Содержание к диссертации
Введение
2. Анализ состояния разработки требований к качеству сточных вод для заводнения нефтяных залежей и постановка задачи исследования 14
2.1.Общая характеристика состояния исследуемых вопросов 14
2.2. Анализ существующих методов определения норм качества сточных вод для заводнения нефтяных месторождений 22
3. Классификация нефтяных залежей в аспекте нормирования качества сточных вод для заводнения 30
3.1. Существующие классификации нефтяных залежей по степени развития трещиноватости 30
3.2.Установление стохастических зависимостей между трещиноватостью коллекторов и их проницаемостью 51
3.3.1 Классификация коллекторов нефтяных залежей по степени развития трещиноватости с учетом определения параметров качества сточных вод для заводнения 57
3.4.Заключение 59
4. Разработка методики прогнозного определения норм качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти для внутриконтурного заводнения новых нефтяных месторождений платформенного типа 67
4.І. Разработка и обоснование норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей с порово-трещинными коллекторами 67
4.1.І.Лабораторные и промысловые исследования кольматации порово-трещинных коллекторов 68
4.1.2.Разработка норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей 1-й и 2-й груші 4.2.Разработка и обоснование норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей .с трещинно-поровыми коллекторами
4.2.1.Лабораторные и промысловые исследования кольматации трещинно-поровых коллекторов 93
4.2.2.Разработка норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей 3-й и 4-й
групп 160
4.3.Методика прогнозного определения норм качества сточных вод для внутриконтурного заводнения новых нефтяных месторождений
4.3.1.Определение типа коллектора у исследуемой нефтяной залежи
4.3.2.Определение норм качества сточных вод для заводнения исследуемой нефтяной залежи 4.4. Условия применения норм качества сточных вод
4.5.Заключение 188
5. Экономическая эффективность от внедрения РДС 39-01-041-81 "Методика прогнозного определения норм качества сточных вод для внутриконтурного заводнения новых нефтяных месторождений платформенного типа.Содержание механических примесей и нефти в сточной воде 193
5.1. Методика расчета экономической эффективности 193
5.2.Результаты расчета экономической эффективности по годам внедрения методики 194
5.3.Дополнительный (неучтенный) экономический эффект 197
5.4.Заключение 200
6. Выводы и рекомендации 202
Литература 208
- Анализ существующих методов определения норм качества сточных вод для заводнения нефтяных месторождений
- Существующие классификации нефтяных залежей по степени развития трещиноватости
- Разработка и обоснование норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей с порово-трещинными коллекторами
- Методика расчета экономической эффективности
Введение к работе
Актуальность проблемы. В решениях 26 съезда КПСС предусмотрено в 1985 г. довести добычу нефти совместно с газовым конденсатом до 620-645 млн.тонн [бб] .Разработка нефтяных месторождений Урало-Поволжъя будет сопровождаться значительным ростом обводненности добываемой нефти.Так, если в Х-оы пятилетке по региону было извлечено совместно с нефтью 1,8 млрд.м3 пластовой воды, то уже в ХІ-й пятилетке будет извлечено 2,2 млрд.м3.
Известно,что наиболее эффективно сточные воды нефтепромыслов могут быть использованы в системе заводнения нефтяных месторождении. Однако, для этого они должны быть очищены от твердых и жидких примесей до показателей,соответствующих коллекторским свойствам продуктивных пластов.
В настоящее время использование сточных вод для поддержания пластового давления в целом по Министерству нефтяной промышленности составляет всего Ы% от их общего количества.Одной из основных причин неполного использования сточных вод нефтепромыслов для ппд является отсутствие научно-обоснованных требований к качеству сточных вод и,особенно, метода прогнозного определения этих требований для новых нефтяных месторождений.
В общем случае ужесточение требований к качеству сточных вод при заводнении нефтяных месторождений приводит к завышению объемов капитального строительства и эксплуатационных расходов, в то время как закачка недостаточно очищенных сточных вод в во-донагнетательные скважины вызывает значительные осложнения их эксплуатации.
Так, в 1974 г. на Покровском месторождении Оренбургской области были построены очистные сооружения,включающие блок на- порного отстаивания и насосно-фильтровальную станцию [45] . Однако,удовлетворительная эксплуатация системы ппд без фильтрования воды показала,что насосно-фильтровальную станцию вводить в эксплуатацию нецелесообразно. Аналогично,проведенные опытно-промышленные закачки сточных вод на Кулешовском [/79,с.5-8] , Стрельненском и Жигулевском [81, с. 9-І б] , а также на Покровском [iIO, с.209-215] месторождениях Куйбышевской области позволили обосновать отмену строительства насосно-фильтровалыюй станции со сметной стоимостью 400 тыс.руб. на Алакаевском и Ново-Запруд-ненском месторождениях Куйбышевской области [l20] .
