Совершенствование технологии предварительного сброса пластовой воды на установках трубных водоотделителей

УДК 622.276                                                                        На правах рукописи

 

 

 

 

 

УСОВА  ЛАРИСА   НУРФАЯЗОВНА

 

 

 

 

 

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО СБРОСА ПЛАСТОВОЙ  ВОДЫ  
НА УСТАНОВКАХ ТРУБНЫХ ВОДООТДЕЛИТЕЛЕЙ

(на примере Туймазинского нефтяного месторождения)

 

 

 

 

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных  
и газовых месторождений

 

 

 

 

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание  ученой степени 

кандидата технических  наук

 

 

 

 

 

 

Уфа  2007

Работа выполнена в ООО «НГДУ Туймазанефть»

 

 

Научный руководитель	- доктор технических наук    Голубев Михаил Викторович
Официальные оппоненты:	- доктор технических наук,    старший научный  сотрудник    Минигазимов  Наил Султанович
	- кандидат технических наук,             старший научный сотрудник    Гатауллин  Шмит Гильманович
Ведущая организация	- ООО НПО «Нефтегазтехнология»

 

 

 

Защита состоится 3 августа 2007 года в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов»  
(ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055,  г. Уфа, пр. Октября,  144/3.

 

 

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов».

 

 

 

 

Автореферат разослан  28 июня 2007 г.

 

 

 

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета        

кандидат технических  наук                                   Л.П. Худякова        

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность  проблемы. Большинство крупнейших нефтяных месторождений России, находящихся в настоящее время на поздних стадиях разработки, характеризуются значительными объемами попутно добываемой пластовой воды. Перекачка высокообводненной продукции до централизованных пунктов сбора и подготовки нефти и последующая утилизация попутно добываемой воды в систему поддержания пластового давления перегружают промысловые трубопроводы и увеличивают их капиталоемкость, требуя большие затраты на встречные перекачки, борьбу с коррозией, эмульгированием нефтей, а также ухудшают экологическую ситуацию в нефтедобывающих регионах и т.д. Наиболее показательным в этом отношении является Туймазинское нефтяное месторождение, история разработки которого всегда была связана с появлением и решением различных проблем нефтедобычи.

В последние годы на месторождениях Республики Башкортостан успешно внедрены трубные водоотделители (ТВО), позволяющие осуществлять путевой сброс попутно добываемой воды непосредственно в районах расположения объектов нефтедобычи. Водоотделители могут размещаться в полевых условиях или на централизованных площадках системы сбора нефти, газа и воды, не требуют дополнительного обслуживания, изготавливаются из обычных стальных труб диаметрами 1020…1420 мм. Практика эксплуатации таких водоотделителей на Туймазинском нефтяном месторождении показала возможность сброса воды в количестве более 90 % от объема поступающей в аппарат воды. Остаточное содержание водной фазы в отводимой нефти из ТВО не превышает в настоящее время 10 %.

Трубные водоотделители позволили значительно сократить  протяженность водоводов в системе поддержания пластового давления и повысить качество сбрасываемой воды по содержанию нефти и мехпримесей. Трубные водоотделители размещают преимущественно в районах расположения блочных кустовых насосных станций системы поддержания пластового давления.

На централизованных площадках системы сбора ТВО  в ряде случаев успешно заменяют выпускаемые промышленностью емкостные  аппараты установок сброса воды благодаря  обеспечению высокого качества воды по содержанию нефти и глубине  обезвоживания нефти.

Вместе с тем, для  дальнейшего повышения эффективности  работы ТВО требовалось решение  задач, связанных с исследованием  и оптимизацией процесса подготовки продукции скважин к расслоению на нефть и воду в трубном водоотделителе. Для проектирования ТВО отсутствовала методика расчета их конструктивных параметров, что приводило к неоправданно завышенному объему капвложений или неудовлетворительным показателям качества работы ТВО.

