Введение к работе
Актуальность темы. В связи с ростом удельных объемов добычи нефти из сероводородсодержащих месторождений в России и в Республике Башкортостан актуальной задачей многих нефтяных компаний в настоящее время и на перспективу является дальнейшее повышение эффективности и экологической безопасности нефтепромысловых систем в технологической цепи от продуктивного пласта до пунктов сдачи продукции скважин потребителям. Использование пресной воды для поддержания пластового давления (ППД) нефтяных месторождений из поверхностных водоисточников начиная с середины 40-х и до середины 90-х годов прошлого столетия привело к микробиологическому заражению пластов и появлению в них сероводорода вторичного происхождения. В связи со вступлением многих месторождений страны в позднюю стадию разработки, характеризующуюся высокой обводненностью (до 98 %) добываемой продукции, актуальность этой задачи только возрастает.
Сероводород в воздухе рабочей зоны является опасным производственным фактором для персонала, занятого в процессах добычи, подготовки нефти, капитального и текущего ремонта скважин, и «вредным» компонентом в извлекаемых пластовых флюидах, ухудшающим их качественные показатели. Снижение концентрации сероводорода до безопасного уровня для персонала и соответствие требованиям стандартов для товарной нефти, газа и закачиваемой воды в систему ППД российские и иностранные нефтяные компании осуществляют за счет применения различных физико-химических методов его удаления или нейтрализации, проведения бактерицидных обработок, закачивания ингибиторов коррозии и других способов.
В диссертационной работе предлагается использовать сероводород в качестве реперной компоненты добываемых флюидов. Зная содержание сероводорода в пластовых флюидах конкретной скважины, в продукции группы скважин, в системе промыслового сбора, транспортировки, подготовки нефти, газа, воды и поддержания пластового давления, можно судить о технологичности осуществляемых процессов нефтедобычи, оценивать эффективность проводимых геолого-технологических мероприятий и определять количественные и качественные показатели объектов исследований.
Цель работы – разработка научно-методических основ использования сероводорода в качестве индикаторного (реперного) параметра при решении задач разработки и эксплуатации сероводородсодержащих нефтяных месторождений.
Объект исследования – сероводород и его влияние на процессы разработки и эксплуатации месторождений.
Предмет исследования – обоснование использования сероводорода в качестве природного индикатора (репера) для контроля и регулирования процессов нефтедобычи.
Основные задачи исследования
1. Аналитические исследования причин образования сероводорода на месторождениях северо-запада Республики Башкортостан.
2. Усовершенствование экспресс-метода анализа проб флюидов с высоким содержанием сероводорода.
3. Оценка распределения сероводорода по скважинам, продуктивным пластам и месторождениям.
4. Обоснование возможности применения сероводорода в качестве индикатора технологических процессов в системах сбора, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды нефтепромыслов.
5. Выявление особенностей и разработка практических рекомендаций по нейтрализации сероводорода в лабораторных и промысловых условиях.
Методы решения поставленных задач
1. Аналитические, лабораторные и опытно-промысловые испытания.
2. Статистическая обработка геолого-физической и промысловой информации.
Научная новизна результатов работы
1. Разработаны методические подходы и технические средства для анализа содержания сероводорода в добываемой жидкости (патенты РФ №№ 2295715; 2307275; 2280850; 2488092).
2. Установлено количественное распределение сероводорода в нефти, пластовой воде и попутном нефтяном газе на различных ступенях технологической цепи добычи, сбора и подготовки продукции месторождений и обосновано применение его в качестве природного индикатора для контроля и регулирования процессов нефтедобычи.
3. Разработаны способы: оценки дебитов жидкости двух совместно эксплуатируемых продуктивных пластов, основанный на использовании сероводорода как реперного индикатора в составе добываемой жидкости (патент РФ № 2461709); очистки попутного нефтяного газа от сероводорода в пластовых условиях (патент РФ № 2470143).
Основные защищаемые научные положения
1. Результаты комплексных исследований концентрации сероводорода в нефтепромысловых средах и разработка методических подходов и технических средств для анализа содержания сероводорода в добываемой жидкости.
2. Научно-методическое обоснование применения стабильного природного индикатора (реперной компоненты) - сероводорода - для решения прикладных задач добычи, сбора, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды.
3. Методические основы способов учета добычи нефти с каждого из пластов при совместной их эксплуатации и очистки попутного газа от сероводорода непосредственно в водоносном пласте.
Теоретическая значимость работы заключается в усовершенствовании методики исследований концентраций сероводорода в добываемых пластовых флюидах, обосновании стабильности его концентрации во времени и использовании этих исследований для решения ряда задач нефтепромысловой науки.
Практическая ценность и реализация результатов работы
1. Разработанный анализатор сероводорода применяется при исследовании проб жидкости сероводородсодержащих месторождений северо-запада Башкортостана. Достигнуто повышение точности проводимых анализов и уменьшение затрат.
2. По балансу сероводорода на объектах системы сбора и подготовки нефти осуществлен мониторинг технического состояния оборудования, показана возможность своевременного выявления процессов биоредукции сероводорода в системе «пласт - скважина – система сбора и подготовки нефти, газа и сброса воды».
3. Разработанная и внедренная методика определения дебита нефти по каждому пласту при одновременно-раздельной эксплуатации их одной скважиной позволяет осуществлять контроль разработки продуктивных пластов многопластового месторождения.
Достоверность результатов исследования обеспечена использованием регламентированных стандартных методов физико-химических измерений, оценкой качества проведенных исследований различными методами.
Личный вклад автора состоит в: постановке задач, их решении; анализе условий проведения и осуществлении промысловых исследований, обобщении их результатов. Соискатель является инициатором и соисполнителем работ по созданию и внедрению в производство разработок по данной тематике.
Апробация результатов работы
Результаты и основные положения работы докладывались на технических советах ОАО НПФ «Геофизика», НГДУ «Чекмагушнефть» и ООО «БашНИПИнефть», на 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2011 г.), на Международных научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2012 г., 2013 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологий» (Уфа, 2012 г.).
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в 18 научных трудах, в том числе 3 - в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 6 патентов РФ на изобретения.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников, включающего 112 наименований, и четырех приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 30 таблиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору Ю.В. Антипину за большую помощь в формировании диссертации, обработке и обобщении результатов исследований. Автор признателен профессору Е.В. Лозину, руководству и специалистам ОАО НПФ «Геофизика», ООО «БашНИПИнефть» и НГДУ «Чекмагушнефть» за консультации и содействие во внедрении результатов исследований.
