приводная мощность, кВт,

(16)

максимальное давление на выходе из насоса, МПа,



(17)

подача на конечной глубине бурения, ,

(18)

Буровой насос выбирается по приводной мощности

В соответствии с вышеприведёнными формулами для нашего примера имеем:

= 340 463,11 кВт;

= 612,94 кВт

18,17 МПа

26,06

Выбираем насос УНБТ-950А



2. Конструктивно-эксплуатационный анализ

Выполнить конструктивный анализ оборудования системы очистки бурового раствора.

2.1 Назначение оборудования

От чистоты бурового раствора в большой степени зависит качество бурения. В результате очистки раствор возвращает базовые технологические свойства. Следовательно, очистка буровых растворов от вредных примесей приобретает большую важность.

Очистка промывочной жидкости осуществляется как за счет естественного выпадания частиц породы в желобах и емкостях, так и принудительно в механических устройствах виброситах, гидроциклонах и центрифугах. В современной технологии бурения скважин предъявляют особые требования к буровым растворам, согласно которым оборудование по очистке раствора должно обеспечивать качественную чистку раствора от твёрдой фазы, смешивать и охлаждать его, а также удалять из раствора газ, поступивший в него из газонасыщенных пластов во время бурения. В связи с этими требованиями современные буровые установки комплектуются циркуляционными системами с определённым набором унифицированных механизмов - емкостей, устройств по очистке и приготовления буровых растворов. Для очистки буровых растворов от породы в циркуляционных системах применяют вибросита (вибрационные сита), гидроциклонные шламоотделители и илоотделители, центрифуги.

2.2 Конструкция

Для регулирования содержания твердой фазы и уменьшения плотности бурового раствора можно использовать следующие способы:

* разбавление раствора водой;

* замещение части бурового раствора более легким;

* осаждение частиц шлама в отстойниках;

* очистка с помощью механических средств.

Рассмотрим такое устройство, как гидроциклон.

Принцип работы гидроциклона достаточно прост. Частицы материала подлежащего обработке посредством сепарирования фракционируются и отделяются от воды.

Непосредственно выполняющими и рабочими элементами гидроциклона являются такие части оборудования, как сосуд, который имеет цилиндрическо-коническую форму, в данном сосуде и происходит все действие. Следующими рабочими элементами являются насадки, которые выполняют разные функции и имеют индивидуальные предназначения, а именно это насадка, которая осуществляет питание суспензии.

Рисунок 1. Изображение гидроциклона

Далее располагается насадка пескового типа. Так же в рабочие части гидроциклопа входит такой элемент, как патрубок сливного действия, и наконец, труба для слива. Собственно, вот и вся конструкция данного устройства. Однако это оборудование может подразделяться по типам работы. А именно такими типами могут быть батарейного типа, затем гидроциклон, который является стандартной моделью и наконец, коническо-цилиндрического типа.



2.2.1 Принципиальная схема гидроциклонов

На рисунке 2 показана принципиальная схема действия гидроциклона. Через питательный патрубок - насадку 1, расположенную касательно к поверхности цилиндрической части 2 непрерывно под давлением подается пульпа со скоростью, достигающей 80. Под действием возникающей центробежной силы наиболее тяжелые частицы отбрасываются к стенке аппарата и нисходящим спиральным потоком движутся в нижнюю часть 5 конуса к разгрузочному песковому отверстию - насадке 6. Мелкие частицы материала концентрируются в центральной части аппарата, из которой вытесняются внутренним спиральным потоком (показан узкой лентой), движутся вверх, проходят через центральный патрубок 4 и по сливному патрубку 3 выходят из аппарата. Отсюда они поступают на дальнейшую переработку.

Рисунок 2. Схема гидроциклона

2.3 Характеристика применяемого оборудования

Основными характеристиками являются такие как - размеры гидроциклонов, их мощность и производительность. Размеры могут иметь разные габариты, это зависит от назначения аппарата и его модельного ряда. Как правило, диаметральный размер части цилиндра в среднем равен двум тысячам миллиметров. Габариты гидроциклона в среднем имеют такие значения, его длина достигает трех тысяч четырехсот миллиметров, ширина, как правило, равняется трем тысячам пятистам миллиметров и наконец, его высота имеет размер в восемь тысяч пятьсот миллиметров.

Таким образом, можно сделать вывод, что данная установка, по сути, не обладает чрезвычайно большими габаритами, при этом производительность установки такого размера равняется двум тысячам ста кубометров материала в один час работы, что является показателем очень высоко уровня. Масса всего устройства весит в среднем порядка одиннадцати тонн. Гидроциклон оснащается всеми необходимыми элементами, создающими защиту от засорения. Так же оборудование снабжается необходимыми схемами блочного вида, которые позволяют производить управление всем технологическим процессом.



