Введение к работе
Актуальность темы. Современное состояние нефтяной
промышленности характеризуется прогрессирующим вводом в разработку месторождений высоковязких парафннистых нефтей. Огромные запасы такого углеводородного сырья ставят ряд неотложных задач по созданию новых и совершенствованию имеющихся технологий и технических средств добычи. Так, на территории Волго-Уральского нефтегазоносного бассейна выявлено более 470 залежей высоковязких нефтей (ВВН), входящих в состав более чем 270 месторождений. Увеличение трудноизвлекаемых запасов и осложнения в связи с добычей высоковязких нефтей характерны и для месторождений Удмуртии.
На территории Удмуртской республики открыто 63 нефтяных
месторождения. В пределах крупных месторождений (Чутырско-
Киенгопское, Мишкинсхое, Гремихинское, Ижевское, Мещеряковское, и
др.) имеются залежи с вязкостью нефти 56...75 мПа-с и плотностью
909...917 кг/м1. Высокие вязкость и плотность нефтей обусловлены
большим содержанием парафина (до 5,8 %), смол (до 33%) и
асфальтснов (до 7,5 %). Попутный нефтяной газ низкого качества,
использование которого в ряде случаев невозможно. При
традиционной технологии подъема высоковязкой нефти глубинными
насосами возникает ряд осложнений, приводящих к увеличению
числа аварий и снижению межремонтного периода (МРП) работы
скважин. Дополнительно добыча нефти осложняется вследствие
образования асфальто- смоло- парафиновых отложений (АСПО) с
преобладающей частью парафина на поверхности
нефтепромыслового оборудования в скважинах. Поэтому основная сложность технологии подъема высоковязкой нефти заключается в необходимости преодоления больших гидравлических сопротивлений при подъеме жидкостей в насосно-компрессорных трубах при
формировании в них АСПО. Наибольшие осложнения при добыче ВВН в условиях отложения АСПО имеют место в скважинах , оборудованных штанговыми скважинными насосными установками (ШСНУ) из-за наличия колонны штанг в трубах.
Актуальность проблемы совершенствования добычи нефти подтверждается увеличением доли высоковязких, парафинистых нефтей б общей добыче.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности добычи высоковязкой нефти в условиях образования АСПО в оборудовании на базе исследования закономерностей образования этих отложений и разработки технологии эксплуатации осложненных скважин.
Основные задачи исследований:
установление характера и динамики формирования АСПО в период эксплуатации скважин и влияние на этот процесс изменения дебита скважин;
исследование нагрузок на глубиннонасосное оборудование в процессе формирования смоло-ларафиновых отложений, работоспособности насосных установок и межремонтного периода работы скважин;
разработка техники и технологии обеспечения работоспособности насосных установок при добыче высоковязкой нефти, склонной к образованию АСПО в скважинах ;
разработка методики подбора технологического режима работы оборудования, а также требований по допустимой кривизне ствола скважин в зоне установки насосов;
решение вопросов локализации разливов нефти и утилизации низкокалорийного попутного газа.
Метода решения поставленных задач. Поставленные в диссертации задачи решались путем обобщения опыта эксплуатации скважин- с высоковязкой нефтью в условиях образования АСПО в полости насосно-компрессорных труб (НКТ), теоретическими и экспериментальными исследованиями экстремальных нагрузок на оборудование в процессе накопления осадков и анализом результатов внедрения разработанных технологий и оборудования. Научная новизна
1 .Установлена динамика дебита скважин с ШСНУ в процессе формирования АСПО в подъемнике, включающая периоды постепенного и последующего резкого снижения подачи насосов, обусловленного торможением колонны штанг;
2. Выявлены закономерности роста углеводородных отложений в
зависимости от дебита скважины и ее обводненности. Получена
эмпирическая модель расчета толщины АСПО на стенках НКТ во
времени;
-
Установлены закономерности изменения экстремальных нагрузок в точке подвеса колонны и амплитуды напряжений в металле штанг в период отложения АСПО. Получена экспериментальная зависимость для расчета сил гидродинамического трения в реальных условиях скважины при ходе колонны штанг вниз;
-
Разработаны принципиально новые технические средства подъема высоковязкой нефти, основанные на создании малых скоростей равномерного движения колонны штанг, а также вращении колонны насосно-компрессорных труб для безштангового способа подъема нефти (А.с. СССР N 1455046, МКИ 04 Д 13/10).
Практическая ценность и реализация работы. 1. Разработаны технические средства удаления парафина из НКТ скважин с УЭЦН ( А. с. СССР N 1682533, МКИ Е 21 В 37/02)
и промывки скважины с помощью клапанного узла, позволяющего осуществлять создание циркуляции жидкости в системе : НКТ-затрубное пространство (А. с. СССР N 1121505, МКИ 04 Д 15/02). В ОАО "Удмуртнефть" клапанный узел внедрен на 203 скважинах;
-
Предложены и внедрены в производство технологические методы применения композиций химических реагентов, предупреждающих отложение парафина и дестабилизирующих водонефтяные эмульсии, а также двухступенчатые колонны НКТ с целью снижения сил гидродинамического трения в верхних участках скважины;
-
Разработана методика выбора технологического режима работы насосного оборудования и конструирования колонны штанг и выработаны требования к допустимой кривизне стволов скважин, сводящих к минимуму деформации корпусов насосов и их вибрацию;
-
Разработано и внедрено в ОАО "Удмуртнефть" устройство для сжигания газа (Свидетельство N 846 . Роспатент . МКИ 6 Г 23 Д 14/ 00) . Экономический эффект от внедрения трех устройств по сжиганию газа на Гремихинском месторождении составил за три года (1993-1996 гг.) 550 млн.руб. (в ценах 1996 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертации
обсуждались на Техсоветах ОАО "Удмуртнефть", ПО
"Когалымнефтегаз", НГДУ "Ижевскнефть", Ученых советах УГНТУ, на конференции "Системный анализ процессов разработки нефтяных месторождений и транспорта нефти и нефтепродуктов (г.Уфа, БашНИПИнефгь, 1996 г.).
.7
Структура побьем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, 4 глав , выводов , списка использованных источников, изложена на 147 страницах .включая 30 рисунков н 15 таблиц.
