На правах рукописи

ГЕНЕРАЛОВ ИВАН ВИКТОРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ УЭЦН, В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ САМОТЛОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2005 2

Работа выполнена на кафедре Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений Уфимского государственного нефтяного технического университета и в ОАО Самотлорнефтегаз.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор технических наук, профессор Зейгман Юрий Вениаминович.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор Валеев Марат Давлетович;

кандидат технических наук Уметбаев Вадим Вильевич.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ООО НГДУ Ишимбайнефть.

Защита состоится 10 июня 2005г. в 15-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 06 мая 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Ямалиев В.У.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные условия деятельности нефтегазодобывающей отрасли характеризуются тенденцией уменьшения объемов добычи нефти из длительно эксплуатируемых месторождений, увеличением доли находящихся в разработке сложно-построенных нефтяных залежей, количества мало- и среднедебитных скважин. Эксплуатация скважин в таких условиях сопровождается многочисленными осложнениями.

Поздняя стадия разработки нефтяных месторождений характеризуется высокой обводненностью продукции, содержанием в ее составе значительных количеств механических примесей, образованием в стволе различных органических и неорганических отложений, интенсификацией процессов коррозии оборудования и т.д. На поздней стадии разработки нефтяных месторождений, когда форсированные режимы работы скважин являются одним из решающих факторов увеличения объемов добычи нефти, применение высокопроизводительных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) особенно оправдано, однако при этом эксплуатация этих установок происходит с большим количеством осложнений.

Факторов влияющих на работу УЭЦН очень много - начиная от конструкции скважины, до процессов проходящих в пласте и стволе скважины.

Совокупность всех осложнений приводит к резкому снижению эффективности работы УЭЦН. В связи с этим становятся актуальными разработки по улучшению технологических показателей работы насоса и всей установки в целом.

Все факторы, влияющие на работу УЭЦН можно разделить на группы.

Первую составляют геологические факторы - наличие в продукции свободного газа, сложный состав продукции, образование отложений солей и парафина, наличие мехпримесей и др. Во вторую группу вошли факторы, обусловленные особенностями конструкции скважины и УЭЦН. К ним относятся: диаметр эксплуатационной колонны, количество и геометрия участков набора кривизны ствола, большие глубины спуска насосов, качество исполнения узлов и деталей УЭЦН и др. Третью группу факторов составляют параметры, характеризующие условия реализации применяемой системы разработки месторождений и технологий проведения на скважинах ремонтных работ. Неблагоприятное взаимодействие в призабойной зоне пласта (ПЗП) применяемых жидкостей глушения скважин (ЖГС), пластовых флюидов и горной породы, а также нарушения технологий проведения операций по обработкам ПЗП приводит к проникновению в пласт больших объемов фильтратов агрессивных технологических жидкостей и ухудшению гидродинамических условий фильтрации жидкостей.

При эксплуатации скважин с УЭЦН действие всех перечисленных факторов происходит одновременно. Результатом этого является преждевременный выход из строя какого-либо элемента конструкции установки и ухудшение показателей наработка на отказ, межремонтный период работы (МРП).

Значительный вклад в исследования различных аспектов проблемы по повышению эффективности эксплуатации скважин и УЭЦН внесли следующие ученые и промысловые работники: И.М.Аметов, В.А.Амиян, Ю.А.Балакиров, А.А.Богданов, М.Д.Валеев, Ю.Г.Валишин, Ш.И.Валеев, М.Ф.Вахитов, И.Е.Гайворонский, О.Г.Гафуров, А.А.Глазков, А.Т.Горбунов, Р.Н.Дияшев, А.Н.Дроздов, П.И.Забродин, Ю.В.Зейгман, Г.З.Ибрагимов, Л.С. Каплан, А.Г.Ковалев, А.Т.Кошелев, А.П.Крезуб, В.Ф.Лесничий, П.Д.Ляпков, В.П.Максимов, А.Х.Мирзаджанзаде, Ю.С.Миронов, И.Т.Мищенко, А.А.Мордвинов, Р.Х.Муслимов, В.Д.Нагула, Г.А.Орлов, В.Г.Пантелеев, Н.Р.Рабинович, В.А.Сахаров, Б.З.Султанов, В.А.Тагаев, Р.А.Фасхутдинов, А.Я.Хавкин, Н.И.Хисамутдинов, А.Г.Шарипов, Н.М.Шерстнев, О.М.Юсупов и др.

