Файл: национальный исследовательский томский политехнический университет оператор по исследованию скважин.pdf

71
• флотация;
• центробежное разделение;
• диспергирование;
• удаление примесей поглотителями;
• озонирование.
В качестве технических средств для отстаивания воды используют резервуары-отстойники, нефтеловушки, пескоотделители и пруды- отстойники.
Насосные станции и установки для закачки воды
Кустовые насосные станции высокого давления (КНС) предназна- чены для повышения давления подготовленной воды до необходимой величины и закачки ее по водоводам высокого давления в нагнетатель- ные скважины. К насосным станциям подключается до нескольких де- сятков нагнетательных скважин. Количество нагнетательных скважин, приходящихся на одну КНС, различно и зависит не только от их взаи- морасположения по отношению к КНС, но и от приемистости конкрет- ной скважины данного куста. Кустовые насосные станции оборудуются центробежными насосами, специально разработанными для систем
ППД, – насосами ЦНС [14].
Наибольшее развитие получили кустовые насосные станции блоч- ного исполнения (БНКС). Основные особенности блочного построения конструкции КНС:
• малые габариты блока;

72
• блок напорной гребенки (БГ), предназначенный для учета и рас- пределения поступающей от насоса воды;
• распределительный коллектор;
• коллектор обратной промывки;
• пункт управления;
• расходомер с сужающим устройством;
• запорный вентиль;
• вентилятор;
• площадка для обслуживания;
• электропечь.
БКНС могут работать при температурах до –55 °С, а внутренний обогрев осуществляется за счет тепловыделения от электродвигателей.
Применение БКНС оправдано только при заводнении больших продук- тивных площадей, когда один насос обслуживает 10–15 нагнетательных cкважин, расположенных на значительных расстояниях друг от друга.
Заводнение малопродуктивных нефтяных пластов, а также неболь- ших месторождений и месторождений с трудноизвлекаемыми запасами требует применения дискретной закачки воды и соответственно приме- нения энергосберегающего оборудования. Малогабаритные БКНС предназначены для точечной закачки воды в определенные скважины какого-либо куста с требуемым объемом и давлением, обусловленными их приемистостью. Широко применяются малогабаритные БКНС на ос- нове центробежных горизонтальных центробежных насосов серии
УЦГН габаритных групп 5, 5А, 6 с подачей 25–130 м
3
/сут и напором
550–1800 м [18].
В комплект малогабаритной БКНС входят:
• насосный агрегат;
• станция управления;
• система контрольно-измерительных приборов;
• изотермический бокс;
• блок напорной гребенки;
• распределительный коллектор;
• напорные трубопроводы.
Для дискретной закачки воды и химических реагентов в нефтяные пласты и поддержания внутрипластового давления применяются также малогабаритные блочные КНС с установками ППД на основе плунжер- ных насосов высокого давления [22].
Индивидуальные погружные установки предназначены для нагне- тания воды в пласт практически в любом месте. В условиях удаленного расположения скважин от коммуникаций и других систем ППД прин-

73 цип индивидуального расположения системы ППД в отдельных сква- жинах является наиболее оптимальным [18].
Применяются:
• индивидуальные установки с нижним приводом (погружным двигателем). Конструктивно они выполнены по перевернутой схеме от- носительно традиционного УЭЦН. Поток жидкости направляется свер- ху вниз, обеспечивая закачку воды в пласт;
• индивидуальные установки с верхним приводом. Применяются обычные промышленные асинхронные электродвигатели различной мощности, что намного облегчает их ремонт и обслуживание. Установ- ка монтируется в любую выбранную скважину на ее устье на специаль- ной раме.
Оборудование нагнетательных скважин
Устье нагнетательной скважины оборудуется стандартной армату- рой, рассчитанной на максимальное ожидаемое при закачке технологи- ческих жидкостей давление [14]. Арматура должна обеспечивать герме- тичность скважины, подвеску насосно-компрессорных труб, процессы восстановления приемистости, измерение давления и приемистости скважины. Вода от кустовой насосной станции подаётся через тройник устьевой арматуры в НКТ. Выбор параметров НКТ нагнетательных скважин осуществляют исходя из условий механической прочности и допустимых потерь напора при закачке воды. Расход закачиваемой в на- гнетательную скважину воды регулируется задвижкой или регулятором расхода, рассчитанным на автоматическое регулирование расхода в пределах от 50 до 1600 м
3
/сут при рабочем давлении до 21 МПа.
Подготовка нефти, воды и газа
На разных стадиях разработки нефтяных месторождений содер- жание воды в нефти колеблется от практически безводной до 98–99 %.
При движении нефти и воды по стволу скважины и трубопроводам происходит их взаимное перемешивание. В результате образуются эмульсии.
Кроме высокоминерализованной воды в нефти во взвешенном со- стоянии могут содержаться кристаллики солей. Добываемую нефть не- обходимо освободить от воды, солей и механических примесей как можно раньше, с момента образования эмульсии, не допуская ее старе- ния. Основная масса солей удаляется вместе с водой в процессе обезво- живания. Однако для предотвращения коррозии оборудования и обра- зования солевых отложений необходимо глубокое обессоливание неф-

