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 |

Научно-методическое обоснование использования сероводорода как реперной компоненты в процессах нефтедобычи

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Рабартдинов Загит Раифович

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕРОВОДОРОДА

КАК РЕПЕРНОЙ КОМПОНЕНТЫ

В ПРОЦЕССАХ НЕФТЕДОБЫЧИ

Специальность 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных
и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2013

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе
«Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика»).

Научный руководитель Антипин Юрий Викторович доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории информационно-измерительных систем геолого-технологических исследований ОАО НПФ «Геофизика»
Официальные оппоненты: Низамов Камиль Разетдинович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник отдела гидродинамического моделирования технологических процессов добычи нефти Государственного унитарного предприятия «Институт проблем транспорта энергоресурсов» Карпов Алексей Александрович, кандидат технических наук, руководитель сектора глушения скважин отдела скважинных технологий ООО «БашНИПИнефть»
Ведущая организация ГБОУ ВПО «Альметьевский государственный нефтяной институт» (г. Альметьевск)

Защита состоится «25» октября 2013 г. в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 520.020.01 при Открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» по адресу: 450005, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. 8 Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика».

Автореферат разослан «20» сентября 2013 г.

Ученый секретарь

Диссертационного

совета Хисаева Дилара Ахатовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с ростом удельных объемов добычи нефти из сероводородсодержащих месторождений в России и в Республике Башкортостан актуальной задачей многих нефтяных компаний в настоящее время и на перспективу является дальнейшее повышение эффективности и экологической безопасности нефтепромысловых систем в технологической цепи от продуктивного пласта до пунктов сдачи продукции скважин потребителям. Использование пресной воды для поддержания пластового давления (ППД) нефтяных месторождений из поверхностных водоисточников начиная с середины 40-х и до середины 90-х годов прошлого столетия привело к микробиологическому заражению пластов и появлению в них сероводорода вторичного происхождения. В связи со вступлением многих месторождений страны в позднюю стадию разработки, характеризующуюся высокой обводненностью (до 98 %) добываемой продукции, актуальность этой задачи только возрастает.

Сероводород в воздухе рабочей зоны является опасным производственным фактором для персонала, занятого в процессах добычи, подготовки нефти, капитального и текущего ремонта скважин, и «вредным» компонентом в извлекаемых пластовых флюидах, ухудшающим их качественные показатели. Снижение концентрации сероводорода до безопасного уровня для персонала и соответствие требованиям стандартов для товарной нефти, газа и закачиваемой воды в систему ППД российские и иностранные нефтяные компании осуществляют за счет применения различных физико-химических методов его удаления или нейтрализации, проведения бактерицидных обработок, закачивания ингибиторов коррозии и других способов.

В диссертационной работе предлагается использовать сероводород в качестве реперной компоненты добываемых флюидов. Зная содержание сероводорода в пластовых флюидах конкретной скважины, в продукции группы скважин, в системе промыслового сбора, транспортировки, подготовки нефти, газа, воды и поддержания пластового давления, можно судить о технологичности осуществляемых процессов нефтедобычи, оценивать эффективность проводимых геолого-технологических мероприятий и определять количественные и качественные показатели объектов исследований.

Цель работы – разработка научно-методических основ использования сероводорода в качестве индикаторного (реперного) параметра при решении задач разработки и эксплуатации сероводородсодержащих нефтяных месторождений.

Объект исследования – сероводород и его влияние на процессы разработки и эксплуатации месторождений.

Предмет исследования – обоснование использования сероводорода в качестве природного индикатора (репера) для контроля и регулирования процессов нефтедобычи.

Основные задачи исследования

1. Аналитические исследования причин образования сероводорода на месторождениях северо-запада Республики Башкортостан.

2. Усовершенствование экспресс-метода анализа проб флюидов с высоким содержанием сероводорода.

3. Оценка распределения сероводорода по скважинам, продуктивным пластам и месторождениям.

4. Обоснование возможности применения сероводорода в качестве индикатора технологических процессов в системах сбора, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды нефтепромыслов.

5. Выявление особенностей и разработка практических рекомендаций по нейтрализации сероводорода в лабораторных и промысловых условиях.