3. Анализ современных технологий применяемых в нефтегазовой промышленности

Инновационные сейсмоакустические технологии для разведки и разработки месторождений.

В настоящее время перед нефтегазодобывающим комплексом стоит ряд серьезных проблем. Во-первых, падают объемы добычи из-за истощенности разрабатываемых месторождений и их прогрессирующей обводненности; во-вторых, ежегодная добыча не компенсируется приростом подготовленных запасов. В свете этих проблем основными задачами являются существенное повышение геологической, оперативной и экономической эффективности подготовки новых запасов УВ, а также увеличение коэффициента извлечения нефти на разрабатываемых месторождениях. Эффективность поисково-разведочных работ во многом зависит от объемов бурения глубоких скважин. Учитывая, что из общего объема бурения поисково-разведочных скважин только 30-40% (мировая статистика) оказываются продуктивными, становится очевидной необходимость резко сокращать бурение пустых скважин. Это возможно при резком повышении геологической эффективности сейсморазведки, по результатам которой определяются точки бурения скважин. Именно сейсморазведка является ключевым звеном повышения геологической эффективности бурения, а следовательно, оперативности и экономичности подготовки запасов. Поэтому применение все более совершенных сейсмических исследований является залогом решения поставленных выше задач.

Для разработки инновационных сейсмоакустических технологий использованы результаты фундаментальных и прикладных экспериментальных (лабораторных и натурных) исследований, проводимых учеными научной школы проф. О.Л. Кузнецова с середины 80-х годов. Результаты исследований позволили выявить закономерности нелинейного взаимодействия упругих волн с многофазной поротрещиноватой средой и оценить возможность использования упругих волн с "инфранизкой" энергетикой для диагностики и управления состоянием и свойствами геологической среды. Полученные результаты стали базовой основой разработок, которые завершились созданием принципиально новых сейсмоакустических технологий, значительно расширяющих (по сравнению с существующими отечественными и зарубежными аналогами) спектр решаемых прикладных задач. Наиболее важные инновационные сейсмоакустические технологии отмечены премией Правительства РФ в 2008 г. в области науки и техники и кратко представлены ниже.

Технология "Сейсмический локатор бокового обзора (СЛБО)" создана в 1990 г. специально для изучения трещиноватости геологической среды на нефтегазовых месторождениях. Технология СЛБО отличается от стандартных тем, что используются рассеянные сейсмические волны, ранее не применявшиеся в сейсморазведке. Рассеянные волны (РВ) являются прямым индикатором трещиноватости геосреды, а энергия сейсмических сигналов этих волн отождествляется с интенсивностью открытой трещиноватости геосреды в области 1-й зоны Френеля.

Технология СЛБО позволяет надежно решать наиболее важную задачу - получение высоких и максимальных притоков нефти во вновь пробуренных скважинах. На рис. 3 представлены примеры сейсмических разрезов трещиноватости (по СЛБО), на основе которых заложены скважины и получен максимальный дебит при испытании. Кроме Западной и Восточной Сибири аналогичные результаты получения максимальных притоков УВ за счет бурения скважин в аномально трещиноватые зоны получены в Оренбургской области, на Северном Кавказе, в Иране.

Результаты исследований СЛБО используют также для решения ряда других важных задач.

Это прогноз аварийно-опасных интервалов бурения скважин (поглощение бурового раствора, прихват инструмента, выброс пластового флюида и т.д.), оптимизация направления горизонтальных скважин, повышение эффективности сейсморазведки в сложных сейсмогеологических условиях, контроль изменения трещиноватости при техногенном воздействии на геологическую среду и продуктивную толщу.

Рисунок 3. Примеры сейсмических разрезов трещиноватости (по СЛБО)



Заключение

Таким образом, по моим расчетам для выбранной буровой установки- БУ5000/320ДГУ-1 применяются следующие оборудования: канат МС-32-В-Т-1568; талевый блок УТБА-5-200; кронблок УКБ-6-270; буровая лебёдка ЛБУ2000ПС; буровая вышка УМ45/320-A вышка мачтовая; ротор Р-700; вертлюг УВ-250МА; насос УНБТ-950А.

Также был сделан конструктивный анализ оборудования системы очистки бурового раствора и рассмотрен принцип работы гидроциклона.

Выполнен анализ инновационных сейсмоакустических технологий для разведки и разработки месторождений.



Список использованных источников

1. Методические рекомендации к практическим расчётам А.Э. Абанов, А.К. Смолина. Определение параметров оборудования для спуско-подъемных операций и бурения. - АГТУ 2006.

2. Сайт специального журнала бурение и нефть [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://burneft.ru/archive/issues/2010-02/1

3. Методическое пособие: Определение параметров оборудования для спуско-подъемных операций и бурения. Издательство АГТУ, Архангельск 2006 г.

Размещено на Allbest.ru