Metoda produkcji oleju z podnośnikiem gazowym: opis i charakterystyka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Grupa metod transportu powietrznego do produkcji węglowodorów na polach naftowych i gazowych jest od dawna wykorzystywana przez przemysł krajowy jako alternatywa dla odwiertów płynących. Technologia ta w określonych warunkach zastosowania zapewnia znaczne korzyści ekonomiczne i techniczne, ale wymaga również podłączenia dodatkowych zasobów. Optymalnym rozwiązaniem w większości przypadków jest metoda gazociągowa produkcji oleju, w której jako aktywny czynnik nośny stosuje się mieszaninę gazów. Takie rozwiązanie usprawiedliwia się wysoką wydajnością, ale także nakłada dodatkowe wymagania organizacyjne w zakresie bezpieczeństwa. Z tego powodu metoda jest wykorzystywana głównie przez duże organizacje z wystarczającą bazą zasobów.

Ogólna charakterystyka metody wydobycia ropy naftowej z podnośnikiem gazowym

Zasady transportu lotniczego, czyli technologii podnoszenia zasobów studni podziemnego złoża, zostały po raz pierwszy zastosowane pod koniec XVIII wieku. Pojawienie się idei tej metody było spowodowane szybkim rozwojem technologii wydobywczych, jednak przez długi czas jej pełne wykorzystanie ograniczał brak dostatecznie rozwiniętego sprzętu sprężarkowego. Autorem metody wydobycia ropy metodą gazociągu jest niemiecki inżynier Karl Loscher, który przedstawił ogólny schemat pozyskiwania zasobów z wykorzystaniem energii mieszanek powietrznych. W przyszłości technika była wielokrotnie optymalizowana, unowocześniana i udoskonalana w niektórych aspektach eksploatacji. Praktyczne wykorzystanie podnośnika lotniczego na skalę przemysłową wraz ze stworzeniem teoretycznych podstaw jego technicznej realizacji rozpoczęło się dopiero w XX wieku. Na polach naftowych pierwsze doświadczenia z użyciem podnośnika gazowego sięgają 1985 roku.

W naszych czasach zastosowanie technologii podnośnika gazowego usprawiedliwia się głównie w studniach o dużym natężeniu przepływu. Również w warunkach dużej zawartości zanieczyszczeń podnośnik gazowy jest najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem do podnoszenia zasobu na powierzchnię. Dotyczy to przede wszystkim mieszanek olejowych zawierających sole, żywice i parafiny, które utrudniają podnoszenie mas. Odnosząc się do porównania z transportem powietrznym jako takim, można powiedzieć, że metoda gazociągu do produkcji oleju jest kontynuacją ogólnej technologii sztucznego podnoszenia cieczy. Tylko jeśli mieszanina powietrza jest używana jako czynnik aktywny w klasycznym podnośniku powietrznym, wówczas podnośnik gazowy wykorzystuje substancje zawierające węgiel. Z tego powodu jeden z kluczowych operacyjnychcharakterystyka technologii uwzględnia specyficzne zużycie gazu. W kalkulacji kosztów użytkowania podnośnika gazowego koszty energii na utrzymanie i dostawę mieszanin gazowych stanowią około 30% całkowitych kosztów projektów.

Zakres zastosowania metody gazociągu do produkcji ropy

Wysoce wydajna studnia z wysokim ciśnieniem dennym jest docelowym miejscem wprowadzenia gazociągu. Takie złoża są w zasadzie sprzyjającym środowiskiem dla organizacji przewozów lotniczych. Ale praktyka ograniczania przepływowych metod wydobycia ropy determinuje również szereg warunków, w których podnośnik gazowy staje się jedyną możliwą metodą pracy na odwiercie. Przynajmniej ogólna charakterystyka metody gazociągowej pozyskiwania ropy naftowej jako najbardziej przystosowanej do dynamicznie niezrównoważonych środowisk hydraulicznych pozwala na jej stosowanie w otworach dennych o niskim ciśnieniu nasycenia oraz w studniach piaskowych o trudno dostępnych warunkach instalacji dla wsparcia technicznego. Na przykład system wyciągu gazowego może być używany w warunkach powodziowych, na terenach podmokłych lub tam, gdzie istnieje ryzyko powodzi. Nawiasem mówiąc, wskaźniki ciśnienia można sztucznie wyrównać za pomocą urządzeń kompresorowych - choć wzrost zależy od wskaźników energii gazu odwiertowego, można go dość dostosować do aktualnych potrzeb.

Z drugiej strony, jeśli nie ma scentralizowanego zaopatrzenia w materiały techniczne i gazowe o wysokim poziomie mechanizacji procesu produkcyjnego, lepiej zastosować tradycyjny schemat fontannygórnictwo. Podobnie jak w przypadku transportu powietrznego, metoda gazociągu produkcji oleju jest kontynuacją technologii metody przepływowej, ale w wersji rozszerzonej. To właśnie rozbudowa technologiczna infrastruktury produkcyjnej nie pozwala na zastosowanie tej metody do małych odwiertów, których eksploatacja liczona jest na krótkie okresy.

