гнвп. Лекция Контроль скважин. Управление скважиной при газонефтеводопроявлении
 Скачать 394.56 Kb.
|
|
Лекция «Контроль скважин. Управление скважиной при газонефтеводопроявлении» Волгоград Содержание 1.Введение………………………………………………………………………………………….3 2.Причины возникновения ГНВП и его переход в открытый фонтан………………………….8 3.Способы раннего обнаружения и контроль за развитием ГНВП…………………………….17 4.Способы предупреждения ГНВП……………………………………………………………….18 5.Методы и способы ликвидации ГНВП…………………………………………………………24 6.Противовыбросовое оборудование……………………………………………………………..38 7.Требования к монтажу колонных головок и ПВО………………………………………… …83 8.Контрольно – измерительные приборы………………………………………………...… …..84 9.Первоочередные действия членов вахты на скважине……………………………………….85 10.Техника безопасности……………………………………………………...………….…….. .88 11.Оказание доврачебной помощи……………………………………………………………….97 Приложения………………………………………………………………………………………107 1.Введение Настоящий материал разработан в соответствии с Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности ПБ 08-624-03, инструкцией по предупреждению газонефтеводопроявлений, руководящими документами по противофонтанной безопасности. История развития нефтяной промышленности в России.  В 1864 г. на Тамани началось бурение на землях, арендованных полковником Ардалионом Новосильцевым (1818 — 1878). Первая буровая с приводом от паровой машины была заложена на левом берегу р. Кудако в 15 км от станицы Крымской и в 5 км от р. Кубани. В 1866 г. с глубины 38 м был получен первый фонтан нефти, что стало предвестником открытия нефтяных богатств Кубанского края. В память об этих событиях в 1964 г. отмечалось столетие проведения первых буровых работ, а первое воскресенье сентября стало праздником работников нефтяной и газовой промышленности страны.Добыча нефти из буровых скважин во много раз превышала добычу из колодцев. Применение паровой машины в буровых установках привело к техническому перевороту на старых нефтяных промыслах и к появлению новых. Для успешного развития нефтяной промышленности необходимо было провести целый ряд преобразований как политического, так и технологического характера. Надо было, во-первых, покончить с крепостничеством и отменить откупную систему, далее — улучшить технику переработки и транспортировки нефти, наиболее полно использовать нефть, получая из нее не только керосин и мазут, но и смазочные масла, и другие ценные продукты. Отмена крепостного права на основе «Высочайшего Положения от 19 февраля 1861 г.» на Кавказе была произведена лишь в 1864 г. И тогда на нефтяные промыслы и нефтеперегонные заводы пришли наемные рабочие. За отмену откупов на нефтяных промыслах выступали многие государственные и общественные деятели. Откупы оказывали вредное влияние на развитие нефтяной промышленности: в ходе краткосрочного откупа невыгодно было затрачивать капитал на усовершенствование техники добычи нефти. Только с 1 января 1873 г. они были отменены. Одновременно с этим ввели акциз на керосин, который оказался обременительным, особенно для мелких нефтезаводчиков, поскольку взимался с емкости перегонного куба за каждые сутки его работы. Чтобы это производство не оказалось убыточным, нужно было сократить время перегонки нефти, а это сразу сказалось на качестве продукции. «Керосиновый» акциз был отменен только в 1877 г. Примитивная техника переработки нефти на мелких заводах, большая амортизация капитала на крупных заводах, существенно влиявшая на себестоимость керосина, дороговизна гужевого транспорта нефти и керосина и тары для них — все это приводило к тому, что цена русского керосина на месте потребления была очень высока. Так, керосин сураханского завода, впервые появившийся сначала в Тифлисе (1863 г.), а затем в центральной части России (1864 г.), продавался по 8 руб. за пуд. Особенно же надо иметь в виду резкое различие в качестве бакинской и пенсильванской нефтей, которое не позволяло получать в Баку такой же высокий выход керосина, как в Америке. Все это затрудняло конкуренцию русского керосина с американским на внутреннем рынке России даже при высоком таможенном обложении заграничного керосина — до 55 коп. за пуд. А между тем потребность в керосине быстро возрастала. Об этом говорят цифры роста импорта керосина в Россию: с 1500 тыс. пудов в 1865 г. импорт достиг 1800 тыс. пудов в 1871 г. Рост добычи нефти в последние годы действия откупной системы явно отставал от роста потребности в керосине. Накануне отмены откупной системы правительство устроило в Баку первые закрытые торги на сдачу предпринимателям казенных нефтяных земель в долгосрочную аренду. На торги были пущены участки площадью в 10 десятин каждый. На Балаханской площади оказалось 126 нефтяных колодцев на пространстве примерно в 312 десятин. Здесь выделили 17 участков, составивших 170 десятин, в Сураханах — одну группу, а в Биби-Эйбате — две. Казенные и частью крестьянские земли перешли фактически в собственность многих нефтепромышленников. Среди них выделялись такие крупные капиталисты, как И.