Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение эффективности добычи нефти за счёт использования прогрессивных технологий и увеличения межремонтного периода работы скважин является главной задачей нефтедобывающей промышленности. Требуется дальнейшее совершенствование технологии и техники добычи нефти, особенно в осложнённых условиях эксплуатации обводнённых скважин, без дополнительных затрат.
Необходимо отметить, что на эффективность эксплуатации скважин влияют, в основном, органические и неорганические отложения, которые образуются как в призабойной зоне скважин, так и на поверхности глубинно-насосного оборудования. Всё это приводит к преждевременному выходу из строя нефтепромыслового оборудования и ухудшению технико-экономических показателей нефтегазодобывающих предприятий.
Достигнуть установленного уровня добычи нефти в осложнённых условиях возможно за счёт внедрения более эффективных технологий, позволяющих обеспечить необходимый в условиях рыночных отношений уровень рентабельности. Одной из таких технологий является одновременно-раздельная добыча (ОРД) нефти из нескольких пластов.
Известно, что метод ОРД широко использовался ещё в 60-70-х годах прошлого столетия на ряде месторождений США. Было разработано много вариантов установок ОРД для эксплуатации двух, трёх, четырёх и более пластов. Для этого бурились скважины специальных конструкций. Бурение таких скважин повышало не только стоимость самой скважины, но и требовало использования достаточно большого перечня дополнительного специального оборудования. Опыт эксплуатации показал, что использование данного метода было оправдано только на тех месторождениях, где затраты окупались за счёт высоких дебитов скважин. Это, естественно, ограничивало его распространение. В большинстве нефтедобывающих компаний России решается задача по адаптации данного метода для внедрения на существующем добывающем фонде скважин.
Задача поддержания уровня добычи нефти на месторождениях, вступивших в позднюю стадию разработки, за счёт внедрения более эффективных технологий, позволяющих обеспечивать необходимый в условиях рыночных отношений уровень рентабельности, является одной из основных. Особенно актуальной задача оказалась для многопластовых месторождений, в частности разработка технологий по приобщению ранее неразрабатываемых запасов нефти верхнележащих горизонтов без бурения дополнительных скважин.
Если ранее по геологическим условиям необходимо было вовлекать в разработку запасы, сосредоточенные в верхних горизонтах, только после истощения и полной выработки нижних горизонтов, то использование технологии ОРД позволяет осуществлять добычу по двум объектам одновременно.
Разрабатываемая технология изначально была ориентирована на разработку трудноизвлекаемых запасов нефти в условиях органических и неорганических отложений добывающих скважин НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».
Решению вышеуказанных проблем посвящены исследования В.Е. Андреева, Н.И. Хисамутдинова, Р.Я. Нугаева, В.Г. Карамышева, К.Ш. Ямалетдиновой, И.Т. Мищенко, А.Н. Адонина, Ю.В. Пчелинцева, А.С. Вирновского, В.Н. Ивановского, В.П. Максимова, Р.Я. Кучумова, М.М. Саттарова, Н.Н. Репина, Ю.В. Зайцева, Л.С. Каплана, Г.В. Молчанова, М.М. Загирова, Р.А. Максутова, С.Г. Бабаева, Я.М. Кагана, М.Д. Валеева, Ю.Г. Валишина, Х.Г. Давлетшина, К.Р. Уразакова, Б.Б. Крумана и многих других.
В сложившейся ситуации возникла необходимость совершенствования используемых и разработки новых технологий интенсификации добычи с целью обеспечения рентабельной эксплуатации скважин в осложнённых условиях.
Цель работы – разработка технологий и технических средств повышения производительности скважин осложнённого фонда Арланского нефтяного месторождения НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».