74 ти. Для этого в нефть подается пресная вода, в результате чего образу- ется искусственная эмульсия, которая затем подвергается разрушению.
Для обезвоживания и обессоливания нефти применяют установки подготовки нефти (УПН). Кроме того, на этих установках проводятся мероприятия по снижению способности нефти к испарению с целью уменьшения потерь легких углеводородов, т. е. осуществляется стаби- лизация нефти [25].
Основными способами обезвоживания и обессоливания являются:
• холодный отстой;
• термохимическое и электрическое обезвоживание и обессолива- ние.
Холодный отстой заключается в том, что в нефть вводят деэмуль- гатор, и в результате отстоя в сырьевых резервуарах из нефти выпадает свободная вода.
Термохимическое обезвоживание и обессоливание основано на на- греве эмульсии и химическом воздействии на нее деэмульгаторов.
При нагреве эмульсии ее вязкость снижается, что облегчает отделение воды.
Обводненная (сырая) нефть поступает в сырьевой резервуар, отку- да насосом перекачивается в теплообменник. Здесь она подогревается до температуры 40–60 °C и далее поступает в паровой подогреватель, где подогревается паром до 70–100 °C. Дозировочный насос непрерыв- но из емкости подкачивает деэмульгатор через смеситель в эмульсию.
Обработанная деэмульгатором и подогретая эмульсия направляется в отстойник, где вода отделяется и отводится от нефти. Из отстойника обезвоженная и нагретая нефть через теплообменники и холодильники поступает в товарные резервуары, а затем направляется на переработку по нефтепроводу.
В теплообменниках нагретая нефть отдает тепло холодной нефти, после чего дополнительно охлаждается в холодильниках. Термохимиче- ские установки эксплуатируются под атмосферным и избыточным дав- лением, а также с промывкой горячей водой.
Также применяются комбинированные аппараты, в которых со- вмещены процессы подогрева, регенерации тепла нефти и отстоя при ее обезвоживании и обессоливании.
Электрическое обезвоживание и обессоливание основано на появ- лении разноименных электрических зарядов на противоположных кон- цах каждой капельки воды, а также на взаимном притяжении этих капе- лек и разрушении пленок нефти между ними в результате действия электрического поля.

75
На практике широко применяются установки, объединяющие тер- мохимическое обезвоживание с электрическим [25, 26].
Сырая нефть вместе с деэмульгатором поступает на прием насоса и через теплообменник и подогреватель направляется в отстойники тер- мохимической части установки. Затем она под остаточным давлением поступает в электродегидратор. Перед подачей в электродегидратор в нефть вводятся деэмульгатор и пресная вода. В электродегидраторе происходит разрушение эмульсий и выпадение освобожденной воды в процессе отстоя. Обессоленная и обезвоженная нефть направляется в промежуточную емкость, а оттуда насосом через теплообменники в то- варные резервуары. Вода из отстойников и электродегидраторов сбра- сывается в виде сточных вод. Для более глубокого обезвоживания и обессоливания могут применяться несколько электродегидраторов.
Таким образом, основными технологическими аппаратами и обо- рудованием обезвоживания и обессоливания нефти являются теплооб- менники, подогреватели, отстойники, электродегидраторы, резервуары, насосы, сепараторы-деэмульгаторы.
При транспорте нефти в результате испарения возможны потери легких фракций углеводородов.
Процесс стабилизации заключается в том, что нефть подогревают до температуры 80–120 °C в специальной стабилизационной колонне и отделяют легкие фракции. Обычно такие установки размещают в районе товарных резервуарных парков или на нефтесборных пунктах после ус- тановок обезвоживания и обессоливания.

