Введение к работе
Одной из важнейших проблем эксплуатации нефтяных месторождений в поздний период эксплуатации является обеспечение высоких уровней добычи и максимальное использование природных ресурсов нефти.
Основным методом поддержания пластового давления разрабатываемых нефтяных залежей в стране является закачка воды в пласт. С помощью этого метода добывается до 90 % всего объема нефти в России. Однако, добыча нефти сопровождается при этом методе возрастающими объемами попутно-добываемой воды, с которой связан ряд проблем, в том числе образование твердых отложений сложного состава в нефтепромысловом оборудовании.
Разработка нефтяных месторождений республики Башкортостан, Куйбышевской, Оренбургской областей, Пермского Прикамья, Удмуртии в значительной степени была осложнена образованием асфальтено-смоло-парафиновых отложений ( АСПО ), отложениями солей, состоящими, преимущественно, из гипса.
В последние годы проблема образования осадков еще более обострилась в связи с резким увеличением количества скважин с отложениями сложного состава. В данных отложениях обнаружены гипс, карбонаты кальция, магния, сульфиды железа, асфальтены, смолы, парафины, а так же элементы породы пласта."
Образование осадков комплексного состава является причиной снижения или полной потери производительности скважинных насосных установок и возникновения на нефтепромысловых объектах аварийных ситуаций. Отложение осадков сложного состава происходит на стенках нижних участков эксплуатационных колонн, в приемных и рабочих органах электроцентробежных и штанговых насосов, на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб. Осадки сложного состава вызывают неравномерный износ рабочих органов электроцентробежных насосов.что приводит к возникновению вибраций, разрушению узлов и наиболее сложной аварии - полету установок на забой скважины.
Скопления рыхлых осадков наблюдаются на забоях добывающих и нагнетательных скважин, в резервуарах и от-
стойниках системы сбора и подготовки нефти. Работы, связанные с ликвидацией последствий отложения осадков сложного состава, требуют значительных издержек производства по времени и капитальным затратам.
По НГДУ Краснрхолмскнефть, согласно ориентировочным расчетам, снижение текущего отбора нефти по причине осадкообразования сложного состава составляет около 10.0 -15.0 тыс.те. в год. При этом объемы потерь имееют тенденцию к возрастанию.
Несмотря на применение разнообразных ингибиторов со-леотложения, проблема продолжала оставаться нерешенной. Разработанные методы оценки насыщенности попутно добываемых вод сульфатом кальция, карбонатом кальция, методы предотвращения процесса отложения неорганических солей в подземном оборудовании довольно успешно применяются на промыслах. Однако причины и условия появления сульфида железа в осадках добывающих скважин были ма-лоизучены, а эффективные методы предотвращения образования этих осадков не были разработаны.
ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ является разработка технологии предупреждения образования комплексных осадков в добывающих скважинах ( ДС ) и объектах системы сбора и подготовки нефти на базе исследования причин, места и характера их отложений.
ОСНОВНЫМИ ЗАДАЧАМИ исследований явились:
-
Исследование закономерностей и условий образования осадков сложного состава в подземном оборудовании добывающих скважин и аппаратах системы сбора и подготовки нефти.
-
Изучение группового состава и кристаллической структуры отложений.
-
Разработка статистической модели осадкообразования с применением теории адаптации и обучения и прогнозная оценка отложений в скважинах.
4. Выбор принципиальных направлений и разработка
технологий предупреждения образования сложных осадков.
4.1. Подбор эффективных композиций химреагентов для предупреждения осадкообразования.
*
4.2. Выбор методов дозирования композиционных составов реагентов в системах добычи, сбора, подготовки и поддержания пластового давления ( ППД ).
1. Установлен групповой состав комплексных осадков,
классифицированный на гипсоуглеводородные, гипсосуль-
фидо-углеводородные и карбонатосульфидоуглеводородные
виды, которые в свою очередь подразделены по кристалли
ческому строению, цвету и прочности.
-
Выявлен кругооборот в системе добычи, сбора и закачки пластовой воды сульфатвосстанавливающих бактерий ( СВБ ), сероводорода (H2S) и ионов железа (Fe+2+3). Наибольшее скопление СВБ наблюдается в призабойной зоне пласта ( ПЗП ) нагнетательных скважин ( НС).
-
Получена статистическая модель, позволяющая прогнозировать вид отложений в зависимости от химического состава попутно добываемой воды, наличия H2S, Fe+2+3.
-
Установлено, что наличие Fe+2+3 в пластовой воде приводит к интенсификации образования сложных осадков. Отложения сульфатов и карбонатов в присутствии сульфида железа ( FeS ) наблюдаются при пониженных значениях коэффициентов пересыщенности вод по сульфатам ( 0.6 ... 0.86 ) и карбонатам (-0.2... 0 ).
-
На базе лабораторных исследований разработаны композиции химреагентов и их концентрации для предупреждения образования комплексных осадков хелатообразующими ингибиторами солеотложений и бактерицидами.
-
Разработаны технологии предупреждения образования сложных осадков, включающие закачку композиций реагентов в ПЗП добывающих скважин и подачу бактерицидов в систему ППД. Внедрение технологий позволило на 2 ... 3 порядка уменьшить количество СВБ, в 2...3 раза снизить содержание H2S и Fe+2+3 и повысить межремонтный период работы (МРП) скважин в 2.5 ... 3 раза.
-
Установлено отложение твердых комплексных осадков на приеме насосов и нижней части НКТ добывающих скважин, аппаратах системы сбора и подготовки нефти, а также рыхлых осадков на забоях ДС и НС.
3. Предложены и внедрены в производство методы пред
упреждения коррозии оборудования, включающие раздель
ную закачку в пласты пресной и сточной вод, а также
герметизацию перекачивающих агрегатов. Методы позволи
ли значительно уменьшить осадкообразование, благодаря
снижению содержания Fe+2+3 в воде. і
Результаты промысловых исследований процесса осадко-накопления в скважинах легли в основу стандарта предприятия СТП 0.3-008-01-96 по технологии предупреждения образования комплексных осадков.
Технологии закачки композиций реагентов внедрены на 5 скважинах НГДУ Краснохолмскнефть с общим экономическим эффектом 6633 т.руб. в ценах 1994 г. В результате внедрения технологии достигнут рост МРП с 181 до 379 сут.
Экономический эффект от внедрения технологий закачки бактерицидов по НГДУ Краснохолмскнефть только за 1994 г. составил 9079 т. руб. в ценах 1994 года. Внедрение технологии раздельной закачки пресной и сточной вод на месторождениях, за счет снижения коррозии и осадкообразования, позвошио получить экономический эффект за период с 1990 по 1995 г. только по двум БКНС в размере 15954 т.руб. в ценах 1995 года.
Основные положения работы докладывались на конференции молодых специалистов и ученых АНК Башнефть, технических советах НГДУ Краснохолмскнефть, методсове-тах БашНИПИнефти, конференции по применению реагентов в процессе добычи нефти и газа( г.Уфа, 1989 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
