Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование комплекса технологий и технических средств для одновременно-раздельной нефтедобычи

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование комплекса технологий и технических средств для одновременно-раздельной нефтедобычи"

На правах рукописи

Куршев Алексей Вячеславович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ НЕФТЕДОБЫЧИ

(в условиях НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча»)

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Уфа 2011

005005373

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУЛ «ИПТЭР»).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Карамышев Виктор Григорьевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, доцент

Ямалетдинова Клара Шаиховна

- кандидат технических наук Андрианов Вячеслав Михайлович

Ведущее предприятие - ООО НПО «Нефтегазтехнология»

Защита диссертации состоится 23 декабря 2011 г. в Ю30 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 23 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор ---Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Задача поддержания уровня добычи нефти за счёт внедрения более эффективных технологии, позволяющих обеспечивать необходимый в условиях рыночных отношений уровень рентабельности, является основной. Одной из таких технологий является одновременно-раздельная добыча (ОРД) из нескольких пластов.

Известно, что метод ОРД широко использовался еще в 60-70-х годах прошлого столетия на ряде месторождений США. Было разработано много вариантов установок для ОРД как для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, так и более, достигая трех и четырех. Для этого бурились скважины специальной конструкции. Бурение таких скважин повышало не только стоимость самой скважины, но и требовало использования достаточно большого перечня дополнительного специального оборудования. Опыт эксплуатации показал, что использование данного метода было оправданно только на тех месторождениях, где затраты окунались за счёт высоких дебптов скважин. Это, естественно, ограничивало его распространение. В большинстве нефтедобывающих компаний России решается задача по адаптации данного метода для внедрения на существующем добывающем фонде скважин.

Задача поддержания уровня добычи нефти на месторождениях, вступивших в позднюю стадию разработки, за счёт внедрения более эффективных технологий, позволяющих обеспечивать необходимый в условиях рыночных отношений уровень рентабельности, является одной из основных. Особенно актуальной задача оказалась для многопластовых месторождений, в частности, для разработки технологий по приобщению ранее неразрабатываемых запасов нефти верхнележащих горизонтов без бурения дополнительных скважин.

Если ранее по геологическим условиям необходимо было вовлекать в разработку запасы, сосредоточенные в верхних горизонтах, только после истощения и полной выработки нижних горизонтов, то использование технологии ОРД позволяет осуществля ть это одновременно.

Разрабатываемая технология изначально была сориентирована на разработку трудноизвлекаемых запасов нефти в условиях органических и неорганических отложений добывающих скважин НГДУ «Арланнефть» ООО «Баш-нефть-Добыча».

Решению этих проблем посвящены исследования В.Е. Андреева, А.Н. Адонина, A.C. Вирновского, В.Н. Ивановского, В.П. Максимова, И.Т. Мищенко, Р.Я. Кучумова, М.М. Сатгарова, H.H. Репина, Ю.В. Зайцева, Г.В. Молчанова, Ю.В. Пчелинцева, М.М. Загирова, P.A. Максутова, Н.И. Хисамутдинова, С.Г. Бабаева, Я.М. Кагана, М.Д. Валеева, С.Г. Валишина, Х.Г. Давлетшина, K.P. Уразакова, В.Г. Карамышева, Б.Б. Крумана, Л.С. Каплана и многих других.

В сложившейся ситуации возникла необходимость также и разработки новых технологий интенсификации добычи для рентабельной эксплуатации скважин в осложнённых условиях и, в первую очередь, усовершенствования используемых технологий.

Цель работы - внедрение технологии ОРД штанговым глубинным (ШГН) и электроцентробежным (ЭЦН) насосами применительно к многопластовым месторождениям и разработка технологии и технических средств повышения производительности скважин осложнённого фонда месторождений НГДУ «Арланнефть» ООО «Баншефть-Добыча».

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

- исследование механизма образования и предупреждения неорганических отложений с применением химических методов;

- разработка электрохимического метода и технических устройств предупреждения образования неорганических и асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), эмульсин и коррозии в подземном оборудовании добывающих скважин;

- внедрение одновременно-раздельной добычи нефти по схеме ЭЦН + ШГН применительно к скважинам месторождений НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».

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 результатов работы:

- исследована возможность применения химических реагентов в виде раствора с попутно-добываемой водой;

- изучена возможность использования установок с рабочими колёсами из полимерных композиционных материалов (ПКМ) для предупреждения негативного влияния неорганических отложений в первых (2-8) ступенях ЭЦН;

- установлено, что негативное влияние блуждающих токов и статического электричества на глубинно-насосное оборудование может быть снижено за счёт использования устройства дренажной защиты, устанавливаемого ниже погружного электродвигателя;

- опробована установка одновременно-раздельной добычи нефти по схеме ЭЦН + ШГН применительно к скважинам многопластовых месторождений НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».

