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 |

Совершенствование эксплуатации добывающих скважин и нефтегазовых шлейфов в условиях образования парафиногидратных отложений (на примере ямбургского газоконденс

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276

На правах рукописи

Мурзагулов Венер Рифкатович

Совершенствование эксплуатации

добывающих скважин

и нефтегазовых шлейфов

в условиях образования

парафиногидратных отложений

(на примере Ямбургского газоконденсатного месторождения)

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 Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель – кандидат технических наук Эпштейн Аркадий Рувимович
Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор Карамышев Виктор Григорьевич – кандидат технических наук Газаров Аленик Григорьевич
Ведущее предприятие – ООО «АНК», г. Уфа

Защита диссертации состоится 21 апреля 2011 г. в 1030 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа,
пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 21 марта 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Начиная со второй половины ХХ в. газовая промышленность становится наиболее быстро развивающейся отраслью топливно-энергетического комплекса. Продукция этой отрасли обеспечивает потребность всей промышленности (около 45 % от общего народнохозяйственного потребления), тепловой электроэнергетики (35 %), коммунального хозяйства (более 10 %).

Газ – самое экологически чистое природное топливо и ценное сырье для производства химической продукции. За последние десятилетия мировое потребление природного газа росло более высокими темпами по сравнению с другими видами энергии. В России, имеющей свыше 40 % прогнозных топливных ресурсов планеты, доля природного газа в топливно-энергетическом балансе страны за последние 50 лет увеличилась с 1 % до 50 %. В настоящее время энергетическая стратегия России, несмотря на снижение общего объема добычи газа, предусматривает дальнейшее увеличение его удельного веса в производстве первичных энергоресурсов.

Интенсивные темпы развития газовой промышленности обусловлены высоким уровнем развития ее подотраслей – добычи, подготовки, транспорта и системы распределения (газоснабжения). В последние годы введены в эксплуатацию гигантские газовые и газоконденсатные месторождения с высокопроизводительными установками комплексной подготовки газа (УКПГ) к транспорту, расположенные в районах Сибири и Крайнего Севера.

Помимо использования природного газа в качестве топлива, он находит применение в различных областях промышленности. Эффективно используется газ в сельском хозяйстве. Большие возможности для химической промышленности открылись с появлением газа. Путем различных способов переработки из газа получают синтетические материалы и пластмассы, органические кислоты, каучук, лекарственные и моющие вещества, минеральные удобрения и ядохимикаты, водород, этилен и ацетилен, окись углерода, спирты и красители.

В связи с возрастающим спросом на природный газ необходимы конструктивные решения, направленные на усовершенствование подотраслей газовой промышленности (добычи, подготовки, транспорта и системы газораспределения), что позволит рационализировать поставку газа на внутрироссийские нужды и на экспорт для дальнейшего улучшения энергетической и экономической эффективности. Также необходимы разработки, связанные с увеличением количества извлекаемых полезных компонентов из добываемого природного газа. Разумеется, все эти действия не должны противоречить экологическим нормам.

Цель работы – совершенствование эксплуатации добывающих скважин и нефтегазовых шлейфов в условиях образования парафиногидратных отложений.

Основные задачи работы:

- исследование механизма гидратообразования в добывающих скважинах Ямбургского месторождения;

- разработка электрохимического метода и технических устройств предупреждения образования гидратопарафиновых отложений в колонне лифтовых труб добывающих скважин;

- разработка технических средств борьбы с гидратопарафиновыми отложениями в шлейфах добывающих скважин и магистральных трубопроводах.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач основано на комплексном подходе с использованием методов статистического анализа.

Для подтверждения выводов и реализации предложенных методов использованы экспериментальные данные, полученные при опытно-промышленных испытаниях.

Научная новизна:

- исследованы закономерности распределения гидратоопасных зон, механизмы образования и предупреждения гидратопарафиновых отложений в добывающих скважинах Ямбургского месторождения;

- установлено, что в качестве способа предотвращения образования гидратопарафиновых отложений в верхней части скважинного оборудования возможно использование вторичных эффектов при электролизе пластовой воды, эмульгированной в нефти;

- разработаны устройства предупреждения образования твёрдых отложений в интервале глубин многолетнемёрзлых пород;

- разработано техническое устройство борьбы с парафиногидратными образованиями в шлейфах добывающих скважин и магистральных трубопроводах.