Методы решения поставленных задач

1. Аналитические, лабораторные и опытно-промысловые испытания.

2. Статистическая обработка геолого-физической и промысловой информации.

Научная новизна результатов работы

1. Разработаны методические подходы и технические средства для анализа содержания сероводорода в добываемой жидкости (патенты РФ №№ 2295715; 2307275; 2280850; 2488092).

2. Установлено количественное распределение сероводорода в нефти, пластовой воде и попутном нефтяном газе на различных ступенях технологической цепи добычи, сбора и подготовки продукции месторождений и обосновано применение его в качестве природного индикатора для контроля и регулирования процессов нефтедобычи.

3. Разработаны способы: оценки дебитов жидкости двух совместно эксплуатируемых продуктивных пластов, основанный на использовании сероводорода как реперного индикатора в составе добываемой жидкости (патент РФ № 2461709); очистки попутного нефтяного газа от сероводорода в пластовых условиях (патент РФ № 2470143).

Основные защищаемые научные положения

1. Результаты комплексных исследований концентрации сероводорода в нефтепромысловых средах и разработка методических подходов и технических средств для анализа содержания сероводорода в добываемой жидкости.

2. Научно-методическое обоснование применения стабильного природного индикатора (реперной компоненты) сероводорода для решения прикладных задач добычи, сбора, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды.

3. Методические основы способов учета добычи нефти с каждого из пластов при совместной их эксплуатации и очистки попутного газа от сероводорода непосредственно в водоносном пласте.

Теоретическая значимость работы заключается в усовершенствовании методики исследований концентраций сероводорода в добываемых пластовых флюидах, обосновании стабильности его концентрации во времени и использовании этих исследований для решения ряда задач нефтепромысловой науки.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Разработанный анализатор сероводорода применяется при исследовании проб жидкости сероводородсодержащих месторождений северо-запада Башкортостана. Достигнуто повышение точности проводимых анализов и уменьшение затрат.

2. По балансу сероводорода на объектах системы сбора и подготовки нефти осуществлен мониторинг технического состояния оборудования, показана возможность своевременного выявления процессов биоредукции сероводорода в системе «пласт скважина – система сбора и подготовки нефти, газа и сброса воды».

3. Разработанная и внедренная методика определения дебита нефти по каждому пласту при одновременно-раздельной эксплуатации их одной скважиной позволяет осуществлять контроль разработки продуктивных пластов многопластового месторождения.

Достоверность результатов исследования обеспечена использованием регламентированных стандартных методов физико-химических измерений, оценкой качества проведенных исследований различными методами.

Личный вклад автора состоит в: постановке задач, их решении; анализе условий проведения и осуществлении промысловых исследований, обобщении их результатов. Соискатель является инициатором и соисполнителем работ по созданию и внедрению в производство разработок по данной тематике.

Апробация результатов работы

Результаты и основные положения работы докладывались на технических советах ОАО НПФ «Геофизика», НГДУ «Чекмагушнефть» и ООО «БашНИПИнефть», на 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2011 г.), на Международных научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2012 г., 2013 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в области химии и биотехнологий» (Уфа, 2012 г.).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 18 научных трудах, в том числе 3 - в ведущем рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ, получены 6 патентов РФ на изобретения.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников, включающего 112 наименований, и четырех приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 30 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору Ю.В. Антипину за большую помощь в формировании диссертации, обработке и обобщении результатов исследований. Автор признателен профессору Е.В. Лозину, руководству и специалистам ОАО НПФ «Геофизика», ООО «БашНИПИнефть» и НГДУ «Чекмагушнефть» за консультации и содействие во внедрении результатов исследований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи исследования, обозначены основные положения, выносимые на защиту, приведены научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе представлены основные геолого-физические характеристики месторождений северо-запада Республики Башкортостан, разрабатываемых НГДУ «Чекмагушнефть». В ней представлены геолого-промысловые материалы, позволяющие выявить общие для этих месторождений признаки и особенности, которые объясняют причины реликтового происхождения, а также последующего продуцирования сероводорода в продуктивных пластах. Тектоническую приуроченность, стратиграфическую характеристику разрезов, нефтегазоносные комплексы, геолого-физические характеристики месторождений северо-запада Башкортостана подробно исследовали А.П. Абдулманова, Л.Р. Авзалетдинова, Е.А. Андреев, В.Е. Андреев, И.И. Абызбаев, К.С. Баймухаметов, П.Ф. Викторов, К.Х. Гайнуллин, А.М. Ершов, Ф.М. Ефремов, И.Л. Зубик, Ю.А. Котенев, Е.В. Лозин, И.М. Назмиев, М.М. Саттаров, Ш.Х. Султанов, Э.М. Тимашев, Н.Ш. Хайрединов, Ф.Х. Хатмуллин, Э.М. Юлбарисов и др.

