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 |

Разработка методов физико-химического воздействияна продукцию нефтяных скважин для предотвращения осложнений их эксплуатации

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276

На правах рукописи

МУХАМЕТШИН ВАЛЕРИЙ ХУСНИЗАМАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ПРОДУКЦИЮ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых
месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Уфа 2011

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью

«РН-УфаНИПИнефть» (ООО «РН-УфаНИПИнефть»)

и Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта

энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Зейгман Юрий Вениаминович
Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор Хисамутдинов Наиль Исмагзамович
– кандидат технических наук Уметбаев Вадим Вильевич
Ведущее предприятие – ГАНУ «Институт нефтегазовых технологий и новых материалов» АН РБ

Защита диссертации состоится 5 августа 2011 г. в 1230 часов
на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном
унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов»
по адресу: 450055 г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 5 июля 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эксплуатация нефтяных месторождений в условиях прогрессирующего роста обводнённости добываемой продукции, вовлечения в разработку трудно извлекаемых запасов при моральном и физическом износе нефтепромыслового оборудования и трубопроводных коммуникаций, обуславливает необходимость применения современных методов борьбы с осложнениями в добыче нефти, в частности, совершенствования методов разделения добываемых водонефтяных эмульсий.

Смешивание в системе поддержания пластового давления попутно добываемых вод с пресными нарушает химическое равновесие системы, создаёт условия для пластовой сульфатредукции, что приводит к повышению интенсивности коррозионных процессов.

В условиях неуклонного роста обводнённости добываемой продукции востребован метод сброса попутно добываемой воды на установках предварительного сброса воды, что существенно снижает энергозатраты на транспорт воды и коррозию металлического оборудования.

Процесс нефтедобычи осложнён наличием в добываемой продукции сероводорода, следствием чего является образование продуктов коррозии, в частности, сульфида железа, его окислов и их соединений с органическими связующими, входящими в состав нефти, что приводит к образованию значительного количества устойчивых, трудно разрушаемых эмульсий.

На эффективность процесса деэмульсации нефти существенное влияние оказывают физические методы, в частности, применение магнитной обработки. Варьируя параметры поля (напряжённость, частоту поля, длину соленоида) и скорость протекания в нём жидкости, можно получить оптимальное соотношение параметров, обеспечивающее эффективность разделения водонефтяных эмульсий.

Именно на решение этих задач - повышение качества подготовки попутно добываемых вод системы поддержания пластового давления, путём разработки методов борьбы с образованием сульфида железа, использования магнитного поля для повышения качества разделения водонефтяных эмульсий направлена диссертационная работа, что определяет её актуальность.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Совершенствование технологий подготовки продукции скважин, повышение качества обработки водонефтяных эмульсий.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ условий эксплуатации систем сбора, подготовки воды и нефти, установок предварительного сброса воды;

- исследование особенностей коррозионных (биокоррозионных) процессов, подбор эффективных ингибиторов коррозии и биоцидов;

- разработка методики определения содержания сульфида железа и методов снижения его образования в добываемой продукции;

- исследование влияния магнитного поля на разделение водонефтяных эмульсий, подбор эффективных параметров процесса магнитной обработки;

- разработка устройства подачи реагентов на забой скважин;

- совершенствование технологических схем предварительного сброса попутно добываемых вод.

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Поставленные задачи решались проведением теоретических, лабораторных и промысловых исследований с использованием стандартных контрольно-измерительных приборов и современных методов обработки результатов исследований.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Разработана методика определения сульфида железа в добываемых водонефтяных эмульсиях, содержащих в своём составе ионы окисного (Fe3+) и закисного (Fe2+) железа.

2. Установлено, что при обработке вод системы ППД, а также водонефтяных эмульсий, осложнённых содержанием промежуточного слоя, переменным магнитным полем низкой частоты - 10 - 15 Гц, улучшается кинетика разделения фаз водонефтяных эмульсий. Повышение частоты переменного магнитного поля ухудшает результаты разделения вследствие передиспергации эмульсий, содержащих трудно разрушаемый промежуточный слой.