76 4. ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН И ПЛАСТОВ
4.1. Основные методы исследования скважин и пластов
Исследование скважин – это комплекс исследовательских работ, проводимых на скважинах с определенными целями.
Основной целью исследования скважин является получение дан- ных о строении и свойствах продуктивных пластов, определение про- дуктивности (приемистости) скважины и технического состояния её ствола.
Исследование скважин проводятся как в процессе бурения, освое- ния, так и в процессе эксплуатации.
Сопоставление (корреляция) данных, полученных при исследова- нии скважин, пробуренных на одном месторождении (площади, залежи), дает практически полное представление о строении и свойствах продук- тивных пластов, физических и химических свойствах насыщающих его флюидов, положении ГНК, ВНК, ГВК, значении пластовых и забойных давлений, газовых факторов на данном участке месторождения.
Исследования, проводимые при поиске и разведке месторождения, – это исследования при бурении поисковых и разведочных скважин. Ис- следования, проводимые на начальном этапе разработки месторождения, являются первичными и имеют целью определение параметров и харак- теристик месторождения, количество запасов углеводородов и т. д.
В процессе выработки запасов нефти, условия в нефтяной залежи и в скважинах изменяются. Скважины обводняются. Пластовое давление снижается. Газовые факторы могут изменяться. Это приводит к необхо- димости повторных исследований. Данные исследования, проводимые в процессе разработки и эксплуатации месторождения, являются уточ- няющими и служат для повышения эффективности разработки данного месторождения. Иначе данные исследования скважин и пластов назы- ваются исследованиями для контроля за разработкой месторождения.
Методы исследования и их количество указаны в регламентирую- щих документах (РД 153-39.0-109-01).
Существует много методов исследования скважин и технических средств для их осуществления. Все они предназначены для получения информации:
• об объекте разработки;
• условиях и интенсивности притока нефти, воды и газа в скважину;
• изменениях, происходящих в пласте в процессе его разработки.

77
Такая информация необходима для организации правильных, эко- номически оправданных процессов добычи нефти, осуществления ра- циональных способов разработки месторождения, обоснования способа добычи нефти, выбора оборудования для подъема жидкости из скважи- ны, установления наиболее экономичного режима работы этого обору- дования при наиболее высоком коэффициенте полезного действия.
Геофизические методы опробования пластов
Для определения характера насыщения испытуемого интервала осуществляется вызов притока пластового флюида, иначе это называет- ся опробование пластов.
При опробовании пластов применяются различные скважинные инструменты, которые по конструктивному исполнению, особенности применения и назначению можно подразделить на три типа [28]:
• пластоиспытатели, спускаемые в скважину на колонне буриль- ных или насосно-компрессорных труб;
• аппараты, сбрасываемые внутрь колонны бурильных труб сразу после вскрытия при бурении намеченного объекта;
• аппараты, спускаемые в скважину на каротажном кабеле.
Наиболее полную информацию об исследуемом объекте получают с помощью пластоиспытателя на колонне труб. Аппараты второго и третьего типа позволяют осуществить только опробование пласта, по- этому их нередко называют опробователями.
Испытатели на трубах позволяют получать больше информации, так как они дают возможность создавать большую депрессию на пласт.
Эти испытатели снабжены глубинным манометром и термометром. Ис- пытатель устанавливается в выбранном интервале, который при помо- щи пакерующего устройства изолируется от верхней части разреза скважины (либо верхней и нижней – при двухпакерной системе). Кроме определения характера насыщения испытатель позволяет оценивать пластовое давление, среднюю, эффективную проницаемость, дебит притока и т. д. Работы пластоиспытателя проводятся как в открытом стволе, так и в стволе, обсаженном колонной.
Современный пластоиспытатель представляет собой совокупность инструментов, аппаратов и приборов, скомпонованных воедино для выполнения ряда функций, необходимых при испытании пласта и про- ведения измерений. Пластоиспытатель существующей конструкции на- зывается комплектом испытательных инструментов (КИИ).
Опробователи на кабеле
[29] снабжены управляемой с земной по- верхности гидравлической системой, герметически прижимающей про- боотборник к стенке скважины, а также баллонами, в которые благода-