Как устроен куст нефтяных скважин?

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

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

Куст нефтяных скважин

Кустовое бурение

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

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

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

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

Обустройство куста нефтяных  скважин

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Куст нефтяных скважин

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

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

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

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

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

Установки для проведения замеров

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

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

СП бывают следующих типов:

Полезная информация
1ЦПС (центральные)
2ДНС (дожимные насосные станции)
3КСП (комплексные)

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

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

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

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

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

Куст нефтяных скважин

Устройство подготовки сырой нефти

Техпроцесс и оборудование УПН должны обеспечивать:

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

Технологический  процесс нефтеподготовки должен отвечать следующим требованиям:

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

Резервуары

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

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

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

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

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

УПГ (установки подготовки газа)

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

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

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

Куст нефтяных скважин

Установка подготовки газа

ДНС (дожимные насосные станции)

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

ДНС должна обеспечить:

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

Сооружения, входящие в  состав ДНС:

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

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

Аварийное сжигание газа, поступающего с ДНС. Факельная система

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

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

Высота факельной трубы не должна быть менее:

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

Факельная установка

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

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

ЦПС

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

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

ЦПС должен обеспечить:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Реагентные узлы ввода

В состав таких узлов входят:

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

Реагентная установка

УПС – установки для предварительного сброса пластовой воды

УПС должны обеспечивать:

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

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

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

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

КС – компрессорные станции кустов скважин

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

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

Куст нефтяных скважин

Верхняя часть буровой установки

В целях газоудаления из внутренней полости компрессора поршневого типа, размещаемого на приемном газопроводе,  каждая ступень сжатия этого устройства между цилиндром и выключающей его задвижкой, должна оборудоваться свечой сброса газа, с установленной на ней запорной арматурой.

Эти свечи должны располагаться в таких местах, где рассеивание газа будет максимально безопасным. Высота такой свечи определяется расчетным путем с учетом степени  рассеивания газа, однако не менее пяти метров от земной поверхности.

Рейтинг автора
1
Автор статьи
Владимир Хомутко
Написано статей
35
Как устроен куст нефтяных скважин?
Оцените статью: 1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Наверх!