Добыча нефти своими руками

Скважина своими руками

Чтобы пробурить скважину своими руками необходимо знать технологию бурения. Итак, рассмотрим все подробнее. Вначале роют минимум на 2 метра глубиной шурф с размерами 1.5 на 1.5 метра. Делают это для того, чтобы предотвратить осыпание самого непрочного слоя грунты. Чтобы стенки шурфа не осыпались, их обшивают досками. Процесс бурения скважин вручную сопровождается бурением с применением буровой вышки и буровой колонки. С помощью буровой вышки над точкой бурения подвешивают буровую колонку. Буровая колонка представляет собой шесть штанг, которые удлиняют, используя переходные муфты.

Буровая колонка оснащена буровой головкой. Буровую вышку своими руками лучше всего делать из бревен (диаметр 150-200 мм) в виде треноги. Между двумя ногами вышки закрепляют лебедку. Буровая колонка представляет собой соединенные между собой в одну трубу буровые штанги. Бурение скважин вручную без вышки сопровождается специальными укороченными штангами на 1.5 метра. При бурении скважин с вышкой используют 3 метровые штанги. Бурение скважины вручную процесс довольно сложный. Главное правильно выбрать бур для бурения. Все виды бурового инструмента изготавливаются из высокопрочной стали. В зависимости от породы грунта выбирают тот или иной бур. Также от грунта зависит способ бурения скважин. Существуют следующие буровые головки:

• спиральный бур иначе змеевик
• бур-долото
• бур-ложки
• желонка

При ручном бурении скважин в малоосыпающихся грунтах, таких как глинистый песок, песчаная глина, суглинок предпочтение отдают буру-ложки. За одну зарубку обычно скважина углубляется на 25 – 40 см. Бур-ложка имеет стальной цилиндр со спиральной или продольной прорезью. Для увеличения прочности при изготовлении бура сталь подвергается обязательной термообработке. Длина бура ложки порядка 700 мм, диаметр зависит от размеров скважины, от 70 до 200 мм. Устройство нижний части бура ложки различны. Когда делают бур своими руками, то отдают предпочтение вариантам, представленным на фото. Нижняя часть бура изображена в виде ковшеобразного резца. Разогревая металл до состояния пластичности, ему придает необходимую форму. Самостоятельно изготовить такой бур можно из трубы необходимого диаметра.

Отличительной особенностью бура ложки является смещение корпуса от оси вращения. Таким образом у бура ложки ось вращения штанги и ось нижнего сверла совпадают, а ось тела ложки смещена на 10 – 15 мм. В работе такой бур будет своей режущей кромкой делать скважину, диаметр которой будет больше диаметра ложки. Благодаря этому упрощается проход обсадных труб, б у которых внутренний диаметр чаще всего больше наружного диаметра ложки. Ручное бурение скважин в твердых грунтах не простое дело.

При бурении используют технику ударного бурения и бур-долото. По форме буры-долото бывают самые разнообразные: крестовые, плоские и другие. При ручном бурении в глиняном грунте, используют спиральный бур. С виду он похож на скрученную спираль, причем шаг спирали равен диаметру. Для изготовления бура используют цельные куски стали с последующим закаливанием. Нижнее основание бура колеблется от 45 до 85 мм, длинна лезвия от 258 до 290 мм. Для извлечения рыхлой и осыпающейся почвы предназначена желонка. Извлечение почвы происходит ударным методом, поэтому внизу желонки имеется наконечник, диаметр которого на 4 – 6 мм превосходит диаметр корпуса. Желонки бывают поршневыми и обычными. Корпус желонки изготовлен из стальной трубы длинной 2-3 метра. Внизу желонки имеется стальной башмак, сверху – резьба крепления к канату или штанге. Желонки делают следующих размеров внут. диаметр(мм)/внешн. диаметр(мм)/масса(кг): 25/89/04, 30/115/95, 47/155/127, 64/205/168, 96/225/219. Клапан обычной желонки делают в виде шарика или стального диска. Устройство поршневой желонки сложнее. Внутрь желонки устанавливается поршень, которым управляет штанга. Процесс бурение представляет повторяющийся цикл процесса бурения и очистки инструмента. Очистка возможна при полном вынимании инструмента. Чем длиннее инструмент, тем сложнее вынимать его из скважины.

