Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Системный анализ известных методов и технологий сбора и подготовки продукции скважин, классификация по наиболее устойчивым параметрам, масштабам применения
Глава 2. Дифференциация процесса подготовки нефти на блоки подпроцессов, оценка их технологических и экономических преимуществ
Глава 3 . Детальный анализ систем ППД различных месторождений и рекомендации по улучшению качества закачиваемых вод в соответствии с характеристиками принимающих воду пластов
Глава 4 . Разработка технологических схем реализации необходимого качества закачиваемых вод, определение набора оборудования
Глава 5 . Расчет технологической и экономический эффективности ступенчатой технологии глубокой очисткизакачиваемых в пласты вод
Заключение Стр. 104
Список используемой литературы Стр. 106
Приложения
- Системный анализ известных методов и технологий сбора и подготовки продукции скважин, классификация по наиболее устойчивым параметрам, масштабам применения
- Дифференциация процесса подготовки нефти на блоки подпроцессов, оценка их технологических и экономических преимуществ
- . Детальный анализ систем ППД различных месторождений и рекомендации по улучшению качества закачиваемых вод в соответствии с характеристиками принимающих воду пластов
- . Разработка технологических схем реализации необходимого качества закачиваемых вод, определение набора оборудования
Введение к работе
*
Актуальность проблемы. Многие крупные и средние месторождения
платформенного типа Волго-Уральской нефтегазоносной провинции
находятся на поздней стадии разработки. Фактические показатели разработки
большинства месторождений оказываются несоответствующими проектным
вследствие ухудшения структуры извлекаемых запасов и их уменьшения за
счет техногенной кольматации открытой пористости пластов.
Высокая степень обводненности продукции скважин, изменение свойств и качества поступающей на объекты подготовки нефти эмульсии, включая последствия многотоннажного применения химикатов и дисперсий различного типа, требуют осуществления системного анализа и прогнозных оценок целесообразности применения наиболее эффективных технологий сбора и подготовки продукции скважин.
Для увеличения объемов добычи нефти из слабопродуктивных горизонтов необходимо разработать и предъявить новые требования к системе подготовки воды, а также осуществить новые подходы к закачке воды на базе современных и новых технологий. Разработка нефтяных месторождений и проектирование систем ППД до сих пор осуществляются на основе теоретических представлений о якобы фильтрационных процессах в пористых средах, разработанных более полвека назад для чистых систем. Вместе с тем, закачка в пласты большого количества воды, содержащей глобулы нефти и твердые взвешенные вещества, сопровождается сложными процессами кольматации пор, каналов и трещин, снижением приемистости нагнетательных скважин, повышением пластового давления, необходимостью периодических очисток призабойной зоны пластов и ремонтов нагнетательных скважин.
Существующая система ППД была эффективна преимущественно для
Ф высокопродуктивных пластов и в настоящее время все в большей степени
начинает сдерживать выработку низкопродуктивных запасов. Для
низкопродуктивных горизонтов нужна другая система заводнения, обеспечивающая направленную подачу в пласты воды нужного качества и объема.
Решение проблемы подготовки продукции скважин потребовало усилий нескольких поколений ученых и производственников практически во всех странах мира, разрабатывавших нефтяные месторождения. Первые работы были связаны с предложением А. Данре по отстаиванию нефти для отделения воды, затем В. Геритца по термохимическому методу деэмульсации нефти. После появления представления о том, что нужно разрушать бронирующие оболочки с помощью деэмульгаторов, возникла научная школа под руководством академика П.А. Ребиндера по их применению и синтезу.
Наиболее эффективные методы деэмульсации нефти были разработаны научной школой ТатНИПИнефть (чл.-корр. АН РТ д.т.н. Тронов В.П., д.т.н.: Сучков Б.М., Сахабутдинов Р.З., Тронов А.В., Хамидуллин Р.Ф.; к.т.н. Грайфер В.И., Ширеев А.И., Хамидуллин Ф.Ф., Саттаров У .Г., Лебедич СП., Розенцвайг А.К., Гиниатуллин И.Н., Пергушев Л.П., Шипигузов Л.М., Смирнов В.И., Ли А.Д., Исмагилов И.Х., Закиров И.М., Махмудов Р.Х. и др.).
Существенный вклад в развитие технологии подготовки нефти внесли также научные школы: башкирская (д.т.н. Позднышев Г.Н., Ахсанов Р.Ф., K.T.H.: Баймухаметов Д.С, Муратова И.Д., Мансуров Р.И., Ручкина P.M. и др.), сибирская (д.т.н. Каган ЯМ., к.т.н.: Маринин Н.С., Латыпов В.Х., Ахметшина И.З., Саватеев Ю.Н, и др.), грозненская (д.т.н. Медведев В.Ф., Гужов А.И.), московская (д.т.н. Логинов В.И., Лапига Е.Я.), украинская (д.т.н. Шнерх С.С. и др.)
