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:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

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

-- [ Страница 3 ] --

47% проб органических отложений, отобранных из скважин с безводной продукцией, содержат менее 4% асфальтенов, и ни одной пробы с таким содержанием асфальтенов не отмечено в скважинах с обводненной продукцией. При этом пробы отложений 94% обводненных скважин в составе органических отложений содержат более 4% асфальтенов.

Температура плавления органических отложений является одним из показателей, определяющих эффективность применения ряда методов удаления органических отложений. Установлено, что органические отложения, сформировавшиеся в одной скважине, на одной глубине, в зависимости от области формирования (поверхность штанг, НКТ, цилиндра насоса), имеют достаточно широкий диапазон температур плавления и кристаллизации. В интервале температур 46-35 С наблюдается начало образования кристаллических структур, а при температурах 36 - 31С отмечено завершение кристаллизации большинства образцов органических отложений. Диапазон температур плавления составляет 78 – 85 С.

Выявлено наличие пористости образцов органических отложений. Общая пористость образцов с ненарушенной структурой составляет 6,7-19,9 %, а их открытая пористость 3,5-12,0%. Установлено, что рекристаллизация приводит к увеличению температуры плавления органических отложений в среднем на 3,8 °С, возникновению в них беспористых, пластичных структур, обладающих повышенной адгезией к твердым поверхностям.

Таким образом, в результате исследования свойств промысловых проб органических отложений, формирующихся в скважине на поверхности различных элементов нефтепромыслового оборудования, установлено, что условия формирования отложений являются существенным фактором, определяющим их свойства. Образцы органических отложений, отобранных из одной скважины, характеризуются значительной неоднородностью по свойствам. Отложения, сформировавшиеся на одной глубине, но в условиях отсутствия перепада температур (на поверхности цилиндра насоса и штанг), обладают большими значениями плотности и меньшими значениями пористости, чем отложения, сформировавшиеся на поверхности НКТ.

Технологические операции оказывают существенное влияние на изменение свойств органических отложений. В результате исследования плотности отложений с ненарушенной структурой, после смятия, после термического воздействия, выявлено, что пробы органических отложений с ненарушенной структурой имеют величину плотности большую, чем у нефти и пресной воды (976,6 - 1036,5 кг/м3). Наибольшее влияние на изменение плотности (до 11%) оказывает нагрев отложений до 85°С, в результате которого происходит переуплотнение структуры отложений и переход системы в более стабильное, устойчивое состояние за счет самопроизвольного уплотнения пористого тела. После смятия и удаления минерализованной воды наблюдается уменьшение плотности до величины, несколько превышающей плотность нефти (967,6 - 984,4 кг /м3). Минимальное изменение плотности после нагрева отмечено для отложений, сформировавшихся на поверхности цилиндра насоса в условиях отсутствия перепада температур. В результате исследований механической прочности промысловых органических отложений установлено, что при последовательном нагреве до температур 30, 40, 60 °С происходит увеличение пенетрации в 1,4-3,4 раза в зависимости от области формирования.

Присутствие основных вышеперечисленных факторов способствует стабилизации процесса формирования пластичных, трудносмываемых отложений и приводит к необходимости новых подходов к решению проблемы формирования органических отложений.

Третья глава посвящена анализу и обоснованию общего методологического подхода к проведению обработок призабойной зоны (ОПЗ) скважин, осложнённых формированием органических отложений. В процессе эксплуатации скважин при добыче парафинистой нефти процессы формирования органических отложений и связанные с ними технологические проблемы обусловлены не только природными явлениями и процессами, но и техногенным влиянием.

 Изменение пенетрации органических отложений в результате термического-8
Рис.5 - Изменение пенетрации органических отложений в результате термического воздействия, ед. (мм 10-1)

На основе анализа физико-химических особенностей процессов взаимодействия между пластовыми флюидами, их высокомолекулярными компонентными группами и твердой поверхностью установлены факторы, способствующие интенсификации формирования органических отложений в скважинном оборудовании в результате применения теплового и термохимического воздействия на призабойную зону, включая десорбционные процессы, нестабильность коллоидной структуры добываемых нефтей (диапазон изменения вязкостно-плотностного индекса от 4,25(Альметьевская площадь) до 4,36 (Восточно-Лениногорская площадь)), значительный разброс соотношения смолы \ асфальтены (от 1,03 (Павловская площадь) до 7,0 (Холмовская площадь)), определяющих поведение дисперсной фазы нефти, линейное увеличение пластичности органических отложений в результате последовательного нагрева и охлаждения (рис.5).