Technologiczny proces produkcji

Po rozwinięciu odwiertu na powierzchni powstaje strukturalna podstawa końcówki, która później działa jako platforma do organizowania głównych procesów pracy. W niszy odwiertu zorganizowany jest zamknięty tunel z komorami i zaworami przejściowymi, które działają jako regulator przepływu zasobów. Przemieszczanie się wytworzonego płynu w górę kanału jest głównym procesem operacyjnym, który wspomagany jest przez zgazowane medium w dolnym otworze. Aby zapewnić zgazowanie, komora z dyszą do podawania mieszaniny aktywnej jest opuszczana równolegle do kanału wzdłuż izolowanego obwodu. W rzeczywistości zasada wydobycia ropy metodą gazociągu sprowadza się do kierunku przepływu gazu do ciekłego ośrodka docelowego zasobu, po czym musi nastąpić proces podnoszenia. Należy zauważyć, że samo wzbogacenie mieszaninami gaz-powietrze nie zapewnia podniesienia się cieczy. Do tej operacji używane są specjalne pompy. Siła podnoszenia zależy zarówno od stopnia zgazowania, jak i mocy pompy, które można regulować. Do kompleksowej kontroli wskaźników ciśnienia w obwodzie wykorzystywany jest kompresor umieszczony na powierzchni.

Intensywność produkcjizasób może być kontrolowany przez ręczną mechanikę lub automatyczne systemy z czujnikami elektronicznymi. Parametry pracy są ustawione zgodnie z możliwościami sprzętu odbiorczego. Cechą metody gazociągu do produkcji ropy naftowej jest specjalna obróbka po wydobyciu surowca. Ponieważ ciecz unosi się wraz z mieszaniną gazów, wymagana jest specjalna separacja, po której już oczyszczony olej jest przesyłany do specjalnej miski olejowej. Co więcej, ponieważ podnośnik gazowy jest często używany w środowiskach o dużym zanieczyszczeniu gnojowicy, może być wymagana wielostopniowa filtracja zgrubna, zanim zasób dostanie się do tymczasowego zbiornika magazynowego.

Sprzęt stosowany

Całą infrastrukturę techniczną tworzą dwie grupy sprzętowe – uniwersalne urządzenia i urządzenia do organizacji procesów utrzymania ruchu studni oraz specjalne instalacje, które wykorzystywane są w eksploatacji dźwigu gazowego. Pierwsza grupa może obejmować sprzęt do pompowania, wyposażenie obudowy, osprzęt montażowy, metalowe rury do pompowania itp. Z reguły zarówno przepływowe, jak i gazowe metody produkcji ropy są budowane na tym sprzęcie z niewielkimi różnicami konstrukcyjnymi.

Jeśli chodzi o specjalne elementy techniczne do realizacji podnoszenia oleju na mocy gazu, obejmują one:

• Kompresor. Instalacja do utrzymania optymalnego ciśnienia poprzez wtrysk sprężonego powietrza. Stosowane są głównie przemysłowe jednostki dużej mocy,zdolny do regulacji parametrów wartości roboczej w szerokim zakresie.
• Komora windy gazowej. Można powiedzieć, że jest rdzeniem infrastruktury do produkcji oleju gazonośnego, w którym zachodzą główne procesy kierowania przepływem, dystrybucji i dostarczania mieszanin gazowo-powietrznych. Jest to metalowa konstrukcja z odgałęzieniami i kanałami wylotowymi, których działanie jest regulowane przez zawory odcinające.
• Zawory. W układzie tym zawór pełni nie tylko funkcję blokowania obiegu czynnika ciekłego, ale również pełni funkcję regulatora przepływu. Zawory wzniosu gazu są stosowane na różnych poziomach odwiertu, co pozwala na bardziej precyzyjną kontrolę tempa produkcji. Główną cechę konstrukcyjną takich zaworów można nazwać obecnością wrażliwych elementów, które z dużą dokładnością rejestrują wskaźniki ciśnienia i zmieniają swój stan w zależności od siły uderzenia w obszarze kontrolnym.

Podnośnik gazowy

W tym przypadku koncepcja dźwigu odzwierciedla złożoną infrastrukturę dźwigu gazowego zatopionego w studni. Jego koncepcja zawiera dwa kanały - do wtrysku gazu i do podnoszenia docelowego zasobu płynnego. Oba kanały są zorganizowane za pomocą metalowych rur, ale nie muszą być ze sobą połączone równolegle. Ponadto czasami podawany jest kątowy kierunek rury doprowadzającej gaz, który jest określony przez specyfikę podłączenia zespołu pompującego. Konfiguracja rozmieszczenia rur zależy od warunków, w jakich zorganizowana jest metoda gazociągowa produkcji ropy. Poniższe zdjęcie ilustruje nowoczesną technologię.zastosowanie połączonego ciągu wtryskowo-regeneracyjnego w jednym obwodzie o średnicy od 90 do 140 mm. W tym przypadku, niezależnie od konfiguracji kierunku kanałów, zarówno od górnej części przy główce, jak iw dolnej części buta, w miarę możliwości zapewnione jest sztywne mocowanie konstrukcji. Rury mogą mieć również otwory technologiczne (perforacje) do uwalniania piasku i innych obcych cząstek.

