Введение к работе
Актуальность проблемы
В связи с вовлечением стран, возникших на постсоветском пространстве, в общемировые интеграционные процессы, привлечением в их экономику иностранных капиталов развитие новых производств и совершенствование старых, в т.ч. в области эксплуатации, освоения и разработки месторождений должно производиться на основании анализа имеющегося опыта в отечественной и зарубежной практике.
В условиях обостряющегося экологического кризиса исследования принимают определенную направленность (надежность и экологическая чистота) и актуальность. В первую очередь это касается производств, несущих опасность загрязнения окружающей среды. К ним относятся системы сбора, подготовки и транспорта продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием кислых газов и сернистых соединений.
Казахстан является одним из крупнейших мировых нефтедобывающих регионов. Среди разведанных и эксплуатирующихся месторождений наиболее крупные – Тенгиз, Жанажол, Карачаганак, Узень, Жетыбай, Каламкас, Кумколь и ряд других. Добываемые нефти по своим физико-химическим свойствам, содержанию асфальтенов, смол и парафинов весьма разнообразны. Многие из них содержат значительное количество углекислого газа, серы и ее соединений. Казахстан имеет богатый опыт освоения, обустройства и эксплуатации таких месторождений и наблюдения за сопутствующим им воздействием на окружающую среду. Он может быть обобщен и использован в дальнейшем развитии отрасли.
Состав продукции всех месторождений уникален и является определяющим элементом при выборе технологических схем ее сбора и подготовки. Методы повышения глубины подготовки, экономичности и надежности достаточно изучены, но в силу меняющихся требований и имеющихся достижений, работы по обустройству всегда носят творческий характер, а принимаемые технологические решения становятся совершеннее.
Экономические показатели технических и технологических решений по обустройству могут быть оптимизированы за счет укрупнения кустовых площадок, совмещения технологических процессов в аппаратах, сокращения протяженности коммуникаций и совместного транспорта нефти и газа под высоким давлением до УПН. Экологическая и промышленная надежность технических решений по обустройству месторождений с высоким содержанием углекислых газов определяется степенью концентрации процессов на площадке УПН, достигаемой автономностью и герметичностью.
Исследования, направленные на разработку научных принципов совершенствования технологии сбора и подготовки нефти и попутного газа с высоким содержанием сероводорода, являются актуальными для нефтяной промышленности Республики Казахстан и нефтедобывающих регионов Российской Федерации – Республик Башкортостан, Татарстан и ряда других.
Значительный вклад в развитие данной отрасли в целом и в отдельные ее разделы внесли как российские (советские) так и зарубежные ученые – химики, физики, технологи. Среди них Тронов В.П., Мирзаджанзаде А.Х., Гужов А.И., Константинов Н.Н., Мавлютова М.З., Позднышев Г.Н.,
Мамаев В.А., Емков А.А., Мансуров Р.И., Бриль Д.М., Baker O., Cheves J.A., Hewitt J.F., Hoogendoorn G.J. и многие другие.
Целью диссертационной работы является:
Совершенствование технологии подготовки продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием сероводорода на основе изучения физико-химических свойств компонентов продукции. Повышение надежности и экологической безопасности технологического процесса.
Задачи исследований, поставленных в диссертационной работе:
1. Систематизировать методы и технологические схемы подготовки продукции скважин с высоким содержанием сероводорода. Оценить надежность технологической схемы, соответствие ее мировому уровню и современным требованиям экологической безопасности.
2. Исследовать физико-химический состав компонентов продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения и влияние его на выбор методов и технологической схемы подготовки.
3. Оценить влияние изменения количественного соотношения нефти, конденсата и пластовой воды в процессе разработки месторождения на надежность технологической схемы указать пути ее совершенствования.
4. Оценить влияние возможных нештатных ситуаций на экосистему водного бассейна.
5. Разработать методы и технические средства, совершенствующие технологический процесс, повышающие его эффективность и надежность.
Поставленные в диссертационной работе задачи решены на базе теоретических исследований и экспериментальных данных, полученных преимущественно в результате лабораторных исследований с применением при обработке результатов современных методов математической статистики и вычислительной техники.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Выявлены физико-химические свойства нефти, конденсата, попутной воды Карачаганакского НГКМ. Установлена зависимость свойств их смесей от количественного соотношения компонентов.
2. Научно и экспериментально обоснована технологическая схема обезвоживания и обессоливания и методы повышения ее надежности при изменении соотношения компонентов в продукции скважин по мере разработки месторождения.
3. Разработана математическая модель для определения глубины проникновения нефти в грунт и достижения грунтовых вод, учитывающая физико-механические свойства грунта и физико-химические характеристики взаимодействия жидкости с его зернами в зависимости от времени контакта с нефтью.
Основные защищаемые положения следующие:
1. Результаты исследования технологического и экологического уровня подготовки продукции нефтегазоконденсатных месторождений с повышенным содержанием серы в Республике Казахстан.
2. Результаты исследования физико-химических свойств продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения.
3. Метод предотвращения образования стойких эмульсий в насосах и мероприятия по предотвращению солеобразования.
4. Система предварительного сброса пластовой воды на промыслах с использованием гидроциклона, обеспечивающая высокое качество разделения нефти, воды, механических примесей и газа.
5. Математическая модель для определения глубины проникновения нефти в грунт при вероятных аварийных ситуациях и достижения грунтовых вод, учитывающая физико-механические свойства грунта и физико-химические характеристики взаимодействия жидкости.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Результаты исследований физико-химических свойств компонентов продукции Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения использованы при разработке технологической схемы ее подготовки.
2. Предложена система предварительного сброса пластовой воды на промыслах с использованием гидроциклона, обеспечивающая высокое качество разделения нефти, воды, механических примесей и газа.
3. Предложены метод предотвращения образования стойких эмульсий в насосах и мероприятия по предотвращению солеобразования.
4. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитать время проникновения нефти до уровня грунтовых вод.
5. Предложены метод флотационной очистки сточных вод и способ для защиты территории от затопления и установка для его осуществления.
Степень достоверности результатов проведенных исследований
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций следует из проведенного автором комплекса теоретических, экспериментальных и промысловых исследований. Достоверность полученных автором результатов подтверждается соответствием теоретических выкладок с фактическими промысловыми данными и результатами экспериментальных исследований.
Результаты работы докладывались и обсуждались на:
- заседаниях Ученого совета и семинарах в Государственном университете Института химии и природных солей АН Республики Казахстан;
- Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения академика К.И. Сатпаева, г. Алматы, 1998 г.;
- Второй Казахстанско-Российской научно-практической конференции «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазовой промышленности» г. Алматы, 1998;
- Региональной научной конференции, посвященной 60-летию Павлодарской области, г. Павлодар, 1998 г.;
- заседаниях секции Ученого совета Института проблем транспорта энергоресурсов (ИПТЭР).
Структура и объем работы
Диссертационная работа общим объемом 128 страницы машинописного текста состоит из введения, 4 глав, заключения (основных выводов и рекомендаций) 39 таблиц, 16 иллюстраций. Список литературы включает
89 наименований.
Публикации
Основное содержание работы опубликовано в 14 научных трудах, в том числе в одном патенте Республики Казахстан.