3. Подобраны математические зависимости, описывающие кинетику деэмульсации водонефтяных смесей, обработанных переменным магнитным полем с частотой 10, 15, 25 и 45 Гц.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Результаты исследований особенностей коррозионных (биокоррозионных) процессов, подбор эффективных ингибиторов коррозии и биоцидов.

2. Методика определения содержания сульфида железа и технологии предупреждения его образования в добываемой скважинной продукции.

3. Параметры переменного магнитного поля для эффективного разделения водонефтяных эмульсий.

4. Устройство подачи реагентов на забой скважин.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

1. Стендовые испытания ингибиторов коррозии, проведённые на объектах системы нефтесбора Правдинского месторождения, позволили рекомендовать для промышленного применения реагенты Сонкор-9701, Азимут-14Б и ИНК-1.

2. Исследованием биоцидной активности реагентов установлено, что для подавления планктонных форм СВБ наиболее эффективны реагенты ИК-5М, ХПБ-001, Данокс С1-01 и Данокс С1-120; для адгезированных форм
СВБ - реагент ХПБ-001.

3. Разработана технология предотвращения образования сульфида железа в продукции скважин путём промывки затрубного пространства скважин подобранными растворителями с последующей ингибиторной обработкой.

4. Разработано устройство для дозирования реагентов на забой скважин в широком диапазоне расхода - УДР 1-100. В процессе эксплуатационных испытаний зафиксировано существенное повышение степени разделения водонефтяных эмульсий. Комиссией ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» рекомендовано организовать производство устройства с возможностью широкого применения на осложнённом фонде скважин, содержащих АСПО, агрессивные среды, агрегатно-устойчивые эмульсии.

5. Предложена технологическая схема сброса попутно добываемых вод с использованием диссертационных разработок.

ПУБЛИКАЦИИ

По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 статья в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из 134 наименований, содержит 113 листов машинописного текста, 26 рисунков, 23 таблицы и 2 приложения.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, основные задачи исследований и методы их решения, научная новизна и практическая ценность работы. Значительный вклад в решение поставленных задач ранее был внесён Абдуллиным И.Г., Андреюком Е.И., Билаем В.И., Гоником А.А., Гулерманом О.В., Гутманом Э.М., Ергиным Ю.В., Иоффе З.А., Кесельманом Г.С., Классеном В.Н., Костровой Л.И., Леоновым В.В., Петровым А.А., Позднышевым Г.Н., Репиным Н.Н., Розановой Р.Х., Троновым В.П., Хазиповым Р.Х., Худяковым М.А., Шаммазовым А.М., Шигановой Л.К. и другими исследователями.

Первая глава посвящена анализу системы сброса попутно добываемой воды на месторождениях нефти Юганского региона, состояния систем сбора продукции скважин, поддержания пластового давления (ППД), состава оборудования дожимных (ДНС) и кустовых насосных станций (КНС), эффективности применяемых технологий предварительного сброса воды. Рассмотрены основные факторы, влияющие на эффективность процессов сброса и подготовки воды, технологии деэмульсации нефти. Показано, что тип стабилизаторов водонефтяных эмульсий Юганского региона - асфальтеновый, что оказывает влияние на температурный режим деэмульсации.

Источниками стабилизаторов водонефтяных эмульсий являются:

- породы, выносимые из пласта в результате суффозии - глина, песок, пирит;

- утяжелённые баритом и известью гидрофобные эмульсии, используемые для глушения эксплуатационных скважин;

- тонкодисперсные взвешенные частицы сульфида железа, его гидрооксидов, карбоната кальция, сульфатов кальция и бария и т.д., образующихся при совместном сборе нефтей различного типа.

Степень повышения устойчивости водонефтяных эмульсий, характер образования в их составе устойчивых промежуточных слоёв (ПС) и скорость их накопления, обуславливается, в частности, дисперсным состоянием мехпримесей (сульфида железа) и их количеством.