Для решения поставленной цели сформулированы следующие
основные задачи:
- исследование факторов, осложняющих эксплуатацию добывающих скважин, и существующих методов борьбы с осложнениями на Арланском нефтяном месторождении;
- исследование механизма образования и предупреждения неорганических отложений на Арланском нефтяном месторождении;
- разработка способов и технических устройств защиты электроцентробежных насосов (ЭЦН) от неорганических отложений;
- разработка электрохимического метода и технических устройств для предупреждения образования неорганических и асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), эмульсии и коррозии в подземном оборудовании добывающих скважин;
- разработка способа и технического устройства защиты трубопроводов от внутренней коррозии;
- испытание оборудования для одновременно-раздельной добычи нефти по схеме, состоящей из электроцентробежного и штангового глубинного (ШГН) насосов «ЭЦН + ШГН», на скважинах Арланского нефтяного месторождения НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».
Методы решения поставленных задач
Решение поставленных задач осуществлялось путём теоретических и экспериментальных исследований, с использованием статистических данных и информации, полученной с помощью стандартных средств и методов измерений в условиях эксплуатации. Эксперименты проведены на промышленных объектах. Обработка данных произведена с применением математической статистики, теории вероятностей при помощи вычислительной техники.
Научная новизна результатов работы:
- разработан способ защиты электроцентробежного насоса от отложений солей, основанный на гидрофобизации безводной нефтью рабочих органов насоса (патент 2422620 РФ);
- установлено, что негативное влияние блуждающих токов и статического электричества на глубинно-насосное оборудование может быть снижено за счёт использования устройства дренажной защиты, располагаемого ниже погружного электродвигателя (патент 93458 РФ);
- разработаны способ и техническое устройство защиты трубопроводов от внутренней коррозии, заключающиеся в катодной поляризации защищаемого оборудования путём формирования источника постоянного тока с использованием «жертвенного» электрода (патент 93456 РФ);
- экспериментально и практически установлена возможность использования установок электроцентробежных насосов с рабочими колёсами из полимерных композиционных материалов (ПКМ) для предупреждения негативного влияния неорганических отложений в условиях Арланского нефтяного месторождения.
На защиту выносятся:
- способ защиты электроцентробежного насоса от отложения солей;
- электрохимический метод и техническое устройство предупреждения образования неорганических и асфальтосмолопарафиновых отложений, эмульсии и коррозии в подземном оборудовании добывающих скважин;
- технология защиты нефтепромысловых трубопроводов от внутренней коррозии с применением специального технического устройства;
- результаты опытно-промышленных испытаний комплексного способа одновременно-раздельной добычи нефти по схеме «ЭЦН + ШГН» на примере скважин Арланского нефтяного месторождения.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Впервые испытана установка одновременно-раздельной добычи нефти по схеме «ЭЦН + ШГН» применительно к скважинам многопластового Арланского нефтяного месторождения НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».
Разработанные технологии и технические средства позволяют предупредить образование органических и неорганических отложений, сократить расход химических реагентов и увеличить наработку на отказ глубинно-насосного оборудования скважин осложнённого фонда в 2,3 раза.
Разработанный комплекс технических решений по предупреждению коррозии глубинно-насосного оборудования добывающих скважин используется на Арланском нефтяном месторождении НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча». В результате применения разработанных технических устройств предупреждения коррозии межремонтный период работы скважин увеличен в 1,5 раза.
Достоверность полученных результатов достигалась путём применения современных статистических методов обработки исходной геолого-физической и промысловой информации, сопоставления результатов аналитических, теоретических, лабораторных исследований и их сходимостью.
Апробация результатов работы
Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на научных советах и технических совещаниях в Самарском политехническом университете (г. Самара, 2005 г.), НК «Роснефть» (г. Москва, 2006 г.), ОАО «Газпром» (г. Москва, 2006 г.), на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VІІІ Конгресса нефтегазопромышленников России (г. Уфа, 2009 г.), на научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках IХ Российского энергетического форума (г. Уфа, 2009 г.).
Публикации результатов и личный вклад автора
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 14 научных трудах, в том числе в 2 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 3 патента РФ.
Автор искренне благодарит научного руководителя д.т.н., проф. В.Г. Карамышева, а также д.т.н., проф. М.Д. Валеева, д.т.н., проф. Р.Я. Нугаева за оказанные консультации при подготовке диссертационной работы.
Структура и объём работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 108 наименований. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 42 рисунка.
