Geum.ru

Прогнозирование как способ борьбы с солеотложениеями в скважинах, оборудованных эцн

Вид материалаДокументы

Содержание


Рис. 1 Окно программы «Автотехнолог-salt»
Рис. 2 Графические результаты расчета
Подобный материал:


ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ БОРЬБЫ С СОЛЕОТЛОЖЕНИЕЯМИ В СКВАЖИНАХ, ОБОРУДОВАННЫХ ЭЦН.


В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, Ю.А. Донской, С.Б. Якимов

«РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина», ОАО ТНК-ВР»


Интенсификация добычи нефти привела к значительным изменениям условий эксплуатации скважинных насосных установок, при этом постоянно растет число различных осложняющих факторов. К таким факторам относятся: искривление скважин, АСПО, содержание механических примесей в откачиваемом флюиде. Увеличение глубины подвески оборудования в скважине соответственно повлияло на изменения термобарических условий в скважинном оборудовании. В свою очередь, изменение давления, температуры, химического состава воды и прогрессирующее обводнение продукции добывающих скважин вызвало интенсивное солеотложение на оборудование.

В процессе добычи нефти возможно отложение нескольких видов солей, которые можно классифицировать по различным признакам: растворимости, скорости образования, трудности удаления, частоте присутствия.

Отложение в нефтепромысловом оборудовании неорганических солей при добыче нефти приводит к образованию осадков на поверхности рабочих колес и направляющих аппаратах в УЭЦН, что приводит к заклиниванию насоса. Отложения солей наблюдаются, хотя и в меньшей степени, и в скважинах, эксплуатируемых штанговыми скважинными насосам. Солеотложение во многих регионах страны становится основной причиной отказа оборудования, что приводит к значительному ухудшению технико-экономических показателей нефтегазодобывающих предприятий.

В составе отложений входит гипс, кальцит, барит. В виде примесей в отложениях встречаются сульфид железа, твердые углеводородные соединения нефти, кварцевые и глинистые частицы породы.

В настоящее момент решение задачи предотвращения солеобразования усложняется за счет образованием в скважинах отложений солей сложного состава, содержащих в различных соотношениях сульфид железа. Причиной этого является появление так называемого «вторичного» сероводорода вследствие заражения пластов на микробилогическом уровне.

Основными компонентами большинства промысловых отложений являются карбонат кальция, сульфат кальция и (или) сульфат бария. В скважинах отложения чистых сульфата или карбоната кальция встречаются редко. Обычно они представляют собой смесь одного или нескольких основных неорганических компонентов с продуктами коррозии, частицами песка, причем отложения пропитаны или покрыты асфальто-смоло-парафиновыми веществами. Без удаления органической составляющей солеотложений невозможно успешно провести обработку скважин.

Процесс выпадения в осадок сульфата или карбоната кальция протекает в три стадии. На первой стадии ионы кальция соединяются с сульфатными или карбонатными ионами и образуют молекулы. Далее молекулы объединяются в микрокристаллы, служащие центрами кристаллизации для остального раствора. Агрегаты кристаллов растут и при достижении определенных размеров выпадают в осадок или прикрепляются к стенкам оборудования.
Неорганические отложения встречаются в трех формах:
в виде тонкой накипи или рыхлых хлопьев, в слоистой форме, в кристаллической форме. Отложения первого вида имеют рыхлую структуру, проницаемы и легко удаляются. Слоистые отложения, такие как гипс, представляют собой несколько слоев кристаллов, иногда в виде пучка лучин, заполняющих все сечение трубы. Кристаллические структуры, такие как барит и ангидрит, образуют очень твердые, плотные и непроницаемые отложения. Барит настолько плотен и непроницаем, что с помощью химических обработок удалить его со стенок оборудования не представляется возможным.

Существует достаточно много способов борьбы с солеотложениями, например - механическое удаление твердых осадков со стенок обсадных колонн путем разбуривания пробок мощных отложений с последующим шаблонированием эксплуатационной колонны. Такая обработка скважин является дорогостоящим мероприятием, задалживающим много времени.