Скважина вручную

Пробурить артезианскую скважину руками ни у кого не получится, а обычную скважину метров на 20 (не более 20) вполне реально. Есть несколько способов бурения. Рассмотрим подробнее ручное бурение скважин. После того, как шурф вырыт над ним устанавливают вышку и собирают бурительную штагу. При помощи специального подъемника в шурф опускают штангу и, вращая штангу вдвоем, начинают процесс бурения скважины. Перед этим на штанге делается пометка на высоте 600 мм и достигнув данной отметки штангу поднимают и очищают. Как видите, ручное бурение скважин подразумевает под собой наличие минимум двух человек. Если вы собираетесь бурить скважину своими руками на глубину менее 20 метров, то установка треноги не требуется. Плавающие пески извлекают из скважины ударным способом, используя желонку. Бурить скважину через вязкие породы можно желонкой, змеевиком или бур — ложкой. Но когда вы будите бурить скважину своими руками, помните, что через 500 – максимум 700 мм инструмент нужно вынимать и очищать. После прохождения водоносного слоя и при достижении водоупорного слоя процесс бурения можно прекратить. Теперь можно приступать к подготовке скважины к работе. Вначале с помощью желонки тщательно очищают скважину.

Потом на дно скважины опускают фильтр и оставшееся пространство между фильтром и стенками заполняют крупным песком. Фильтр является очень важным элементом любой скважины. Главная задача фильтра – это защита от песка. Фильтр представляет собой металлическую сетку, упирающуюся на каркас скважины. После установке фильтра и водоподъемных труб снимают деревянную обшивку и засыпают шуфр. В завершении устанавливают электрический или ручной насос. Чтобы скважина выглядела более эстетично, сверху строят деревянный навес или ставят сруб с красивой расписной крышкой или еще что-нибудь. Здесь уже нет никаких ограничений и то, как будет выглядеть ваша скважина, зависит полностью от вашей фантазии. Как видите бурение скважин вручную возможно, главное это уверенность в своих силах и знание технологии бурения.

Капитальный ремонт скважин

Капитальный ремонт скважин процесс долгий и зачастую требует больше навыков и умений, чем первоначальное бурение скважины. Поэтому если вы не принимали участия при бурении скважины и не представляете, как и с чего начать, то по вопросу капитального ремонта скважин лучше довериться профессионалам. Но помимо капитального ремонта необходимо время от времени прочищать фильтр. Чтобы прочистить фильтр скважины, его необходимо поднять со дна и тщательно промыть. Перед тем, как опускать фильтр на место, скважину следует очистить от засыпки при помощи желонки. После того, как фильтр опущен пространство вокруг, между стенками скважины и фильтром заполняется песком.

Цена на бурение скважин

Цена бурения скважины зависит от конструктивных особенностей скважины и способу бурения скважины. В зависимости от грунта выбирают соответствующие обсадные трубы, которые различают по диаметру и ряду характеристик. В зависимости от этого будет варьироваться цена бурения скважин.

Источник

Как это работает. Добыча нефти ручным способом.

Мы привыкли, что добыча нефти — это сложный технологический процесс: гигантские буровые установки, платформы в морях и тянущиеся на сотни и тысячи километров нефтепроводы.

В Мьянме же нефть добывают вручную: небольшой бур вращает человек, другой собирает нефть в бочку, а на завод ее доставляет неказистый грузовичок.