Цель диссертационной работы - повышение эффективности работы трубных водоотделителей путем исследования и оптимизации процесса подготовки продукции скважин к расслоению, а также выбора рациональной конструкции водоотделителя.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решены следующие основные задачи исследований:

1. анализ условий сбора и подготовки нефти на поздней стадии разработки Туймазинского месторождения и результатов реконструкции промысловых систем с предварительным сбросом попутно добываемой воды;

2. исследование влияния способов механизированной добычи нефти на степень разрушенности водонефтяных эмульсий на входе в ТВО;

3. исследование влияния степени подготовленности эмульсий к расслоению в ТВО на качество сбрасываемой воды и количество остаточной воды в отводимой нефти;

4. обоснование минимально допустимых объемов аппаратов ТВО, оптимального места ввода и дозировки наиболее эффективных деэмульгаторов в добываемую жидкость;

5. разработка технологии предупреждения образования стабилизатора эмульсий - сульфида железа - при смешении обводненных девонских и угленосных нефтей при их совместном сборе.

Методы исследования - статистические методы обработки экспериментального материала, стандартные, аттестованные методы  определения содержания нефти и количества взвешенных частиц в пластовых водах и водной фазы в нефти, а также агрегативной устойчивости нефтяных эмульсий, предусмотренные отраслевыми стандартами.

Научная новизна

1. Промысловыми исследованиями  установлено влияние способов  механизированной добычи нефти  на степень разрушенности водонефтяных  эмульсий перед входом в аппарат ТВО. При росте доли электроцентробежных насосов в добыче нефти с 0,20 до 0,75 степень разрушенности эмульсии перед входом в ТВО снижается с 80 до 60 %.

2. Разработана методика и определен  для Туймазинского нефтяного  месторождения минимально необходимый объем трубного водоотделителя, обеспечивающий качественные показатели его работы. Установлено, что конструкция ТВО должна обеспечивать время отстаивания поступающей эмульсии в течение не менее 1 часа.

3. Выявлено влияние степени подготовленности продукции скважин к расслоению на входе в ТВО на качество сбрасываемой воды и количество остаточной воды в отводимой нефти. Наилучшие результаты получены при степени разрушенности эмульсии более 80 %.

4. Разработан способ предупреждения  образования стабилизатора нефтяных эмульсий - сульфида железа - при смешении обводненных девонских и угленосных нефтей в промысловых трубопроводах, подключенных к ТВО. При дозировании хелатообразующих реагентов (комплексонов) на прием скважинного насосного оборудования девонских горизонтов содержание сульфидов железа после смешения девонской нефти с угленосной снижается более чем в 1,5 раза.

На  защиту выносятся:

1. результаты опытно-промышленных исследований влияния степени подготовленности продукции обводненных скважин к расслоению в ТВО на качество сбрасываемой воды и количество остаточной воды в отводимой нефти;

2. оптимальные параметры конструкции трубных водоотделителей, обеспечивающих необходимое качество сбрасываемой пластовой воды;

3. результаты исследований по определению наиболее эффективных деэмульгаторов для предварительной подготовки продукции скважин  перед входом в ТВО, оптимальных уровней дозировок и точек их ввода в продукцию скважин;

4. технология предупреждения образования стабилизатора эмульсий - сульфида железа - при смешении обводненных девонских и угленосных нефтей при их совместном сборе и смешении в промысловых трубопроводах.

Практическая  ценность работы

1. Выполнен анализ  условий сбора и подготовки  нефти на поздних стадиях разработки  Туймазинского месторождения, показавший основные причины необходимости реконструкции промысловых систем с внедрением предварительного сброса попутно добываемой воды.

2. Показана гидродинамическая  картина движения жидкостей в  ТВО, позволяющего сбросить более 90 % попутно добываемой воды необходимого качества для условий Туймазинского нефтяного месторождения.

3. Определены оптимальные  точки ввода деэмульгаторов в  добываемую жидкость, а также  уровни дозировок и типы реагентов,  применяемых для предварительного  разрушения эмульсий перед входом в ТВО в УДН «Туймазанефть» ОАО «АНК «Башнефть».