Вопросы изучения свойств деэмульгаторов и их совершенствования
решали д.х.н. Левченко Д.Н., Кокорев Г.И., д.т.н. Дияров И.Н. (КГТУ,
КХТИ), к.т.н.: Бергштейн Г.Р., Смирнов О.С., Петров А.А.
(Гипровостокнефть), Лебедев Н.А., Варнавская О.А.» Тудрий Г.А. (НИИнефтепромхим), К.Х.Н. Николаева Н.М. и другие.
Цель работы. Системный анализ известных методов и технологий сбора и подготовки продукции скважин, их классификация и разработка рекомендаций по применению наиболее эффективных из них.
Основные задачи работы:
Осуществить системный анализ различных методов сбора и подготовки нефти в мировой практике, разработать их классификацию по наиболее устойчивым параметрам, масштабам применения, технологической и экономической эффективности.
Дифференцировать процесс подготовки нефти на блоки подпроцессов с оценкой их технологических и экономических преимуществ.
Оценить общую технологическую эффективность лучших из схем подготовки нефти, их устойчивость к росту обводнения продукции скважин, изменению наборов применяемых деэмульгаторов, ухудшению качества и увеличению стойкости эмульсий и перспективность применения рассматриваемых схем на любой стадии разработки нефтяных месторождений.
На базе детального анализа систем ППД по ряду месторождений оценить соответствие качества закачиваемых вод характеристикам принимающих воду пластов и дать рекомендации по его улучшению, включая разработку технологических схем их реализации, определение наборов необходимого оборудования и расчеты технологической и экономической эффективности.
Оценить целесообразность размещения дожимных насосных станций с предварительным сбросом и очисткой воды и объектов закачки очищенных вод в непосредственно прилегающих и нуждающихся в этом пластах.
6. Разработать методику оценки потерь нефти в связи с закачкой в пласты воды с повышенным содержанием твердых взвешенных частиц.
Научная новизна.
1. На основе системного анализа различных методов сбора и.
подготовки нефти разработана их классификация по наиболее устойчивым
параметрам, масштабам применения, технологической и экономической
эффективности. Показано, что наиболее эффективной из них является
совмещенная схема, которая по ряду подпроцессов превышает показатели
остальных в 10-12 раз.
На основе системного анализа определена степень эффективности основных технологических подпроцессов совмещенных схем, обусловливающих устойчивость к росту обводнения продукции скважин, изменению наборов применяемых деэмульгаторов, ухудшению качества и увеличению стойкости эмульсий и перспективность применения рассматриваемых схем на любой стадии разработки нефтяных месторождений. Установлено, что совмещенная схема устойчива и эффективна при изменении обводненности продукции скважин в любом диапазоне (от 0,5 до, практически, 100 %), обработке флюидов с различной вязкостью и плотностью, при использовании всех классов деэмульгаторов, и многотоннажном воздействии на пласт различных химикатов, применяемых для обработок призабойных зон скважин и вытеснения нефти из пластов.
Разработана методика оценки потерь нефти в связи с закачкой в пласты воды с повышенным содержанием твердых взвешенных частиц.
Реализация работы.
1. На базе системного анализа рекомендовано дальнейшее применение совмещенных схем, обусловивших получение наибольшей экономической эффективности, так как для ее реализации необходим минимальный набор
оборудования (нагреватели, каплеобразователи, частично дозаторы), все остальное имеется на промысле в любом случае.
2. На базе детального анализа систем ППД на примере
Ромашкинского, Ново-Елховского, У рустам акс кого, Нурлатского,
Ямашинского, Шегурчинского, Сиреневского, Березовского месторождений
показано несоответствие качества закачиваемых вод характеристикам
принимающих воду пластов. Так, например, на Березовском
месторождении концентрация ТВЧ при существующей технологии очистки
составляет 50 мг\л, концентрация нефти — 60 мг\л, против необходимых (по
ступенчатой технологии) - 4,79 * 24, 93 мг\л и 7,19-5- 37,40 мг\л
соответственно. При этом в качестве основного параметра регламентируется
предельный диаметр частиц в закачиваемой воде по ступенчатой технологии
глубокой очистки, который должен составить для рассматриваемого объекта
разработки в пределах 0, 37 * 1,55 мкм.
3. На основании расчетов, выполненных по 8 месторождениям РТ,
даны рекомендации по улучшению качества закачиваемых вод в
соответствии с характеристиками принимающих воду пластов, включая
разработку технологических схем их реализации, определение наборов
необходимого оборудования, а также технологической и экономической
эффективности предлагаемой технологии.
4. Показана целесообразность размещения дожимных насосных
станций с предварительным сбросом и очисткой воды и объектов закачки
очищенных вод в непосредственно прилегающих и нуждающихся в этом
пластах, что позволяет исключить увеличение концентрации загрязнений в
воде в процессе ее транспортирования на большие расстояния и излишние
транспортные расходы.
