Введение к работе
Актуальность проблемы.
Система сбора и подготовки нефти, газа и воды на нефтяных месторождениях представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, требующих совершенствования и модернизации как в связи с новейшими достижениями науки и техники, так и в связи с переходом месторождений на новые стадии разработки. В зависимости от объемов добычи, физико-химических свойств нефтей, коллекторских свойств пластов, географических, климатических и других условий на месторождениях в каждом конкретном случае состав и взаимное размещение инженерных сооружений могут быть весьма разнообразны.
Поздняя стадия разработки нефтяных месторождений характеризуется повышением обводненности продукции скважин и значительным изменением условий эксплуатации инженерных сооружений для сбора и подготовки нефти, газа и воды, что сопровождается увеличивающимися объемами свободной воды в трубопроводах и поступлению в нефтяные парки значительных объемов коррозионно-агресснвных пластовых вод. В результате повышаются энергозатраты на обратную перекачку попутно добываемой пластовой воды в систему поддержания пластового давления (ППД).
Реконструкция системы сбора продукции скважин за счет организации предварительного сброса пластовой воды, ее очистки от нефтепродуктов, механических примесей и утилизации непосредственно на месторождениях позволяет обеспечигь высокую надежность и эффективность процессов сбора и подготовки скважинной продукции.
Анализируя состав комплекса инженерных сооружений на нефтяном месторождении, необходимо выделить три основных объекта, взаимное расположение которых в основном определяет структуру всех технологических сооружений и задачи подготовки продукции скважин на различных этапах системы сбора:
РвС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА . 1
о» *oof«r>z'r*
-
начальный участок добычи и сбора продукции скважин (добывающая скважина, выкидная линия, автоматическая групповая замерная установка (АГЗУ), сборный коллектор);
-
предварительный сброс попутно добываемой пластовой воды (УПСВ, включающая блок водоподготовки);
-
комплексная подготовка нефти (первая ступень сепарации нефти, узел предварительного обезвоживания нефти, узел глубокого обезвоживания и обессоливания, концевая ступень сепарации нефти, узел накопления товарной нефти, очистные сооружения для воды).
Существующие уровни подготовки нефти, газа и воды на различных участках системы сбора в зависимости от взаимного размещения объектов и их влияния друг на друга определяют необходимость совершенствования технологических схем и взаимосвязей объектов подготовки нефти, газа и воды и соответственно постановку задач диссертационных исследований выполняемых в работе.
Основной, на поздней стадии разработки нефтяных месторождений, является проблема утилизации попутно добываемой пластовой воды. Большие издержки производства по закачке, извлечению, транспортировке, подготовке и утилизации пластовой воды заставляют вести целенаправленный поиск по вопросу увеличения глубины предварительного сброса основной массы воды и повышения ее качества непосредственно на месторождениях.
Актуальность проблемы возрастает в связи с неуклонным ростом добычи высокообводненной продукции. Наряду с этим, применяемые типовые технологии и оборудование промысловой подготовки нефти не удовлетворяют требованиям, предъявляемым в настоящее время, к качеству подготавливаемых нефти и воды.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Башнипинефть и техническими заданиями ОАО АНК «Башнефть», ЗАО «Проминвест» (Республика Коми), ООО «Лукойл-Пермь», ОАО «Белкамнефть» (Удмуртия), ЗАО «Лукойл-Пермь»,
ОАО «Роснефть-Термнефгь» (Краснодар), ООО «Ценан-Гео» (Удмуртия), ОАО «Оренбурггеонефть».
Объектом исследований диссертационной работы являются новые научные подходы к технологии и техническим средствам сбора и подготовки скважинной продукции, обеспечивающие качественную промысловую подготовку нефти и воды к транспорту, предметом исследований - закономерности и связи в объекте исследований, а также технические параметры разрабатываемых технологических процессов.
Цель диссертационной работы.
Создание и совершенствование технологий, обеспечивающих максимальную глубину предварительного сброса пластовых вод в системе сбора продукции скважин для повышения эффективности процессов подготовки товарной нефти на промыслах.