Наряду с этим имеется много примеров,когда закачка сточных вод с повышенным содержанием механических примесей приводила к серьезным осложнениям.Так, на Кулешовском месторождении Куйбышевской области [90, с.17-19] в течение нескольких лет производилась закачка сточных вод с повышенным содержанием механических примесей от 70 до 100 мг/дм3 и нефти от 140 до 1200 мг/дм3. В результате резко снизилась приемистость водонагнетательных скважин и в среднем через каждые два месяца были вынуждены проводить работы по восстановлению приемистости каждой скважины.
В результате продолжительной закачки сточной воды с повышенным содержанием примесей создались условия для их прохождения по пласту до нефтедобывающих скважин и появления в добываемой продукции.Это привело к ухудшению свойств нефте-водяной эмульсии, вызвало ухудшение условий эксплуатации систем добычи,промыслового сбора и транспорта,подготовки нефти и сточной воды,а также, как было указано выше,ее утилизации в системе ппд.Наиболее отчетливо отрицательный эффект плохого качества закачиваемой сточной воды проявил себя в росте за два года величины удельного расхода деэмульгатора на подготовку I тонны нефти с 40-45 до 140 грамм.
Приведенные данные показывают,что очистка сточной воды для каждого конкретного объекта заводнения должна быть оптимальной.
Актуальность исследуемых вопросов обусловлена необходимостью решения задач технического прогресса в области использования сточных вод в системе повторного водопотреблеыия,направленного на сокращение потребления пресной воды при разработке нефтяных месторождений, и, как следствие,уменьшение загрязнения почвы,поверхностных водоемов и окружающей среды. Цель работы - разработка методики прогнозного определения параметров качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти для внутриконтурного заводнения новых нефтяных месторождений платформенного типа,являющейся основой для выбора технологических схем и их реализации при проектировании и строительстве объектов подготовки сточных вод на ранней стадии эксплуатации систем заводнения нефтяных месторождений. Задача исследования - научно техническое обоснование метода прогнозного нормирования качества сточных вод с целью поддержания пластового давления, включающая: обоснование применения схемы классификации ВЬЗШРИ и совершенствование ее в аспекте норшрования качества сточных вод для заводнения; изучение закономерностей кольматации системы проводящих каналов порово-трещинных и трещинно-поровых коллекторов; - обоснование параметров качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти в зависимости от интенсивности трещиноватости горных пород,слагающих нефтяные пласты; разработку и обоснование метода отнесения коллектора новой нефтяной залежи к порово-трещинному или трещинно-порово-му типу коллектора; обоснование экономической эффективности внедрения методики.
Методика исследования. Для решения поставленной задачи использовались: метод экспериментальных исследований на элементарной модели порово-трещинного и трещинно-порового коллектора; метод промысловых гидродинамических исследований водонаг-нетательных скважин в процессе проведения опытно-промышленных закачек сточных вод; статистический метод обработки результатов исследований; численный метод анализа эмпирических зависимостей (метод наименьших квадратов); метод распознавания образов теории вероятностей (теорема Бейеса).
Научная новизна. Разработана научно-техническая основа метода прогнозного нормирования качества сточных вод для целей поддержания пластового давления,включающая: усовершенствованную схему классификации коллекторов,разработанную институтом ВНЙГРИ, в аспекте нормирования качества воды для заводнения; нормы качества воды для заводнения нефтяных залежей, обоснованные изучением механизма кольматации коллекторов и статистическим анализом показателей эксплуатации систем заводнения; вероятностно статистический метод отнесенения новой нефтяной залежи к типу коллектора по усовершенствованной классифи- - II - кации с обоснованием косвенных поисковых признаков; - условия применения прогнозного нормирования при установлении требований к качеству сточной воды для нефтяных месторождений платформенного типа.
Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований создана научно-техническая основа,позволившая разработать методику прогнозного определения норм качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти для внутриконтурно-го заводнения новых нефтяных месторождений платформенного типа, с помощью которой обосновывается применение технологической схемы и определяются капитальные вложения на строительство объектов водоподготовки.
Реализация работы. Разработан руководящий документ стандартизации "Методика прогнозного определения норм качества сточных вод для внутриконтурного заводнеьшя новых нефтяных месторождений платформенного типа.Содержание механических примесей и нефти в сточной воде" РДС 39-01-041-81. Результаты исследований использованы: при разработке руководящего документа "Унифицированные технологические схемы комплексов сбора и подготовки нефти,газа и воды нефтедобывающих районов" РД 39-I-I59-79 и при разработке отраслевого стандарта "Установки подготовки воды.Параметрические ряды" ОСТ 39-138-82.
