Файл: 1. 1 Территориальное расположение Капитоновского месторождения 3.docx
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 575
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Территориальное расположение Капитоновского месторождения
1.2 Тектоническое строение Капитоновского месторождения
1.3 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
1.4 Нефтегазоносность Капитоновского месторождения
2 Технико-технологическая часть
2.1 Анализ эксплуатации фонда скважин, оборудованных УШГН
2.2 Технология добычи нефти УШГН, краткая характеристика оборудования
2.3 Осложнения при эксплуатации скважин, оборудованных УШГН
2.4 Причины и условия образования АСПО
2.5 Механизм образования АСПО в условиях Капитоновского месторождения
2.6 Новые технологии на скважинах, оборудованных УШГН
4. Производственная безопасность и охрана труда
4.1 Анализ вредных производственных факторов и обоснование мероприятий по их устранению
когда АСПО в скважине незначительно, является дебит свыше 35 т/сут.
АСПО образуются во многих скважинах с низкой обводненностью нефти, доля которых от общего количества скважин составляет 32 %. Второе место по частоте образования АСПО занимают скважины, имеющие обводненность от 50 до 90 %. Характерной особенностью формирования АСПО в таких скважинах является их образование не только в НКТ, но и в насосном оборудовании (более 50 % ремонтов).
Влияние температуры в пласте и в стволе скважины.
Нефть является сложной по химическому составу смесью компонентов, которые, в зависимости от строения и внешних условий, могут находиться в разных агрегатных состояниях. Снижение температуры вызывает изменение агрегатного состояния компонентов, приводящее к образованию центров кристаллизации и росту кристаллов парафина.
Характер распределения температуры по стволу скважины существенно влияет на парафинообразование и зависит от:
- интенсивности передачи тепла от движущейся по стволу скважины жидкости окружающим породам. Теплопередача зависит от градиента температур жидкости и окружающих скважину пород и теплопроводности кольцевого пространства между подъемными трубами и эксплуатационной колонной;
- расширения газожидкостной смеси и ее охлаждения, вызванного работой газа по подъему жидкости.
Влияние газовыделения.
Лабораторные исследования показали, что на интенсивность образования парафиноотложений оказывает влияние процесс выделения и поведения газовых пузырьков в потоке смеси. Известно, что газовые пузырьки обладают способностью флотировать взвешенные частицы парафина. При контакте пузырька с поверхностью трубы частицы парафина соприкасаются со стенкой и откладываются на ней. В дальнейшем процесс отложения парафина нарастает вследствие его гидрофобности. На стенке трубы образуется слой из кристаллов парафина и пузырьков газа. Чем менее газонасыщен этот слой, тем большую плотность он имеет. Поэтому более плотные отложения образуются в нижней части подъемных труб, где пузырьки газа малы и обладают большей силой прилипания к кристаллам парафина и стенкам трубы.
Влияние скорости движения газожидкостной смеси.
Интенсивность образования АСПО во многом зависит от скорости течения жидкости. При ламинарном характере течения, то есть низких скоростях потока, формирование АСПО происходит достаточно медленно. С ростом скорости (при турбулизации потока) интенсивность отложений вначале возрастает. Дальнейший рост скорости движения газожидкостной смеси ведет к уменьшению интенсивности отложения АСПО: большая скорость движения смеси позволяет удерживать кристаллы парафина во взвешенном состоянии и выносить их из скважины. Кроме того, движущийся поток срывает часть отложений со стенок труб, чем объясняется резкое уменьшение отложений в интервале 0-50 м от устья скважины. При больших скоростях движения поток смеси охлаждается медленнее, чем при малых, что также замедляет процесс образования АСПО.
Влияние шероховатости стенок труб.
Состояние поверхности труб влияет на образование отложений. Микронеровности являются очагами вихреобразования, разрыва слоя, замедлителями скорости движения жидкости у стенки трубы. Это служит причиной образования центров кристаллизации отложений, прилипания кристаллов парафина к поверхности труб, блокирования их движения между выступами и впадинами поверхности. В случае, когда значение шероховатости поверхности труб соизмеримо с размером кристаллов парафина, либо меньше его, процесс образования отложений затруднен.
Влияние электризации.