Основные задачи исследований:
-
Разработка технологий интенсивного раннего сброса попутно добываемой воды, основанных на подборе рациональных точек и способов подачи реагента.
-
Совершенствование физических и химических способов промысловой подготовки нефти.
2.1. Разработка эффективных составов для процессов деэмульсации нефти
и защиты технологического оборудования от коррозии.
2.2. Определение возможности влияния переменного магнитного поля
низкой частоты на степень разрушенности нефтяной эмульсии.
3. Совершенствование процесса предварительного сброса попутнодобы-
ваемой пластовой воды.
-
Унифицикация технологии подготовки пластовой воды, сбрасываемой на УПСВ.
-
Анализ эффективности применения отстойных аппаратов различной
конструкции на установках предварительного сброса.
-
Разработка унифицированных технологических схем подготовки нефти в зависимости от свойств нефтей и условий их добычи на месторождениях.
-
Изучение механизма образования в процессе отстоя трудноразрушае-мых эмульсионных слоев и исследование возможности применения переменного магнитного поля низкой частоты для предотвращения их образования.
Методы решения поставленных задач.
Решение поставленных задач проводилось с помощью теоретических, лабораторных и промысловых исследований. Для анализа использовалась отчетная информация и результаты, полученные в ходе исследований, которые проводились на лабораторных моделях, опытно-промышленных установках и промысловых объектах.
Научная новизна.
1. На основе отечественного сырья нефтехимических производств разра-
*
ботано пять новых высокоэффективных составов ингибируюших композиций сероводородной коррозии стального оборудования с учетом межкомпонентного синергизма (Реакор-1, Реакор-2, Реакор-2В, Реакор-21 и Реакор-7).
-
Экспериментально обоснованы параметры магнитного поля (переменное, с частотой до 50 Гц) для обработки нефтяной эмульсии; способствующие достижению максимальной степени ее разрушенности.
-
Научно обоснована необходимость проведения предварительной дегазации воды сбрасываемой при обезвоживании перед подачей ее на очистные сооружения.
-
Получены эмпирические зависимости, позволяющие рассчитывать технологические параметры и режимы работы отстойных аппаратов с наилучшими показателями процесса для конкретных условий рассматриваемого нефтяного месторождения при проектных работах или реконструкции:
- содержание нефтепродуктов в сбрасываемой воде при различных значе-
ниях расхода жидкости;
оптимальное положение межфазного уровня в отстойниках в зависимости от обводненности поступающей эмульсии;
отношение объемов сбрасываемой и поступающей воды от критерия Фруда;
количество остаточной воды в нефти от степени разрушенности эмульсии.
-
Обоснована необходимость изменения конструкции внутренних элементов при обустройстве резервуара для предварительного сброса воды, позволяющая организовать сброс максимального количества воды перед аппаратами подготовки нефти при значительном сокращении расхода реагентов и электроэнергии.
-
Изучен механизм стабилизации трудно разрушаемых эмульсий, формирующихся в системе сбора и подготовки скважинной продукции нефтяных месторождений на поздней стадии разработки, и разработан способ предотвращения их образования с применением переменного магнитного поля низкой частоты.
-
Предложен способ интенсификации процесса обессоливания нефти на УКПН, основанный на разбавлении пластовой воды с повышенной минерализацией в отстойниках предварительного сброса слабо минерализованной и отмывки (замещения) из нефтяной фазы кристаллов солей пресной водой, которая подается непосредственно перед печами нагрева.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
1. Выполненные исследования легли в основу технологических процессов
совершенствования установок предварительного сброса воды (патенты РФ:
2238781,2230594).
2. Проведены опытно-промышленные испытания пяти разработанных
(патенты РФ 2083720, 2068628,2134309, 2136782, 2134310) ингибиторов серо
водородной коррозии стального оборудования.
(
-
Организован промышленный выпуск и внедрение в производство комплекта устройств для реализации способов безнасосной подачи регентов в за-трубное пространство и выкидную линию скважин, что позволяет подготавливать продукцию скважин уже на начальных участках сбора (патенты РФ: 2172389,2163701,2132931).