Образующиеся в результате взаимодействия закисного железа с сероводородом кристаллы сернистого железа представляют собой молекулярные агрегаты с весьма развитой поверхностью, обладающие значительной адсорбирующей способностью, преимущественно для ионов составляющих кристаллическую решётку адсорбента, и способные её достраивать. Выделяющийся из них сульфид железа стабилизирует эмульсии, налипая на поверхность бронирующих оболочек глобул воды, а в соединении со смоло-парафинистыми частицами образует устойчивые агрегаты, которые под действие сил гравитации концентрируются на границе раздела фаз и формируют ПС. При смешивании пластовых вод, содержащих сероводород, и нефти, образуются взвеси солей сульфидов и сульфата бария, что приводит к увеличению устойчивости смеси эмульсий вследствие накопления этих частиц в составе межфазных плёнок водонефтяных эмульсий. Промежуточный слой, образующийся в аппаратах установок подготовки нефти, существенно влияет на эффективность разрушения водонефтяных эмульсий, особенно стабилизированных механическими примесями и сульфидом железа.

На процесс деэмульсации нефти существенное влияние могут оказывать физические методы. Известны методы разрушения водонефтяных эмульсий применением ультразвука, ультрафиолетового и микроволнового облучений. Однако, широкого применения эти методы, по разным причинам, не получили.

Наиболее перспективным является применение магнитного поля. Под действием переменного магнитного поля низкой частоты (до 50 Гц) на движущуюся жидкость происходит разрушение агрегатов, состоящих из субмикронных микрочастиц ферромагнитных соединений железа, парафинов и солей, являющихся основными стабилизаторами бронирующих оболочек стойких эмульсий, что приводит к коалисценции глобул воды эмульсий и её последующей седиментации. Анализ результатов исследований подтверждает позитивное влияние переменного магнитного поля низкой частоты на процесс разделения водонефтяных эмульсий и свидетельствует о том, что магнитное воздействие изменяет вязкость и дисперсность водонефтяных эмульсий, что, в свою очередь, снижает гидравлические сопротивления при перекачке жидкостей в системах сбора нефти и способствует разрушению устойчивых водонефтяных эмульсий при минимальном расходе деэмульгаторов.

Вторая глава посвящена анализу коррозионной агрессивности вод, используемых в системе ППД месторождений Правдинского региона. Наличие в составе попутно добываемых вод продуктов коррозии способствует образованию сульфида железа, в значительной мере затрудняющего процесс разделения водонефтяных смесей. В этой связи произведён подбор эффективных ингибиторов коррозии и биоцидов.

Известно, что микробиологическая составляющая вносит существенный вклад в общий коррозионный процесс. Согласно литературным источникам, более 50 % коррозионных повреждений трубопроводов может быть отнесено на счёт деятельности микроорганизмов. Помимо биокоррозии, микроорганизмы являются причиной закупоривания нефтяных пластов скоплением биомассы, либо продуктами их метаболизма, в частности, сульфидами, окислами железа, вторичными кальцитами, что приводит к существенному снижению нефтеотдачи пластов, уменьшению коэффициента извлечения нефти, вплоть до полной изоляции залежи от водонапорной системы.

Микрофлора нефтяных пластов и нефтепромысловых сред характеризуется значительным разнообразием, однако с практической точки зрения интерес представляет идентификация тех групп бактериальной микрофлоры, жизнедеятельность которых вызывает коррозию металла и повышение вязкости нефтепромысловых сред. Это сульфатвосстанавливающие (СВБ), углеводородокисляющие (УОБ) и тионовые (ТБ) бактерии. Наиболее эффективным средством борьбы с микроорганизмами в нефтедобыче в настоящее время является применение биоцидов. Необходимо отметить, что бактериальная коррозия вызывается не столько планктонными, сколько прикреплёнными (адгезированными) к поверхности оборудования колониями бактерий, образующими на ней биоплёнку, активизирующую коррозионные процессы в местах локализации колоний микроорганизмов.

Анализ состава вод, используемых в системе ППД, показал, что наиболее минерализованной является сеноманская вода, содержание солей в которой достигает 15-20 г/л. Минерализация речных вод обычно не превышает 1 г/л, подтоварных и сточных вод - 7 - 13 г/л. При равенстве прочих коррозионных факторов, увеличение минерализации вод приводит к усилению коррозии, так как при этом повышается электропроводность среды. Из ионов наибольшее влияние на коррозию оказывают ионы Cl¬ и НСО3¬. Больше всего хлорид-ионов присутствует в сеноманской и подтоварной водах Восточно-Правдинского месторождения, а также в сточной воде центрального пункта подготовки нефти (ЦППН). В этой связи наиболее коррозионноагрессивны воды Восточно-Правдинского, Правдинского месторождений и вода на ЦППН.