М. Мирзоев, уплативший казне 1220 тыс. руб., Кокорев и Губонин (1323 тыс. руб.), позже — братья Нобель. Государство единовременно выручило от сдачи в аренду земель в окрестностях Баку около 3 млн руб. Кроме того, усилился приток поступлений в казну в виде акциза на керосин.В Баку началась нефтяная лихорадка, подобная той, которая всколыхнула Америку 10—12 лет назад. Академик М.А. Павлов, вспоминая о Баку 70-х гг. 19 в., сравнивал нефтяную горячку с золотой лихорадкой, которая охватывала те местности, где открывали золото. С отменой откупа в бакинском районе началось усиленное бурение нефтяных скважин. Число их быстро возрастало: в 1872 г. была одна скважина, в 1873 г, — 17, в 1874 г. — 50, в 1875 г. — 65, а в 1876 г. — 101 скважина. Появились мощные фонтаны, показавшие изобилие нефти в Балаханах, Романах, Сабунчах, Забрате, Биби-Эйбате. Рис.1. Без системы, расчета и плана, в лихорадочной погоне за легкой наживой бурили неглубокие скважины и черпали нефть «и стар и млад». Анархическое развитие бакинского нефтяного дела хорошо иллюстрирует современник, который писал: «С 1 января 1873 г., как по мановению волшебной палочки, Балаханская площадь сделалась неузнаваемой. Началось энергичное бурение: загудела паровая машина, вырос лес вышек, цены на нефть снизились, и появились первые признаки надвигающегося кризиса. Вместо 45 коп. за пуд пришлось отдавать нефть по 30 коп. за пуд». В середине 1873 г. с глубины 14 сажен забил знаменитый Вермишевский фонтан. Он бушевал безостановочно четыре месяца, залил все окрестности и образовал несколько больших озер. Рынок не выдержал обилия нефти. Цена на нее упала до 1,5 — 2 коп. за пуд. Первые скважины бурились вручную вращательным способом. Затем стали применять ударно-штанговое бурение с паровым приводом. При бурении в твердых горных породах использовали балансир, к одному концу которого присоединялся буровой инструмент. Другой конец балансира был соединен с ведущим шкивом посредством кривошипа. Шкив вращался паровой машиной. При бурении глубоких скважин применяли раздвижные штанги, или ножницы. Глубокие скважины крепили обсадными трубами. Спуск и подъем бурового инструмента и обсадных труб, долбление горной породы, спуск и подъем желонки для извлечения разбуренной породы обеспечивал буровой станок, главный вал которого вращался от паровой машины. От главного вала получал движение цепной барабан, при помощи которого поднимался и опускался буровой инструмент. Балансир приводился в движение шатуном с кривошипом, насаженным на долбежном валу. Первая установка для вращательного бурения с буровой вышкой высотой 15 м появилась в Баку в 1902 г. Станок ее состоял из трансмиссионного вала и трех шестерен. К одной шестерне передавалось движение от паровой машины единой передачей, от двух других шестерен передавалось движение барабану лебедки и ротору. Глинистый раствор для выноса разбуренной породы подавался к бурильным трубам паровым насосом. Рис.2. Добыча нефти из буровых скважин производилась с помощью цилиндрических ведер длиной до 6 м. В дне ведра был устроен клапан, открывающийся вверх. Такое ведро, предназначенное для очистки скважин, называлось желонкой, а способ добычи нефти желонкой именовался тартальным. Первые опыты по применению глубинных насосов для добычи нефти в Баку были сделаны в 1876 г. Но эти насосы быстро засорялись песком, и нефтепромышленники вернулись к привычной желонке. В 70-х гг. 19 в. В.Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти из скважин, при котором сжатый воздух использовался для подъема нефти (эрлифт). Этот способ был испытан в Баку в 1897 г. Другой способ подъема нефти из скважин — газлифт — был предложен М.