Введение к работе
Актуальность диссертационной работы
В настоящее время многие нефтяные месторождения находятся на поздней стадии разработки, в связи с этим для поддержания пластового давления (ППД) и достижения проектных показателей закачивается в пласты большое количество воды, в результате чего происходит отложение солей при смешении несовместимых вод. Отложение неорганических солей приводит к ухудшению коллекторских свойств призабойной зоны продуктивного пласта и увеличению числа отказов скважинного оборудования.
Наиболее эффективным способом предотвращения отложений неорганических солей является технология ингибиторной защиты скважинного оборудования призабойной зоны пласта (ПЗП) от солеотложений. Суть ингибирования солеотложений заключается в химической обработке, использующейся для контроля, задержки и предотвращения выпадения неорганических солей. Для эффективного предотвращения солеотложений в первую очередь требуется анализ ионного состава пластовой и закачиваемой вод для проведения прогнозной оценки солеобразования в конкретных промысловых условиях. Прогнозирование солеотложений обеспечивает определение статистической вероятности образования отложений солей в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта.
При применении составов ингибитора солеотложений особое внимание необходимо уделять влиянию изменений термобарических условий пласта и концентрации ионов на эффективность предотвращения выпадения солей в статических и динамических условиях. Российский и зарубежный опыт применения ингибиторов солеотложений показывает, что химические составы на основе фосфоновых кислот, обладающие синергетическим ингибирующим эффектом, обеспечивают более высокую эффективность предотвращения отложений карбонатных и сульфатных солей при низкой концентрации.
Значительный вклад в изучение условий и механизма образования отложений неорганических солей, а также в разработку методов их предотвращения внесли российские и зарубежные ученые, такие как: Антипин Ю.В., Ахметшина И.З., Валеев М.Д., Волошин А.И., Галеева Г.В., Гаттенбергер Ю.П., Гиматудинов Ш.К., Глазков A.A., Емков А.А., Ибрагимов Л.Х., Исаев М.Г., Кащавцев В.Е., Ким В.К., Люшин С.Ф., Маринин Н.С., Маричев Ф.Н., Михайлов С.А., Сыртланов А.Ш., Фасхутдинов P.A., Graham G.M., Jamialahmadi M., Jordan M.M., Kan A.T., Mackay E.J., Moghadasi J., Oddo J.E., Ramstad K., Sorbie K.S., Tomson M.B., Vazquez O., Vetter O.J., Yuan M.D. и другие. Однако в литературных источниках не уделено должного внимания вопросам о прогнозе отложений
одновременно и карбонатных и сульфатных солей в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта при заводнении, а также о влиянии термобарических условий и условия движения потока на эффективность ингибиторной защиты ПЗП и скважинного оборудования от солеотложений в карбонатных коллекторах (на примере месторождений Ирана).
Таким образом, обоснование технологии, позволяющей обеспечить точное прогнозирование выпадения неорганических солей при системах разработки с заводнением, а также высокую эффективность ингибирования по предупреждению отложений карбонатных и сульфатных солей в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта, является актуальной темой.
ия и
ии и
Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации добывающих нефтяных скважин путем предотвращения выпадения неорганических солей в скважинном оборудовании призабойной зоне пласта.
Идея диссертационной работы заключается в предотвращении образования отложений карбоната кальция, сульфата кальция (ангидрита) сульфата бария с применением разработанного состава ингибитора солеотложений при заводнении карбонатных коллекторов.
Задачи исследований
а в
-
Выполнить анализ условий образования отложений неорганических солей, а также проанализировать современные технологии, применяемые для предотвращения данных процессов в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта.
-
Определение зависимостей тенденции к образованию отложений солей, индекса насыщенности вод солями и их осадконакоплений при прогнозировании условий выпадения солей от изменения термобарических условий пласта и объемного соотношения закачиваемой и пластовой вод при заводнении.
-
Разработать композиционный состав ингибитора солеотложений для предотвращения образования отложений неорганических солей в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта.
-
Обоснование технологии применения ингибитора солеотложений для предотвращения выпадения карбоната кальция, сульфата кальция (ангидрита) и сульфата бария для различных пластовых вод статических и динамических условиях.
Методы решения поставленных задач заключаются в аналитических, физических и математических процессах моделирования, лабораторных экспериментальных исследованиях в соответствии с разработанными методиками, а также в обработке полученных данных с помощью методов математической статистики.