Нефть является одним из основных природных ресурсов, которыми богаты земли Мьянмы. Еще в конце XVIII века британские путешественники рассказывали о сотнях нефтяных колодцев и скважин, расположенных на территории современного округа Магуэ. Вскоре именно британцы и прибрали к рукам эти месторождения, применив здесь технологические новшества.

На реке Иравади и сегодня добывают нефть и, что удивительно, способами многовековой давности. Это примитивная и опасная технология, но она позволяет многочисленным местным беднякам сводить концы с концами.

Для европейца добыча нефти таким кустарным способом выглядит дико: вокруг месторождения в непролазной грязи стоят сотни палаток, кое-как сооруженных из тощих бамбуковых жердей и натянутого на них тряпья. Туда-сюда по колено в неочищенной нефти снуют тысячи утомленных мужчин и женщин, тут же бегают их чумазые дети. За всем этим наблюдают местные «нефтяные магнаты», поминутно отдавая приказы и покрикивая на зазевавшихся работников. Одни копают, другие бурят, третьи собирают нефть в канистры, четвертые переливают их в бочки, пятые тащат эти бочки к грузовику на окраине месторождения.

В самых крупных «нефтяных городках» постоянно живут до 20 тысяч человек. Заправилы этого бизнеса уверяют, что им удается добыть до 300 баррелей сырой нефти в день, что позволяет заработать 3 тысячи долларов. Они говорят, что это легкие деньги, хотя, глядя на изможденные лица их работников, такого не скажешь.

Воротилы говорят, что, как и в любом другом бизнесе, здесь самое главное держать ушки на макушке и успеть выкупить участок, как только правительство прекратит на нем добычу. Тогда сюда устремляются бедняки и за гроши надрывают спину, добывая нефть методами своих праотцев. Акр в таких «нефтяных городках» стоит около четырех тысяч долларов, на буры уходит еще около двух тысяч, но главное – это дать взятку чиновникам. Те, что победнее, приводят бур в действие вручную, пока не накопят на генератор и двигатель.

Тут действительно можно разбогатеть, но риски крайне велики, поскольку условия работы гробят здоровье, да и рабочие в плане защиты предоставлены здесь сами себе. Работа продолжается 24 часа семь дней в неделю. Пожары, в результате которых люди заживо варятся в нефти, здесь явление не то, чтобы ежедневное, но давно никого не удивляет. Несмотря на многочисленные запрещающие знаки, мужчины курят, не отрываясь от производства.

Владельцы таких «нефтяных городков» рискуют по-своему – они вкладывают деньги, но могут и прогореть. Некоторые уверяют, что потери иной раз составляют миллионы долларов, но нефть – это единственный способ в Мьянме заработать не то, что миллионы, сотню тысяч долларов. Рядовым рабочим, естественно, не приходится мечтать и о значительно меньших суммах.

Никто толком не знает, сколько нефти находится в месторождениях, расположенных вдоль Иравади, известно лишь, что их много.

Удел этого молодого человека — управление достаточно примитивным оборудованием для добычи сырой нефти, поэтому он может позволить себе читать книгу и слушать музыку.

Ко Минь, 26 лет, добывает вручную нефть из одного из трех колодцев глубиной 300 футов.

Люди с канистрами сырой нефти в ожидании покупателей.

Фото — Damir Sagolj/Reuters

Источник

Как добывают нефть

Недавно прочитал сообщение, что мэр Москвы Сергей Собянин открыл Музей нефти на Сретенском бульваре. «В Москве нет нефтяных вышек, нефтяных месторождений, но у нас есть огромные отряды людей, которые двигают академическую науку, прикладную, образование, которое работает в значительной части на нефтяную отрасль страны, делая ее передовой», — подчеркнул на открытии мэр Москвы Сергей Собянин.

Молодец, Сергей Семёнович. И дело хорошее сделал – музей открыл, и слова хорошие сказал, вот только несмотря на то, что долгое время проработал на руководящих должностях в нефтедобывающих регионах, немного ошибся с терминологией. «Нефтяных вышек» нет не только в Москве, их нет нигде в мире. Есть буровые вышки (см. фото вверху), являющиеся частью буровых установок, а нефтяных нет. А что же тогда есть?

