Газлифтный способ добычи нефти: описание и характеристика

Группа эрлифтных методов добычи углеводородов на нефтегазовых месторождениях давно используется отечественной промышленностью как альтернатива фонтанной разработки скважин. Данная технология в определенных условиях применения обеспечивает существенные преимущества экономического и технического характера, но также требует и подключения дополнительных ресурсов. Оптимальным решением в большинстве случаев становится газлифтный способ добычи нефти, при котором в качестве активной среды подъема используется газовая смесь. Такое решение оправдывает себя благодаря высокой производительности, но и накладывает дополнительные организационные требования в плане безопасности. По этой причине метод используют по большей части крупные организации, располагающие достаточной ресурсной базой.

Общая характеристика газлифтного способа добычи нефти

Вам будет интересно:Из чего делают монеты: материалы и сплавы, технологический процесс

Вам будет интересно:Полипропиленовые волокна: состав, свойства, применение

Принципы эрлифта, то есть технологии подъема скважинных ресурсов подземного месторождения впервые стали использоваться в конце 18 века. Появление идеи этого способа было обусловлена бурным развитием технологий горной разработки, однако еще долгое время ее полноценное использование ограничивалось отсутствием достаточно развитого компрессорного оборудования. Автор газлифтного способа добычи нефти – немецкий инженер Карл Лошер, выдвинувший общую схему подъема ресурсов при помощи энергии воздушных смесей. В дальнейшем методика не раз подвергалась оптимизации, модернизации и улучшению в отдельных аспектах эксплуатации. Практическое использование эрлифта в промышленном масштабе с созданием теоретической базы для его технической реализации началось лишь в 20 веке. На нефтяных месторождениях первый опыт применения газлифта приходится аж на 1985 год.

В наше время применение технологии газлифта оправдывает себя в основном на скважинах с высоким дебитом. Также в условиях высокого содержания примесей газлифт оказывается наиболее экономичным решением подъема ресурса на поверхность. Это касается в первую очередь нефтяных смесей, которые содержат соли, смолы и парафины, которые затрудняют подъем масс. Относительно сравнения с эрлифтом как таковым можно говорить, что газлифтный способ добычи нефти – это продолжение общей технологии искусственного подъема жидкостей. Только если при классическом эрлифте в качестве активной среды применяется воздушная смесь, то газлифт задействует углеродосодержащие вещества. По этой причине одной из ключевых эксплуатационных характеристик технологии считают удельный расход газа. В расчетах себестоимости применения газлифта энергетические затраты на содержание и подачу газовых смесей составляют порядка 30% от общей стоимости проектов.

Область применения газлифтного способа добычи нефти

Вам будет интересно:Сталь 20Х13: характеристики, применение и аналоги

Высокодебитная скважина с высокими показателями забойного давления – целевое место для внедрения газлифта. Такие месторождения являются благоприятной средой для организации эрлифтного подъема в принципе. Но практика ограничения фонтанных способов добычи нефти также определяет и ряд условий, при которых газлифт становится единственно возможным методом работы на скважине. По крайней мере, общая характеристика газлифтного способа добычи нефти как наиболее приспособленного к динамически неуравновешенным гидротехническим средам позволяет его использовать в забоях с низким давлением насыщения и в песочных скважинах с труднодоступными условиями установки технического обеспечения. К примеру, систему газлифта можно применять в условиях затопляемости, на болотистой местности или при наличии риска паводка. Показатели давления, к слову, можно выравнивать искусственно посредством компрессорного оборудования – подъем хоть и зависит от скважинных показателей энергии газа, но его вполне можно отрегулировать под текущие нужды.

С другой стороны, если не предполагается централизованное снабжение техническими и газовыми материалами с обеспечением высокого уровня механизации производственного процесса, то лучше использовать традиционную фонтанную схему добычи. Как и в случае с эрлифтом, газлифтный способ добычи нефти – это продолжение технологии фонтанного метода, но в дополненном варианте исполнения. Именно технологическое расширение добывающей инфраструктуры не позволяет применять данный метод на мелких скважинах, эксплуатация которых рассчитывается на небольшие периоды.