4. Установлено существенное (на 20…35 %) снижение расхода деэмульгаторов для предварительной подготовки продукции к расслоению в ТВО при заблаговременном его вводе в жидкость перед смешением в погружном насосном оборудовании скважин.

Апробация работы и публикация результатов

Основные  результаты работы были доложены и  обсуждались на производственных совещаниях УДН «Туймазанефть» (г. Октябрьский, 2004, 2005, 2006 гг.); научно-техническом форуме молодых ученых и специалистов ОАО «АНК «Башнефть» (г. Уфа, 2003г.); научно-практической конференции, посвященной юбилею «60 лет Девонской нефти»  (г. Октябрьский, 2004 г.).

По результатам работы опубликовано 7 трудов: 5 статей и 2 тезиса докладов.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 87 наименований. Работа изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу, 13 рисунков.

 

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

Первая  глава посвящена анализу условий сбора и подготовки нефти на поздних стадиях разработки Туймазинского нефтяного месторождения и обоснованию необходимости реконструкции систем для предварительного сброса попутно добываемой воды непосредственно на объектах добычи и расположения кустовых насосных станций (БКНС) закачки воды в продуктивные пласты. Сложившаяся ситуация разработки месторождения к середине 80-х и началу 90-х годов прошлого столетия характеризовалась значительными осложнениями в системах сбора, подготовки нефти и утилизации воды.

Высокая обводненность  добываемой продукции, смешение вод  различных горизонтов с образованием сульфида железа и ухудшением процесса обессоливания, большая протяженность  водоводов и встречные перекачки  пластовых вод, повышенная коррозия трубопроводов, значительные расходы тепла, электроэнергии, химических реагентов повышали себестоимость нефти и создавали экологически опасные ситуации. Кроме того, за предшествующий период разработки произошли значительные изменения в объемах добычи нефти по зонам и участкам залежей и связанные с этим изменения направлений грузопотоков пластовых жидкостей. Поэтому, с одной стороны, потребовалось разделение сбора обводненных девонских и угленосных нефтей, с другой, обеспечение раннего путевого сброса основной массы попутно добываемой воды.

Центральным пунктом  подготовки нефти месторождения  становится узел «Установка комплексной  подготовки нефти УКПН-4», на котором  стали готовиться параллельными  потоками девонская и угленосная нефти.

Реконструкция системы  грузопотоков предусматривала ликвидацию совместной подготовки угленосной и девонской нефтей на УКПН-5, сброс пластовых вод и раздельную перекачку нефтей на УКПН-4.

Для ряда больших групп  скважин были сооружены установки  сброса воды – трубные водоотделители, представляющие собой наклонные трубопроводы диаметрами 1020…1420 мм и длиной 80…100 м. Трубные водоотделители располагаются либо на открытой местности с учетом ее рельефа вблизи расположения БКНС, либо на централизованных площадках сброса воды (УПС) и дожимных насосных станций (ДНС). Они не требуют дополнительного обслуживания, коммуникаций, подвода тепла и могут изготавливаться силами нефтедобывающего предприятия из стандартных труб выпускаемого промышленностью сортамента.

Для сброса попутно добываемых вод девонской и угленосной нефтей, к примеру, были сооружены соответственно ТВО-20Д и ТВО-20С, а взамен устаревших УПС-1 и УПС-3 были введены в эксплуатацию  
ТВО-36 и ТВО-29. Кроме того, необходимость ликвидации УПС-1 была связана с расширением городской черты г. Октябрьского и возникшими проблемами экологического характера.

На месторождении нашла  широкое применение технология сброса воды с ТВО в шурфы с погружными электронасосами и ее дальнейшей закачки в нагнетательные скважины.

Трубные водоотделители позволяют сбрасывать более 90 % поступившей в аппарат попутно добываемой воды и обеспечивать ее достаточно высокое качество по остаточному количеству нефти (не более 50 мг/л) и взвешенных частиц (не более 50 мг/л). В таблице 1 в качестве иллюстрации приведены данные по работе установок сброса воды и ТВО УДН «Туймазанефть».