Добыча нефти: Фильтрация и эффективная добыча нефти

Кен Сазерленд рассматривает важность фильтров при добыче сырой нефти как на суше, так и на море.

Добыча нефти представляет собой, по сути, очень простой процесс: в земной коре (на суше или под водой) пробуривается скважина до тех пор, пока не будет достигнута нефтеносная горная порода, после чего нефть выталкивается вверх по пробуренной скважине к поверхность. Последующий «фонтанный фонтан» — это зрелище, знакомое читателям журналов или кинозрителям. Фактический процесс намного сложнее, чем этот, но первую стадию добычи нефти можно рассматривать и таким простым способом, с естественным давлением Подземная зона достаточна для того, чтобы вытеснить нефть на поверхность, что известно как первичная фаза добычи. Со временем давление падает по мере добычи нефти, и дебит добычи начинает падать. На этом этапе выброс нефти увеличивается за счет использования скважинных насосов, хотя такие насосы (например, знакомый «кивающий осел») обычно устанавливаются и могут использоваться с самого начала эксплуатации. Чем глубже нефтеносный пласт, тем больше вероятность того, что потребуется какая-то форма механизированной добычи. Когда приток нефти из горного пласта в забой скважины слишком мал для ее дальнейшего сброса путем перекачки, тогда это конец. этапа первичного производства. Количество нефти, добываемой на этой первичной фазе, может составлять от 10% от общего содержания пласта до 30%. Для большинства добывающих скважин нефть добывается в виде смеси с водой, и эта «пластовая вода» может в пять и более раз превышать объем добытой нефти. Таким образом, основным устьевым процессом является отделение нефти от сопутствующей добываемой воды. Когда дебит закачки начинает падать, процесс добычи нефти может перейти во вторую фазу, на которой жидкость закачивается в пласт, чтобы создать в нем повторное давление и вытеснить больше содержащейся нефти. Это можно сделать путем заводнения или закачки газа. При заводнении чистая фильтрованная вода закачивается в пласт породы через специально пробуренные нагнетательные скважины (или через вышедшие из эксплуатации добывающие скважины) для вытеснения остаточной нефти к действующим скважинам. Тот же эффект достигается закачкой газа в газовую шапку над пластом. Первичная и вторичная добыча вместе могут извлечь в общей сложности от 15 до 40% исходной нефти в пласте. Когда добыча начинает падать в конце вторичной фазы, можно приступить к третичной фазе, также называемой повышенной нефтеотдачей (EOR). ) – хотя это все еще используется только в меньшинстве случаев. Для повышения нефтеотдачи пластов можно использовать специальные закачки газа или термические методы, такие как циклическая закачка пара или закачка пара, или даже, в крайнем случае, сжигание на месте. Среди специфических процессов закачки газа – использование диоксида углерода, который затем является очень ценным средством связывания углерода. Микробная инъекция, хотя и является пока еще только разрабатываемым методом, имеет значительные перспективы на будущее. Благодаря использованию метода повышения нефтеотдачи общая нефтеотдача из нефтеносной породы может быть увеличена до 30–60% и более. Этот трехэтапный процесс добычи применяется к жидкой нефти, удерживаемой под землей, которую можно перекачивать на поверхность. Значительная часть мировых запасов углеводородного топлива (некоторые говорят, что столько же, сколько нынешние общие доказанные запасы жидкой нефти) существует в виде битуминозных песков в виде смеси тяжелой нефти и битума с песком. Огромные месторождения этого материала находятся в Канаде, и добыча из них «синтетической» сырой нефти сейчас является хорошо отлаженным процессом. Если залежи находятся на поверхности или близко к ней, то применяется открытая добыча с последующей обработкой горячей водой и флотацией для выделения нефти. Для подземных месторождений добыча достигается закачкой горячей воды.

Таким образом, в добыче нефти участвуют большие потоки жидкости и газа нескольких видов, но прежде чем рассматривать необходимость фильтрации этих потоков, необходимо кратко упомянуть о жидких суспензиях, используемых в первоначальном процессе бурения, поскольку нефть не может быть добыта из-под земли. до тех пор, пока не появится пробуренная скважина, через которую оно сможет пройти. Когда буровое долото движется вниз, оно окружено густой жидкой суспензией глинистых материалов – буровым раствором – цели которого включают: • охлаждение и смазку бурового долота, • транспортировка фрагментов породы на поверхность, • приложение давления к стенкам пробуренной скважины для предотвращения обрушения и • минимизация потерь жидкости через проницаемые пласты горных пород за счет формирования фильтрационной корки на поверхности этих пластов. Хотя специально не участвует в добыче нефти. Буровые растворы являются жизненно важной частью общего процесса добычи нефти и имеют важные применения для фильтрации – при их первоначальном приготовлении и при их переработке для удаления фрагментов породы. Буровые растворы представляют собой сложную смесь, а потому дороги по себестоимости, поэтому имеет смысл с экономической точки зрения перерабатывать их как можно чаще, что ставит перед фильтром рециркуляции бурового раствора достаточно трудную задачу – удалить максимальное содержание обломков горной породы из возвращаемый раствор, при этом меняя основной состав как можно меньше.