5. В результате применения каскадной системы очистки и закачки
воды по рекомендациям автора в 2002 году на объектах НГДУ «Елховнефть»,
получен прирост балансовой прибыли в сумме 44,6 млн. руб.
6. Разработаны методические пособия для студентов специальности 09. 06.00 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»:
"Системы сбора продукции скважин и первичная подготовка нефти";
"Анализ развития методов подготовки нефти в мировой практике";
"Анализ и подбор оборудования для осуществления каскадной технологии глубокой очистки закачиваемых в пласты вод";
" Методика оценки потерь нефти в связи с закачкой в пласты воды с повышенным содержанием твердых взвешенных частиц".
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 45-летию АГНИ «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы», г. Альметьевск 2001 г.; на заседаниях секции кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» АГНИ 1999 - 2004 гг.; на научно-технических конференциях АГНИ 2000 - 2004 гг., на 5-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», РГУНГ г. Москва, 2003г; на курсах повышения квалификации АЗЦ МРЦПК РТ; в учебном процессе АГНИ 2000 - 2004 гг.
Публикации. Общий объем публикаций - 13 работ, по теме диссертации опубликовано 10 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 137 наименований; изложена на 125 страницах текста и содержит 7 рисунков и 16 таблиц.
На защиту выносятся:
1. Результаты системного анализа различных методов сбора и подготовки нефти в мировой практике и их классификация по наиболее
устойчивым параметрам, масштабам применения, технологической и
- экономической эффективности.
2. Результаты оценки эффективности основных технологических
подпроцессов подготовки нефти по совмещенной схеме, как наиболее
перспективной, и обоснование общей технологический эффективности
совмещенных схем, их устойчивости к росту обводнения продукции
скважин, изменению наборов применяемых деэмульгаторов, ухудшению
. качества и увеличению стойкости эмульсий и возможность применения
рассматриваемых схем на любой стадии разработки нефтяных месторождений.
3. Результаты анализа систем ППД по ряду месторождений, рекомендации по улучшению качества воды, технологические схемы их реализации, набор необходимого оборудования, результаты расчетов технологической и экономической эффективности технологии ступенчатой очистки воды.
*
Системный анализ известных методов и технологий сбора и подготовки продукции скважин, классификация по наиболее устойчивым параметрам, масштабам применения
Вступление основных нефтяных месторождений Татарстана в позднюю стадию разработки характеризуется интенсивным обводнением и отбором значительных объемов попутной воды. Восполнение извлекаемых запасов за счет ввода в эксплуатацию новых месторождений происходит в незначительных объемах и пока не может компенсировать текущее падение добычи нефти из низкопродуктивных и слабопроницаемых коллекторов, характеризующихся как пласты с трудноизвлекаемыми запасами.
Высокая степень обводненности продукции скважин, изменение свойств и качества поступающей на объекты подготовки нефти эмульсии, включая последствия многотоннажного применения химикатов и дисперсий различного типа /72,73/, требуют осуществления системного анализа и прогнозных оценок целесообразности применения тех или иных технологий сбора и подготовки продукции скважин. Как показал анализ /65/, «промысловая система сбора, транспорта и обработки продукции скважин представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений и коммуникаций, обеспечивающий замер, экономичное транспортирование продукции скважин к технологическим аппаратам и пунктам их реализации, сепарацию и подготовку нефти, газа и воды до требуемого качества и эффективную утилизацию всех попутно добываемых и возникающих в процессе производства продуктов и вредных веществ». Современная система нефтегазосбора должна отвечать комплексу требований /42,48-50,84,85/, обеспечивающих снижение материальных затрат, а также повышение качества добываемой нефти. История развития промысловой технологии подготовки нефти — это история углубления знаний об образовании эмульсий в различных условиях, и а также разработки и применения различных средств интенсификации разделения потока на нефть, воду и газ. Известны десять способов деэмульсации нефти /7,25,42-44/, получивших широкое распространение на практике или прошедших стадию промышленных испытаний. Они основаны на использовании методов отстаивания, центрифугирования, термообработки, химической обработки, промывки в водном слое, обработки в электрическом поле, фильтрации в пористых средах, импульсных воздействиях, пенной деэмульсации, трубной деэмульсации. За исключением метода отстаивания и центрифугирования, все эти способы являются по существу комплексными, и в названии каждого из них отражен лишь наиболее характерный отличительный признак.