Автор диссертационной работы на практике занимался решением задач по повышению эффективности эксплуатации нефтяных залежей и скважин, приуроченных к полимиктовым коллекторам Западной Сибири. За последние годы под руководством и при непосредственном участии автора были выполнены многочисленные промысловые работы по испытанию и промышленному внедрению новых технологий регулирования работы скважин с УЭЦН. Выполнены анализ существующих методов регулирования фильтрационных параметров пород ПЗП, разработаны и внедрены в производство рекомендации по повышению эффективности эксплуатации УЭЦН на группе месторождений Нижневартовского региона. Исследованы особенности процессов фильтрации специальных жидкостей в образцах естественных полимиктовых песчаников, проведены гидродинамические исследования скважин и пластов, выполнено обобщение полученных результатов.

Анализ промыслового материала особенностей эксплуатации УЭЦН показал, что ухудшение технологических показателей работы скважин с УЭЦН в основном связано с изменениями фильтрационно-емкостных характеристик пород ПЗП. Ранее было показано, что возможность восстановления условий фильтрации нефти в ПЗП и улучшение условий эксплуатации УЭЦН, помимо мероприятий по повышению технической надежности оборудования, связана с проведением целенаправленного воздействия на ПЗП. Традиционными методами в этом плане являются: ремонтно-изоляционные работы по отключению обводнившихся интервалов пласта, обработка ПЗП с целью гидрофобизации каналов фильтрации, применение специальных технологий и составов ЖГС и др. В связи с изложенным, в работе сформулированы понятия объекта, предмета и цели исследований.

Объектом исследований является гидродинамическая система пластскважина - насос, существующая закономерность физико-химических явлений, происходящих в ПЗП, стволе скважин и характеристика ЭЦН.

Предмет исследований - технологические, физические связи и их соотношения в объекте исследований, а также связь с процессами добычи нефти и газа. Работа соответствует профилю и тематике научных исследований кафедры Разработка и эксплуатация нефтегазовых месторождений УГНТУ и выполнена в соответствии со следующими документами:

- межвузовская научно-техническая программа Технология добычи, транспорта и углубленной переработки нефти, газа и конденсата (п.т.467).

Приказ Минобразования РФ №865 от 03.04.1998г., Указание №747-19 ОТ 22.12.1997г.;

- межотраслевая научно-техническая программа Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники, Подпрограмма (206) Топливо и энергетика, раздел (206.03) Перспективные наукоемкие технологии поиска, освоения, транспорта и переработки углеводородного сырья. Приказ Минобразования РФ № от 12.02.2001г.;

- межотраслевая научно-техническая программа Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники, Подпрограмма (206) Топливо и энергетика, раздел (206.03) Перспективные наукоемкие технологии поиска, освоения, транспорта и переработки углеводородного сырья. Приказ Минобразования РФ № от 11.02.2003г.

Цель работы Исследование особенностей работы системы пластЦскважина (установка ЭЦН) в условиях форсированных отборов жидкости на поздних стадиях разработки нефтяных месторождений с полимиктовыми коллекторами.

Задачи исследований 1. Обобщение условий эксплуатации и причин выхода из строя УЭЦН в скважинах с полимиктовыми коллекторами и высокой обводненностью продукции.

2. Определение уровня влияния осложняющих факторов на технологические параметры и надежность эксплуатации УЭЦН.

3. Моделирование совместной работы пласта и ЭЦН при добыче высоко- обводненной продукции и форсированных режимах работы скважин.

Определение допустимых пределов форсирования отборов жидкости из пласта.

4. Создание технологий регулирования фильтрационных параметров пород ПЗП при проведении ремонтных работ с предварительным глушением скважин и улучшение условий эксплуатации ЭЦН.

Научная новизна 1. Определены основные осложняющие факторы, уровни их влияния и пути предотвращения действия факторов на технологические показатели работы скважин с УЭЦН при добыче высокообводненной продукции.

2. Разработана модель совместной эксплуатации пласта и установки ЭЦН в условиях проявления скин-фактора и форсированных режимах отбора жидкости.

3. Уточнены допускаемые пределы форсирования отборов жидкости из пласта с применением установок ЭЦН.