Другими направлениями являются: использование влияния магнитного поля на кристаллизацию гипса и карбоната кальция, использование импульсной акустической обработки (основано на возникновении механических колебаний магнитострикционного преобразователя, которые передаются окружающей среде и распространяются в виде короткого ультразвукового импульса вдоль трубы). Часто применяются защитные покрытия НКТ (стекло, эмали, различные лаки, эпоксидная смола), рабочие колеса и лопаточные системы направляющих аппаратов ЭЦН изготавливают из жидкостно-кристаллических полимеров (ЖКП). Покрытия не предупреждают полностью отложения солей, но снижают интенсивность роста их образования, поэтому их рекомендуют использовать на скважинах с умеренной интенсивностью солеотложений.
Использование электрического поля для предотвращения отложений солей оказалось достаточно трудным в техническом исполнении, и требует больших расходов электроэнергии.
Химические методы предотвращения отложений, основанные на применении химических реагентов-ингибиторов, в настоящее время являются наиболее известными, эффективными и технологичными способами предотвращения отложения неорганических солей.

Контроль за появлением солей в действующих нефтяных скважинах и глубинно-насосном оборудовании можно оперативно осуществлять по изменению характеристики работы скважинного оборудования.

С помощью динамограмм можно диагностировать состояние штангового насоса, сравнивая динамограмму полученную в момент ввода скважины в эксплуатацию с динамограммой полученной в процессе эксплуатации ШСНУ. В следствии отложений солей на клапанах появляются утечки, уменьшается заполнение насоса жидкостью (снижение коэффициента наполнения насоса), изменяется динамический уровень.

При эксплуатации скважин электроцентробежными насосами появление твердых осадков солей в скважине и насосном оборудовании можно фиксировать по неуклонному снижению подачи насоса, повышению температуры ПЭД и повышению динамического уровня.

В связи с вышеизложенным видится еще один метод борьбы с солеотложениями - прогнозирование выпадения солей при различных условиях эксплуатации. Ведь известно, что легче предупредить проблему, чем бороться с её последствиями.

Моделируя изменения солевой насыщенности добываемой воды, используя данные по изменению термобарических условий по глубине скважины, можно определить равновесность насыщенности соли, склонной к выпадению в осадок, и сравнению ее с фактической насыщенностью воды этой солью для конкретных объектов и скважин.

Для моделирования использовался программный комплекс Автотехнолог-salt (рис.1)созданный на основе алгоритмов А.Ю. Намиота, Дебая и Гюккеля, Дж.Оддо и М.Б.Томсона. При моделирование учитывается состав пластовой воды, парциальное давление СО2, изменение термобарических условий и влияние работающей УЭЦН. В результате расчета мы получаем значение индекса стабильности и интервалы солеотложения по глубине скважины, что дает нам возможность вырабатывать необходимые мероприятия для предупреждения солеотложений на оборудование.





Рис. 1 Окно программы «Автотехнолог-salt»

На графике (рис.2) представлен прогноз отложения солей при различных термобарических условиях.





Рис. 2 Графические результаты расчета


В результате расчета могут быть получены области с такими сочетаниями термобарических условий, что выпадения солей не происходит (зеленый цвет), области, где соль в жидкости находится на гране стабильности (желтая область). Красный цвет графика предупреждает об очень высокой вероятности выпадения соли.


На основании данных, предоставленных ТНК-ВР по 175 скважинам были произведены расчеты на созданной программе Автотехнолог-salt (версия 2.4.1). Установлено, что в представленных скважинах основными выпадающими в осадок химическими соединениями являются карбонаты. Оказалось также, что с точки зрения прогнозирования условий начала выпадения соли, методики Намиота и Дж. Оддо и М.В.Томсона дают наиболее достоверные результаты.

Это связано с тем, что указанные методики наиболее хорошо учитывают комплексное влияние температуры, давления и химические свойства пластовой жидкости на процесс солеобразования.


Литература

  1. В.Е. Кащавцев, И.Т. Мищенко Солеобразование при добыче нефти. – М.: 2004. – 432с.,
  2. В.Е. Кащавцев, Ю.П. Гаттенберг, С.Ф. Люшин. Предупреждение солеобразования при добыче нефти. – М.: Недра, 1985. – 215с.,
  3. Н.Р. Яркеева. Диссертация на соискание степени к.т.н. «Повышение эффективности предотвращения солеотложения в скважинах на поздней стадии разработки залежей», Уфа, 2003
  4. Р.Ф. Габдуллин. Диссертация на соискание степени к.т.н. «Совершенствование добычи нефти установками электроцентробежных насосов в условиях отложения сульфитсодержащих солей», Уфа, 2003
  5. J.E Oddo, M.B. Tomson. Methods predicts well bore scale, corrosion. Oil & Gas Journal, volume 96, issue 23 (ссылка скрыта)

6. Ю.М.Меркушев. Доклад «Электроцентробежные насосы с низким солеотложением», Международная практическая конференция «Механизированная добыча нефти», апрель 2006 г.