А вот о том, какими способами и с помощью какого оборудования добывают нефть в России и мире я и постараюсь максимально доступным языком рассказать и наглядно показать в своей статье. (На фотографии вверху — буровая площадка в окрестностях Нарьян-Мара. Снимок не очень качественный, поскольку сделан автором через иллюминатор вертолёта).

Начну с того, что нефть добывают из скважин. Скважина – это цилиндрическая горная выработка (отверстие в земле), незначительного диаметра и большой глубины, предназначенная для подъёма жидкости (вода, нефть) или газа на поверхность.

Диаметр нефтяных скважин, как правило, ступенчато уменьшается от устья (выход скважины на поверхность) до забоя (дно скважины). Диаметр скважин начинается от 40 мм и редко бывает больше 900 мм. Средняя глубина нефтедобывающих скважин в России 2500 м. В скважины спускают специальные трубы, называемые обсадными, чтобы предохранить стенки скважин от обрушения.

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин:

Длиной скважины называется расстояние между устьем и забоем, измеряемое по оси ствола. Глубиной является проекция длины скважины на её вертикальную ось. Для вертикальных скважин эти значения одинаковы, а вот для наклонно-направленных и горизонтальных – различаются.

Нефтяные скважины бурят как на суше, так и на море, но сегодня мы бурения касаться не будем, а перейдём сразу к способам добычи нефти или, как выражаются нефтедобытчики, к способам эксплуатации скважин.

В настоящее время применяются только два основных способа эксплуатации скважин:

• фонтанный (когда нефть извлекается из скважины самоизливом) и
• механизированный (который, в свою очередь, подразделяется на газлифтный и насосный).

Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин, в первую очередь, зависит от величины пластового давления и глубины залегания продуктивного (т.е. нефтеносного) пласта. Кроме того, на выбор способа эксплуатации может влиять состав нефти, степень её обводненности (т.е. % содержания воды), напор жидкости в стволе скважины и ряд других факторов.

Фонтанный способ добычи нефти

Данный способ применяется при высоком пластовом давлении. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам (НКТ) за счет энергии пласта. Фонтанирование может происходить за счёт гидростатического напора (очень редко) или за счет энергии расширяющегося газа (в большинстве случаев, поскольку находящийся вместе с нефтью в пласте газ играет главную роль в фонтанировании скважины).

К преимуществам такого способа относится его высокая экономичность, поскольку подъем происходит естественным путем, что не требует применения дорогостоящего нефтедобывающего оборудования, позволяя тем самым сэкономить как на его стоимости, так и на техническом обслуживании.

Оборудование любой скважины, включая фонтанную, должно обеспечивать добычу продукции в заданном режиме и безопасное проведение всех необходимых технологических операций. Оно подразделяется на скважинное (подземное) и устьевое (наземное).
Для фонтанного способа добычи нефти требуется технологически простое наземное и подземное оборудование.

Из подземного оборудования в скважину спускают НКТ с воронкой на конце для удобства спуска-подъёма исследовательских приборов. Колонна НКТ состоит из стальных бесшовных труб длиной 5 – 10 м, соединённых между собой резьбовыми муфтами. Диаметр НКТ варьируется от 27 мм до 114 мм, толщина стенки от 3 мм до 7 мм. НКТ – основной рабочий инструмент при эксплуатации скважин. Эксплуатационная обсадная колонна, как правило, спускается в скважину, цементируется от забоя до устья, и больше не поднимается на поверхность, поэтому все подземные операции выполняются с помощью НКТ: подъём скважинной жидкости на поверхность, ремонтные и промывочные работы и т.д.