-
Предложена технология применения газа низкого давления в качестве топлива в печах дожита для нагрева теплоносителя и интенсификации процес-, сов предварительного обезвоживания нефтяной эмульсии.
-
Разработана и внедрена конструкция внутренних элементов резервуара предварительного сброса воды и способ, позволяющий предотвратить образование промежуточного эмульсионного слоя (патенты РФ: 2145512,2154089).
5. Разработаны и внедрены способы нейтрализации сероводорода в скважине и предотвращения образования асфальтосмолистых и парафиновых отложений в системе добычи и сбора нефти (патенты РФ: 2176310,2175712).
7. Разработаны технологические регламенты на перевод существующих ДНС в режим работы установок предварительного сброса воды УТТСВ, а так же реконструкцию существующих установок подготовки нефти по герметизированному безрезервуарному варианту: ОАО АПК «Башнефть» (Республика Башкортостан): НГДУ «Уфанефть»: ДНС - 88, ДНС - 89, Узыбаш, Волкове, Метели, НСП Сергеевка, УПН Алаторка; НГДУ «Октябрьскнефть»: ДНС Саны; НГДУ «Краснохолмскнефть»: ДНС - 16, 60, 56, 43, 46, 34, 316, Юссук; УПН Четырманово, НСП Красный Холм; НГДУ «Чекмагушнефть»: УПСВ Ка-дырово; ОАО «Белкамнефть» (Республика Удмуртия): ДНС Забегалово, Сосновское, УПН Черновское, Смольниково, Юськи; ООО «Цетан-Гео»: УПН Решетниковское; ЗАО «Проминвест» (Республика Коми): УПН Про-минвесг, ОАО «Оренбургтеонефть» (Оренбургская область): УПН Дачно-Репинское; ОАО АПК «Татнефть» (Республика Татарстан): НГДУ «Аль-метьевскнефть»: ДНС-62, НГДУ «ТатРИТЭКнефть» УТТВСН «Киязлы»; ОАО «Роснефть-Термнефть» (Краснодарский край): НГДУ «Черноморнефть»: УПН Новодмитриевское; ООО «Лукойл-Пермьнефть» (Пермская область):
НГДУ «Чернушканефть», НГДУ «Осинскнефть»: ДНС Москудья, Бырка, Бак-лановка; ЗАО «Лукойл - Пермь»: НГДУ «Полазнанефть»: УПС Уньва, УПН Каменоложская; ОАО «Пурнефтегаз» (Западная Сибирь): ДНС Барсуков-ское.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях, семинарах, выставках, посвященных повышению эффективности процессов сбора и подготовки скважинной продукции нефтяных месторождений, проводимых в г.г., Уфе (1994, 1995, 1999, 2000, 2001,2002 г.г.), Москве (1994, 1995, 1996 г.г.), Томске (1994, 1995,2004 г.г.), Баку (1995, 1999 г.г.), Новгороде (1995 г.), Волгограде (1996 г.), Краснодаре (1996 г.), Альметьевске (2003 г.), Самаре (2003 г.), Нефтеюганске (2004 г.), Санкт-Петербурге (2004 г.), Миассе (2004 г.).
Публикации.
Основное содержание работы изложено в 53 научных работах, в том числе в двух монографиях, 20 статьях, 13 тезисах к докладам, 18 патентах РФ. В работах, написанных в соавторстве с коллегами, соискателю принадлежит общее руководство, постановка задач исследований, разработка технологий, проведение, анализ и обобщение экспериментальных исследований.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы. Работа содержит 255 страниц машинописного текста, 57 рисунков, 39 таблиц, 177 библиографических ссылок.
Работа выполнена в ДООО «Башнипинефть», при участии специалистов добычи и подготовки нефти Республики Башкортостан, Республики Татарстан, Пермской области, Западной Сибири, Оренбургской области, Республики Удмуртия, Краснодарского края и Республики Коми.
