Блог

Apr 18, 2024

Выбор уплотнений для роста добычи нефти

За прошедшие годы нефтедобывающие операции повысили свою эффективность и возможности по добыче большего количества нефти из-под земли. Инженеры достигают этого путем более глубокого бурения, используя

За прошедшие годы нефтедобывающие операции повысили свою эффективность и возможности по добыче большего количества нефти из-под земли. Инженеры добиваются этого за счет более глубокого бурения, использования методов повышения нефтеотдачи (EOR) и работы при более высоких температурах, чем когда-либо прежде. Несмотря на свою эффективность, эта тактика может создать проблемы для уплотнений, используемых в насосах и компрессорах, поскольку они часто создают сложные условия для работы уплотнений.

Содержание нефти, обнаруженное в скважинах, варьируется и может зависеть от местоположения, климата и высоты, а также от других факторов. Обычная разница в сырой нефти заключается в том, считается ли она тяжелой или легкой. Легкая сырая нефть содержит в основном углеводороды. По мере увеличения количества примесей в нефти она становится тяжелее, гуще и вязкее и называется тяжелой сырой нефтью. Примеси могут включать тяжелые металлы, ароматические соединения (химические вещества, такие как толуол, ксилол и бензол) и смолы, что делает тяжелую сырую нефть менее ценной и требует больше времени для переработки. Битуминозные пески, битум и асфальт считаются тяжелыми. Чем тяжелее сырая нефть, тем сложнее она для уплотнений в процессе переработки, поскольку абразивы и липкие смолы разрывают и разрушают уплотнения, а ароматические соединения могут вызвать потенциальное химическое воздействие.

От скважины к скважине количество содержания серы также может меняться. Нефть с низким содержанием серы называется малосернистой сырой нефтью. Сернистая сырая нефть, напротив, содержит большое количество серы, что может быть опасно. Чем больше содержание серы, тем выше вероятность присутствия сероводорода (H2S), который является ядовитым, едким и легковоспламеняющимся газом. И сера, и H2S имеют характерный запах тухлых яиц, по которому их легко идентифицировать.

Однако H2S опасен и может быть смертельным при более высоких концентрациях. Даже в небольших количествах H2S может химически воздействовать на уплотнения: политетрафторэтилен (ПТФЭ) полностью совместим, нитриловый каучук (NBR) обычно совместим в концентрациях менее 10 частей на миллион (ppm), а фторэластомер (FKM) — менее 2000 частей на миллион. и гидрированный нитрилбутадиеновый каучук (HNBR) менее 50 000 частей на миллион (5%).

Во многих нефтяных скважинах из-под земли просто выкачивается лишь около 10% нефти. Далее обычно используется метод повышения нефтеотдачи пластов (EOR), при котором бурится отдельная линия и за нефтью впрыскивается пар, вода, углекислый газ (CO2) или другие среды, чтобы разрыхлить ее и облегчить ее удаление. Тип среды, закачиваемой в нефтяную скважину, может оказать существенное влияние на состав оптимального материала уплотнения, поэтому важно понимать влияние каждого из них.

Закачка воды является наиболее популярным методом увеличения нефтеотдачи. Хотя вода, используемая для закачки, может поступать из внешних источников, часто используется пластовая вода (которая представляет собой избыточную воду, откачиваемую из другой скважины) и может содержать нефть, газ, H2S и абразивные частицы, такие как ржавчина, песок, соли, асфальтены. и воски. Эти частицы могут сократить срок службы уплотнения. Кроме того, вода считается несмазывающей, поэтому уплотнения, работающие в масле, могут прилипать и рваться при использовании с большим количеством воды.

Закачка пара, еще один метод повышения нефтеотдачи, используется для тяжелой, густой и вязкой нефти. Впрыскиваемый пар производит влажное тепло, которое разрыхляет тяжелую сырую нефть. При использовании пара существуют дополнительные соображения, связанные с более высокими температурами, а также проблемы химической стойкости и совместимости пара с материалом уплотнения.

При использовании метода увеличения нефтеотдачи углекислый газ также можно закачивать позади нефти, чтобы вытолкнуть ее наружу. Нефтяные скважины часто содержат грунтовые воды, и когда углекислый газ контактирует с водой, он может образовывать угольную кислоту, поэтому важно подтвердить химическую совместимость. Более серьезной проблемой, связанной с углекислым газом, является взрывная декомпрессия, когда газы под давлением проникают через резиновые уплотнения. Если произойдет быстрое снижение давления, газ внутри резины может резко расшириться, создавая трещину, приводящую к немедленной утечке. Для двуокиси углерода или любого другого газа EOR важно выбирать уплотнения, которые имеют превосходное сопротивление проникновению или минимальную пористость, чтобы предотвратить попадание газа в уплотнение.