Процесс образования АСПО носит адсорбционный характер. Адсорбционные процессы сопровождаются возникновением двойного электрического слоя на поверхности контакта парафина с газонефтяным потоком. При механическом нарушении равновесного состояния данного слоя на поверхности трубы или слоя парафина появляются некомпенсированные заряды статического электричества, то есть происходит электризация, как поверхности трубы, так и поверхности кристаллов парафина, что усиливает адгезию парафина к металлу.
На поздней стадии разработки нефтяных месторождений изменились геолого-технические условия добычи нефти, и расширилась область возможного формирования отложений.
АСПО в условиях высокой обводненности скважин образуются в соответствии со следующей теоретической моделью.
На поздней стадии разработки увеличивается глубина формирования АСПО, что обусловлено интенсивным снижением пластовой температуры за счет закачки большого количества холодной воды, а, следовательно, общим снижением теплового потока.
Появление газовой фазы в потоке, с одной стороны, увеличивают удельный объем контактирующего со стенками нефтепромыслового оборудования носителя парафина (нефти), улучшая условия для формирования отложений за счет более интенсивной подпитки материалом растущих кристаллов.
При выделении газа растворяющая способность нефти снижается за счет уменьшения массы растворителя, в связи с этим создаются условия для более раннего появления кристаллов. В присутствии смол и асфальтенов происходит глубокое изменение формы и структуры кристаллов. Адсорбция асфальтосмолистых веществ на поверхности кристалла приводит к возникновению дендритов структур большего объема и низкой плотности, свободные полости которых заполнены нефтью.
Таким образом, увеличение содержания смолистых веществ в составе нефти изменяет форму и структуру образующихся АСПО. Присутствие воды в добываемой продукции обусловливает проявление факторов, влияющих на формирование данных отложений.
Пленочно-абсорбционный механизм
При адсорбции нефтерастворимых ПАВ из неполярной фазы среды при контакте металла с двумя несмешивающимися жидкостями типа нефть – вода на поверхности металла формируется двойной слой поверхностно-активных молекул. Первый слой прочно закреплен на твердом теле и направлен гидрофобными группами в окружающую среду, а второй слой,
обратно ориентированный, направлен гидрофильными группами в сторону водной фазы. Между слоями заключено равновесное количество углеводорода, что делает структуру похожей на пластинчатую мицеллу, закрепленную одной стороной на твердом теле. Пленка углеводорода смачивает поверхность нефтепромыслового оборудования тонким слоем и продвигается вверх. В области, где температура поверхности нефтепромыслового оборудования ниже температуры начала кристаллизации парафина, из пленочной нефти начинаются подпитка растущих кристаллов и формирование отложений. Утолщаясь, обедненные парафином пленки когезионно срываются, и процесс повторяется многократно.
Капельно-абсорбционный механизм
При движении водонефтяной эмульсии по стволу скважины под действием турбулентных пульсаций, обладающих энергией, достаточной для переноса отдельных капель нефти в радиальном направлении и контактировании их с поверхностью оборудования, капли нефти ударяются о стенки НКТ. Встречаясь с поверхностью оборудования, капли нефти, содержащие асфальтены, смолы и парафины, абсорбируются тонкой плёнкой нефти, смачивающей эту поверхность. При последующих столкновениях капель нефти с плёнкой углеводорода на поверхности нефтепромыслового оборудования эти капли, обладая достаточной для их присоединения кинетической энергией, также переходят в эту пленку и осуществляют доставку парафина к образующим отложениям.
Поворотные муфты
Поворотные муфты предназначены для дозирования крутящего момента штанговращателя при реактивном закручивании канатной подвески. При применении 2 поворотных муфт изменений в работе УШГН не зафиксировано.
Фильтр сетчатый «ФС-73»
«ФС»-73 предназначен для уменьшения количества попадающих в насос механических примесей путем их фильтрации. Область применения находится в пределах:
За 2009 год применялся 391 фильтр (324 новых и 67 использованных).
В виду значительных ограничений в области применения, потребность на 2010 год в ФС-73 составляет 80 штук.
Газосепаратор «Компакт»
«Компакт» предназначен для защиты насосов от попадания механических примесей и свободного газа. Использование твин-принципа, надежность, возможность многоразового использования, эффективность сепарации газа и отделения механических примесей, простота изготовления позволяет применять «Компакт» без ограничений за 2008-2009 годы применялось 5 комплектов. По предварительным расчетам потребность на 2010 г. составляет 90 комплектов.