Научная новизна работы
1. Установлены зависимости тенденции к образованию отложений
карбоната кальция, сульфата кальция (ангидрита) и сульфата бария, индекса
я и
давления и температуры (0,1-70 МПа и 60-150 С) и объемного соотношения закачиваемой и пластовой вод при заводнении месторождений Ирана.
-
Предложена новая модель для прогноза снижения проницаемости карбонатных коллекторов вследствие солеотложений при заводнении (по литологическому типу пород: известняк - 81%, доломит - 12% и остальное: алевролиты, мрамор и т.д. - 7%).
-
Выявлена способность разработанного композиционного состава ингибитора солеотложений, состоящего из 1-гидроксиэтилиден 1,1-дифосфоновой кислоты, диэтилентриамин-пента (метиленфосфоновой кислоты), полиэтиленполиамин-N-метилфосфоновой кислоты, хлорида аммония, изопропилового спирта, 5%-ного раствора соляной кислоты и воды, предотвращать выпадение карбонатных и сульфатных солей в скважинном оборудовании и призабойной зоне пласта в течение длительного времени эксплуатации добывающих нефтяных скважин.
Защищаемые научные положения
1. Установленные зависимости условий образования неорганических
отложений в термобарических условиях пласта от объемного соотношения
минерализованных вод и характера потока позволили разработать методику
прогнозирования солеотложений.
2. Разработанный состав ингибитора солеотложений эффективно
предотвращает образование карбонатных и сульфатных солей в скважинном
оборудовании и в призабойной зоне пласта при разработке карбонатных
коллекторов с заводнением.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована и подтверждена: теоретическими и экспериментальными исследованиями с использованием современного оборудования, прошедшего государственную поверку, высокой сходимостью расчетных величин с экспериментальными данными и воспроизводимостью полученных данных.
Практическое значение работы
1. Предложены модели для прогнозирования выпадения твердых
минеральных осадков, а также для изменения коэффициента проницаемости
пород в призабойной зоне пласта вследствие выпадения неорганических
солей при заводнении карбонатных коллекторов.
2. Разработан композиционный химический состав ингибитора
солеотложений для предотвращения выпадения карбоната кальция, сульфата
кальция (ангидрита) и сульфата бария. Данный состав обладает высокой
ингибирующей способностью по отношению к неорганическим отложениям
при малых концентрациях, низкой коррозионной активностью, а также,
длительным периодом ингибирования.
3. Материалы диссертационной работы могут быть использованы при
проектировании разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах,
имеющих проблемы солеотложений в процессе заводнения, а также в учебном процессе для обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело».
Апробация работы
Результаты работы докладывались и обсуждались на всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса (г. Санкт-Петербург, НМСУ “Горный”, 2014 г.); международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, НМСУ “Горный”, 2014 г.); международной молодежной конференции «Наукоемкие технологии в решении проблем нефтегазового комплекса» (г. Уфа, БГУ, 2014 г.); конференции «15th Iranian Research and Technology Exhibition - Techmart Section» (г. Тегеран, 2014 г.); международной молодежной научной конференции «Нефть и Газ – 2015» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2015 г.); международной конференции SPE European Formation Damage Conference and Exhibition, SPE-174277 (г. Будапешт, 2015 г.); региональном конкурсе студенческих и аспирантских работ Россия и Каспийский регион SPE (г. Москва, 2015 г.); XI всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2016 г.); 7-ой международной научно-практической конференции и выставке EAGE «Санкт-Петербург 2016. Через интеграцию геонаук — к постижению гармонии недр» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); 4-ой международной научно-практической конференции EAGE «ГеоБайкал 2016: Расширяя горизонты» (г. Иркутск, 2016 г.); региональном конкурсе студенческих и аспирантских работ Россия и Каспийский регион SPE (г. Москва, 2016 г.); 5-ой международной научно-практической конференции EAGE «Тюмень 2017: Геонауки — ключ к рациональному освоению недр» (г. Тюмень, 2017 г.); 79-ой ежегодной конференции и выставки EAGE «Energy, Technology, Sustainability - Time to open a new Chapter» (г. Париж, 2017 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, 10 статей в изданиях, входящих в базы данных WoS и/или SCOPUS и 1 патент на изобретение.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, рекомендаций и списка литературы, включающего 178 наименований. Материал диссертации изложен на 175 страницах машинописного текста, включает 12 таблиц, 49 рисунков.