Приведены физико-химические свойства нефтей, причины происхождения и развития сероводорода в продуктивных пластах, основные осложняющие факторы добычи сероводородсодержащей нефти.

Исследованиям причин и развитию методов решения проблем, связанных с осложняющими факторами сероводорода, посвящены работы Ю.В. Антипина, М.К. Баймухаметова, В.И. Бараза, Т.А. Бурдынь, М.Д. Валеева, Р.Ф. Габдуллина, Р.М. Гарифуллина, Ф.С. Гарифуллина, Ш.Г. Гатауллина, Ш.А. Гафарова, Б.Р. Гильмутдинова, А.А. Гоника, А.Г. Гумерова, И.З. Денисламова, С.В. Дорофеева, Ю.Б. Закс, Ю.В. Зейгмана, М.М. Кабирова, А.А. Калимуллина, Ф.А. Каменщикова, В.К. Кима, А.Л. Коуля, В.Н. Кравчука, Р.Н. Липович, Нгуэн Тхук Кханга, К.Р. Низамова, М.З. Мавлютовой, Л.М. Мамбетовой, Н.С. Маринина, А.А. Масланова, В.С. Мелик-Пашаева, Э.П. Мингалева, З.Г. Мурзагильдина, М.М. Мухаметшина, Е.О. Недобоевой, Н.В. Пестрецова, Г.Н. Позднышева, И.Б. Резяповой, М.К. Рогачева, Ф.С. Розенфельда, А.Х. Сабировой, Р.Р. Сафина, Е.Н. Сафонова, Р.З. Сахабутдинова, А.Ш. Сыртланова, М.А. Токарева, В.П. Тронова, Р.Х. Хазипова, Ф.Ф. Хасанова, В.В. Шайдакова, Ф.Д. Шайдуллина, А.Н. Шаталова, Д.Д. Шипилова, Е.А. Ярополовой и многих других отечественных и зарубежных ученых и промысловых работников.

На основании анализа геолого-промыслового материала, основных физико-химических свойств сероводорода и осложняющих факторов можно заключить о том, что нефтеносность месторождений северо-запада Башкортостана связана с отложениями палеозоя, и основные объекты разработки – терригенные толщи нижнего карбона и девона – представлены в различных сочетаниях. Присутствие в разрезах многопластовых скважин сероводородсодержащих объектов, например известняков верейского горизонта, является одной из главных причин распространения сероводорода при разработке этих месторождений.

Таймурзинское, Щелкановское, Карача-Елгинское и Илишевское нефтяные месторождения являются месторождениями с реликтовым сероводородом. Девять месторождений заражены биогенным сероводородом, причиной возникновения которого является использование практически до конца 80-х годов прошлого столетия пресных поверхностных вод для поддержания пластового давления. Продуктивные пласты Ахтинского и Кушнаренковского нефтяных месторождений, для поддержания пластового давления в которых применялась и применяется только минерализованная вода из глубокозалегающих пластов, сероводородом не заражены (рисунки 1, 2).

Сероводород по своей природе и свойствам является опасным токсичным газом и ядом, чрезвычайно опасным для человека и живых организмов, и его сосуществование и взаимодействие с другими веществами, флюидами и скелетом продуктивного пласта будут сопровождаться осложняющими факторами.

Наличие в составе пластовой нефти (от 2,2 % до 5,0 %) и скелете породы продуктивных пластов месторождений серы и ее соединений является питательной средой для образования и распространения в пластах биогенного сероводорода.

