авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Разработка и развитие технологических решений проблемы формирования органических отложений в условиях эксплуатации техногенно изменённых залежей нефти

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гуськова ирина Алексеевна

РАЗРАБОТКА И РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЁННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и

газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Бугульма 2011

Работа выполнена в Альметьевском государственном нефтяном институте

Официальные оппоненты:
Мусабиров Мунавир Хадеевич - доктор технических наук
Романов Геннадий Васильевич - доктор химических наук, профессор, член- корреспондент АН Республики Татарстан
Хисамутдинов Наиль Исмагзамович - доктор технических наук, профессор
Ведущее предприятие Институт нефтегазовых технологий и новых материалов АН Республики Башкортостан

Защита состоится 2 июня 2011 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 222.018.01 в институте «ТатНИПИнефть» по адресу: 423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М. Джалиля, 32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института «ТатНИПИнефть»

Автореферат разослан « » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук Львова И.В.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Значительная часть крупнейших нефтяных месторождений России находится на поздней стадии разработки. Вновь вводимые в разработку месторождения характеризуются осложнёнными геолого-физическими условиями. Поддержание достигнутого уровня добычи углеводородов в значительной мере обусловлено решением взаимосвязанных задач увеличения нефтеотдачи пласта, содержащего значительные остаточные запасы нефти на уже освоенных объектах, сохранения естественных фильтрационно-емкостных свойств пласта и повышения надёжности функционирования скважин. Особенно остро проблема повышения эффективности эксплуатации стоит для залежей нефти с повышенным содержанием парафинов, смол, асфальтенов. Процессы добычи такой нефти серьёзно осложнены формированием органических отложений, которые являются причиной снижения эффективности функционирования и появления технологических проблем в основных подсистемах единой нефтедобывающей системы: продуктивном пласте, призабойной зоне пласта, скважине, системе нефтесбора.

Успешному решению проблемы формирования органических отложений препятствует ряд факторов природного и техногенного характера. В результате нагнетания значительного количества холодной воды, имеющей различные физико-химические и микробиологические состав и свойства, широкого использования методов увеличения нефтеизвлечения (МУН) и интенсификации добычи нефти, происходят существенные изменения термодинамического состояния, геолого-физических характеристик углеводородных залежей, состава и свойств продукции добывающих скважин. Исследование влияния техногенных изменений условий эксплуатации нефтяных залежей на проблему формирования органических отложений является основой разработки и развития технологических решений, направленных на предупреждение и удаление отложений.

Обзор работ в области борьбы с органическими отложениями показывает, что при проектировании и применении технологий борьбы с органическими отложениями не всегда и не в полной мере учитываются взаимосвязи и взаимодействия отдельных подсистем нефтедобывающей системы и возможное негативное влияние технологий на надежность работы нефтедобывающей системы в целом. Необходимо дальнейшее развитие научного направления по разработке и совершенствованию технологий предупреждения и удаления органических отложений, применение которых не только обеспечит решение технологических проблем в данной подсистеме, но и создаст оптимальные условия работы взаимодействующих подсистем.

Использованный методологический подход обусловливает:

  • многоплановость объектов исследований диссертационной работы: органические отложения в условиях эксплуатации техногенно изменённых залежей нефти, и технологии, направленные на их предупреждение и удаление;
  • предмет исследований: закономерности формирования органических отложений на поздней стадии разработки, параметры применения и взаимовлияние исследуемых технологических процессов, конструкций устройств и физико-химические свойства рабочих жидкостей.

Научное обоснование направлений развития методов предупреждения и удаления органических отложений, с учетом изменения условий добычи нефти и взаимовлияния технологий, обеспечит надёжное функционирование нефтедобывающей системы в осложнённых условиях эксплуатации техногенно изменённых залежей нефти и приведет к созданию научно-технической базы для получения долговременного стратегического эффекта.

  1. Цель работы: Разработка и развитие технологических решений, направленных на предупреждение и удаление органических отложений на основе исследований их состава, свойств, условий формирования, анализа взаимосвязей и взаимовлияния процессов в нефтедобывающей системе при эксплуатации техногенно изменённых залежей нефти.
  2. Задачи исследований:

1. Оценка состояния проблемы формирования органических отложений и обоснование необходимости системного подхода к выбору методов борьбы с ними.

2. Изучение закономерностей изменения состава нефти и условий формирования органических отложений в результате применения методов увеличения нефтеотдачи и технологических процессов интенсификации добычи нефти.

3. Исследование особенностей состава, свойств, кинетики формирования органических отложений на поздней стадии разработки. Анализ влияния технологий эксплуатации скважин, процессов и явлений в пласте, призабойной зоне пласта, скважинном оборудовании на их формирование.