На защиту выносятся:

- результаты экспериментального исследования повышения эффективности ингибиторной защиты с применением химических реагентов в виде раствора с попутно-добываемой водой;

- эффекты при электролизе высокоминерализованных пластовых вод, эмульгированных в нефти;

- результаты промысловых исследований электродренажной защиты скважинного оборудования;

- результаты внедрения высокоэффективного комплексного метода и устройств одновременно-раздельной добычи нефти по схеме ЭЦН + ШГН применительно к скважинам многопластовых месторождений.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработанные методические рекомендации и технические средства позволяют предупредить образование неорганических отложений, сократить применение ингибиторов, использование дозировочных насосов и увеличить межремонтный период работы скважин осложнённого фонда.

Разработанные методические рекомендации и комплекс технических решений по предупреждению асфальтосмолопарафиновых отложений используются на Арланском месторождении НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».

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

Апробация результатов 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-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VIII Конгресса нефтегазопро-мышленников России (г. Уфа, 2009 г.).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 научных трудах, в том числе в 2 ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ, получены 2 патента РФ.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 108 наименований. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц и 18 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе рассмотрены технологии борьбы с органическими отложениями при добыче нефти в условиях НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча».

Одной из причин, снижающих эффективность эксплуатации скважин, является образование органических отложений, которые появляются в призабой-ной зоне скважин и на поверхности глубинно-насосного оборудования. Образование отложений приводит к снижению добычи нефти, преждевременному выходу из строя дорогостоящего оборудования и дополнительным ремонтам скважин, а в итоге - к ухудшению технико-экономических показателей нефтегазодобывающих предприятий.

Месторождения НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» находятся на поздней стадии разработки, характеризующейся высокой обводнённостью скважин, и осложнены образованием органических и неорганических отложений. Нефть месторождений высоковязкая, тяжёлая, сернистая с низким выходом лёгких фракций.

Добыча нефти за 2010 год составила 3,889 млн тонн, из них более 20 % добывается из скважин, осложнённых органическими отложениями, и 11,8 Vorn скважин, осложнённых неорганическими отложениями.

Осложнённый АСПО фонд НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» на 01.01.2011 г. составил 584 скважины (рисунок 1) с ежесуточной добычей 2,427 тыс. тонн нефти. Проблема борьбы с АСПО приобретает особую актуальность, так как в последние годы замечается увеличение тяжёлых, высокомолекулярных композиций в составе добываемой продукции скважин. В 2010 году, согласно СТО 03-177-2005 и СТО 03-178-2005, для предупреждения образования АСПО применялись ингибиторы Сонпар-5401, Сонпар-5403,

СНПХ-7941 при удельных дозировках 200 г/т, для удаления - растворители Сонпар-5402, СНПХ-7870.

Всего в 2010 году проведено 23 076 обработок по предупреждению и удалению АСПО, в том числе 824 обработки растворителем АСПО. Средний расход ингибиторов составил 6,4 кг, растворителей - 243 кг на одну обработку (рисунок 1).

| cmi.in.2inn ши.щ.гит phi.iii.2ihi

Рисунок 1 - Фонд скважин осложнённых органическими отложениями, по НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» за 2008-2010 годы

Таблица I - Использование химреагентов для обработок скважин, осложнённых АСПО

Виды химреагентов План 2010 года Факт 2010 года Отклонение, +/-

Ингибиторы АСПО, т 145,2 144,2 -1,0

Сонпар-5401 29,2 38,067 8,9

Сонпар-5403 0 86,43 86,43

СНПХ-7941 116,0 19,687 -96,3

Растворители АСПО, т 187,2 201,0 13,8

Сонпар-5402 0 180,1 180,1

СНПХ-7870 187,2 20,9 -166,3

Для повышения эффективности обработок предложено уменьшить время циркуляции путём заливки химреагента в виде раствора с попутно-добываемой водой с целью преодоления нефтяного слоя затрубного пространства (за счёт повышения плотности жидкости, большей плотности нефти). При этом основ-

ной целью циркуляции остается только смыв раствора с поверхности межтрубного пространства. При необходимом объеме жидкости для смыва отложений с условием покрытия поверхности межтрубного пространства на 1/3 площади и толщиной 2 мм время циркуляции многократно уменьшается. Результаты расчетов времени циркуляции ингибитора АСПО и деэмульгаторов Тцир по формуле представлены в таблице 2.