Вам будет интересно:Как правильно подключать УЗО - до или после автомата: советы мастеров

Технологический процесс добычи

После разработки скважины формируется конструкционная основа оголовка на поверхности, которая в дальнейшем выступает площадкой для организации основных рабочих процессов. В нише ствола скважины организуется замкнутый тоннель с камерами и переходными узлами-клапанами, выполняющими функцию регулятора движения ресурса. Перемещение добываемой жидкости вверх по каналу – основной эксплуатационный процесс, который поддерживается газифицированной в забое средой. Для обеспечения газификации вниз параллельно каналу по изолированному контуру опускается камера с форсункой подачи активной смеси. Собственно, принцип газлифтного способа добычи нефти сводится к направлению газа в жидкостную среду целевого ресурса, после чего должен происходить процесс подъема. Важно отметить, что само по себе обогащение газовоздушными смесями не обеспечивает подъем жидкости. Для этой операции служат специальные насосы. Сила подъема зависит и от степени газификации, и от мощности насоса, причем оба фактора влияния поддаются корректировке. Для комплексного управления показателями давления в контуре служит компрессорная установка, расположенная на поверхности.

Интенсивность добычи ресурса может контролироваться ручной механикой или автоматическими системами с электронными датчиками. Рабочие параметры устанавливаются в соответствии с возможностями приемного оборудования. Особенностью газлифтного метода добычи нефти является и специальная обработка после извлечения ресурса. Поскольку жидкость поднимается вместе с газовой смесью, требуется специальная сепарация, после которой уже очищенная нефть направляется в специальный отстойник. Более того, поскольку газлифт часто применяют в условиях повышенного шламового загрязнения, может потребоваться и многоступенчатая грубая фильтрация перед тем, как ресурс поступит в резервуар временного хранения.

Применяемое оборудование

Всю техническую инфраструктуру формирует две группы оборудования – универсальные устройства и приспособления для организации процессов обслуживания скважины и специальные установки, которые применяются в эксплуатации газлифта. В первую группу можно включить насосное циркуляционное оборудование, обсадную оснастку, крепежную фурнитуру, металлические трубы для перекачки и т.д. Как правило, на этом оснащении строится работа и фонтанного, и газлифтного способов добычи нефти с незначительными конструкционными различиями.

Что касается специальных технических элементов для реализации подъема нефти на газовой энергии, то к ним относятся следующие:

• Компрессор. Установка для поддержания оптимального давления путем нагнетания сжатого воздуха. Преимущественно используются промышленные высокомощные агрегаты, способные регулировать параметры рабочей величины в широких диапазонах.
• Камера газлифта. Можно сказать, сердцевина инфраструктуры для газлифтной добычи нефти, в которой происходят основные процессы направления перетока, распределения и подачи газовоздушных смесей. Это металлическая конструкция с патрубками и отводными каналами, работа которой регулируется запорной арматурой.
• Клапаны. В данной системе клапан выполняет не просто функцию блокировщика циркуляции жидкостной среды, а именно выступает регулятором перетоков. Клапаны газлифта используются на разных уровнях ствола, что позволяет точнее регулировать интенсивность добычи. Главной конструкционной особенностью таких клапанов можно назвать наличие чувствительных элементов, которые с высокой точностью фиксируют показатели давления и меняют свое состояние в зависимости от силы воздействия на контрольном участке.

Газлифтный подъемник

В данном случае понятие подъемника отражает комплексную инфраструктуру газлифта, погруженного в скважину. В его принципиальной схеме содержится два канала – для закачки газа и для подъема целевого жидкостного ресурса. Оба канала организуются с помощью металлических труб, однако они не обязательно должны стыковаться между собой по параллели. Более того, иногда предусматривается угловое направление трубы, подающей газ, что обуславливается спецификой подключения насосного агрегата. Конфигурация размещения труб зависит от того, в каких условиях организуется газлифтный способ добычи нефти. Фото, представленное ниже, иллюстрирует современную технологию применения комбинированной колонны закачки и подъема ресурса в одном контуре диаметром от 90 до 140 мм. При этом независимо от конфигурации направления каналов, и с верхней части у оголовка, и в нижней области башмака по возможности обеспечивается жесткая фиксация конструкции. В трубах могут предусматриваться и технологические отверстия (перфорация) для выпуска песка и других инородных частиц.