Зараженность значительного количества месторождений северо-запада Республики Башкортостан сероводородом (87 %) требует применения физических и химических методов борьбы с осложнениями, связанными с наличием его в продукции скважин.

Рисунок 1 – Концентрации сероводорода в добываемой жидкости на месторождениях, разрабатываемых НГДУ «Чекмагушнефть»

Рисунок 2 – Концентрации сероводорода в межтрубном пространстве скважин месторождений, разрабатываемых НГДУ «Чекмагушнефть»

Во второй главе приведен анализ применяемых нефтегазодобывающими компаниями методов измерения концентрации сероводорода в добываемых жидкостях: йодометрический, хроматографический, метод экстракции из жидкостей фирм «Drager» и «Baker Petrolite», экспресс-метод с использованием анализаторов АСЖ-01 и АСЖ-02.

Определение концентрации сероводорода в промысловых жидкостях при помощи различных методов, оценка применимости приборов и методик показали, что наиболее простым, доступным, удобным, надежным в эксплуатации из всех рассмотренных является экспресс-метод с использованием анализатора АСЖ-02 (рисунок 3), позволяющий проводить определение концентрации сероводорода в устьевых пробах нефти, воды и эмульсиях в полевых условиях.

Рисунок 3 – Принципиальная схема анализатора сероводорода в жидкости модели АСЖ-02

Расхождение результатов определения концентрации сероводорода при помощи анализатора АСЖ-02 и хроматографическим методом составляет 6…7 %.

C 2005 года анализатор сероводорода в жидкости АСЖ-2 успешно используется во всех структурных подразделениях ОАО АНК «Башнефть», а также в ОАО «Татнефть», ОАО «Роснефть», ОАО «Лукойл», нефтехимических предприятиях и в десятке других нефтяных и научно-исследовательских компаний РФ. Прибор регламентирован к применению стандартами ОАО АНК «Башнефть».

В третьей главе приведены результаты промысловых исследований концентрации сероводорода в продукции скважин, разрабатываемых НГДУ «Чекмагушнефть».

Изначально определение концентрации сероводорода в газе межтрубного пространства скважин осуществлялось при помощи аспираторов АМ-5, АР-1 фирмы «Kitagawa» и различных пробоотборников. Доля скважин с сероводородом в газе межтрубного пространства в 1988-1996 годы составляла 18…26 % от общего фонда добывающих скважин, но нередкими стали случаи выявления сероводорода на устьях скважин, ранее не входивших в перечень сероводородсодержащих объектов.

Нами выявлено, что причиной появления сероводорода в межтрубном пространстве скважин является снижение давления на приеме скважинной насосной установки ниже давления насыщения попутного нефтяного газа в добываемой жидкости. Проведенными исследованиями показано, что сероводород может отсутствовать в межтрубном пространстве, но фактически имеется в извлекаемой скважинной продукции. При этом в скважинах, где обеспечено поддержание гидростатического столба жидкости над приемом насоса порядка 500 м или 4,2 МПа, его выделение и накопление в межтрубном пространстве скважины не происходит.

С 1997 г. исследования содержания сероводорода в добываемой жидкости стали осуществляться по всему фонду скважин. Распределение скважин НГДУ «Чекмагушнефть» по содержанию сероводорода в пробах добываемой жидкости приведено на рисунке 4.

Сероводород хорошо растворяется в пластовых флюидах, однако его относительное содержание в нефти и воде сильно различаются. Для определения соотношений концентрации сероводорода в водной и нефтяной фазах добываемой продукции были исследованы пробы скважинной продукции четырех месторождений НГДУ «Чекмагушнефть» (таблица 1). Было определено, что содержание сероводорода в нефтяной фазе значительно больше чем в водной, а рассматриваемый параметр соотношений по скважинам этих месторождений различен и составляет от 3,0 до 4,6 ед.

  Распределение скважин НГДУ «Чекмагушнефть» по содержанию сероводорода в-3

Рисунок 4 – Распределение скважин НГДУ «Чекмагушнефть»
по содержанию сероводорода в пробах добываемой жидкости

В нефтепроводе системы сбора от скважин до установок предварительного сброса воды происходит частичная внутритрубная деэмульсация и сероводород перераспределяется из одной фазы в другую.



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.