В качестве наземного оборудования на устье скважины устанавливается фонтанная арматура (ФА). ФА предназначена для подвески колонны НКТ, герметизации межтрубного (затрубного) пространства, для эксплуатации, регулирования режима работы и ремонта скважины, а также для направления продукции скважины в выкидную линию (т.е. трубу по которой нефть поступает из скважины к замерной установке).

Обслуживают скважины операторы добычи нефти и газа

Фонтанный способ эксплуатации нефтяных скважин применяется на начальном этапе разработки месторождений. По завершению процесса фонтанирования, на скважине начинают применять механизированные методы добычи.

Газлифтный способ добычи нефти

Газлифт является одним из механизированных способов добычи нефти и логическим продолжением фонтанного способа и, в принципе, мало чем от него отличается. При его использовании нефть поднимается из забоя за счет энергии газа, нагнетаемого с устья. На этот способ переходят тогда, когда энергии пласта становится недостаточно для выталкивания нефти, поэтому её подъем начинают осуществлять с помощью подкачки в пласт сжатого газа.

Для сжатия газа используют компрессоры высокого давления. Этот способ называют компрессорным. Бескомпрессорный способ газлифта осуществляют методом подачи в пласт газа, уже находящегося под высоким давлением. Такой газ подводят с ближайшего месторождения.

Несмотря на то, что данный способ отличает простота обслуживания скважин, и он максимально удобен для подъема больших объемов нефти с высоким содержанием газа, он становится всё менее востребованным из-за того, что требует больших затрат на строительство компрессорных станций и газопроводов высокого давления. В настоящее время газлифтным способом добывается не более 5% нефти в России.

В этом ролике (4 минуты) от компании Weatherford очень наглядно (и, главное, без единого слова), показаны технологии, применяемые при газлифтной добыче нефти:

Насосные способы добычи нефти

К насосным способам механизированной добычи нефти относят, как несложно догадаться, добычу нефти при помощи различных видов насосных установок. Обратите внимание, что речь идёт именно об «установках», поскольку кроме, собственно, насоса необходимо и другое погружное (т.е. монтируемое в скважине) и наземное оборудование.

В настоящее время для добычи нефти применяются различные скважинные насосные установки:

1. установка штангового глубинного насоса (УШГН) или скважинная штанговая насосная установка (СШНУ)
2. установка электрического центробежного насоса (УЭЦН)
3. установка электроприводного винтового насоса (УЭВН)
4. установка электроприводного лопастного насоса (УЭЛН)
5. различные виды скважинных гидропоршневых насосных установок (ГПНА):

• струйные
• гидроимпульсные
• турбонасосные
• вибрационные.

В рамках данной статьи мы рассмотрим только первые три, как самые распространённые.

Добыча нефти при помощи установки штангового глубинного насоса (УШГН)

Да, да, да. Это именно та самая, всем известная «качалка», фотографию которой наиболее часто используют, когда говорят о нефтедобыче. Это обусловлено, с одной стороны, тем, что УШГН – самый старый и наиболее распространенный в мире вид механизированной эксплуатации нефтяных скважин, а, с другой стороны, тем, что это наиболее «фактурное» нефтедобывающее оборудование.

Для понимания распространённости. Во всем мире сейчас находится в эксплуатации около 2 миллионов нефтяных скважин. УШГН оснащены примерно 750 000 из более чем 1 миллиона скважин, где применяют тот или иной способ механизированной добычи.

УШГН действует по принципу поршневого устройства: при помощи возвратно-поступательных движений наземного привода через колонну насосных штанг глубинный насос поднимает нефть к поверхности. Станок-качалка приводится в движение при помощи электрического двигателя через клиноременную передачу. Также применяются и другие типы приводов для ШГН: цепной привод, гидравлический привод, длинноходовой привод, но назначение у всех одно – привести в движение колонну штанг, обеспечив работу глубинного насоса.