4. Разработка методологии удаления органических отложений с использованием химических реагентов в условиях длительной предыстории разработки нефтяных месторождений и взаимовлияния технологий. Разработка новых технологий удаления органических отложений.

5. Изучение закономерностей изменения параметров, характеризующих надёжность работы подземного нефтепромыслового оборудования добывающих скважин, осложнённых формированием органических отложений, в результате применения методов удаления органических отложений.

6. Изучение кинетики формирования и эффективности удаления органических отложений для различных систем покрытий и материалов. Разработка критериев выбора покрытий и материалов, обеспечивающих комплексное решение технологических проблем. Анализ и выработка рекомендаций по повышению эффективности использования защитных покрытий в нефтедобывающей системе.

7. Разработка системы внедрения и анализа новых технологий, параметров оценки технологической эффективности методов предупреждения и удаления органических отложений.

Методы решения поставленных задач Решение поставленных задач осуществлялось в процессе проведения теоретических, лабораторных и промысловых исследований с применением статистических методов обработки информации, методов планирования эксперимента, физико-химических методов исследований с использованием как стандартных, так и собственных методик. Методологической основой является комплексный системный анализ геолого-промысловых и экспериментальных данных, учитывающий особенности формирования органических отложений и применения методов их предупреждения и удаления на поздней стадии разработки, в условиях высокой обводнённости продукции скважин и изменения свойств нефти, снижения температуры пласта, а также техногенного изменения продуктивности скважин.

Научная новизна:

  1. Разработан научно-обоснованный комплексный подход к решению проблем формирования органических отложений на основе анализа взаимосвязей и взаимовлияния процессов в отдельных подсистемах нефтедобывающей системы в условиях техногенного изменения пластовых условий на поздней стадии разработки.
  2. Впервые с использованием спектрофотометрических методов исследования динамики оптических свойств промысловых проб нефти, отобранных из реагирующих скважин, принадлежащих участкам применения физико-химических методов увеличения нефтеотдачи, установлено значимое влияние методов увеличения нефтеотдачи на изменение оптической плотности добываемой нефти. В результате воздействия на остаточную нефть с использованием гидрофобного эмульсионного раствора установлено увеличение коэффициента светопоглощения добываемой нефти с 2867,5 см-1 до 4043,5 см-1 с коэффициентом линейной корреляции с объёмом добычи нефти 0,816. Показано, что увеличение концентрации оптически более плотных компонентов в добываемой нефти в сочетании с изменением термодинамических характеристик пласта, является фактором интенсификации процессов формирования органических отложений.
  3. Исследованиями состава и механизма формирования органических отложений в условиях поздней стадии разработки установлены существенные структурные и компонентные изменения органических отложений.
    На основе статистического анализа результатов лабораторных исследований составов проб органических отложений, отобранных из безводных и высокообводнённых (обводнённость >80%) скважин, определено, что в составе отложений, сформировавшихся в обводнённых скважинах увеличивается содержание иммобилизованной воды (до 65%), смол и асфальтенов, что увеличивает пластичность и плотность отложений. Определены закономерности изменения интенсивности формирования органических отложений для дебитов скважин (1,5 до 35 т/сут) в широком интервале величин обводнённости (0-90%). Установлена динамика увеличения глубины формирования органических отложений в зависимости от времени.
  4. На основе проведения комплекса промысловых, лабораторных и теоретических исследований причин интенсификации процессов формирования органических отложений в скважинном оборудовании после химического, теплового, термохимического воздействия на призабойную зону, анализа и оценки влияния ряда геолого-технических факторов показано, что основными факторами, определяющими интенсификацию формирования органических отложений в скважинном оборудовании являются коллоидная нестабильность добываемых нефтей и процессы рекристаллизации органических отложений при нагреве.
  5. Научно обоснованы технологические принципы предупреждения и удаления органических отложений, адаптированные к геолого-техническим условиям объектов разработки Татарстана и особенностям формирования органических отложений в техногенно изменённой нефтедобывающей системе:
  • Определена последовательность удаления органических отложений с использованием растворителей, включая выбор составов растворителей на основе лабораторных исследований растворимости органических отложений как с учетом состава органических отложений, так и с учетом структуры и длительности воздействия (включая разработку нового экспериментального метода исследования растворимости органических отложений), оценку влияния растворителя на кинетическую устойчивость нефти, выбор объектов воздействия с соответствующими характеристиками притока и пластовых условий.
  • Установлено, что определяющим в проявлении эффекта разрушения отложений водными растворами НПАВ для диапазона концентраций от 0,1% до 8% является время воздействия. Показано, что использование композиционных систем на основе масло - и водорастворимых ПАВ увеличивает эффективность разрушения отложений органических веществ за счет образования между водной и углеводородной фазами так называемой средней фазы, содержащей основное количество ПАВ и находящейся в равновесии с избытком воды и углеводорода.
  • Для условий увеличения глубины формирования органических отложений в скважине обоснованы принципы применения механических методов удаления, соответствующие главному критерию применимости - минимизации негативного влияния на надёжность работы колонны штанг. Показана возможность управления изменением максимальных и минимальных нагрузок на основе оптимизации компоновки колонны штанг и формы скребков-центраторов.
  • Теоретически и экспериментально на основе многофакторного анализа исследована динамика удаления органических отложений с поверхности защитных покрытий при взаимоналожении физико-химического и гидродинамического воздействия. Установлена кинетика формирования отложений для различных типов полимерных покрытий. Обнаружено проявление эффекта увеличения интенсивности формирования органических отложений в узком интервале температур 35-40°С, обусловленного влиянием температуры на кинетику зарождения центров конденсации и доставку вещества к ним.