Результаты исследований реализованы также при проектировании объектов водоподготовки и систем ппд на нефтяных промыслах. Для этих целей выполнено прогнозное определение норм качества сточных вод для 78 нефтяных месторождений в куйбышевской,Оренбургской областях и Удмуртской АССР. На их основании рекомендованы оптимальные технологические схемы очистки сточных вод.
Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований в производственных объединениях "Куйбышевнефть" и "Оренбургнефть" составил 1277 тыс.руб. за 1978 год.Суммарный экономический эффект за I978-I98I годы равен 2685 тыс.руб. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: на заседании технико-экономического совета производственного объединения "Оренбургнефть" II февраля 1976 г.; на заседании технико-экономического совета производственного объединения "Куйбышевнефть" 18 мая 1976 года; на заседании Ученого Совета института "Гипровостокнефть" 27 июня 1977 года; на заседании промысловой секции Ученого Совета института "БашНИПИнефть" 21 апреля 1978 г.; на заседаниях технических советов всех нефтегазодобывающих управлений объединений "Куйбышевнефть" и "Оренбург-нефть".
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 19 научных статьях.
Объем работы. Диссертация состоит из 6 разделов,в том числе введения, выводов и рекомендаций.Работа содержит 133 страницы машинописного текста, 27 таблиц, 33 рисунка, список литературы 133 наименования, 13 приложений.Работа выполнена в лаборатории промысловой технологии подготовки сточных вод отдела промысловой подготовки нефти и воды института "Гипровостокнефть".
На защиту выносятся следующие основные положения научно-технической основы метода прогнозного нормирования качества сточных вод для целей поддержания пластового давления: - усовершенствованная схема классификации коллекторов,разработанная институтом ВШГРИ, в аспекте нормирования качества воды для заводнения.Залежи классифицируются по трем классификационным - ІЗ - признакам: типу коллектора,интервалу величин коэффициента относительной трещиноватости и интервалу величин коэффициента проницаемости поровой среды матрицы коллектора; - результаты экспериментальных лабораторных и промысловых исследований,устанавливающие закономерности процесса кольмата- ции системы проводящих каналов порово-трещинных и трещинно-поро-вых коллекторов нефтяных залежей; норма качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти для закачки в нефтяные залежи,классифицированные по степени развития трещиноватости коллекторов на четыре группы; методика вероятностного отнесения коллектора новой нефтяной залежи,свойства которого не изучены гидродинамическими методами, к порово-трещинному и трещинно-поровому типу коллекторов по комплексу косвенных поисковых признаков,обоснованных для этих целей; методика прогнозного определения норм качества сточных вод по содержанию механических примесей и нефти для внутрикон-турного заводнения новых нефтяных месторождений платформенного типа; экономическое обоснование эффективности внедрения разработанной методики в практику проектирования разработки нефтяных залежей и объектов водоподготовки при обустройстве новых нефтяных месторождений,находящихся в разведке глубоким бурением.
2. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТКИ ТРЕБОВАНИЙ К КАЧЕСТВУ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ЗАВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данном разделе приводятся материалы,обосновывающие рабочую гипотезу исследования вопросов прогнозного нормирования качества сточных вод для ппд на нефтяных залежах,сложенных сложными (смешанными) коллекторами.
Анализ существующих методов определения норм качества сточных вод для заводнения нефтяных месторождений
В последние 15-20 лет разработано несколько методик нормирования и определения качества воды,подготавливаемой для заводнения нефтяных залежей.
Реалистическая предпосылка заложена в методике определения нормы допустимого содержания в воде мехпримесей и нефти,разработанной в институте "БашНШШнефть" У.М.Байковым в 1966 г. [l0; 73, с.47-49; II, c.4I-50] . Методика учитывает тот факт,что реальные нефтяные пласты трещиноваты,что система трещин позволяет транспортировать загрязнения от забоя скважины в глубь пласта на значительные расстояния.Ее применение на практике требует проведения лабораторных исследований по фильтрации сточных вод через естественные керны,добытые из той залежи нефти,для которой ведется нормирование воды.В частности,определяется допустимая величина tX удельной нагрузки на I см2 поверхности фильтрации и на единицу проницаемости пласта, мг/дм3 . см2 . мд.
Методика разработана для условий нефтяных месторождений Башкирии и применяется авторами в практических целях.
Необходимо отметить,что данная методика нашла применение и в смежных отраслях народного хозяйства.Так, при решении вопроса захоронения отработанных вод Краснодарского йодного завода норма очистки была определена [36, с.42-48] с учетом рекомендаций, разработанных в институте "БашНИПИнефть".