Изменение пластичности обусловлено тем, что в исходном состоянии органические отложения обладают пористостью и имеют развитую межфазную поверхность. При проведении воздействия на призабойную зону с использованием тепловых и термохимических методов происходит нагрев как нефти, так и органических отложений, сформировавшихся на поверхности пор, перфорационных каналов, элементах конструкции скважины. При увеличении температуры усиливаются процессы массопереноса, происходит заполнение веществом пор между зёрнами, что приводит к сокращению внутренней поверхности и уплотнению отложений. Выявлен эффект уменьшения растворимости органических отложений в 1,6-3,6 раза (в зависимости от режима растворения) после плавления. Показано, что последовательное плавление приводит к увеличению температуры плавления отложений на 0-16°С, в среднем на 4,8 градуса. Определено, что при переходе со статического на динамический режим средняя скорость растворения отложений в нативном состоянии увеличилась в 2,4 раза, отложений с уплотнённой структурой- в 1,5 раза, отложений после плавления – только на 18%.

Теоретическими и лабораторными исследованиями установлено, что процесс формирования органических отложений описывается экстремальной зависимостью интенсивности роста массы отложений от температуры. Обнаружен эффект увеличения массы и интенсивности формирующихся отложений при увеличении температуры от 25 до 30°С. Интенсификация процессов формирования органических отложений при некотором увеличении температуры рассмотрена с точки зрения кинетики образования новой фазы. Этот процесс можно условно разделить на две последовательных стадии: образования центров конденсации (зародышей) и роста зародышей. Скорости обеих стадий зависят от природы компонентов системы, степени её пересыщения, переохлаждения и т.д. Обе стадии, в свою очередь, включают зарождение центров конденсации, скорость которого определяется по теории флуктуации вероятностью образования этого центра, и доставку вещества к центру конденсации, обеспечивающую образование устойчивого зародыша. Показано, что с ростом степени переохлаждения скорость зарождения центров кристаллизации увеличивается и уменьшается скорость доставки вещества (увеличивается вязкость). После формирования центров кристаллизации происходит их дальнейший рост – вторая стадия образования новой фазы, которая протекает практически при любой степени пересыщения. Стадия роста зародышей, как и первая стадия, включает процесс возникновения двумерных центров конденсации на поверхности зародыша и доставку вещества к этим центрам. Подобный характер изменения скорости образования центров кристаллизации от температуры в значительной степени обусловливает существование максимума температуры, соответствующего наибольшей интенсивности формирования отложений.

На примере осложнённого фонда добывающих скважин НГДУ «Джалильнефть» был выполнен анализ длительности работы скважин после проведения различных видов ОПЗ до выхода из строя по причинам, связанным с формированием органических отложений (рис.6). На основе статистического дисперсионного анализа ряда геолого-технологических характеристик скважин установлено, что на длительность работы скважины после проведения воздействия до выхода в ремонт по причинам, связанным с формированием органических отложений, оказывают вид воздействия, дебит и забойное давление.

  Средняя длительность работы скважин до выхода из строя по причинам,-9
Рис.6 – Средняя длительность работы скважин до выхода из строя по причинам, связанным с формированием органических отложений после проведения различных видов ОПЗ

Учитывая, что наиболее длительный период работы осложнённого фонда скважин до выхода в ремонт по причинам, связанным с формированием органических отложений, наблюдался после использования ОПЗ, технология проведения которых предусматривает полное удаление продуктов реакции, с использованием ассоциативного анализа выполнена оценка влияния удаления продуктов реакции из призабойной зоны на интенсивность формирования органических отложений. Проведение ассоциативного анализа основывалось на оценке связи двух качественных признаков: длительности работы скважины до выхода из строя по причинам, связанным с формированием органических отложений и удалением продуктов реакции из призабойной зоны. Группы скважин с различной длительностью работы после проведения воздействия до выхода в ремонт по причинам, связанным с формированием органических отложений (до 200 суток, от 200 до 400 суток и более 400 суток) были разбиты на подгруппы: технологии с удалением продуктов реакции и без удаления продуктов реакции. В результате проведения анализа установлена связь между очисткой призабойной зоны скважин свабированием после проведения технологических операций и длительностью работы скважины до выхода из строя по причине формирования органических отложений.

Показано, что выбор наи­более приемлемого из рассматриваемой совокупности метода воздействия может быть основан на основе теории нечетких множеств, где наряду с критериями оценки технологической и экономической эффективности применения метода воздействия может быть использован критерий применимости, который является параметром комплексной оценки эффективности рассматриваемого метода воздействия:

(1)

где ij— степень принадлежности i-го параметра j-ому методу воздействия; ij-весовой коэффициент i-го параметра.