т =Я-4-4-

ам/24

где II - коэффициент, учитывающий площадь покрытия поверхности насосно-компрессорных (НКТ) и обсадной колонны, 11= 1/3;

п - толщина пленки, покрывающей поверхность обсадной колонны и НКТ, п = 2 мм;

Ндин - динамический уровень, м; с10к - диаметр обсадной колонны, м; <1Нкт - диаметр НКТ, м; Оскв- дебит скважины, м3/сут.

Таблица 2 — Результаты расчётов времени циркуляции Тцир (обсадная колонна 0 146 мм)

Динамический уровень, м Время циркуляции, мин, при дебите скважины

1 м3/сут 2 м3/сут 5 м3/сут 10 м3/сут 15 м3/сут 20 м3/сут 50 м3/сут

600 180 120 37 18 12 9 4

800 240 120 49 25 16 12 5

1000 300 180 60 30 20 15 6

Во второй главе проанализирован опыт, накопленный при эксплуатации оборудования в осложнённых скважинах. Результаты анализа позволили разработать систему мониторинга технического состояния проблемных скважин с учётом воздействия осложняющих факторов.

В частности, эксплуатация глубинно-насосных установок в НГДУ «Ар-ланнефть» осложнена образованием отложений неорганических солей в их рабочих элементах (порядка 514 скважин). По сравнению с 2009 годом произошло уменьшение количества скважин, имеющих отложения неорганических солей. Это связано с более качественным анализом фонда за счёт внедрения Программы шестикомпонентного анализа в комплексе с прогнозированием образования неорганических отложений «Прогнозирование образования осадков сложного состава в добывающих скважинах «Прогноз-2009.хЬ>». Программа разработана на основе математической обработки результатов лабораторного анализа химического состава попутно-добываемых вод и отложений добывающих скважин согласно РД 03-05752503-060-2000 «Прогнозирование образования осадков сложных составов и их вида в добывающих скважинах».

С целью повышения эффективности эксплуатации установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) в условиях образования неорганических отложений в скважины НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» были спущены установки, укомплектованные рабочими колёсами из полимерных композиционных материалов с различными схемами комбинированной сборки насоса для предупреждения негативного влияния неорганических отложений, в первую очередь, в начальных 2-8 ступенях ЭЦН.

Для определения эффективности внедрения УЭЦН с рабочими колёсами из ПКМ были выбраны 5 скважин НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча», в рабочих органах которых при подземных ремонтах скважин были обнаружены сульфидосодержащие отложения (таблица 3).

Таблица 3 - Результаты внедрения УЭЦН с рабочими колёсами из полимерных композиционных материалов

Номер скважины Месторождение Тип установки Кол-во ступеней До ремонта После ремонта

ВСЕГО в т.ч. из ПКМ колбе <3™, м5/сут Рнефтм. т/сут МРП, сут м3/сут т/сут МРП, сут

423 Арланское ЭЦН-20-900 127+127 127+127 уп 16,2 3,10 335 19,8 4,40 1136

433 Арланское ЭЦ11-18-900 217 217 УП 17,1 1,90 181 20,5 2,50 306

440 Арланское ЭЦН-80-1000 114+114 первые 114 УП 101,4 1,70 484 121,6 2,40 869

773 Арланское ЭЦН-250-800 50+68+68 50+68+68 УП 245,5 3,10 659 295,8 4,20 1318

78ДРЛ Арланское ЭЦ11-60-900 192 192 жкп 49 1,48 358 63,0 1,93 1181

Примечание. У Г1 - углепластик, ЖКП - жидкокристаллический полимер , МРП - межремонтный период.

Как видно из таблицы 3, после внедрения рабочих колёс из полимерных композиционных материалов и исключения образования неорганических отложений МРП работы данных скважин вырос в среднем в 2,3 раза. Практически по всем скважинам заметного снижения дебита, равно как и осложнений, связанных с отложением неорганических отложений, не наблюдается. На 01.04.2011 г. все скважины находятся в работе.

Также рассмотрен механизм электрохимического разрушения оборудования скважин, оснащённых УЭЦН. Согласно теории о статической электризации тел, при соприкосновении двух разнозаряженных веществ из-за неравновесности атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов, а в жидкостях - ещё и ионов, с образованием двойного электрического'слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов, значение которой зависит от таких факторов, как диэлектрические свойства материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении и температуры поверхностей этих тел.