Основные защищаемые положения:

- результаты экспериментального изучения эффектов при электролизе высокоминерализованных пластовых вод, эмульгированных в нефти;

- результаты промысловых исследований электрохимического воздей-ствия на вязкостные характеристики лифтируемого продукта;

- результаты создания и внедрения высокоэффективного комплекс-ного метода и устройств предотвращения образования отложений и «глухих» пробок в скважинах осложнённого фонда.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработанные при участии автора методические рекомендации и технические средства позволяют предупредить образование гидратопарафиновых отложений, снизить объемы потребления реагентов (метанола, диэтиленгликоля) и увеличить межремонтный период работы скважин осложнённого фонда (патент № 84452).

Разработаны комплексный ударно-реагентный метод и устройства на его основе для многократного воздействия на парафиногидратные отложения в шлейфах добывающих скважин и магистральных трубопроводах (патенты № 84941 и № 84502).

Разработанные методические рекомендации и комплекс технических решений по предупреждению гидратопарафиновых отложений используются в ТПП «Лангепаснефтегаз» ОАО «ЛУКОЙЛ Западная Сибирь».

В результате применения разработанных технических устройств предупреждения образования твёрдых отложений межремонтный период скважин увеличен в 1,5 раза.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на научных советах и технических совещаниях в Самарском политехническом университете (г. Самара, 2005 г.), НК «Роснефть»
(г. Москва, 2006 г.), ОАО «Газпром» (г. Москва, 2006 г.), на научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках VI Российского энергетического форума» (г. Уфа, 2006 г.), на научно-практическом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2009 г.), V Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт 2009» (г. Уфа, 2009 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 статья в научно-техническом журнале, включенном в перечень ВАК РФ. Получено 6 патентов на полезную модель.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка использованной литературы, включающего 104 наименования. Она содержит 119 страниц машинописного текста, 14 таблиц и 18 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована её актуальность, сформулированы цель и основные задачи работы, показаны научная новизна и практическая ценность.

В первой главе рассмотрены особенности условий образования твердых отложений и методы предотвращения их образования для нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири.

Известно, что проблема образования газогидратных и парафиновых отложений напрямую связана со снижением объёмов добычи на нефтяных месторождениях, находящихся на стадии растущей обводнённости, и приурочивается, как правило, к интервалу глубин вечномерзлых пород, что приводит к образованию «глухих» пробок, исключающих возможность циркуляции по контуру «межтрубное пространство – лифтовые трубы».

К середине 90-х годов прошлого столетия на промыслах Западной Сибири фонд скважин, простаивающих из-за гидратопарафиновых отложений, составлял, по разным оценкам, 25…35 % от общего количества простаивающих скважин. Так, например, фонд скважин, находящихся в простое по причине перекрытия «живого» сечения и выведенных из эксплуатации Повховского месторождения, превышал 300 единиц.

Сложный состав органических осадков в скважинах обуславливается не только составами нефти и газа, но и условиями эксплуатации скважин, минералогическим составом пласта, а также периодичностью мероприятий воздействия на пласт.

Анализ факторов, определяющих условия гидратообразования, показывает, что для предупреждения образования гидратов в потоке газа и ликвидации уже имеющихся гидратных пробок можно понижать давление и повышать температуру газа, производить его осушку, а также изменять условия равновесия системы «газ гидрат вода» путем ввода антигидратных ингибиторов.

Все эти методы широко используются в газодобывающей промышленности, однако область применения каждого из них характеризуется специфическими условиями технологического процесса добычи, сбора, промысловой обработки и транспортировки газа.

Так, снижение давления ниже давления начала гидратообразования в стволах скважин, шлейфах и магистральных газопроводах обычно возможно только при продувке газа в атмосферу. Таким образом, это аварийный метод, который применим в ограниченных масштабах лишь для ликвидации уже образовавшихся гидратных пробок.

Осушка газа до точки росы, исключающей выпадение влаги в конденсированной фазе (капельная влага или гидраты), используется при подготовке газа к дальней транспортировке по магистральным газопроводам, но не применима для предупреждения гидратообразования в стволах скважин и промысловых коммуникациях.