Отстаивание. Метод является наиболее простым, основан на использовании эффектов осаждения на дно аппаратов, а также сближения и слияния капель друг с другом в объеме нефти и слое дренажной воды в гравитационном поле. Исторически был первым приемлемым способом деэмульсации нефти, получил широкое распространение на заре развития нефтяной промышленности. В настоящее время используется для обработки нестойких эмульсий и входит в качестве составного элемента практически во все другие методы. Применение отстаивания нефти для отделения воды в России известно с 1910 г (А. Данре) /10/. Первые упоминания в литературе об использовании метода в крупных промышленных масштабах относятся к 1912 г (Гурвич П.Г., Вышетравский С. А.) /102,103/. Тепловые методы основаны на использовании эффекта теплового воздействия на бронирующие оболочки капель, приводящего к снижению их прочности, интенсификации процесса деэмульсации за счет уменьшения вязкости среды (нефти), обеспечивающего более быстрое сближение и осаждение капель. В качестве элемента включает в себя метод отстаивания. Получил широкое распространение на промыслах всех стран, особенно в ранний период. К одним из первых работ, описывающих применение . теплового метода на промыслах нашей страны (1923 год), следует, отнести работы И.О. Лучинского и Е. Суханкина /104/. Приоритет применения этого метода за рубежом принадлежит Брюкке (1910 г.) и Брауну (1911 г.) /105,106/. Химические методы основаны на использовании эффектов разрушения бронирующих оболочек на каплях пластовой воды за счет вытесняющего, дробящего и пептизирующего воздействия молекул поверхностно-активных веществ, введенных в поток эмульсии, и включают в себя такие интенсифицирующие приемы, как осторожное перемешивание и отстаивание (по представлениям Берти). Перемешиванием обеспечивалось столкновение капель друг с другом в условиях, исключающих дробление, и равномерное распределение капель с реагентом среди глобул пластовой воды. Роль отстаивания в этом процессе рассмотрена выше. Метод химического деэмульгирования впервые запатентован в России в 1913 году Л.Ф. Беркганом /17/ с приоритетом 1912г. Позже него на один год, в 1914 году, способ был запатентован и в США Вильямом Барникелем /107/. Термохимические методы представляют собой различные комбинации трех способов химического, термического и отстаивания. Часто предполагают использование других средств интенсификации. Термохимические методы возникли одновременно с химическими, и им посвящено огромное количество работ. Поэтому укажем на наиболее ранние из них. Так, например, Л.Ф. Беркган в описании своего патента /17/ отмечал, что в некоторых случаях разложение эмульсии при помощи предлагаемого реактива (железного купороса) происходит только при повышенной температуре - около 55С.
Дифференциация процесса подготовки нефти на блоки подпроцессов, оценка их технологических и экономических преимуществ
Как показал системный анализ известных методов и технологий сбора и подготовки продукции скважин в мировой практике, в качестве наиболее эффективных из них, выделяются совмещенные технологические схемы. По этой технологии вся система сбора, транспорта и подготовки газированной обводненной нефти в интервале «добывающая скважина — дожимная насосная станция - товарный парк — установка подготовки нефти -головные сооружения — нагнетательная скважина» рассматривается как единый технологический комплекс /98/. В этом технологическом комплексе с высокой степенью активности /7,84/ осуществляются процессы разрушения эмульсии в турбулентном и слабо турбулентном режимах, разгазирования нефти, разделения потока на составляющие фазы, а также взаимной очистки нефти и воды. Для выделения факторов, обусловивших высокую эффективность рассматриваемых схем, необходима их общая характеристика. Известно /43,84/, что наибольший удельный вес по стоимости среди различных групп промысловых объектов в системе обустройства нефтяных месторождений приходится на деэмульсационные установки и очистные сооружения для сбрасываемых вод.
Несовершенство, сложность и большая металлоемкость этих объектов порождала систематическое /42,43/ отстаивание в обустройстве нефтяных промыслов на первых этапах и неизбежное омертвление больших государственных средств (из-за простаивания установок в связи с отсутствием сырья) на заключительных стадиях разработки нефтяных месторождений. Это же является одной из наиболее серьезных причин ограничения добычи нефти из обводнившихся скважин, больших потерь и низкого качества товарной нефти. Анализ показал /7,43,84/, что при подготовке нефти на стационарных установках второго периода, абсолютный уровень затрат высок вследствие выделения процессов подготовки нефти из общего цикла промысловых работ в автономные операции, выполняемые на одном специализированной объекте.
«Автономизация» процессов подготовки нефти и очистки пластовых вод /42,43/ требует отчуждения значительных площадей для строительства капитальных зданий производственного и бытового назначений, систем канализации, дополнительных насосных станций, усиленного энергоснабжения, дорог, бетонных или асфальтированных площадок. Технология, применяемая на таких установках неэкономична /65/ «из-за неизбежности обработки застаревших эмульсий и связанных с этим высокой температурой, длительным временем отстоя, повышенным расходом электроэнергии, воды, пара, деэмульгаторов и различных материалов».