Электрические заряды, образующиеся на элементах скважшшого оборудования, например протекторе и НКТ, могут взаимно нейтрализоваться, но в некоторых случаях, когда заряды велики и разность потенциалов также значительна, может произойти быстрый искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования. Несмотря на то что сформировавшийся разряд является переносчиком весьма небольшого количества энергии, высокая разность потенциалов и скорость их изменения влекут образование токов, достаточных для инициирования изначально незаметных повреждений, следствием которых может произойти нарушение целостности металла скважинного оборудования.

Негативные последствия проявлений влияния блуждающих токов и статического электричества, также ответственных за коррозионное разрушение трубопровода, проявляются во многих областях экономики. Применительно к нефтяной промышленности следует отметить такие, как возможность появления и накопления электрических зарядов при движении нефти, нефтепродуктов

и газов по трубопроводам, при сливо-наливных операциях, заполнении или освобождении емкостей, разбрызгивании или распылении жидкостей, дросселировании потоков сжатых газов, пропаривании и других операциях.

Учитывая необходимость рассеивания статического заряда, и, следовательно, защиты скважинного оборудования от электрохимической коррозии, необходимо иметь возможность его постоянного и надёжного заземления через проводящие элементы в процессе добычи. Конструктивное решение по обеспечению стекания электрических зарядов с элементов скважинного оборудования представлено на рисунке 2. Предупреждение коррозионного разрушения достигается за счет того, что в нижней части УЭЦН размещается проволочный щёточный диск, материалом для изготовления которого является коррозионно-стойкая, высоколигированная витая сталь. Наружный диаметр диска превышает внутренний диаметр обсадной колонны. Данный диск обеспечивает гарантированный гальванический (металлический) подвижный контакт корпуса погружного двигателя с обсадной колонной.

Рея&М-СОГХТ633-30' Счклпмкит ПтдяпеШ

1 - шпилька; 2 - шайба; 3 - ниппель; 4 - муфта; 5 - гайка; 6 - диск щёточный (лепестковый)

Рисунок 2 - Устройство для защиты установок ШГН и ЭЦН

от электрохимической коррозии (патент 93458 РФ)

Устройство работает следующим образом. За счёт упругих деформаций эластичных элементов (проволок) щёточного диска обеспечивается электрический контакт корпуса погружного электродвигателя с обсадной колонной, уравнивая тем самым электрические потенциалы всего подземного оборудования, исключая его электрохимическое разрушение. Во время спуска УЭЦН в скважину щёточный диск обеспечивает стекание блуждающих токов.

В третьей главе рассмотрены особенности применяемых техники и технологий одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых месторо-ждениий. Из более 2000 нефтяных месторождений РФ 70 % - многопластовые.

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в данной области начаты под руководством Н.К. Байбакова с конца 1950-х годов в Татарии, Башкирии, Грозном, Куйбышеве. Созданы, прошли промысловые испытания и серийно выпускались системы с параллельными и концентричными колоннами НКТ (рисунок 3). За пятилетие с 1969 по 1974 годы в нефтяной промышленности СССР на ОРД перевели более 2500 скважин, а в период с 1974-го по 1979 год ещё около 2000 скважин.

ОРД

X

Добыча

Совместный

подъём продукции

Раздельный подъём продукции объектов

ппд

Одноканальное

(скяажшшое штуцирование)

Отдельный канал

Разделение режимов скважинным штудированием Параллельный лифт Концентричный лифг Полые штанги Концентричные колонны ПКТ

Объёмное разделение Спаренные насосы Дифференциальный насос Насос двойного действия Поочерёдная эксплуатация объектов Параллельные колонны НКТ

Рисунок 3 - Структура различных компоновок для ОРД

Тогда же была разработана схема, состоящая из одной или нескольких колонн НКТ и некоторого количества пакеров для пластов, которые необходимо разобщить либо из-за разности давления, либо из-за того, что нельзя смешивать их продукцию.

Например, основные объекты разработки в Татарстане - это угленосные и девонские горизонты. Смешение продукции этих пластов даёт продукт относительно низкой стоимости, в связи с чем принято решение поднимать нефть отдельно из каждого пласта. Как известно, есть две основные конфигурации ОРД - с использованием концентричных колонн НКТ и параллельных колонн НКТ для подъёма продукции разных пластов или для закачки и подъёма жидкости.

Анализ показал, что оборудование для ОРД является более сложным, чем оборудование для обычной эксплуатации, что может снизить надёжность всей системы добычи. Так, например, если скважина малого диаметра, то это означает невозможность использования параллельных труб, а отказ от использования одного из элементов при концентричном размещении НКТ приводит к тому, что приходится останавливать добычу из всех эксплуатируемых пластов.