М. Тихвинским в 1914 г. Из всех известных способов добычи нефти главным оставался тартальный. С его помощью в 1913 г. добывали 95 % всей нефти. С ростом количества буровых скважин в Баку увеличивалась добыча нефти. В 1872 г. было добыто 23 тыс. т, в 1875 г. — 81 тыс. т, в 1885 г. — 1,9 млн. т, а в 1901 г. • 11,6 млн. т. В 1901 г. Бакинский район давал 95 % общей добычи нефти в России. Число нефтеперегонных заводов в Баку также возросло, даже жилые дома стали переделывать под заводы. В качестве топлива на заводах применяли нефть, пользуясь самым примитивным способом сжигания — на поду топки. В конце 1870-х гг. число небольших нефтеперегонных заводов в бакинском районе дошло уже до 200. К технически совершенным относились заводы Бакинского нефтяного общества и завод И.М. Мирзоева. Передовой техникой был оснащен и завод братьев Нобель. В 1878 г. фирмой «Бари, Сытенко и К°» был построен по проекту В.Г. Шухова первый нефтепровод от Бакинских промыслов до Черного города. В 1879 г. завершилось строительство бакинской промысловой железной дороги. В 1907 г. началась перекачка керосина по первому в мире магистральному трубопроводу Баку — Батуми. В Грозненском нефтяном районе первые две буровые скважины глубиной 64 и 104,5 м заложил в 1892 г. предприниматель А.Р. Русановский. Но усилия оказались напрасными. В 1893 г. нефтяные скважины в Грозном купил присяжный поверенный из Владикавказа И.А. Ахвердов. Первая скважина, заложенная его фирмой в 1893 г. и пробуренная ударно-штанговым способом с приводом от паровой машины, дала фонтан нефти с глубины 131 м. Эта скважина работала до 1902 г. и выдала свыше 82 тыс. т нефти. В Майкопском нефтяном районе в 1876 — 1880 гг. разведочное бурение вел П.С. Прокофьев. Глубина скважин достигала 42 м. Добываемую нефть перерабатывали на керосин на заводе с одним перегонным кубом. У Прокофьева не было достаточно капитала, чтобы оплачивать акцизный налог на керосин, и в 1878 г. предприятие было закрыто. В старости П.С. Прокофьев ослеп и остался без средств к существованию. Только в 1910 г. английская нефтяная компания, работавшая в Майкопском районе, назначила ему пенсию за заслуги в открытии промышленной нефти. В 1909 г. отдел нефтяных промыслов Горного департамента решил провести в Майкопе разведочные работы и выделил для этого 50 тыс. руб. Руководил бурением геолог К.И. Богданович, который в 1901 — 1917 гг. работал в Геологическом комитете. Было пробурено две скважины: около станицы Ходыженская на глубину 215 м и в районе станиц Нефтяная и Ширванская на глубину 523 м. В Майкопском районе добывалось от 20 до 153 тыс. т нефти в год при мощных фонтанах. В геологическом отношении Майкопский район обследовали горные инженеры В.И. Винда и А.М. Коншин, но крупное открытие сделал в 1910—1911 гг. И.М. Губкин. Он впервые обнаружил новый тип залежей, названный рукавообразным и приуроченный к дельтам и руслам древних рек. Нефтяные промыслы на Таманском полуострове и в Кубанской области продолжали развиваться и после смерти их открывателя А.Н. Новосильцева. В 1886 г. там насчитывалось 67 буровых скважин. Самая глубокая из них была пробурена на 365 м. Добыча нефти в этом районе в 1889 г. составила 21 800 т. На Ухтинском нефтяном месторождении в 1868 г. начались буровые работы по инициативе купца М.К. Сидорова (1827—1887). Скважина глубиной 12,2 м была пробурена ручным вращательным способом. При бурении выяснилось, что в твердых горных породах необходимо применить ударный способ. Поэтому по чертежам архангельского крестьянина А.В. Лебедева в 1872 г. на заводе К.Я. Соколова в Петербурге изготовили долото, штанги и уравнительный винт, с помощью которого опускались по мере углубления скважины прикрепленные к балансиру штанги. В 1872 г. под руководством А.В. Лебедева производилось бурение сначала вращательным, а затем ударным на непрерывных штангах, свинченных с долотом, а на большой глубине — канатным способом. В сентябре 1872 г. нефтяной промысел посетил австрийский геолог Г. Гефер, который вместе с М.К. Сидоровым осмотрел буровые работы, разбуренные породы и высказал предположение, что Ухтинское месторождение должно быть богато нефтью. Г. Гефер был удивлен, что крестьянин А.В. Лебедев, не обучавшийся ранее горному деду, вел буровые работы, как опытный инженер. Скважину пробурили на глубину 52,9 м, нефти добыли 32 т. Ее вывезли на промышленные выставки, передали в лаборатории для исследования и использовали в качестве топлива на принадлежащем М.К. Сидорову пароходе, который ходил по Печоре. В 1911 — 1913 гг. разведочные работы на Ухте проводила экспедиция Горного департамента под руководством горного инженера В.И. Стукачева. Эти работы подтвердили нефтеносность Ухтинского района. Но буровые скважины давали небольшое количество нефти — 300 600 кг в сутки. В Урало-Волжском нефтяном районе впервые бурение на нефть начал в 1865 г. бугульминский помещик Н.