Для нефтепромысловых сред более значимыми на коррозию факторами, чем минерализация и ионный состав, является наличие растворённых коррозионно-агрессивных газов и содержание СВБ. В пластовых и сточных водах содержится диоксид углерода и следовые количества сероводорода, а в пресных (речных) водах - растворённый кислород. Поэтому смешение этих вод крайне нежелательно, так как одновременное присутствие в среде трёх агрессивных газов приводит к синергетическому эффекту - резкому усилению коррозионной агрессивности среды.

Среди вод, используемых в системе ППД, наиболее коррозионноопасными являются сточные воды ЦППН, содержащие все коррозионно-агрессивные газы, а также большое количество СВБ. Для снижения их коррозионного воздействия на нефтепромысловое оборудование необходимо их обязательное биообеззараживание и ингибирование.

Коррозионная агрессивность сеноманской воды связана с её высокой минерализацией и наличием растворённого СО2, в некоторых случаях сеноманские воды содержат СВБ и растворённый Н2S. Такие воды также требуют применения антикоррозионных мер защиты. В остальных случаях сеноманская вода может транспортироваться без ингибирования.

Коррозионная агрессивность пресной воды обусловлена присутствием СВБ и растворённого кислорода, но в связи с низкой минерализацией, коррозионная активность её невысока и она может использоваться без ингибирования. Однако не следует допускать смешивания пресных вод с сеноманской и сточными водами, так как это ведёт к повышению их коррозионной агрессивности.

Анализ биозаражённости нефтепромысловых сред объектов систем ППД и нефтесбора Правдинского региона месторождений производился в соответствии с РД 39-3-973-83 «Методика контроля микробиологической заражённости нефтепромысловых вод и оценка защитного и бактерицидного действия реагентов». На ДНС, водозаборах, КНС пробы нефтепромысловых сред отбирались с выкида работающих насосов, а при обследовании оборудования установок предварительного сброса воды (УПС) и пунктах подготовки нефти (ППН) - с выхода соответствующего оборудования.

Было установлено (таблица 1), что наибольшая заражённость СВБ, характерна для подтоварных и сточных вод ЦКППН. В связи с этим водоводы системы ППД, транспортирующие эту воду, подвергаются усиленной коррозии с преобладанием микробиологической составляющей и нуждаются в защите биоцидами и ингибиторами коррозии. Заражённость СВБ пресной и сеноманской вод, также используемых для заводнения пластов, относительно низка, поэтому транспортирующие их водоводы не нуждаются в защите. В добыемой продукции количество СВБ также невелико, что позволяет сделать вывод о том, что микробиологическая коррозия в нефтепроводах не является превалирующей. Уровень заражённости СВБ объектов ЦКППН достаточно высок (103-104 кл./см3), что указывает на

Таблица 1 - Микробиологическая заражённость нефтепромысловых
объектов Правдинского региона месторождений

Объект Количество планктонных бактерий, кл./см3
ЦКППН: РВС-7 (нефтяной) УПС ЭДГ РВС-1 (ОС) РВС-15 (ОС) ЦППД: Насос откачки ЦКППН Приразломное м/р (пресная вода) Восточно-Правдинское м/р (сеноманская вода) ЦДНГ: ДНС-1 (Правдинское м/р) ДНС-3 (Правдинское м/р) ДНС (Лемпинское м/р) ДНС-1 (Приразломное м/р) ДНС-2 (Приразломное м/р) ДНС-3 (Приразломное м/р) ДНС (м/р Северный Салым) ДНС (м/р Западный Салым) СВБ УОБ ТБ
103 103 103 >104 103 104 единицы единицы единицы десятки отсутствие единицы отсутствие отсутствие 102 десятки 104 104 103 103 103 103 102 десятки 104 104 104 104 104 103 104 104 102 десятки десятки десятки единицы десятки единицы отсутствие десятки десятки единицы десятки единицы единицы десятки единицы


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.