Підняття нафти на поверхню

За наявності в нафтовому шарі достатнього тиску, утворюваного нафтовими газами і шаровою водою, нафта піднімається свердловиною і виливається на поверхню. При сильному тиску свердловина фонтанує, причому фонтани нафти іноді визначаються величезною силою і викидають за добу тисячі тонн нафти. Якщо фонтан приборкати і спрямувати нафту по трубах у резервуари, то експлуатація такої свердловини є найдешевшою, тому що в такому разі необхідно тільки регулювати надходження нафти зі свердловини. Така технологія видобутку найбільш широко застосовується в країнах Близького Сходу.

1 – усмоктувальний клапан; 2 – нагнітальний клапан; 3 – насосні штанги; 4 – тройник; 5 – сальник; 6 – балансир; 7, 8 – кривошипно-шатунний механізм; 9 – двигун.

Рис. 3.7. Схема установки для видобування нафти з використанням

штангових глибинних насосів

Коли тиск у шарі падає і свердловина перестає викидати нафту, то в таких випадках використовують глибиннонасосний спосіб. У свердловину опускають поршневий або електричний насос до занурення його в нафту (рис. 3.7).

Поршень (плунжер), що приводиться у вертикально-поступальний рух за допомогою системи усмоктувальних 1 і нагніталь­них клапанів 2 засмоктує нафту в циліндр насоса і виштовхує її нагору в насосну трубу, по якій вона піднімається на поверхню. Рух поршня здійснюється за допомогою насосної штанги 3, що сполучена з балансиром 6 станка-качалки. Коли станок-качалка працює, його балансир робить рухи вгору-вниз; разом із балансиром такі ж рухи робить і насосна штанга, що рухає поршень насоса. Станок-качалка і насос працюють автоматично, піднімаючи нафту цілодобово протягом декількох місяців, до чергового ремонту. Таким способом видобувається найбільша кількість нафти в країнах СНД.

Для примусового підйому нафти зі свердловини застосовують найменш поширений компресорний або ерліфтний метод. Сутність його полягає в тому, що в свердловину опускають дві труби (одну в другу), через одну з яких у свердловину нагнітають нафтовий газ. Прямуючи нагору по іншій трубі, газ створює додаткову піднімальну силу, під дією якої нафта виливається зі свердловини і направляється до резервуарів (рис. 3.8).

Як уже відзначалося, приплив нафти до свердловини і її фонтанування є результатом існуючого шарового тиску.

Коли нафтовий шар частково відпрацьований, шаровий тиск падає і нафта перестає надходити до свердловини, застосовують так називані вторинні методи видобутку – методи пожвавлення сверд­ловин. Сутність їх полягає в штучному підвищенні шарового тиску, у наданні нафтовому шару додаткової енергії, під дією якої знову починається приплив нафти до свердловини і навіть її фонтанування. Для цієї цілі по старих свердловинах або по свердловинах, спеціально закладених у нафтовий шар, під великим тиском закачують воду. Якщо воду закачують у шар через свердловини на зовнішніх межах нафтового покладу, то метод називають законтурним заводненням. У цьому випадку утворюваний тиск (12-13 МПа) спрямований до центру покладу й оживляє свердловини, розташовані в її центральній частині. Якщо ж закачку води ведуть через свердловини центральної частини нафтового покладу, тобто методом внутрішньоконтурного заводнення, вода розділяє поклад на частини і створює ряд ізольованих осередків високого шарового тиску, що забезпечують приплив нафти до розташованих на них свердловин. Такий метод застосовують на родовищах, що займають великі площі.

Застосування вторинних методів видобутку нафти економічно надзвичайно вигідне. Вони різко підвищують продуктивність (дебіт) свердловин, а також ступінь вилучення нафти з покладу і, отже, використання нафтових ресурсів. За умов природного фонтанування свердловин можна використовувати не більше третини нафти, що утримується в покладі. Застосування насосного і компресорного методів підвищує відбір нафти із шару. Застосування ж новітніх, найбільш прогресивних методів позаконтурного і внутрішньо­контурного заводнення дозволяє витягати до 70% нафти, що утримується в покладі. При цьому багаторазово скорочується тривалість експлуатації покладу.

Штучна підтримка шарового тиску, що забеспечує фонтанування свердловин, не тільки підвищує здобуток нафти із шару, але й потребує для цього значно меншої кількості свердловин. Там, де вторинні методи видобутку не застосовують, експлуатаційні свердловини розташовують дуже часто на відстані 100-150 м одна від одної; при цьому на одну свердловину припадає тільки 2-3 га нафтової площі. За умов штучної підтримки шарового тиску свердловини розташовують на відстані в декілька сотень метрів одна від одної, а нафтоносна площа, що експлуатується однією свердловиною, зростає в десять разів. При високій вартості й тривалості бурових робіт скорочення кількості свердловин дає величезну економію засобів і прискорює розробку родовищ нафти.

На позаконтурне і внутрішньоконтурне заводнення витрачається величезна кількість води. Таким чином, велику актуальність набула проблема водопостачання нафтових промислів. Штучна підтримка шарового тиску шляхом закачки в шар води практично може широко застосовуватися лише в районах, добре забезпечених водою. Там, де місцеві джерела водопостачання недостатні, доводиться використовувати водяні ресурси інших районів, що ускладнює й удорожчує водопостачання.

В окремих випадках, коли нафта залягає порівняно неглибоко і відзначається великою в’язкістю, що перешкоджає її підйому по трубах, видобуток здійснюють за допомогою шахт, які розкривають нафтоносний шар. При цьому нафта накопичується в шахті і звідти її вилучають на поверхню. У подібних випадках практикується також комбінований видобуток за допомогою шахти і свердловин: із закладеної шахти в різні боки проходять свердловини, що полегшують приплив нафти в шахту. Умови, що потребують шахтного видобутку нафти, часто зустрічаються в районах вічної мерзлоти (яка сприяє збільшенню в’язкості нафти), наприклад, в Ухтинському нафтопромисловому районі (Росія).