Фильтр ССТ
Первоначально предназначался для инерционного отделения механических примесей ЭЦН, но из-за отсутствия комплектующих частей был адаптирован к ШГН. Работа 10 ССТ показала недостаточные фильтрующие свойства, но газосепарационные свойства на самом высоком уровне.
Газопесочный якорь ГПЯ-ГР
Газопесочный якорь предназначается для защиты насосов от попадания механических примесей, содержащихся в добываемой жидкости. Применение ГПЯ-ГР на 39 скважинах показало эффективную работу при обводненности продукции более 80%, при газосодержание на приеме менее 15%. При ревизии в отстойниках зафиксировано наличие механических примесей крупного фракционного состава. В связи с увеличивающимся фондом скважин после ГРП, потребность в данном устройстве растет, по предварительным расчетам на 2002 год, составляет 70 комплектов.
Газосепаратор «Экос»
Газосепаратор «ЭКОС» предназначен для защиты насосов от вредного влияния газа и механических примесей. Спущен в единственном экземпляре. Эффективность сепарации газа высока, но использование проволочного фильтрующего элемента ограничивает область применения на скважинах с АСП-проявлениями.
Пакера – отсекатели AVA
Пакера - отсекатели (ПО) – это пневмомеханическое устройство, предназначенное для отсечения нижней части скважины с целью защиты эксплуатируемого объекта разработки от попадания раствора глушения, предотвращения попадания оборудования на забой при полетах.
Нормальная работа ПО требует тщательных подбора скважин и расчета рабочих параметров, трудоемкую подготовку ствола скважины, квалифицированных посадки пакера и спуска насосного оборудования. На 1.01.2009 на фонде ШГН установлено 5 ПО, 4 из них в работе, наблюдается сокращение времени вывода на режим более чем в 2.5 раза. Накапливается опыт работы с данным оборудованием. Предварительная потребность на 2010 год 30 штук на фонде ШГН. После детального анализа отказавшего оборудования возможно увеличение количества скважин под установку ПО в 1.5 раза.
АСПО образуются во многих скважинах с низкой обводненностью нефти, доля которых от общего количества скважин составляет 32 %. Второе место по частоте образования АСПО занимают скважины, имеющие обводненность от 50 до 90 %. Характерной особенностью формирования АСПО в таких скважинах является их образование не только в НКТ, но и в насосном оборудовании (более 50 % ремонтов).
Влияние температуры в пласте и в стволе скважины.
Нефть является сложной по химическому составу смесью компонентов, которые, в зависимости от строения и внешних условий, могут находиться в разных агрегатных состояниях. Снижение температуры вызывает изменение агрегатного состояния компонентов, приводящее к образованию центров кристаллизации и росту кристаллов парафина.
Характер распределения температуры по стволу скважины существенно влияет на парафинообразование и зависит от:
- интенсивности передачи тепла от движущейся по стволу скважины жидкости окружающим породам. Теплопередача зависит от градиента температур жидкости и окружающих скважину пород и теплопроводности кольцевого пространства между подъемными трубами и эксплуатационной колонной;
- расширения газожидкостной смеси и ее охлаждения, вызванного работой газа по подъему жидкости.
Влияние газовыделения.
Лабораторные исследования показали, что на интенсивность образования парафиноотложений оказывает влияние процесс выделения и поведения газовых пузырьков в потоке смеси. Известно, что газовые пузырьки обладают способностью флотировать взвешенные частицы парафина. При контакте пузырька с поверхностью трубы частицы парафина соприкасаются со стенкой и откладываются на ней. В дальнейшем процесс отложения парафина нарастает вследствие его гидрофобности. На стенке трубы образуется слой из кристаллов парафина и пузырьков газа. Чем менее газонасыщен этот слой, тем большую плотность он имеет. Поэтому более плотные отложения образуются в нижней части подъемных труб, где пузырьки газа малы и обладают большей силой прилипания к кристаллам парафина и стенкам трубы.
Влияние скорости движения газожидкостной смеси.