Повышение температуры газа путем подогрева, теплоизоляции трубопроводов и (или) поддержания оптимальных высокотемпературных режимов используется для предупреждения образования гидратов в скважинах и шлейфах, но практически не применимо при дальней транспортировке газа по магистральным трубопроводам.

В настоящее время химические методы оказываются единственными и безальтернативными для предупреждения гидратопарафиновых отложений в нефтяных и газовых скважинах месторождений Севера и Западной Сибири, расположенных в приполярной области. В работе приведена геолого-промысловая характеристика Ямбургского газоконденсатного месторождения.

Вторая глава посвящена методам борьбы с техногенным гидратообразованием в газопромысловых и газотранспортных системах.

Техногенные газовые гидраты могут образовываться в системах добычи газа: в призабойной зоне, в стволах скважин, в шлейфах и внутрипромысловых коллекторах, в системах промысловой и заводской подготовки газа, а также в магистральных газотранспортных системах. В технологических процессах добычи, подготовки и транспорта газа твердые газовые гидраты вызывают серьезные проблемы, связанные с нарушением протекания этих процессов.

Также представлено конкретное применение тех или иных методов борьбы с гидратообразованием – методов предупреждения и ликвидации газовых гидратов в различных газопромысловых системах. Образование гидратов в скважинах и промысловых трубопроводах и выбор метода борьбы с ними в значительной степени зависят от пластовых температур, климатических условий и режима эксплуатации скважины (рисунок 1).

Рисунок 1 Методы борьбы с техногенным гидратообразованием

в газопромысловых и газотранспортных системах

Часто в стволе скважины имеются условия для образования гидратов, когда температура газа при его движении вверх от забоя до устья становится ниже температуры гидратообразования. В результате скважина забивается гидратами.

Вследствие снижения температуры газа при движении его по стволу скважины в потоке всегда имеется конденсационная вода. Поэтому образование гидратов обусловлено только соотношением давления и температуры (рисунок 2). По графику, изображенному на рисунке 2, можно определить место образования гидратов в скважинах. Аналогично можно установить и места образования их в шлейфах и коллекторах с той лишь разницей, что там надо выделить участки, на которых температура газа ниже точки росы, т.е. имеется капельная вода.

1 давление в скважине; 2 равновесная температура

гидратообразования; 3 температура в скважине;

4 глубина залегания нейтрального слоя

Рисунок 2 Определение зоны возможного образования гидратов

Образование гидратов в стволе можно предупредить теплоизоляцией фонтанных или обсадных колонн, повышением температуры газа в стволе с помощью нагревателей. Самый распространенный способ предупреждения образования гидратов подача ингибиторов (метанола, гликолей) в поток газа. Иногда подача ингибитора осуществляется через затрубное пространство.

Место начала образования гидратов в скважинах определяют по точке пересечения равновесной кривой образования гидратов с кривой изменения температуры газа по стволу скважин (рисунок 3). Практически образование гидратов в стволе скважины можно заметить по снижению рабочего давления на устье и уменьшению дебита газа. Если гидраты перекрывают сечение скважины неполностью, разложения их достигают с помощью ингибиторов (метанола). Прогноз объемов потребления метанола в газовой промышленности России на период до 2030 г. (таблица 1) был подготовлен на основе:

- данных по прогнозным объемам и составам углеводородного сырья газодобывающих предприятий России;

- средних годовых удельных показателей потребления метанола по месторождениям, принятых на основе анализа динамики потребления метанола газодобывающими предприятиями России, и данных по прогнозным объемам потребления метанола и схемам подготовки углеводородного сырья к транспорту, предоставленных газодобывающими предприятиями России.

1 линия допустимых дебитов; 2 проектный дебит; 3 зона гидратов

Рисунок 3 График изменения допустимого дебита скважины,

при котором исключается образование гидратов,

в процессе разработки месторождения

Таблица 1 Прогноз объемов потребления метанола в газовой

промышленности Российской Федерации на период до 2030 г.

Показатели 2006 г. 2010 г. 2015 г. 2020 г. 2025 г. 2030 г.
Добыча газа, млрд м3 629 689 735 778 792 804
Потребление метанола, тыс. т 263 355 538 751 922 1050


Pages:   || 2 |
 





 
© 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.