Таким образом, переходу па технологию ОРД или ОРЗ должно предшествовать чёткое определение цели применения раздельной эксплуатации (закачки) с тщательным подбором скважин, переводимых на ОРД (ОРЗ).

В свою очередь, к известным элементам систем ОРД необходимо добавлять модули с автономным питанием и встроенными программами, которые по тем условиям, которые получает управляющий элемент (по давлению, температуре, количеству свободного газа, по плотности откачиваемой жидкости и т.д.), могут принимать решение сами, без участия персонала. Решением может быть частичное перекрытие (т.е. уменьшение проходного сечения штуцера), либо наоборот, открытие этого штуцера, либо полное закрытие штуцера.

Довольно часто используются компоновки для ОРЗ в нагнетательных скважинах, в том числе потому, что зачастую жидкость необходимо закачивать не только в целях поддержания пластового давления, но и для утилизации по-путно-добываемой воды. В этом случае нужно проводить закачку воды для ППД

в один из продуктивных пластов, а утилизацию воды - в другом пласте, не имеющем сообщения с продуктивными горизонтами добывающей скважины.

Установки для ОРЗ в ООО «Татнефть» на 01.09.2010 г. внедрены в 199 скважинах, общий объем закачки по подключенным пластам составил 3960 тыс. м3 воды, а дополнительная добыча нефти по реагирующим добывающим скважинам - 318,8 тыс. тонн.

После появления компьютерных систем и станций управления, позволяющих менять рабочие характеристики добывающего оборудования, усложнились и выросли задачи «интеллектуальных» систем: сбор, анализ и хранение информации о работе систем; управление системами в целях получения максимального количества нефти (увеличения МРП, снижения энергопотребления и т.д.).

В четвёртой главе рассмотрено применение оборудования для одновременно-раздельной добычи при эксплуатации промежуточных пластов терри-генной толщи нижнего карбона (ТТНК) Арланского месторождения. Разработка Арланского нефтяного месторождения с точки зрения выработки запасов нефти отличается сложностью и связана с рядом особенностей:

- наличием в разрезе продуктивной толщи большого числа пластов;

- резкой зональной неоднородностью (отдельные пласты представлены коллекторами лишь на 10... 15 % от площади месторождения);

- высокой вязкостью нефти в пластовых условиях.

Около 92 % начальных балансовых запасов (НБЗ) и свыше 95 % суммарных начальных извлечённых запасов (НИЗ) приходятся на долго терригенной толщи нижнего карбона; во второй по величине запасов толще карбонатов ка-широ-подольского горизонта среднего карбона содержатся 6,5 % НБЗ и 3,2 % суммарных НИЗ, а на долю остальных приходятся 1,8 % НБЗ и 1,5% суммарных НИЗ. Около 11 % запасов ТТНК приурочены к тонким прерывистым пластам «промежуточной» пачки. Они, как и все запасы карбонатных толщ, относятся к трудноизвлекаемым. Распределение начальных запасов нефти по продуктивным пластам ТТНК Арланского месторождения представлены на рисунке 4 и в таблице 4.

50581 тыс. шин

11%

389368 гмс. тонн

89%

I Осщщные пл.кп.1 В "Промиктточные" план

Рисунок 4 - Доля «промежуточных» пластов в общем объёме начальных извлекаемых запасов по ТТНК Арланского месторождения на начальный период разработки

По ТТНК Арланского месторождения наибольший коэффициент извлечения нефти (КИН) достигнут по основным пластам С-П - 47,9 %, С-Ш - 36,7 % и С-VI - 38,7 %, при среднем КИН 39,0 % (без Вятской площади), по промежуточным пластам значение КИН колеблется от 13,3 % до 28,6 %.

Таблица 4 - Показатели запасов нефти ТТНК Арланского

месторождения

Показатели Пласты Алексин-ский горизонт Е без учета Алексин-ского горизонта

1 11 III 1У0 IV V У10 VI

Начальные геологические запасы, тыс. т 21299 389298 74289 3627 51976 71044 27667 358394 11127 997594

Начальные извлекаемые запасы, тыс. т 7520 195591 34443 758 15035 21528 5740 159334 6565 439895

Утверждённый КШ1, д.ед. 0,353 0,502 0,464 0,212 0,289 0,303 0,207 0,445 0,590 0,441

Всего добыто нефти, тыс. т 6092 184751 27053 509 12569 15266 4466 141794 5502 392501

Текущий КИН, д.ед. 0,286 0,475 0,364 0,140 0,242 0,215 0,161 0,396 0,494 0,393

Коэффициент использования НИЗ, % 81,0 94,5 78,5 67,1 83,6 70,9 77,8 89,0 83,8 89,2

Достижение высокого КИН по основным пластам возможно, если планомерно осуществлять их разделение (изоляция пластов), не допуская отборов больших технологически неоправданных объемов попутной воды, которая снижает экономически рентабельный КИН.