Институтом "Гипротюменнефтегаз" в 1973 г. разработано временное руководство, [23,с.З-17] в соответствии с которым определение допустимого содержания мехпримесей и нефти в закачиваемых водах производится на основании данных длительной эксплуатации и изменения коэффициента приемистости водонагнетательных скважин месторождений Западной Сибири.Авторами построена зависимость между количеством механических примесей (брались средние значения по эксплуатируемым месторождениям) и произведением к h (проницаемости на эффективную толщину пласта).Авторы утверждают,что зависимость допустимого содержания мехпримесей от толщины продуктивного пласта обусловлена процессами,приводящими к раскрытию трещин в других частях разреза по мере засорения существующих [бО, с.бз] . Построенный график действителен для значений проницаемости пород больше 0,09 мкм2. Нормирование содержания нефти принято исходя из того,что ее концентрация может превышать рекомендованное содержание мехпримесеи в 1,5 раза.
Следует отметить,что выведенная авторами методики зависимость была получена на основании статистической обработки имеющегося опыта закачки вод в 20 нефтяных залежей на 13 крупных месторождениях Западной Сибири.Кроме того, в ней не решается вопрос нормирования качества воды для заводнения нефтяных залежей, имеющих проницаемость коллектора менее 0,09 мкьг.
Существующие классификации нефтяных залежей по степени развития трещиноватости
В литературе опубликовано значительное количество способов классификации нефтеносных пород, в том числе и по степени развития в них трещиноватости.В их основу положены различные классификационные признаки,такие как величина и форма трещин,их возраст, трещинная проницаемость,происхождение трещин,характер их заполнения и другие.
С точки зрения разработки нефтяных месторождении,представленных трещиноватыми коллекторами,наиболее распространенной и приемлемой является классификация,предложенная в работах Ф.И.Кс— тяхова [47, с.40-41] , В.Н.Майдебора [57, с,410-412], А.Бана и др. [12, с.73]и ряда других исследователей.
В данной работе решается задача,являющаяся частью комплекса мероприятий,выполненяемых при разработке и обустройстве нефтяных месторождений,а именно прогнозное определение норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей.Как было показано ранее,эта задача решается с учетом разнообразия коллекторских свойств, в частности,трещиноватости пород в призабойных зонах скважин,что является решающим фактором при определении норм качества сточных вод для заводнения.В наибольшей степени указанным условиям отвечает классификация,предложенная институтом ВНИГРИ и приведенная в табл. 3.1 f63, с.14] .
Разработка и обоснование норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей с порово-трещинными коллекторами
В данном подразделе приводятся результаты лабораторных и промысловых исследований кольматации проводящих каналов в поро-во-трещинных коллекторах, с целью обоснования требований при разработке оптимально-допустимых норм качества сточных вод для заводнения нефтяных залежей 1-й и 2-й групп.
Для исследования процесса кольматации нефтяных коллекторов нами была создана элементарная модель [97, с.53-54] порово-тре-щинного и трещинно-порового коллекторов нефти (см. рис.4.1),которая состоит из единичного порового блока,имеющего форму сильно вытянутого прямоугольника I, двух трещин вдоль его сторон с наибольшей поверхностью 2, двух пластин из силикатного стекла 3, двух бронзовых прокладок,уложенных по периметру трещины между рабочими поверхностями порового блока и поверхностями стеклянных пластин 4 и четырех стеклянных подсоединительных камер 5.
Поровый блок изготовлен методом спекания из стеклянного порошка; длина его 212 мм, ширина 39,2 мм и высота 16 мм.Пористость в объемных долях равна 21,3$, проницаемость по воздуху -4,108 мкм2.
Методика расчета экономической эффективности
Для определения экономического эффекта были рассчитаны капитальные вложения и эксплуатационные расходы ( Гьс и Ьс ) па проведение опытно-промышленных закачек и стоимость научно-исследовательских работ по разработке методики ( гСн ) [і01,с.67-69] .
Были рассчитаны три варианта опытно-промышленных закачек: I вариант - в скважины глубиной до 1500 м при давлении закачки воды 10 МПа; П вариант - в скважины глубиной до 2500 м при давлении закачки 15 МПа; Ш вариант - в скважины глубиной более 2500 м при давлении закачки 20 Ша.
Стоимость НИР по разработке методики составила 30 тыс.руб., стоимость работ,приходящихся на один вариант,равна 10 тыс.руб.
Капитальные вложения и эксплуатационные расходы,связанные с проведением опытно-промышленных закачек,определены в соответствии: с "Унифицированными показателями стоимости строительства объектов и сооружений обустройства нефтяных месторождений" BCH-I8-77, "Гипровостокнефть",Куйбышев,1978,133 с.,с.48-71;со "Сборником справочных материалов по тарификации,оплате труда и продолжительности отпуска по профессиям рабочих предприятий объединения "Куйбышевнефть"; с работой [32, с.64] .
В соответствии с данными табл.5.1 экономический эффект от пршленешш методики прогнозного определения норм качества сточных вод для ппд составляет:
