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 |

Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти (на примере ардалинской группы месторождений)

-- [ Страница 1 ] --

Ухтинский государственный технический университет

На правах рукописи

БАБИКОВА АННА ИВАНОВНА

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ СОЛЕЙ

ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ

(на примере Ардалинской группы месторождений)

Специальность 25.00.17- Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых

месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ухта - 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Мордвинов Александр Антонович
Официальные оппоненты: Коноплев Юрий Петрович, доктор технических наук, филиал ООО «Лукойл-Инжиниринг» «ПечорНИПНнефть», начальник отдела проектирования и мониторинга разработки Ярегского месторождения Кейн Евгений Иосифович, кандидат технических наук, Ухтинский государственный технический университета, доцент кафедры сопротивления материалов и деталей машин

Ведущая организация: ООО «Компания Полярное Сияние»

Защита состоится 25 мая 2012 г. в 12-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.291.01 при Ухтинском государственном техническом университете по адресу: 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ухтинского государственного технического университета по адресу: 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Автореферат разослан 21 апреля 2012

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор Н.М. Уляшева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап добычи нефти характеризуется необходимостью извлечения на поверхность значительных объемов попутных вод, которые закачиваются обратно в пласт. В результате обводнения добываемой продукции на всех стадиях разработки происходит отложение солей. Осадки, накапливаясь в фильтрационных каналах продуктивных пластов, на поверхности скважинного оборудования, в системах внутрипромыслового сбора и подготовки, приводят к значительным потерям в добыче и к большим материальным затратам.

Основными причинами отложения солей являются смешение несовместимых вод при заводнении и изменение термобарических условий при добыче нефти. Прогноз процесса солеобразования при добыче нефти является неотъемлемой частью мероприятий по его предупреждению. Аналитическое прогнозирование солеобразования, выполняемое для конкретных объектов и условий на основе физико-химических расчетов состава попутных вод, позволяет предсказать возможность выпадения солей на всем пути технологического процесса добычи нефти.

В Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП) пластовые воды имеют высокую насыщенность ионом кальция. Близость и сходство пьезометрических поверхностей водоносных комплексов свидетельствуют о значительной взаимосвязи их друг с другом. Возможные перетоки и смешение вод этих водоносных комплексов при наличии отложений тарусско-стешевского локального флюидоупора (C1s(tr+st)), представленных ангидритами, будут фиксироваться аномальными значениями сульфат–иона. Все это создает благоприятные условия для отложения сульфатных солей. Таким образом, существует практическая потребность в решении проблемы солеотложения, имеющей важное значение для повышения эффективности разработки на завершающей стадии.

Цель работы. Прогнозирование отложения сульфатных солей при добыче нефти из Ардалинской группы месторождений.

Основные задачи исследований:

  1. Сбор, отбраковка и систематизация гидрогеохимических данных с целью выяснения природной гидрогеохимической обстановки и анализ ее изменения при применении химических реагентов в процессе бурения скважин и интенсификации притока нефти;
  2. Оценка насыщенности пластовых вод сульфатами и определение типа сульфатно-кальциевого равновесия в подземных водах северной части Тимано-Печорской провинции;
  3. Анализ лабораторных исследований керна и определение параметров зародышеобразования сульфатных солей в продуктивных пластах Ардалинской группы месторождений;
  4. Анализ закачки попутной воды при добыче нефти из месторождений Ардалинской группы и установление механизма солянокислотного воздействия в нагнетательных скважинах в условиях отложения сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта.

Методы решения поставленных задач: математические методы анализа при отбраковке фактического материала, расчеты химических параметров и методы прогнозных оценок, сравнительный геолого-промысловый анализ.

Объекты исследования: пластовые, попутные и закачиваемые воды северной части Тимано-Печорской провинции (более 1700 химических анализов), фильтрационно-емкостные параметры пластов, промысловые данные закачки попутной воды, физико-химические свойства нефтей.

Научная новизна:

  1. В результате кластерного анализа 1576 проб пластовых вод выделены пять наиболее представительных групп анализов, по которым выполнены факторный и регрессионный анализы, результатом которых являются уравнения регрессии между компонентами и ассоциации компонентов воды;
  2. На основе комплексного анализа дана характеристика гидрогеохимической обстановки и ее изменение при применении химических реагентов в процессе бурения и проведения геолого-технических мероприятий в скважинах;
  3. Впервые выполнена оценка степени насыщения сульфатами подземных вод северной части Тимано-Печорской провинции;
  4. Впервые выполнен прогноз отложений сульфатных солей в пластовых условиях Ардалинской группы месторождений и в процессе закачки попутной воды в продуктивный пласт Ардалинского месторождения;
  5. Установлен механизм воздействия на пласт при многократных повторных кислотных обработках в нагнетательных скважинах, где происходит отложение сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта. Механизм установлен на основании исследования нагнетательных скважин, на каждой из которых проведено порядка 30 повторных солянокислотных обработок.