Анализ проблемы /2,3,5,22,46/ показал, что прогресс в области подготовки нефти и очистки пластовых вод невозможен без отказа от устаревшей в новых условиях технической политики строительства и эксплуатации автономных объектов подготовки нефти и очистки пластовых вод, при использовании гибких совмещенных систем обустройства нефтяных месторождений на различных этапах их эксплуатации.
При такой системе обустройства нефтяных промыслов деэмульсация нефти совмещается с другими промысловыми технологиями, в частности с процессом ее транспорта от мест добычи в районы переработки, сепарацией газа и очисткой сточных вод. В этих системах установки по подготовке нефти и очистке сточных вод как крупные самостоятельные объекты, требующие высококвалифицированного обслуживания, могут быть полностью исключены или значительно упрощены /43/.
Применяемые при этом технологии /7/ обеспечивают получение качественной нефти, газа и сточных вод непосредственно на потоке и одновременно с этим позволяют решать проблему предотвращения образования высоковязких эмульсий в системах сбора, защиты промыслового оборудования от отложений парафина и коррозии, ликвидации потерь легких фракций за счет горячей сепарации и герметизации узлов подготовки нефти (УЛФ), а также систем сбора, транспорта нефти вплоть до НПЗ.
Важнейшим этапом на пути развития нового направления была разработка принципиально отличных от прежних теоретических: предпосылок оптимальных условий разрушения эмульсий, отбора газа, очистки сточных вод, условий транспорта водонефтяных смесей и т.д. Так, (Тронов В.П., Грайфер В.И.) впервые выдвинута идея об использовании для интенсификации процессов деэмульсации нефти эффекта дробления капель - явления, считавшегося ранее технологически недопустимым и вредным. Было установлено, что эффективность деэмульсации нефти может быть резко повышена при разделении процесса на два технологических этапа, один из которых - разрушение бронирующих оболочек на глобулах пластовой воды - осуществляется в турбулентном режиме, а второй -расслоение на нефть и воду - в ламинарном, либо в состоянии покоя. Естественно, что эти процессы должны были осуществляться в технологических аппаратах различного конструктивного исполнения -трубопроводах, трубчатых каплеобразователях и емкостях-водоотделителях. В соответствии с прежними представлениями об оптимальных условиях деэмульсации нефти оба процесса осуществлялись в одном и том же аппарате-отстойнике при одном и том же глубоко ламинарном режиме.
В 1964 г. В ТатНИПИнефть впервые выдвинута и в 1966 г. сформулирована идея использования трубопроводов системы нефтегазосбора в качестве технологических аппаратов, пригодных для осуществления процессов разрушения эмульсии и расслоения потока на нефть и воду, а также практически доказана возможность эффективной их эксплуатации в таком качестве на примере трубопроводов различных типов, включая промысловые системы сбора, коммуникации действующих установок, специально встроенные технологические трубопроводы каплеобразователи, расслоители потока, КДФ, а также межпромысловые и магистральные трубопроводы. Все это привело к развитию нового направления в технологии подготовки нефти - трубной деэмульсации, применение которой позволяет значительно снизить капитальные и эксплуатационные затраты при подготовке нефти и в несколько раз повысить производительность труда обслуживающего персонала. Этими исследованиями было положено начало разработке совмещенных систем сбора, транспорта, подготовки нефти и очистки сточных вод, предусматривающих максимальное совмещение различных технологических операций в тех или иных промысловых аппаратах и оборудовании. В отличие от ранее применявшихся методов совмещения различных операций в одном аппарате, например, деэмульсаторах, в основу новой системы был положен (Тронов В.П.) принцип подбора естественно сочетаемых друг с другом процессов и осуществления их в такой технологической последовательности, которая обеспечивает наиболее глубокое обезвоживание и обессоливание нефти, очистку сточных вод, отбор и перекачку легких фракций при горячей сепарации нефти.
. Детальный анализ систем ППД различных месторождений и рекомендации по улучшению качества закачиваемых вод в соответствии с характеристиками принимающих воду пластов
В настоящее время значительные объемы остаточных извлекаемых запасов нефти сосредоточены в низко проницаемых и глинистых коллекторах. Ввод в разработку и эксплуатация этих запасов базируются на возможности организации эффективного процесса заводнения. В связи с этим возникает проблема повышения эффективности работы системы заводнения, решить которую необходимо, в первую очередь, за счет повышения глубины очистки нефтепромысловой сточной воды, закачиваемой в пласт /4,12,16,28,29,32,36, 52,54, 67/.
Созданная ранее система ППД была эффективна преимущественно для высокопродуктивных пластов и свою задачу решила, для низкопродуктивных горизонтов нужна другая система, обеспечивающая направленную подачу воды нужного качества и объема, особенно для скважин с общим фильтром для пластов с различными продуктивностями.
Анализ проблемы системы ППД /34,36,60,64,/ показал необходимость ее комплексного решения, без изоляции от других элементов разработки нефтяных месторождений. В связи с этим возникли вопросы разработки и применения более правильных критериев и требований к качеству закачиваемых вод, «имея в виду, что первичны размеры частиц, содержащихся в воде дисперсий, а миллиграммы — вторичны» /36/.