Интенсивность образования АСПО во многом зависит от скорости течения жидкости. При ламинарном характере течения, то есть низких скоростях потока, формирование АСПО происходит достаточно медленно. С ростом скорости (при турбулизации потока) интенсивность отложений вначале возрастает. Дальнейший рост скорости движения газожидкостной смеси ведет к уменьшению интенсивности отложения АСПО: большая скорость движения смеси позволяет удерживать кристаллы парафина во взвешенном состоянии и выносить их из скважины. Кроме того, движущийся поток срывает часть отложений со стенок труб, чем объясняется резкое уменьшение отложений в интервале 0-50 м от устья скважины. При больших скоростях движения поток смеси охлаждается медленнее, чем при малых, что также замедляет процесс образования АСПО.
Влияние шероховатости стенок труб.
Состояние поверхности труб влияет на образование отложений. Микронеровности являются очагами вихреобразования, разрыва слоя, замедлителями скорости движения жидкости у стенки трубы. Это служит причиной образования центров кристаллизации отложений, прилипания кристаллов парафина к поверхности труб, блокирования их движения между выступами и впадинами поверхности. В случае, когда значение шероховатости поверхности труб соизмеримо с размером кристаллов парафина, либо меньше его, процесс образования отложений затруднен.
Влияние электризации.
Процесс образования АСПО носит адсорбционный характер. Адсорбционные процессы сопровождаются возникновением двойного электрического слоя на поверхности контакта парафина с газонефтяным потоком. При механическом нарушении равновесного состояния данного слоя на поверхности трубы или слоя парафина появляются некомпенсированные заряды статического электричества, то есть происходит электризация, как поверхности трубы, так и поверхности кристаллов парафина, что усиливает адгезию парафина к металлу.
2.5 Механизм образования АСПО в условиях Капитоновского месторождения
На поздней стадии разработки нефтяных месторождений изменились геолого-технические условия добычи нефти, и расширилась область возможного формирования отложений.
АСПО в условиях высокой обводненности скважин образуются в соответствии со следующей теоретической моделью.
-
Единственным источником формирования кристаллов парафина являются молекулы парафина, растворенные в нефти и выстраивающие кристаллическую решетку твердой фазы. -
Кристаллы парафина, образующие плотные отложения на поверхности оборудования совместно с асфальтосмолистыми веществами, зарождаются непосредственно на этой поверхности при снижении температуры на ней ниже температуры кристаллизации. -
Появляются два механизма доставки носителя парафина (нефти) в область формирования АСПО:
-
пленочно-абсорбционный; -
капельно-абсорбционный.
На поздней стадии разработки увеличивается глубина формирования АСПО, что обусловлено интенсивным снижением пластовой температуры за счет закачки большого количества холодной воды, а, следовательно, общим снижением теплового потока.
Появление газовой фазы в потоке, с одной стороны, увеличивают удельный объем контактирующего со стенками нефтепромыслового оборудования носителя парафина (нефти), улучшая условия для формирования отложений за счет более интенсивной подпитки материалом растущих кристаллов.
При выделении газа растворяющая способность нефти снижается за счет уменьшения массы растворителя, в связи с этим создаются условия для более раннего появления кристаллов. В присутствии смол и асфальтенов происходит глубокое изменение формы и структуры кристаллов. Адсорбция асфальтосмолистых веществ на поверхности кристалла приводит к возникновению дендритов структур большего объема и низкой плотности, свободные полости которых заполнены нефтью.
Таким образом, увеличение содержания смолистых веществ в составе нефти изменяет форму и структуру образующихся АСПО. Присутствие воды в добываемой продукции обусловливает проявление факторов, влияющих на формирование данных отложений.
Пленочно-абсорбционный механизм
При адсорбции нефтерастворимых ПАВ из неполярной фазы среды при контакте металла с двумя несмешивающимися жидкостями типа нефть – вода на поверхности металла формируется двойной слой поверхностно-активных молекул. Первый слой прочно закреплен на твердом теле и направлен гидрофобными группами в окружающую среду, а второй слой,
обратно ориентированный, направлен гидрофильными группами в сторону водной фазы. Между слоями заключено равновесное количество углеводорода, что делает структуру похожей на пластинчатую мицеллу, закрепленную одной стороной на твердом теле. Пленка углеводорода смачивает поверхность нефтепромыслового оборудования тонким слоем и продвигается вверх. В области, где температура поверхности нефтепромыслового оборудования ниже температуры начала кристаллизации парафина, из пленочной нефти начинаются подпитка растущих кристаллов и формирование отложений. Утолщаясь, обедненные парафином пленки когезионно срываются, и процесс повторяется многократно.