На месторождениях НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» с каждым годом увеличивается доля запасов нефти с низкопроницаемыми и маломощными коллекторами (НПМК), которые содержатся и в так называемых «промежуточных» пластах многопластовых месторождений. Общими для всех залежей и участков с НПМК является низкая продуктивность скважин, сложность поддержания пластового давления, слабая изученность механизма фильтрации жидкостей в этих коллекторах.

Большие сложности возникают при разработке залежей нефти нижнего карбона Арланского месторождения. Это месторождение является многопластовым: в разрезе терригеннон толщи нижнего карбона выделяются восемь продуктивных пластов (сверху - вниз) - C-I, C-II, C-III, C-IV0, C-IV, C-V, C-VIo, C-VI. Наиболее выдержанными и имеющими площадное распространение с высокими коллекторскими свойствами являются пласты C-II и C-VI (средняя нефтснасыщенная толщина 2,5...9,2 м, проницаемость 0,5...1,0 мкм2), причём один из них расположен в кровле ТТНК.

Низкими фильтрационными свойствами, заглинизированностыо и приры-вистостыо характеризуются так называемые «промежуточные» пласты (C-I, C-III, C-IV«, C-IV, C-V, C-VI0). Среднее значение нефтенасыщенной толщины этих пластов колеблется от 0,6 до 1,7 м, средняя проницаемость изменяется от 0,10 до 0,39 мкм2.

Для многопластовых месторождений с целью сокращения капитальных вложений на бурение скважин (отдельной сетки на каждый из эксплуатационных объектов), а также эксплуатационных расходов и срока освоения месторождения идут на укрупнение эксплуатационных объектов. При этом, как правило, не удается достигнуть заданного коэффициента нефтеизвлечения и суммы

потенциальных возможностей каждого из пластов эксплуатационного объекта, и суммарное значение дебитов значительно меньше.

Тем не менее, для повышения рентабельности скважины с одновременным использованием энергетического потенциала, в том числе для минимизации влияния осложняющих условий, целесообразно подключить к ней менее продуктивные пласты.

С целью внедрения технологии ОРД из двух пластов с разными коллек-торскими характеристиками в 2009 году для испытания в НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» было приобретено спецоборудование с применением в компоновке погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти из нижнего пласта и скважинного штангового насоса - для добычи из верхнего пласта.

Схема установки изображена на рисунке 5. Установка содержит электропогружной насос 1 с входным модулем 2, в котором помещён герметичный ввод 3 кабеля 4 для электродвигателя 5 в кожух 6, охватывающий электродвигатель 5 и соединённый хвостовиком 7 с пакером 8, разделяющим верхний 9 и нижний 10 пласты. Выход насоса 1 через клапан 11 соединён каналом 12 с колонной лифтовых труб 13. Вход штангового насоса 14 соединён каналом 15 с межтрубным пространством 16, а выход - с колонной насосно-компрессорных труб 13. Насос 14 приводится в действие штангами 17.

Продукция нижнего пласта 10 поступает через пакер 8 и хвостовик 7 в кожух 6 с электродвигателем 5 через входной модуль 2 на приём электропогружного насоса 1 и перекачивается им через обратный клапан 11 и канал 12 в полость насосно-компрессорных труб 13 и далее на поверхность. Продукция верхнего пласта 9 поступает через межтрубное пространство и канал 15 на приём штангового насоса 14 и перекачивается им в колонну насосно-компрессорных труб 13, по которой она, смешиваясь с продукцией нижнего пласта 10, поднимается на поверхность. Насос приводится в действие штангами 17.

Рисунок 5 - Схема установки для одновременно-раздельной добычи

Собирают электродвигатель 5 с кожухом 6, входным модулем 2 и частью кабеля 4 в цеховых условиях ООО «Нефтекамский завод нефтепромыслового оборудования». Присоединение насоса 1 и остальной части кабеля 4 осуществляется на устье скважины. Режим работы установки определяется параметрами используемых насосов.

Для смешивания продукции пластов, разобщённых накером, применяется смеситель скважинной жидкости (рисунок 6).