Главным критерием и основным принципом воздействия на призабойную зону скважин, осложнённых формированием органических отложений, должен стать принцип системного мониторинга и оценки влияния технологии не только на фильтрационные характеристики призабойной зоны пласта, но на надёжность работы взаимодействующей подсистемы - скважины. Решение проблемы предотвращения влияния технологий ОПЗ на интенсификацию формирования органических отложений, и, как следствие, появление осложнений в работе скважины, должно базироваться на решении следующих задач:

  • Создание базы данных о количестве и видах химреагентов, используемых в технологических процессах эксплуатации скважин и воздействия на призабойную зону пласта;
  • Тестирование химреагентов на активность и совместимость, определение их влияния и взаимовлияния на технологические процессы;
  • Мониторинг термодинамических параметров технологий воздействия на призабойную зону пласта и оценка результатов их тестирования по влиянию на коллоидную устойчивость нефти;
  • Регламентирование обязательной полной очистки призабойной зоны от продуктов реакции методом свабирования.

Таким образом, на основе проведения промысловых, лабораторных и теоретических исследований разработаны основные положения методологии принятия технологических решений при проектировании ОПЗ для осложнённого формированием органических отложений фонда скважин с учетом влияния на надёжность работы взаимодействующих подсистем.

Четвертая глава посвящена исследованию условий формирования органических отложений в различных подсистемах нефтедобывающей системы на поздней стадии разработки, включая пласт, призабойную зону пласта добывающих и нагнетательных скважин, скважину.

На основе анализа результатов исследований формирования органических отложений в пластовых условиях показано, что вследствие большого различия в условиях, результаты экспериментального изучения процесса в значительной степени противоречивы. В качестве критерия оценки потенциальной возможности кольматации порового пространства пласта органическими веществами оптимальным является использование комплексного параметра - величины насыщенности пластовой нефти парафином, которую характеризуют разностью между температурами - пластовой и насыщения нефти парафином. Данный параметр характеризует как группу факторов, определяющих компонентный состав и физико-химические свойства добываемых нефтей и их изменение в процессе разработки, так и группу температурных факторов, определяющих термодинамические условия и их изменение в процессе разработки. Замеры пластовой температуры и пластового давления по ряду скважин Восточно-Сулеевской площади Ромашкинского месторождения показали, что температура пласта по исследованным скважинам колеблется от 29 до 34°С. На основе анализа величин пластовой температуры и температуры насыщения нефти парафином, показано, что пластовая нефть по исследованным скважинам насыщена или близка к насыщению парафином.

Значимым негативным фактором, оказывающим влияние на эксплуатацию добывающих скважин, является формирование органических отложений в призабойной зоне при изменении термобарических условий в процессе эксплуатации залежей нефти. На основе статистического анализа результатов термометрии скважин Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения, установлено, что более 50% добывающих скважин с интервалом перфорации в пределах 1600-1780 метров имеют забойную температуру меньше верхнего предела температуры начала кристаллизации. (рис.7)

 Распределение скважин Абдрахмановской площади по результатам термометрии -11
Рис.7 - Распределение скважин Абдрахмановской площади по результатам термометрии

На снижение проницаемости призабойной зоны нагнетательных скважин и прилегающей промытой зоны продуктивного горизонта оказывает влияние характер взаимодействия в системе порода – остаточная нефть - закачиваемые флюиды. В зависимости от особенностей геологических и термодинамических характеристик призабойной зоны нагнетательной скважины изменение её проницаемости возможно вследствие непосредственного возникновения и роста частиц в поровом пространстве, имеющем остаточную нефтенасыщенность, кольматационных эффектов при фильтрации воды. Одной из важнейших причин, определяющих возможность кольматации порового пространстства призабойной зоны нагнетательных скважин органическими веществами, является наличие эмульгированной нефти в закачиваемой воде.

На основе анализа изменения свободной поверхностной энергии системы в процессе избирательного смачивания показано, что существует благоприятное для существования плёночной нефти соотношение сил адгезии нефти к зёрнам породы и отрывающего усилия под воздействием скоростного напора потока. Неизвлекаемая плёночная нефть, в которую переходит эмульгированная нефть, содержащаяся в закачиваемой воде, при соответствующем понижении температуры является одной из основных причин снижения фильтрационно-ёмкостных характеристик призабойной зоны пласта нагнетательных скважин. Данный вывод подтверждается результатами лабораторных исследований состава кольматантов призабойной зоны нагнетательных скважин Миннибаевской площади Ромашкинского месторождения и Ново-Елховской площади Ново-Елховского месторождения. Исследования проводились по пробам воды, последовательно отобранным в процессе проведения динамических изливов, используемых для очистки призабойной зоны пласта нагнетательных скважин. Выявлено повышенное содержание нефтепродуктов в первых пробах воды по скважинам анализируемых площадей (свыше 1000 мг/л).

 Кратность увеличения приёмистости в результате проведения динамического-12
Рис.8 - Кратность увеличения приёмистости в результате проведения динамического излива в зависимости от начальной приёмистости скважин


Pages:     | 1 | 2 || 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.