Капельно-абсорбционный механизм
При движении водонефтяной эмульсии по стволу скважины под действием турбулентных пульсаций, обладающих энергией, достаточной для переноса отдельных капель нефти в радиальном направлении и контактировании их с поверхностью оборудования, капли нефти ударяются о стенки НКТ. Встречаясь с поверхностью оборудования, капли нефти, содержащие асфальтены, смолы и парафины, абсорбируются тонкой плёнкой нефти, смачивающей эту поверхность. При последующих столкновениях капель нефти с плёнкой углеводорода на поверхности нефтепромыслового оборудования эти капли, обладая достаточной для их присоединения кинетической энергией, также переходят в эту пленку и осуществляют доставку парафина к образующим отложениям.
2.6 Новые технологии на скважинах, оборудованных УШГН
Поворотные муфты
Поворотные муфты предназначены для дозирования крутящего момента штанговращателя при реактивном закручивании канатной подвески. При применении 2 поворотных муфт изменений в работе УШГН не зафиксировано.
Фильтр сетчатый «ФС-73»
«ФС»-73 предназначен для уменьшения количества попадающих в насос механических примесей путем их фильтрации. Область применения находится в пределах:
-
фракционный состав механических примесей более 0,2 мм. -
незначительное содержание АСП-соединений в продукции скважины.
За 2009 год применялся 391 фильтр (324 новых и 67 использованных).
В виду значительных ограничений в области применения, потребность на 2010 год в ФС-73 составляет 80 штук.
Газосепаратор «Компакт»
«Компакт» предназначен для защиты насосов от попадания механических примесей и свободного газа. Использование твин-принципа, надежность, возможность многоразового использования, эффективность сепарации газа и отделения механических примесей, простота изготовления позволяет применять «Компакт» без ограничений за 2008-2009 годы применялось 5 комплектов. По предварительным расчетам потребность на 2010 г. составляет 90 комплектов.
Фильтр ССТ
Первоначально предназначался для инерционного отделения механических примесей ЭЦН, но из-за отсутствия комплектующих частей был адаптирован к ШГН. Работа 10 ССТ показала недостаточные фильтрующие свойства, но газосепарационные свойства на самом высоком уровне.
Газопесочный якорь ГПЯ-ГР
Газопесочный якорь предназначается для защиты насосов от попадания механических примесей, содержащихся в добываемой жидкости. Применение ГПЯ-ГР на 39 скважинах показало эффективную работу при обводненности продукции более 80%, при газосодержание на приеме менее 15%. При ревизии в отстойниках зафиксировано наличие механических примесей крупного фракционного состава. В связи с увеличивающимся фондом скважин после ГРП, потребность в данном устройстве растет, по предварительным расчетам на 2002 год, составляет 70 комплектов.
Газосепаратор «Экос»
Газосепаратор «ЭКОС» предназначен для защиты насосов от вредного влияния газа и механических примесей. Спущен в единственном экземпляре. Эффективность сепарации газа высока, но использование проволочного фильтрующего элемента ограничивает область применения на скважинах с АСП-проявлениями.
Пакера – отсекатели AVA
Пакера - отсекатели (ПО) – это пневмомеханическое устройство, предназначенное для отсечения нижней части скважины с целью защиты эксплуатируемого объекта разработки от попадания раствора глушения, предотвращения попадания оборудования на забой при полетах.
Нормальная работа ПО требует тщательных подбора скважин и расчета рабочих параметров, трудоемкую подготовку ствола скважины, квалифицированных посадки пакера и спуска насосного оборудования. На 1.01.2009 на фонде ШГН установлено 5 ПО, 4 из них в работе, наблюдается сокращение времени вывода на режим более чем в 2.5 раза. Накапливается опыт работы с данным оборудованием. Предварительная потребность на 2010 год 30 штук на фонде ШГН. После детального анализа отказавшего оборудования возможно увеличение количества скважин под установку ПО в 1.5 раза.