Я. Малокиенко. Он пробурил несколько неглубоких шахт, из которых добыл 80 ведер нефти и около 33 т асфальта. Нефть он перерабатывал на небольшом керосиновом заводе. Керосин и асфальт не окупали затрат на их получение, и в 1867 г. предприятие было закрыто. В 1867 г. муромский купец Ф.И. Смолянинов пробурил две скважины около села Сюкеево. Он намеревался добывать нефть на недалеком расстоянии от своего завода нефтяных смазочных масел в селе Коржавино, первого в истории нефтяного дела. Первые подробные описания проявлений нефти на берегах р. Белой против села Ишимбаево и в 4 км вверх от него, напротив деревни Нижнее Буранчино, дал геолог В.И. Меллер (1840—1910). В 1896 г. мензелинский городской голова Д.Ф. Дубинин пригласил бурового мастера из Грозного и пробурил пять скважин глубиной от 10 до 72 м около деревень Нижнее Буранчино и Кусяпкулово. В 1900 г. он обратился в Министерство земледелия и государственных иму-ществ и Геологический комитет с просьбой организовать разведку нефти за казенный счет. Геолог А.А. Краснополь-ский в своем отчете о поездке в Ишимбаево отметил, что разведывать нефть в этом районе за счет государства не стоит, так как возможна лишь асфальтовая промышленность. Революция 1917 года негативно сказалась на добыче нефти в России, ситуация еще более ухудшилась с национализацией нефтяных месторождений в 1920 году. Братья Нобель продали значительную часть своих российских активов компании Стандард Ойл из Нью-Джерси, которая позже превратилась в компанию Экссон. Стандард Ойл выступала против решений о национализации нефтяных месторождений и отказывалась сотрудничать с новым Советским правительством. Но другие компании, включая Вакуум и Стандард Ойл из Нью-Йорка, которые позже превратились в компанию Мобил, вкладывали деньги в Россию. Продолжающийся приток западного капитала помог восстановлению нефтедобычи в России, и с 1923 года экспорт нефти вернулся на дореволюционный уровень. Рис.3.С развитием науки и техники, примитивные методы добычи нефти ушли в прошлое. Получение фонтана, при бурении, и эксплуатации скважин стало, серьёзной аварией, влекущей за собой серьёзные материальные затраты, наносящие непоправимый вред окружающей среде. Газонефтеводопроявления (ГНВП) – это очень серьезный вид осложнения, который требует дорогостоящих и длительных ремонтных работ. В процессе бурения, особенно при вскрытии продуктивного горизонта, при определенных обстоятельствах может произойти значительное поступление пластового флюида в скважину или заколонное пространство. Довольно часто выброс флюида приводит к ГНВП, с последующим развитием грифонов, газовых либо нефтяных фонтанов, наносящих масштабный экономический ущерб. Чаще всего это происходит при бурении на газ, в зонах с аномально высоким пластовым давлением (АВПД). На многих месторождениях, особенно с АВПД, после цементирования обсадной колонны наблюдаются заколонные ГНВП. При этом происходит насыщение газом вышележащих пористых горизонтов. При правильном подходе к установлению природы и причин ГНВП, а также проведением ряда профилактических и организационно-технических мероприятий, можно снизить, и даже свести к нулю масштабные затраты времени и средств на ликвидацию фонтанов и грифонов. Объяснение причин движения газа, определение природы газопроявлений, сведение результатов экспериментов и наблюдений в единую теорию, является очень сложной задачей. Однако в случае несвоевременного предприятия мер по проведению ремонтных работ, либо устранению вышеописанных осложнений, они могут перерасти в открытые газовые или нефтяные фонтаны. Несмотря на совершенствование противовыбросового оборудования и технологию проводки, освоения и ремонта скважин причиной возникновения открытых фонтанов является отсутствие должного контроля за поведением скважины, при которой невозможно определить начало ГНВП и своевременно принять меры по его ликвидации, а так же неграмотные работы по глушению проявления. Каждый открытый фонтан проходит стадии: начала ГНВП, когда в ствол скважины только начинает поступать флюид из пласта. подъем флюида по стволу скважины и выброс, если устье оказалось незагерметизированным. Нормальная ликвидация проявления может быть только в том случае, если его обнаружение и герметизация произошли на первом этапе - начале поступления флюида из пласта т.е. произвести раннее обнаружение начала ГНВП |