Методы решения поставленных задач 1. Физическое моделирование изучаемых процессов.

2. Методы математической статистики.

3. Лабораторные и промысловые исследования.

Практическая ценность и реализация работы 1. Разработана и внедрена технология регулирования работы обводненных добывающих и нагнетательных скважин, приуроченных к высоко- проницаемым коллекторам нефтяных месторождений Нижневартовского региона с применением состава УНИ-4 (ОАО Самотлорнефтегаз).

2. На 52 скважинах Самотлорского и Мыхпайского месторождений проведены работы по регулированию условий притока жидкости из пласта.

По результатам выполненных работ получен технологический эффект в виде дополнительной добычи нефти на одну операцию в количестве 487,3тонны и увеличения средней продолжительности показателя наработка на отказ на 28,5 суток.

3. Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций и на практических занятиях по дисциплинам Подземная гидромеханика, Скважинная добыча нефти, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений со студентами специальностей 09.06 и 09.08, а также с инженерно-техническими работниками нефтегазодобывающих предприятий на курсах повышения квалификации.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: специализированной научной секции Проблемы увеличения разведанных запасов и повышения добычи нефти и газа Второго Конгресса нефтегазопромышленников России (г.Уфа, 2000), II-ом Международном симпозиуме Наука и технология углеводородных дисперсных систем (г.Уфа, 2000), Всероссийской научно-практической конференции Разработка, производство и применение химических реагентов для нефтяной и газовой промышленности (г.Москва, РГУНГ им. И.М.Губкина, 2002), технических советах нефтяных компаний Башнефть, ОАО Нижневартовское нефтегазодобывающее предприятие, ОАО Самотлорнефтегаз и ряда нефтегазодобывающих управлений, секции научнотехнического совета Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Публикации. Основное содержание работы

изложено в 10 работах, в том числе 1 учебном пособии, 8 статьях, 1 тезисе к докладу.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка и приложений. Она изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 41 рисунок, таблиц. Библиографический список включает 173 наименования.

Содержание работы Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, поставлены цели и задачи исследований, описывается научная новизна и практическая ценность результатов проведенных исследований.

В первой главе диссертационной работы приводятся сведения об основных коллекторских характеристиках объектов разработки нефтяных месторождений Нижневартовского региона, составе и физико-химических свойствах пластовых флюидов, технологических жидкостей.

Нефтяные месторождения Нижневартовского региона характеризуются большой изменчивостью коллекторских характеристик. Например для условий Самотлорского месторождения средние значения нефтенасыщенных толщин пластов по разрабатываемым объектам изменяются от 3,2 до 18,3 м, коэффициентов продуктивности скважин от 2,0 до 46,8 м3/(сут*МПа), проницаемости горных пород от 0,077 до 1,420 мкм2. В настоящее время происходит постоянное увеличение доли нефтяных месторождений с низкопродуктивными коллекторами. Они характеризуются меньшими значениями толщин пласта, коэффициентов продуктивности скважин, проницаемости пород пласта и т.д. Такие сильные изменения коллекторских характеристик продуктивных нефтяных пластов требуют различных подходов к реализации запланированных систем разработки и технологий эксплуатации скважин. В табл.1 приведены сведения о распределении скважин различных объектов разработки Самотлорского месторождения по способам эксплуатации.

Таблица Пласт Способ эксплуатации ЮВ1 БВ010 БВ8 АВ4-5 АВ2-3 АВ1-21 АВУстановки ЭЦН 51,8 45,4 66,2 64,4 55,5 35,5 62,Установки ШСН 36,2 36,3 16,8 5,8 31,5 59,6 31,Установки струйных насосов 9,2 9,4 - - - - Газлифтные установки 2,8 8,7 16,8 29,3 12,1 4,9 3,По данным табл.1 в большинстве объектов разработки месторождения наиболее распространенным способом эксплуатации скважин является применение установок ЭЦН. Различия фильтрационно-емкостных параметров пород пластов, коэффициентов продуктивности скважин требуют проведения тщательного выбора и корректировки режимов эксплуатации скважин с установками ЭЦН. Особенно актуальным этот вопрос становится в случае применения установок ЭЦН для форсирования отборов жидкости из скважин.

Работа добывающих скважин на Самотлорском нефтяном месторождении характеризуется следующими показателями (см.табл.2).