В АО «Татнефть» ведется закачка в пласты преимущественно пластовой сточной воды (табл. 3.1, 3.2.), очистку которой от нефти и механических примесей осуществляют на 70 объектах. Объем подготавливаемой сточной воды - 120 млн. м /год, в том числе на крупных узлах — 87,2 млн. м3/год, на узлах предварительного сброса при ДНС — 32,9 млн.м3/год. Таблица 3. Ха рактер нстика коллекторских свойств промысловых объектов месторождений Объект разработки Основнойэксплуатационныйобъект Проницаемость мкм2 Пористость, доли ед. Система заводнения Водоснабжение системы ППД Количество КНС/количество нагнетательных скважин Ново-Елховская площадь Терриген. отлож. кыновск. и пашийск. гориз. 0,017-0,300 0,15-0,23 Внутриконтурная.очаговая,блоковая Сточная вода 12/292 Федотовскаяплощадь Терриген. отлож. кьшовск. и пашийск. гориз. 0,015-0,25 0,14-0,18 Избирательная, очаговая Пресная вода 3/69 Березовское месторождение Тульско-бобрик., турнейск. отлож. нижн. карбона 0,547-1,069 0,13-0,26 Внутриконтурная в сочетании с законтурной Пресная вода 2/35 Ямашннское месторождение Отложения нижнего и среднего карбона 0,05-0,15 0,13-0,25 Линейная, избирательная Сточная вода 2/67 Урустамакское месторождение Отложения терриг. девона, бобрик.отложения 0,1-0,6 0,09-0,19 Площадная, приконтурная Сточная вода 1/14 Нурдатское месторождение Бобр. горизонт (терриген. Уголща нижн. карбона) 0,7-1,2 0,13-0,20 Внутриконтурная, циклическая Сточная вода 2/30 Шегурчинское месторождение Карбонатные отложения верейский горизонт 0,15-0,29 0,13-0,20 Внутриконтурная, циклическая Сточная вода 1/9 Сиреневское месторождение Терригенные отложения, турнейского, боборик, тульск горизонтов 0,011-0,618 0,13-0,26 Внутриконтурная, циклическая Сточная вода 1/14 # # Таблица 3.2 Характеристика коллекторских свойств промысловых объектов Ромашкинского месторождения Объект разработки Основнойэксплуатационныйобъект Проницаемость мкм2 Пористость, доли ед. Система заводнения Водоснабжение системы ППД Количество КНС/количество нагнетательных скважин Березовская площадь Террнгенныепласты девонскихотложений 0,03-0,84 0,15-0,24 Внутриконтурная Сточная и пресная вода 12/305 Северо-Альметьевскаяплощадь Террнгенныепласты девонскихотложений 0,053-1,05 0,14-0,23 Внутриконтурная, очаговая Пресная и сточная вода 9/290 ЗаЙ-Каратайская площадь Пашийскийгоризонт верхнегодевона 0,044-0,25 0,15-0,22 Линейноеразрезание всочениии сочаговымзаводнением Сточная и пресная вода 7/135 Миннибаевская площадь Террнгенные отложения кыновск. діашяйск. горизонтов 0,044-0,25 0,18-0,22 Внутриконтурная, линейная Сточная и пресная вода 9/307 Альметьевская площадь Террнгенные отложения кыновск. діапшйск. Горизонтов 0,037-0,122 0,16-0,225 Очаговая,дополнительноеразрезание Пресная и сточная вода 8/211 Залежь № 5 Бобр. горизонт (нижний карбон) 0,0904-0,15 0,19-0,25 Внутриконтурная Сточная вода 11/95 Азнакаевская площадь Терриг.отложения пашийск. гориз. 0,015-0,59 0,13-0,24 Внутриконтурная Сточная вода 2/24 Основным оборудованием для очистки закачиваемой воды на промысловых объектах являются резервуары - отстойники РВС-5000, в том числе с гидрофобным фильтром, РВС-2000, а также горизонтальные отстойники объемом от 50 до 200 м . В последние годы шире используются аппараты очистки сточных вод АОСВ 2/2 и жидкостные гидрофобные фильтры ЖГФ на базе ОГ-50...200. Содержание загрязнений в подготавливаемой воде (на входе): нефти -100...500 мг/л, твердых взвешенных частиц (ТВЧ) - 50... 150 мг/л. Размеры частиц загрязнений от 2 до 60 мкм с пиком распределения 4...8 мкм. Основная объемная доля загрязнений приходится на частицы размером 12...16 мкм. Основными причинами неудовлетворительного качества очищенных вод являются: незащищенность установок подготовки нефти и очистных сооружений от неконтролируемого поступления "грязи" со стороны системы нефтегазосбора, повышенные нагрузки (расходы) воды на ОС, вымывание ранее накопившихся осадков из емкостей и аппаратов при колебании расхода жидкости, частая смена и большой ассортимент деэмульгаторов, изменение физико-химических свойств продукции скважин, попадание загрязнений из промежуточных слоев из-за несовершенства средств контроля межфазного уровня, неравномерность откачки жидкости от ДНС, применение большого ассортимента химикатов службами АО «Татнефть», коррозией оборудования и др. Как показывает анализ данных таблиц 3.1. и 3.2., основные разрабатываемые горизонты в девонских (пашийские и кыновские) и среднекарбоновых (тульские и бобрикове кие) отложениях месторождений Татарстана, представлены терригенными породами, характеризуемыми относительно высокими коллекторскими свойствами. Остальные объекты представлены карбонатными коллекторами (турнейские, башкирские, верейские отложения) со сложной фильтрационно-емкостной характеристикой (трещиновато-пористые, пористо-трещинные). Пористость, размеры пор и проницаемость пласта одного и того же горизонта, изменяются в очень широких пределах, что уже само по себе предопределяет невозможность одинаковой их выработки и степени проникновения воды по направлению движения потока.