Смеситель скважинной жидкости состоит из корпуса 1, снабжённого на обоих концах присоединительными резьбами НКТ 0 89 мм (ГОСТ 633-80), для монтажа УЭЦН с кожухом. Корпус 1 содержит три осевых канала диаметрами 20, 20 и 30 мм для транспортировки продукции из нижнего пласта до насосно-компрессорных труб, а также боковой клапан - для добычи продукции верхнего пласта с ШГН, при этом вход бокового канала выполнен наклонным вниз под углом 15...60° к оси для исключения его засорения твёрдыми частицами. В вер-

тикальную часть бокового канала на резьбе монтируется технологический патрубок 2 (для установки манжетного якоря), нижняя часть которого оборудована клапанным узлом, состоящим из шара 7, седла 6, герметизированного уплотнителем 5, клапанной клетки 4, седло 6 закрепляется гайкой 3.

1 ! ! |*в. \ \ А , О • 31.

$ 1 :-!-! : | ; 1 %

1 ¡1 1

Рисунок 6 - Смеситель скважинной жидкости

Параметры работы скважины № 2984 до внедрения оборудования ОРД представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Параметры работы скважины № 2984 до внедрения оборудования ОРД

Параметры Данные

Насос 73-ННБ-57-45-12-2

Глубина спуска насоса, м 908

Объект разработки ТТНК С-У1

Средний дебит жидкости, м3/сут 34

Средний дебит нефти, т/сут 0,6

Обводнённость, % 98

Среднее давление на приёме насоса, агм 85...90

26 марта 2009 года на скважине № 2984 было проведено внедрение технологии одновременно-раздельной эксплуатации пластов одного объекта с разными коллекторскими характеристиками. В результате, после приобщения пла-

ста терригенной толщи нижнего карбона С-1У, п скважину было спущено глу-биино-пасоспос оборудопаиие специальной конструкции. Пласт С-У1 ТТНК эксплуатируется установкой ЭЦН5-45-1300, из пласта С-1У ТТМК отбор осуществляется насосом НВ-32. Параметры работы скпажнны № 2984 с оборудованием для одновременно-раздельной добычи представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Параметры работы скважины № 2984 с оборудованием для ОРД

Параметры ШГН ЭЦН

Насос 73-11Н1Б-Л-32-35-15-2-И ЭЦП 45-1300

Глубина спуска насоса, м 1178 1272

Объект разработки ТТНК С-1\' 1ТНК-СУ1

Средний дебит жидкости, м7сут 1,8 58,5

Средний дебит нефти, т/сут 0,7 1,0

Обводнённость, % 56 98

Средине давление на приёме насоса, атм 10.. .30 85...90

Сравнивая данные таблиц 5 и 6, видно, что после внедрения оборудования для ОРД средний дебит скважины вырос: но нефти - с 0,6 до 1,7 т/сут, по жидкости - с 34 до 60 м3/сут.

Результаты технико-экономических показателен внедрения оборудования для ОРД в скважину № 2984 Лрланского месторождения представлены в таблице 7. Предполагаемый объём пнедреппя оборудования для ОРД в скважинах Лрланского месторождения представлен в таблице 8.

Таблица 7 — Технико-экономические показатели внедрения оборудования для ОРД в скважину № 2984 Лрланского месторождения

11оказателн Г.д. изм. До внедрения 11осле впедрепня Отклонение

абсолютное %

Объем добычи нефти т 208 447 239 114

Себестоимость одной тонны нефти руб. 2017,857 2013,990 -3,867 -0,1916

Стоимостная оценка результатов тыс. руб. - 1 513,15 - -

Стоимостная оценка затрат тыс. руб. - 943,00 - -

Экономический эффект тыс. руб. - 570,15 - -

Чистая прибыль тыс. руб. - 456,13 - -

Таблица 8 - Предполагаемый объём внедрения оборудования для ОРД в скважинах Арлаиского месторождения

Показатели Пд. изм. Объекты внедрения Всего НГДУ «Арланнефть»

«Промежуточные» пласты TT1IK Пласты капшро-подольских отложений «транзитных» скважин

Количество скважин СКВ. 61 403 464

Средний дебит одной скважины т/сут 2,5 3,0 2,9

Средний дебит всех скважин т/сут 152,5 1 209,0 1 361,5

После проведения мероприятия объём добычи нефгп увеличился па 239 тонн, себестоимость добычи нефти уменьшилась на 3,86 руб./т., рост прибыли составил 456,13 тыс. рублей.

Выводы н рекомендации

Учитывая необходимость рассеивания статического заряда па корпусных элементах скиажннного оборудования и, следовательно, для защиты от электрохимической коррозии, необходимо его надёжное заземление через проводящие элементы. Скважинпые стекатели (патент 93458 РФ) внедрены па двух проблемных скважинах Арланского месторождения для подконтрольной эксплуатации.