Защищаемые положения:

  1. Пластовые воды северной части Тимано-Печорской провинции являются рассолами хлоридно-кальциевого типа, характеризующиеся спокойной гидродинамической обстановкой. Влияние химических реагентов, применяемых в процессе бурения и геолого-технических мероприятий, проводимых в скважинах, сказывается на химическом составе пластовых вод, являясь дополнительным источником многих элементов, которые существенно влияют на интенсивность солеобразования в процессе разработки месторождений нефти;

2. Пластовые воды северной части Тимано-Печорской провинции, насыщенные сульфатами кальция и стронция, являются основными источниками солеотложения. Прогнозирование солеобразования позволило определить параметры зародышеобразования и количество сульфатных солей, которые могут отлагаться в поровом пространстве продуктивного пласта в условиях Ардалинской группы месторождений;

3. Закачка попутной воды в продуктивный пласт Ардалинского месторождения приводит к ухудшению фильтрационных параметров, к отложению сульфатных солей во вторичных поровых каналах пласта. Солянокислотные обработки в нагнетательных скважинах воздействуют на новые пропластки, а каналы фильтрации постепенно заполняются отложениями сульфатных солей.

Практическая ценность работы заключается в предупреждении отложения солей путем аналитического прогнозирования, позволяющего определить критические параметры, при которых происходит осадкообразование.

Реализация результатов работы: на основе результатов исследований внедрена методика прогноза отложений сульфатных солей в учебный процесс и прошла апробацию на промысловых данных ООО «Компания Полярное Сияние».

Апробация результатов исследований.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на:

  1. Международной конференции «Поморье в Баренц-регионе на рубеже веков» (Архангельск, 2000 г.);
  2. Международной конференции «Экология северных территорий России». (Архангельск, 2002 г.);
  3. Научно-практической конференции «Сырьевая база России в XXI веке» (Архангельск, 2002 г.);
  4. Втором международном симпозиуме «Геотехнология: скважинные способы освоения месторождений полезных ископаемых» (Москва, РУДН, 2005 г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, из которых две в издании, включенном в перечень рецензируемых научных журналов, выпускаемых в РФ в соответствии с требованиями Высшей аттестационной комиссии, и одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 100 страниц, в т.ч. 50 рисунков и 29 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю профессору УГТУ А.А.Мордвинову за ценные консультации и М.Б. Дофману, канд.техн.наук, начальнику отдела разработки месторождений ООО «Компания Полярное Сияние» за предоставленные промысловые данные и методическую помощь.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность рассматриваемой проблемы, поставлены цель и основные задачи, сформулирована научная новизна и показана практическая ценность результатов проведенных исследований.

Первая глава посвящена проблеме, причинам, условиям и механизму отложения солей при разработке месторождений нефти и газа. В этой главе приводятся сведения о наличии этой проблемы на всем технологическом пути добычи нефти. Большой вклад в решение проблемы солеобразования при добыче нефти внесли ученые: Ю.В. Антипин, А.Р. Ахундов, В.И. Ахметов, И.З. Ахметшина, М.Д. Валеев, Ю.П. Гаттенберг, Ш.К. Гиматудинов, Р.Н. Дияшев, В.П. Зверев, Л.Х. Ибрагимов, В.Е. Кащавцев, С.Ф. Люшин, Л.Б. Лялина, Ш.Ф. Мехтиев, И.Т. Мищенко, А.Ю. Намиот, А.С. Пантелеев, М.Н. Персиянцев, А.Ш. Сырланов, Е.В. Хамский, А.И. Чистовский, J..E. Oddo, M.B. Tomson и другие.

Осложнения при добыче обводненной нефти вызывают отложение неорганических солей и образование стойких высоковязких нефтяных эмульсий в скважинах и нефтепромысловом оборудовании. Существенным фактором при разработке, приводящим к снижению продуктивности добывающих скважин, является отложение солей при взаимодействии пластовой и закачиваемой вод, а также при изменении природных термобарических условий. Неотъемлемой частью процесса разработки месторождений является вода (попутная, извлеченная на поверхность и используемая для поддержания пластового давления). В результате обводнения добываемой продукции на всех стадиях разработки происходит отложение солей, которые, накапливаясь в эксплуатационных скважинах, на поверхности скважинного оборудования, в системах внутрипромыслового сбора и подготовки, приводят к значительным потерям в добыче и к большим материальным затратам. Отложение неорганических солей происходит при всех способах эксплуатации скважин.