Вам будет интересно:Промышленность Монголии: особенности и статистические показатели

Эксплуатация газлифта без компрессора

Подача газа и регуляция показателей давления в принципе не обязательно должна выполняться при поддержке компрессорного оборудования. Если месторождения газа и нефти находятся в пределах одной эксплуатируемой площадки, то внутрискважинный газлифт может быть организован на собственной энергетической поддержке без компрессора. Но и в этом случае технологии фонтанной и газлифтной добычи нефти будут расходиться, поскольку исключение регуляции сжатым воздухом со стороны не исключает управление показателями давления от природного газа. Более того, в таких условиях возможно проведение внутрискважинной сушки и предварительной очистке ресурса, что удешевляет технологический процесс.

Средства управления процессом газлифта

В первую очередь стоит подчеркнуть, что газлифт требует применения широкого списка измерительных устройств, которые позволяют держать под контролем важные рабочие показатели. В их числе давление, температура, влажность и расход газа. Непосредственно управление добычей нефти при газлифтном способе осуществляется с помощью вышеупомянутых клапанов и запорной арматуры с приводными системами, работающими от генераторов на поверхности. Более развитые установки работают под управлением автоматических средств контроля, без участия операторов регулируя параметры газификации и скорости подъема ресурсов.

Преимущества технологии

В отношении технической реализации метод достаточно трудоемкий и затратный, но у него есть целый ряд положительных свойств, оправдывающих его применение:

• Высокая производительность.
• Широкие возможности конструкционной подстройки под внешние условия эксплуатации и параметры скважины.
• Надежность и безопасность процесса добычи.
• Эксплуатационная гибкость. В этом свойстве отражаются и преимущества, и недостатки газлифтного способа добычи нефти, которые проявляются в разных аспектах его применения. Например, с точки зрения квалифицированного оператора, сам процесс управления достаточно простой и практически не требующих физических усилий. Но, персонал технического обслуживания имеет дело со сложной техникой, которая требует больших трудовых и финансовых затрат при содержании.
• Большая часть ответственного оборудования размещается на поверхности.
• Универсальность способа.

Недостатки технологии

Все же этот метод нельзя назвать оптимально подходящим для всех месторождений, если брать в расчет совокупность эксплуатационных факторов, а также экологические и экономические аспекты. К негативным сторонам применения газлифтного способа добычи нефти относятся:

• Высокие расходы энергетических ресурсов. Речь идет и о закачке газа в промышленных объемах, и о затратах топлива для генераторов, обеспечивающих функции насосного оборудования с компрессорами.
• Вложения могут не соответствовать ценности извлеченных нефтегазовых материалов – особенно с учетом затрат на дополнительные процессы технологической очистки и сепарации.
• По мере эксплуатации крупных месторождений объемы добычи снижаются, при этом уровень организационно-технического обеспечения должен оставаться прежним.

Заключение

Опыт работы нефтегазовых добывающих компаний показывает, что порядка половины расходов на проекты разработки и эксплуатации месторождений приходится на организацию технической инфраструктуры с поддержкой дополнительных рабочих процессов. Казалось бы, тенденции развития отрасли должны двигать прогресс в сторону конструкционной оптимизации подобных мероприятий, однако метод газлифта доказывает обратное. Как и предполагал автор газлифтного способа добычи нефти Карл Лошер, подключение вспомогательных источников энергии при подъеме снижает энергозатратность рабочей операции, но не организации мероприятия в целом. Во всяком случае, оборудование для колонны подъемника не столько дает пользу в виде подключения канала газификации, сколько открывает более широкие возможности в управлении параметрами процесса добычи. И в этом преимуществе как раз заключается перспектива развития газлифта как способа, который может расширить возможности объединения нескольких пластов разработки в один объект добычи высокой мощности.

Источник