Из всех просмотренных мной на youtube роликов про принцип работы УШГН (на русском языке), именно этот показался мне наиболее предпочтительным с точки зрения доступности, полноты изложения, визуализации и длительности (5 минут):

Добыча нефти при помощи установки электрического центробежного насоса (УЭЦН)

На фотографии вверху видна фонтанная арматура скважины, оснащённой УЭЦН. Сначала объясню, для чего нужны УЭЦН, если есть «качалки». Дело в том, что у УШГН (СШНУ) есть много недостатков, которых лишены УЭЦН, а именно:

• невозможность эксплуатации высокодебитных скважин, т.е. скважин, дающих большие объёмы нефти;
• низкая эффективность добычи нефти с большим содержанием воды;
• громоздкое и металлоёмкое наземное оборудование;
• высокая вероятность обрыва насосных штанг (особенно в наклонных и горизонтальных скважинах).

По статистике, доля скважин в России, оборудованных УШГН,— 34%. На УЭЦН приходится 63% скважин, при этом 82% нефти в стране добывается именно с помощью УЭЦН, что говорит о большей эффективности именно этого способа.

Основные компоненты УЭЦН:

• электроцентробежный насос (ЭЦН)
• погружной электродвигатель
• гидрозащита (протектор)
• газосепаратор (опционально)
• кабельная линия
• наземная станция управления (СУ)

Погружной электроцентробежный насос внешне ничем не отличается от трубы, но внутренняя полость такой трубы (т.е. корпуса насоса) содержит большое количество сложных в изготовлении деталей. (См. рисунок ниже. Изображение взято с сайта компании «Новомет»)

ЭЦН приводится в действие с помощью электродвигателя, расположенного в скважине (поэтому он и называется «погружным»). Подвод электроэнергии к нему осуществляется по погружному бронированному кабелю. Электродвигатель может быть асинхронным (магнитное поле создается статором двигателя) или вентильным (магнитное поле создается постоянными магнитами, находящимися в роторе двигателя), который имеет более высокий КПД. Управление погружной установкой производится через станцию управления (СУ). Применяются СУ прямого пуска, а также СУ с возможностью регулирования частоты вращения погружного электродвигателя.

В этом кратком (1 минута) ролике от компании Weatherford очень наглядно (и, главное, без единого слова), показан принцип работы УЭЦН:

Для вашего удобства, привожу перевод терминов, использованных в ролике:

Electric Submersible Pumping System — установка электрического центробежного насоса (УЭЦН)
Motor — погружной электродвигатель
Seal — гидрозащита
Gas Separator — газосепаратор
Submersible Pump – погружной электроцентробежный насос (ЭЦН)
Gas — газ
Oil – нефть

Добыча нефти при помощи установки электроприводного винтового насоса (УЭВН)

Винтовой насос – это насос объёмного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения специального винта. При вращении винт (ротор) и его обойма (статор) образуют по всей длине ряд замкнутых полостей, которые передвигаются от приёма насоса к его выкиду. Вместе с ними перемещается и откачиваемая жидкость.

Существует два варианта применения винтовых насосов для добычи нефти.
При первом (как на картинке вверху), который получил наибольшее распространение, электродвигатель и редуктор монтируются на устье скважины и связаны между собой ременной передачей. Обойма винтового насоса спускается в скважину на НКТ, а винт крепится к штангам, которые вращаются электродвигателем через редуктор.

При втором варианте (набирает популярность), схема установки УЭВН аналогична УЭЦН, т.е. винтовой насос приводится в действие погружным электродвигателем, который передаёт крутящий момент напрямую на вал винтового насоса через протектор. Благодаря приводу от погружного электродвигателя, в такой установке не применяются насосные штанги и редуктор, являющийся самым ненадёжным и дорогостоящим компонентом традиционной УЭВН.

УЭВН применяются, главным образом, в скважинах с высоковязкой нефтью.

В этом ролике от компании Weatherford «Progressing Cavity Pumping System» показан принцип работы УЭВН (достаточно посмотреть первые 2 мин.):

Источник