Основные защищаемые положения

    1. Результаты теоретических, экспериментальных и промысловых исследований влияния условий разработки и эксплуатации нефтяных месторождений на существенные изменения состава, свойств, интенсивности, области формирования органических отложений.
    2. Методологические подходы к применению технологий воздействия на призабойную зону скважин при добыче парафинистой нефти на поздней стадии разработки с учетом особенностей формирования органических отложений и взаимовлияния технологий.
    3. Направления развития технологий предупреждения и удаления органических отложений, обеспечивающих надёжное функционирование нефтедобывающей системы в условиях эксплуатации техногенно изменённых залежей нефти.

Практическая ценность и реализация работы

Результаты диссертационной работы использованы при составлении руководящих документов на технологии, которые широко внедрены в производство:

  • РД 153-39.1-252-02. Руководство по эксплуатации скважин установками скважинных штанговых насосов в ОАО «Татнефть». - Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2002.
  • РД 153-39.1-241-02. Руководство по эксплуатации скважин УЭЦН в ОАО «Татнефть». - Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2002.
  • РД 153-39.0-357-04. Технические требования к внутренним покрытиям стальных цилиндрических емкостей (вертикальных и горизонтальных). Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2004.
  • РД 153-391-288-03. Трубы насосно-компрессорные с внутренним полимерным покрытием. Инструкция по эксплуатации. Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2004.
  • РД 153-39.0-322-03. Покрытия лакокрасочные для внутренней поверхности труб. Альметьевск: ОАО «Татнефть», 2004.

Определены критерии выбора и оценки эффективности технологий предупреждения и удаления органических отложений с учетом условий поздней стадии разработки и системного подхода к внедрению:

  • Разработана и используется в производственной деятельности методика исследования эффективности растворителей с учетом структуры отложений и свойств поверхности формирования.
  • Установлены основные факторы, определяющие эффективность удаления органических отложений с использованием водных растворов НПАВ в широком интервале температур для различных типов защитных покрытий и материалов. Установлены оптимальные концентрации и составы композиций НПАВ, обеспечивающие разрушение органических отложений и не оказывающие влияния на интенсификацию формирования органических отложений. Обоснован способ применения и композиция неионогенных ПАВ, обеспечивающий более эффективное, по сравнению с промышленно применяемыми способами, воздействие на органические отложения.
  • Обоснованы и конкретизированы технологические принципы применения механических методов удаления органических отложений с учетом их влияния на надёжность нефтепромыслового оборудования. Определены зависимости влияния механических методов удаления органических отложений на изменение нагрузок в точке подвеса штанг, предложены критерии их выбора, определяющие более высокое качество очистки поверхности и надёжность нефтепромыслового оборудования.
  • Разработан стандарт предприятия СТО ТН 038-2009, систематизирующий и регламентирующий применение методов удаления и предупреждения органических отложений для призабойной зоны пласта, скважинного оборудования и системы нефтесбора.
  • Разработана и внедрена в ОАО «Татнефть» автоматизированная информационная система поддержки управления инновационной производственной деятельностью предприятия «Новая техника» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006613522), комплексная автоматизированная система поддержки управления инновационной деятельности предприятия «ЭДИСОН+» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007611393). Использование данных систем позволило существенно повысить технико-экономические показатели внедрения новых технологий.
  • На основе материалов диссертационной работы автором разработана новая дисциплина «Осложнения в нефтедобыче» для специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Альметьевского государственного нефтяного института. Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций студентам по дисциплинам «Осложнения в нефтедобыче», «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин», а также инженерно-техническим работникам нефтегазодобывающих предприятий на курсах повышения квалификации.

Личный вклад автора состоит в постановке целей и задач исследований, выборе объектов и методов исследований, непосредственном участии в проведении экспериментов, систематизации и интерпретации полученных результатов, формулировании научных положений и выводов. Вклад автора является основным во всех разделах работы.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на отраслевых, региональных и международных конференциях:



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.