Для эффективного решения проблемы подготовки воды предлагается осуществлять проектирование и реализацию системы очистки воды с использованием технологии, предусматривающей последовательное и направленное доведение качества воды до требований конкретного объекта заводнения, вплоть до нагнетательной скважины.
Толщина интервалов пласта, характеризуемая притоком жидкости в нефтяных или приемистости в нагнетательных скважинах рассматриваемых месторождений, как правило, меньше общей перфорированной. Это связано с частым чередованием прослоев, различающихся литологическим составом, структурно-текстурными особенностями, структурой порового пространства, проницаемостью и характером нефтенасыщения. Очевидно, что /70/ «особенности вытеснения нефти закачиваемой водой и характер обводнения пластов всегда обусловлены их неоднородностью».
Продуктивный пласт, принимая на фильтрующей поверхности основную массу содержащихся в воде загрязнений и, сокращая тем самым приемистость скважин, все-таки обеспечивает продвижение более или менее доочищенной на его начальных участках воды в более удаленные зоны, решая тем самым, в какой-то мере, проблему вытеснения нефти. Вопрос стоит в том, «насколько рационально переносить проблему очистки воды с поверхности в пласт и затруднять эксплуатацию этой последней, труднодоступной для ремонтных работ ступени» /36/ и сокращать степень выработки пластов.
. Разработка технологических схем реализации необходимого качества закачиваемых вод, определение набора оборудования
Как было показано ранее, существующая система поддержания пластового давления на анализируемых промысловых объектах нуждается в реконструкции. Прежде всего, это диктуется современными требованиями к качеству закачиваемых вод. В соответствии с произведенными расчетами рекомендуется осуществить проект ступенчатой технологии очистки и закачки вод с делением их на 2-3 уровня качества, для обеспечения которых потребуется установка современного дополнительного оборудования. С целью осуществления идеального варианта технологического регламента ступенчатой технологии потребуется либо расшивка водоводов, либо автоматизация процесса управления задвижками на скважинах. Кроме того, для уменьшения в закачиваемой воде продуктов коррозии, необходима замена труб на металлопластмассовые до тех скважин, которые гарантированно прослужат расчетное время. Во всех других случаях необходимо применение ингибиторов коррозии, не формирующих гелеобразные системы на забоях скважин. Глубокая очистка пластовой воды позволяет для месторождений, разрабатываемых методом заводнения, решить проблему вовлечения в разработку низко проницаемых и глинистых коллекторов; увеличения межремонтного периода эксплуатации нагнетательных скважин; сокращения потерь добытой нефти и снижения энергозатрат на закачку очищенной воды 0 лучшего качества. Для успешного решения задач разработки пласта, технологическая схема реализации необходимого качества воды, должна соответствовать определенным принципам, определяющим условия ее оптимального использования: - закачиваемая вода должна иметь качество, способное обеспечить длительную и устойчивую приемистость нагнетательных скважин; - технология должна обеспечить доставку вод различного качества к скважинам; - технология предусматривает подбор необходимого оборудования для обеспечения требуемого качества воды в соответствии с фильтрационными характеристиками принимающих воду пластов; - технология предусматривает оптимальное размещение выбранного оборудования по объектам разработки (совмещение дожимных насосных станций с предварительным сбросом и очисткой воды и объектов закачки очищенных вод в непосредственно прилегающие и нуждающиеся в этом пласты); - технологическая схема должна предусмотреть определение минимально необходимого количества воды высокого качества. Потребность в воде высокого качества с содержанием загрязнений не более 25 мг/л и размерами частиц не выше 0,3 — 5,6 мкм с целью извлечения нефти из слабопроницаемых коллекторов, сокращения работ и затрат по ремонту нагнетательных скважин, улучшения охраны окружающей среды, диктует необходимость модернизации отстойной аппаратуры и более совершенных технологий и процессов.