В процессе разработки и эксплуатации месторождений нефти происходят отложения солей с преобладанием следующих типов: кальцита (CaCO3), гипса (), ангидрита (CaSO4), барита (BaSO4), целестина (SrSO4), галита (NaCl). На поздних стадиях разработки залежей проявляются отложения сульфидных солей.

Конкрет­ными причинами выпадения солей в осадок служат следую­щие процессы: 1) испарение; 2) смешение несовместимых вод; 3) растворение горных пород и газов; 4) изменение термобари­ческих условий; 5) дегазация воды; 6) изменение общей минерализации воды.

Механизм образования отложения солей рассматривается как совокупность процессов, обусловливающих накопление твердой фазы на поверхности оборудования. Отложение солей при добыче нефти – это процесс кристаллизации солей из перенасыщенных растворов при сложных гидро- и термодинамических условиях. В комплексный состав солевых осадков, выпадающих при добыче нефти, входит и углеводородная составляющая, которая содержит ароматические углеводороды, сернистые соединения, асфальтены, парафины и смолы. Важная роль влияния на процесс солеотложений отводится водорастворимым нефтяным компонентам. В данной главе также рассмотрены методы прогноза отложения сульфатных солей.

Вторая глава содержит сведения о геологическом строении месторождений северной части Тимано-Печорской провинции. По водоносным комплексам дана характеристика гидрогеологических условий. В водоносных комплексах, заключенных между саргаевским (D3 sr) и чаркобожским (T1 cb) флюидоупорами, давление близко к гидростатическому, что свидетельствует о спокойной гидродинамической обстановке в них. Сложная форма пьезометрической поверхности этих комплексов указывает на слабое, ограниченное латеральное движение и интенсивное вертикальное. Широкое развитие пьезометрических минимумов и максимумов, падение приведенных давлений вверх по разрезу свидетельствуют о перетоках подземных вод.

Закономерности распространения макро – и микрокомпонентов определяются условиями формирования подземных вод в пределах данной территории. Минерализация подземных вод, пластовые температура и давление увеличиваются с глубиной.

Бурение скважин осуществляется с созданием значительных репрессий на пласт, для регулирования свойств промывочной жидкости в нее вводятся такие химические реагенты как хлористый кальций, гипс и другие, в результате чего происходит смешение их с пластовыми водами. Для интенсификации притоков нефти используются соляная и сульфаминовая кислоты, продукты реакции которых отмечаются в пластовых водах. В некоторых пробах отмечается высокое содержание железа, что может быть тоже результатом проведения кислотной обработки и коррозии труб.

Для математической обработки отобрано 1576 результатов химического анализа пластовых вод, для которых проведены кластерный, факторный и регрессионный анализы. Согласно кластерному анализу макрокомпонентный состав подземных вод был разделен на группы, которые в основном характеризуют реагенты, применяемые в процессе бурения и интенсификации притока нефти, способы испытания и опробования. В результате проведения кластерного анализа получено пять наиболее представительных выборок по пробам, отобранным:

  1. При испытании продуктивных пластов в колонне без применения химических реагентов;
  2. После использования хлористого кальция в промывочной жидкости;
  3. После применения солянокислотной обработки (СКО) продуктивных пластов для интенсификации притоков нефти и газа;
  4. При опробовании объектов с помощью комплекта испытательных инструментов (КИИ) в процессе бурения скважин;
  5. С фильтратом промывочной жидкости.

По полученным выборкам проведен регрессионный анализ, по результатам которого, установлена линейная зависимость вида Y = a + b*X между компонентами воды. Следует отметить, что выборки при опробовании КИИ и выборки проб с фильтратом незначительно отличаются от выборки с качественными пробами, при этом прослеживается линейная зависимость с незначительным уменьшением коэффициентов корреляции. Это подтверждает незначительное разбавление пластовой воды фильтратом промывочной жидкости. В группах с высоким содержанием кальция и хлора при бурении применялся хлористый кальций. Это указывает на то, что в данных пробах находится в основном хлористый кальций, а пластовой воды мало. При применении хлористого кальция отмечается снижение коэффициента корреляции между кальцием и хлором, а между кальцием и натрием - становится отрицательным. При применении СКО отмечается снижение коэффициента корреляции между кальцием и хлором, кальцием и натрием (таблица 1).

Факторный анализ, выполненный по выделенным группам, позволил выделить ассоциации компонентов воды, которые подтверждает то, что применяемые химические реагенты влияют на химический состав воды (таблица 2).

Таблица 1 – Результаты регрессионного анализа

Группа Уравнение регрессии/ коэффициент корреляции
Na - Cl Ca –Cl Ca – Na
1
2
3
4
5

Таблица 2 – Результаты факторного анализа

Группа Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3
1
2
3

4

5


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.