Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из причин снижения показателей добычи нефти в России является то, что имеющиеся в настоящее время мощности и применяемые нефтедобывающими предприятиями технологии не соответствуют изменившейся структуре разведанных запасов. Возросло число месторождений с высокой выработанностью и обводненностью запасов. Опережающая выработка высокопродуктивных залежей привела к накоплению на балансе низкодебитных объектов. Себестоимость добычи нефти из малодебитных скважин значительно превышает среднепромысловую себестоимость добываемой нефти. Поэтому проблема повышения технико-экономических показателей эксплуатации малодебитных скважин остаётся актуальной и является важной в области техники и технологии добычи нефти. Компонентный состав имеющихся в настоящее время скважинных твёрдых и жидких отложений характеризуется резким увеличением содержания твёрдых составляющих, гидратов, солей и продуктов коррозии.
На сегодняшний день на месторождениях Западной Сибири, Урала и Поволжья из-за старения фонда скважин значительно возросла их обводненность (более 90 %) и, как следствие, усилились процессы солеотложения. Наиболее интенсивное образование солевых отложений происходит в скважине на приеме насоса, в его рабочих органах и в насосно-компрессорных трубах (НКТ). Дальнейшее отложение солей с меньшей интенсивностью происходит в системах нефтесбора, нефтеподготовки и поддержания пластового давления.
В осложненных условиях эксплуатации добыча нефти установками скважинных штанговых насосов (УСШН), которыми оснащено более 40 % фонда скважин и практически 90 % фонда малодебитных скважин, часто нерентабельна. Из-за снижения цен на нефть стабильную рентабельность можно обеспечить только за счет снижения себестоимости добываемой нефти, которая на
30…50 % зависит от энергозатрат, эксплуатационных затрат, в том числе затрат на проведение ремонтных работ.
Анализ промысловых данных показывает, что, несмотря на постоянно совершенствуемый комплекс организационно-технических мероприятий, ремонтные работы по ликвидации аварий со штангами (обрывов и отворотов) стабильно составляют около 30 % от числа всех текущих ремонтов. При этом большинство обрывов происходит либо на участках резкого искривления профиля скважины, либо в нижней части колонны штанг.
Анализ литературных источников и патентных материалов также показал, что перечисленные проблемы рассматриваются без адаптации полученных результатов к защите глубинно-насосного оборудования (ГНО), особенно в условиях поздней стадии эксплуатации месторождений и скважин малодебитного фонда. Процессы глубинно-насосной эксплуатации скважин на поздней стадии разработки месторождений относятся к сложным. Это обусловлено наличием большого количества взаимосвязанных факторов, а также не поддающихся контролю довольно большого количества технологических и усложняющих нормальную работу скважин параметров, что затрудняет их комплексную разработку и изучение. Решению этих проблем посвящены исследования В.Е. Андреева, А.Н. Адонина, А.С. Вирновского, В.П. Максимова, И.Т. Мищенко,
Р.Я. Кучумова, М.М. Саттарова, Ю.В. Зайцева, Г.В. Молчанова, Ю.В. Пчелинцева, М.М. Загирова, Р.А. Максутова, Н.И. Хисамутдинова, С.Г. Бабаева,
Я.М. Кагана, М.Д. Валеева, С.Г. Валишина, Х.Г. Давлетшина, К.У. Уразакова, В.Г. Карамышева, Б.Б. Крумана, Л.С. Каплана и многих других.
Исследованию вопросов рациональной разработки нефтегазовых месторождений с применением различных методов оптимизации посвящены работы А.Х. Мирзаджанзаде, И.М. Муравьёва, Р.Г. Касимова, А.Г. Гумерова, Г.Г. Вахитова, Н.Н. Репина, Г.С. Степановой, Р.Н. Дияшева, Ю.П. Желтова, В.В. Шайдакова, А.И. Акульшина и других.
В сложившейся ситуации возникла необходимость разработки новых технологий интенсификации добычи для рентабельной эксплуатации скважин в осложнённых условиях и, в первую очередь, усовершенствования используемых технологий.