Нагнетательные скважины анализируемых объектов существенно отличаются характеристиками пластов, требующими закачки воды различного качества. В настоящее время вода очищается, в основном, на центральных пунктах большой производительности, что приводит, при решении проблемы в традиционном варианте, к очистке больших объемов воды заведомо излишнего качества (для скважин с пластами высокой проницаемости) и технологически излишним затратам, связанным с этим, а также к недостаточной очистке воды для скважин или пластов с низкой проницаемостью, что, в свою очередь, приводит к частым дорогостоящим ремонтам нагнетательных скважин.
Оптимальная технологическая схема предлагаемой технологии должна быть составлена таким образом и включать такое оборудование, чтобы при минимальных затратах были обеспечены требуемые уровни качества закачиваемой воды на забое скважин, вскрывших пласты различной проницаемости. Подготовка сточной воды может быть выполнена по нескольким вариантам технологическим схем, включающим: - размещение оборудования для очистки и доочистки воды на крупном узле сброса воды из продукции скважин, например, при товарных парках или ДНС; - размещение оборудования на КНС; - размещение индивидуального оборудования для доочистки воды на водоводах или устьях скважин низкой и средней проницаемости (при размещении оборудования для доочистки воды до базового или среднего уровня на ОС или КНС); - использование забойных или устьевых фильтров. Технологические схемы с использованием забойных и устьевых фильтров предполагают очистку воды на очистных сооружениях (при ТП или ДНС), а на забое или устье осуществляют доочистку, для чего могут быть использованы гелевые фильтры на основе сернокислого алюминия или оксихлорида алюминия, песчаные фильтры, щелевые и фильтры других типов. Достоинством такой схемы является: - исключение закачки в пласт продуктов коррозии, попадающих в воду в процессе ее транспортировки по водоводам; - минимальные затраты за счет очистки воды до базового и среднего уровня на оборудовании с большой единичной производительностью и его централизованного обслуживания. Недостатки схемы: - в настоящее время не отработана технология забойного и устьевого фильтрования в условиях высоких давлений, включая проблему утилизации шлама; - дополнительные затраты на обслуживание индивидуальных, территориально разбросанных, фильтров тонкой очистки. Согласно технологической схеме очистки (доочистки ) воды в условиях КНС оборудование для обеспечения базового (или базового и среднего) уровня устанавливается на ОС, а на КНС - оборудование, дочищающее необходимое количество воды до среднего и высшего уровня качества, благодаря чему на участке «ОС-КНС» исключается смешение воды различного качества. Приближение доочистки к нагнетательным скважинам положительно сказывается на сохранении качества воды. Согласно принципиальной технологической схеме с распределенной очисткой воды в процессе ее транспортирования, вода, очищенная на ОС до базового и среднего уровня, транспортируется по водоводам низкого давления. На водоводах, ведущих к нагнетательным скважинам, вскрывшим пласты низкой проницаемости, размещено оборудование тонкой очистки. Шлам, образующийся при очистке на этом оборудовании, сбрасывают в водоводы второго уровня, ведущие к скважинам средне- и высокопроницаемых пластов (в отсутствии водоводов второго уровня шлам утилизируют иными способами, например, путем вывоза автотранспортом на шламоперерабатывающую установку). Далее воду нагнетают высоконапорными насосами малой производительности, которые устанавливают как можно ближе к нагнетательным скважинам. Достоинства данной технологической схемы: - решение (во многих случаях) проблемы утилизации шламов, образующихся при очистке воды, путем попутной их закачки в высокопроницаемые пласты; - уменьшение загрязнения воды в процессе транспортирования за счет приближения очистных устройств к нагнетательным скважинам; в сочетании с высоконапорными насосами малой производительности — сокращение энергетических затрат, уменьшение числа порывов и ущербов от них; - отсутствие смешения вод различного качества в водоводах к скважинам, вскрывшим пласты различной проницаемости. К недостаткам рассмотренной схемы следует отнести повышенные затраты на обслуживание отдельных узлов очистки, распределенных по широко разветвленной системе водоводов. При размещении оборудования для очистки и доочистки воды на крупном узле сброса воды из продукции скважин, например, при ДНС, обслуживание оборудования производится централизованно, что создает благоприятные возможности для соблюдения технологического регламента работы оборудования (в отличие от децентрализованных установок) и контроля качества очищенной воды, тогда как в технологических схемах, описанных выше, пункты очистки и доочистки удалены друг от друга. Поэтому на практике сложно реализовать такие технологические схемы. Рассмотрим различные типы оборудования для очистки воды и приведем рекомендации по выбору наиболее оптимального для одного из рассматриваемых промысловых объектов — Березовского месторождения.