Praca podnośnika gazowego bez sprężarki

Dostawa gazu i regulacja wskaźników ciśnienia w zasadzie nie musi odbywać się przy pomocy urządzeń kompresorowych. Jeśli pola gazowe i naftowe znajdują się w tym samym miejscu eksploatacji, odwiertowa winda gazowa może być zorganizowana na własnym wsparciu energetycznym bez sprężarki. Ale nawet w tym przypadku technologie produkcji oleju płynnego i gazowego będą się różnić, ponieważ wyłączenie regulacji sprężonym powietrzem z zewnątrz nie wyklucza kontroli wskaźników ciśnienia z gazu ziemnego. Ponadto w takich warunkach możliwe jest przeprowadzenie odwiertu suszenia i wstępnego czyszczenia surowca, co obniża koszt procesu technologicznego.

Kontrola procesu podnoszenia gazu

Przede wszystkim warto podkreślić, że podnośnik gazowy wymaga zastosowania szerokiej gamy urządzeń pomiarowych, które pozwalają kontrolować ważne wskaźniki wydajności. Należą do nich ciśnienie, temperatura, wilgotność i przepływ gazu. Bezpośrednia kontrola wydobycia ropy w metodzie gazociągu realizowana jest za pomocą w/w zaworów izawory odcinające z układami napędowymi zasilanymi z generatorów na powierzchni. Bardziej zaawansowane instalacje działają pod kontrolą automatycznych sterowników, bez udziału operatorów, dostosowujących parametry zgazowania i tempo odzysku zasobów.

Zalety technologii

Pod względem implementacji technicznej metoda jest dość pracochłonna i kosztowna, ale ma wiele pozytywnych właściwości, które uzasadniają jej zastosowanie:

• Wysoka wydajność.
• Szerokie możliwości dostosowania strukturalnego do zewnętrznych warunków pracy i parametrów studni.
• Niezawodność i bezpieczeństwo procesu wydobywczego.
• Elastyczność. Ta właściwość odzwierciedla zarówno zalety, jak i wady metody gazociągu przy produkcji ropy, które przejawiają się w różnych aspektach jej stosowania. Na przykład z punktu widzenia wykwalifikowanego operatora sam proces sterowania jest dość prosty i praktycznie nie wymaga wysiłku fizycznego. Jednak personel zajmujący się konserwacją ma do czynienia ze złożonymi maszynami, których utrzymanie wymaga dużego nakładu pracy i kosztów.
• Większość krytycznego sprzętu znajduje się na powierzchni.
• Uniwersalność metody.

Wady technologii

Jednak metody tej nie można nazwać optymalnie odpowiednią dla wszystkich dziedzin, jeśli weźmiemy pod uwagę całość czynników operacyjnych, a także aspekty środowiskowe i ekonomiczne. O negatywnych aspektach stosowania metody gazowego podnośnikaprodukcja ropy obejmuje:

• Wysokie koszty surowców energetycznych. Mówimy o wtrysku gazu w objętościach przemysłowych oraz o koszcie paliwa do generatorów pełniących funkcje urządzeń pompujących ze sprężarkami.
• Inwestycja może nie odpowiadać wartości odzyskanych materiałów naftowych i gazowych - zwłaszcza biorąc pod uwagę koszt dodatkowego oczyszczania procesu i procesów separacji.
• Wraz z eksploatacją dużych złóż wielkość produkcji spada, a poziom wsparcia organizacyjnego i technicznego powinien pozostać na tym samym poziomie.

Wniosek

Doświadczenie firm produkujących ropę i gaz pokazuje, że około połowa kosztów projektów zagospodarowania i eksploatacji złóż przypada na organizację infrastruktury technicznej z obsługą dodatkowych przepływów pracy. Wydawać by się mogło, że trendy rozwojowe branży powinny skierować postęp w kierunku strukturalnej optymalizacji takich wydarzeń, ale metoda gazociągu dowodzi czegoś przeciwnego. Jak zasugerował Karl Locher, twórca gazociągowej metody pozyskiwania oleju, podłączenie pomocniczych źródeł energii podczas podnoszenia zmniejsza energochłonność operacji roboczej, ale nie organizację imprezy jako całości. W każdym razie wyposażenie cięgna nie tyle daje korzyści w postaci podłączenia kanału zgazowania, ile otwiera większe możliwości w kontrolowaniu parametrów procesu produkcyjnego. A tą zaletą jest właśnie perspektywa rozwoju podnośnika gazowego jako sposobu, którymoże rozszerzyć możliwości łączenia kilku zbiorników rozwojowych w jeden zakład produkcyjny o dużej wydajności.