В последнее время наметились новые направления в решении перечисленных проблем, в связи с чем появилась необходимость в их обобщении, анализе, развитии и практической реализации.
Основные исследования по диссертационной работе выполнены в соответствии c Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 ноября
1999 г. № 1213 «О мерах по вводу в эксплуатацию бездействующих, контрольных и находящихся в консервации скважин на нефтяных месторождениях», Постановлением Правительства Республики Башкортостан от 6 декабря 2005 г. № 268 об утверждении программы «Интенсификация нефтегазоизвлечения трудноизвлекаемых запасов углеводородов, разработка и внедрение обновлённых технологий и технических средств в нефтегазовых отраслях» на 2006-2008 годы.
Целью настоящей работы являются разработка научно обоснованных технологических и конструктивных решений, направленных на предупреждение обрывности насосных штанг в процессе добычи обводненной нефти, и внедрение на их основе эффективных профилактических мероприятий и устройств по предотвращению осложнений в интенсивно искривлённых скважинах.
Основные задачи работы
1. Изучение технологии предупреждения обрывности насосных штанг и предотвращения их усталостно-коррозионного разрушения в скважинах с интенсивными темпами набора кривизны, продукцией повышенной обводнённости и минерализации.
2. Разработка технических средств предотвращения обрыва штанг с учетом особенностей профиля скважины и режимных параметров над насосом, в начале и конце участка резкого искривления.
3. Разработка технологии эксплуатации обводненной скважины, обеспечивающей защиту плунжерной пары от заклинивания, задира и катастрофического износа без использования присадок и дозировочного оборудования.
4. Разработка устройства для обеспечения поочерёдной откачки воды и нефти из высокообводнённых скважин для снижения усталостно-коррозион-ного разрушения подземного оборудования, предупреждения эмульгирования нефти в условиях поздней стадии эксплуатации месторождений.
5. Разработка комплекса мероприятий по внедрению обновлённых технологий и технических средств в практику работы добывающих компаний применительно к фонду скважин повышенной обводнённости.
Методы решения поставленных задач
Решение поставленных задач основано на комплексном подходе с использованием методов статистического анализа.
Для подтверждения выводов и реализации предложенных методов использованы экспериментальные данные, полученные при опытно-промышленных испытаниях.
Научная новизна:
– проведена классификация типов интенсивно искривленных скважин, являющаяся ключевым методическим положением для количественного расчета нагрузок на насосы;
в зависимости от величины зенитного угла и интенсивности искривления ствола выделены типы наклонно направленных скважин (ННС);
– разработаны профилактические меры по нейтрализации негативного влияния на подземное оборудование различных факторов;
– установлено влияние кривизны скважин на условия работы штанг и штанговых насосов.
Основные защищаемые положения:
– критериями по подбору скважин, предпочтительных для первоочередного оснащения штанговыми колоннами с шарнирными муфтами, являются интенсивно искривлённые скважины, особенно на участках знакопеременной кривизны с максимальными темпами её набора;
– гибкое байонетное соединение насосных штанг, рекомендуемое к использованию на месторождениях Западной Сибири, характеризующихся интенсивным искривлением скважин и повышенной коррозионной активностью пластовых и техногенных вод;
– устройство для добычи нефти из осложнённых скважин, оснащённых бесштанговыми насосами.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Разработанные при участии автора методические рекомендации и технические средства позволяют устранить причины обрывности насосных штанг и найти пути их предупреждения. Разработаны технические устройства для снижения межремонтного периода работы интенсивно искривлённых скважин в условиях усталостно-коррозионного износа. Методические рекомендации и комплекс технических решений используются на месторождениях ТПП «Лангепаснефтегаз» ОАО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь».
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались:
на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VII Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2007 г.);
на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках XVI международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2008» (г. Уфа, 2008 г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 6 работ, получено 2 патента РФ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка использованной литературы, включающего 105 наименований. Содержит 120 страниц машинописного текста, 14 таблиц и 18 рисунков.