Применительно к Арланскому месторождению одновременно-раздельная добыча по однолифтовой схеме ЭЦН + ШГН позволила:

- вовлечь в разработку ранее неработающие интервалы, отрегулировать выработку запасов нефти по каждому продуктивному пласту в отдельности;

- увеличить коэффициент нефтеотдачи;

- увеличить дебит скважин;

- уменьшить срок разработки многопластового Арланского нефтяного месторождения;

- сократить капитальные вложения па бурение скважин.

По результатам внедрения рекомендовано оборудовать оборудованием 464 скважины НГДУ «Арланнефть» ООО «Башнефть-Добыча» (таблица 8) для эксплуатации «промежуточных» пластов. Внедрение оборудования на всех запланированных скважинах позволит получать дополнительную добычу в объёме 1361,5 т/сут.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

Ведущие рецензируемые научные журналы

1. Гумеров А.Г., Рахимкулов А.И., Куршев A.B. Устройство и работа оборудования для одновременно-раздельной добычи нефти из двух объектов с использованием штангового глубинного и электроцентробежного насосов // Научно-технический журнал «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - 2010. - Вып. 4 (82). - С. 49-53.

2. Рахимкулов А.И., Куршев A.B., Хужин М.Н. Установка для одновременно-раздельной добычи нефти на скважине № 2984 Арланского месторождения // Научно-техничесий журнал «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2011.-Вып. 1 (83).-С. 21-26.

Патенты

3. Патент на полезную модель 93456 РФ, МПК Е 21 В 37/00. Устройство защиты трубопроводов от внутренней коррозии / A.B. Куршев, В.А. Тубаяков, А.Р. Эпштейн, JI.P. Хасаншин, В.Р. Мурзагулов (РФ). - 2009146837; Заявлено 16.12.2009; Опубл. 27.04.2010. Бюл. 12.

4. Патент на полезную модель 93458 РФ, МПК Е 21 В 43/00. Устройство защиты погружной насосной установки от коррозии / A.B. Куршев, В.А. Тубаяков, А.Р. Эпштейн, Л.Р. Хасаншин (РФ). - 2009146468; Заявлено 16.12.2009; Опубл. 27.04.2010. Бюл. 12.

Прочие печатные издания

5. Куршев A.B. Повышение эффективности работы электроцентробежного насоса в условиях образования неорганических отложений // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, научн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2009. - С. 167-169.

6. Куршев A.B. Исследование характера и механизма осадконакопления в электроцентробежных насосах // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, на-

учн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышлен-ников России. - Уфа, 2009. - С. 174-175.

7. Куршев A.B. Влияние неорганических отложений на основные показатели работы установок электроцентробежных насосов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер, научн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2009. - С. 176-178.

8. Хайбуллин P.M., Куршев A.B., Подъяпольский А.И. Технологии оптимизации работы УЭЦН в условиях высокого газосодержания //Проблемы ре-сурсо- и энергосбережения в технологиях освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Матер, научн.-практ. конф. 27 мая 2009 г. в рамках VIII Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2009. - С. 309-314.

9. Куршев A.B., Хайбуллин P.M., Костенюк С.А. Совершенствование технологии добычи нефти на основе микрозародышевой технологии // НТЖ «Нефть. Газ. Новации». - 2009. - Вып. 3. - С. 28-31.

10. Подъяпольский А.И., Тубаяков В.А., Куршев A.B., Эпштейн А.Р. Контроль проходимости агрегатов в эксплуатационной колонне // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер, научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. в рамках IX Российского энергетического форума. - Уфа, 2009. - С. 58-59.

11. Подъяпольский А.И., Тубаяков В.А., Куршев A.B., Эпштейн А.Р. Устройство предотвращения коррозионного разрушения скважинного оборудования нагнетательных скважин // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер, научн.-практ. конф. 21 октября 2009 г. в рамках IX Российского энергетического форума. - Уфа, 2009. - С. 151-153.

12. Подъяпольский А.И., Эпштейн А.Р., Куршев A.B., Мурзагулов В.Р. Электрохимический метод снижения коррозионного износа внутренней поверхности промысловых трубопроводов // Трубопроводный транспорт - 2009. Матер. V Междунар. учебн.-научн.-практ. конф. — Уфа, 2009. - С. 327-330.

13. Куршев A.B., Юсупов О.М., Карамышев В.Г., Хасаншин JI.P. Способ защиты электроцентробежного насоса от отложений солей // НТЖ «Нефть. Газ. Новации». - 2010. - Вып. 5. - С. 68-70.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 19.11.2011 г. Бумага писчая. Заказ № 279. Тираж 100 экз. Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.