9. Водоподготовка на морских месторождениях для поддержания пластового давления

Первоначальное пластовое давление обычно является достаточным для обеспече­ния подъема нефти из эксплуатационных скважин на поверхность, но продолжаю­щаяся добыча при естественном режиме на истощение влечет снижение пластового давления, а соответственно и объемов добычи. Естественные режимы разработки дают возможность достичь так называемой первоначальной нефтеотдачи, т.е. извле­чения приблизительно 25% первоначальных запасов нефти. Экономическая целесо­образность в увеличении степени нефтеотдачи и возможно большем увеличении коли­чества добытой нефти привела к росту значимости вторичных методов разработки с использованием заводнения для поддержания первоначального пластового давления.

В большом перечне задач по освоению ресурсов континентального шельфа про­блема максимального извлечения нефти занимает ведущее место, поскольку макси­мум добытой нефти способствует эффективности капитальных вложений, неотъем­лемых при освоении морских месторождений.

Во всем мире проблеме эффективности максимального извлечения уделяется ог­ромное внимание и наиболее признанным путём считается заводнение продуктивных пластов с целью поддержания пластового давления (ППД), неуклонно снижающего­ся по мере роста объемов добытой нефти. ППД, как правило, осуществляют с самого начала разработки месторождения в объемах, превышающих объемы добычи продук­ции в 1,3—1,8 раза в зависимости от геологической структуры, включающей разно­образные параметры, такие как пористость и проницаемость пласта, слагаемые поро­ды, физико-химические свойства флюидов в пластовых условиях и т.д.

Море — наиболее распространенный источник воды для закачки, в особенности на начальном этапе разработки; на суше могут применяться пластовая и речная (озерная) воды.

Для обеспечения фильтрации нефти в пористых осадочных коллекторах между порами должно существовать сообщение, и размер сообщающихся пор должен быть достаточным для фильтрации флюидов с необходимой скоростью. На практике для поддержания проницаемости и пористости пласта необходимо удаление из закачива­емой воды взвешенных частиц, включающих в себя морские организмы, частицы нефти, глину, бактерии, продукты коррозии и т.д., так что система очистки воды для заводнения может быть достаточно сложной. Итак, параметры качества нагнета­емой воды определяются инженерами по разработке на основе исследований и испы­таний образцов керна. Они позволяют установить допустимые значения размеров и концентраций мехпримесей в воде, исследовать совместимость воды источника с пластовой водой, возможность продолжения добычи после снижения первоначаль­ного пластового давления.

Качество исходной воды должно быть исследовано в течение определенного про­межутка времени, чтобы быть уверенным, что возможные сезонные колебания не окажут негативного влияния на работу установки подготовки воды. Необходим регу­лярный отбор проб с регистрацией всех параметров воды после лабораторных иссле­дований применимости ее для нагнетания. В некоторых случаях, для получения еще более надежных показателей, проводятся и пилотные испытания.

При разработке всего комплекса технических решений по водоподготовке необ­ходимо, прежде всего, изучить все свойства продуктивного пласта, подлежащего заводнению. С этой целью создается модель пласта со всеми присущими ему особен­ностями, с тем чтобы изучить:

• характер вытеснения нефти закачиваемой в пласт водой (морской и пласто­вой);

• характер взаимодействия реальной морской воды с пластовой;

• необходимость воздействия определенных химреагентов на морскую и пласто­вую воды;

• интенсивность заводнения и т.п.;

• влияние температуры закачиваемой в пласт воды (что особенно важно для вытеснения высоковязких и тяжелых нефтей);

• влияние газонасыщенности на характер вытеснения;

• влияние дозируемых в воды химреагентов (с предварительным их выбором).

Зная качество воды для нагнетания, пластовые требования и все вопросы совме­стимости, можно разработать соответствующую схему очистки воды. В схеме должно уделяться внимание (в особенности для морской добычи) требованиям по размеру и весу и, разумеется, стоимости оборудования, с целью достижения простой, надеж­ной работы с необходимыми параметрами.

Забор воды обычно производится из срединного морского слоя, где попадание взвешенного материала с поверхности и со дна сведено к минимуму. Поверхностные слои содержат биологический материал в форме морских водорослей/планктона, концентрация которых обыкновенно подвержена сезонным изменениям и харак­теризуется так называемыми «периодами цветения», когда увеличенные скорости роста могут приводить к проблемам с фильтрацией. Донные слои могут содержать значительное количество неорганических примесей, поднятых со дна моря волновой активностью и течениями.

Морская вода насыщена кислородом, который вместе с соленостью образует сильно коррозионную жидкость, требуя особого внимания к выбору материалов.

Контроль содержания микроорганизмов в системе закачки обычно осуществляет­ся хлором как бактерицидом. Без стерилизации аэробные и анаэробные бактерии, размножаясь без помех, могут привести к закупорке пласта, в то время как морская микроорганика, увеличиваясь, блокировала бы систему пласт — скважина — обору­дование — трубопроводы. Производство хлора из морской воды путем электролиза, где бактерицид получается в удобной форме разбавленного раствора гипохлорита, устраняет необходимость в доставке и использовании газообразного хлора. Он может подаваться непосредственно в морскую воду у подъемных насосов в количестве, необходимом для эффективного уничтожения бактерий. Раствор гипохлорита явля­ется высококоррозионным и должен подаваться по пластиковым или титановым трубам.

Грубая фильтрация морской воды широко применяется для удаления наиболее крупного взвешенного материала, обеспечивая разгрузку основных фильтров в пе­риоды цветения или штормов. Она также очищает воду, предназначенную для обрат­ной промывки фильтров с отсыпкой, предотвращающей закупоривание системы распределения обратной промывки. В случаях применения морской воды для комму­нальных целей, эти фильтры помогают устранить увеличение концентрации взве­шенных материалов в трубах и емкостях. Фильтры грубой очистки обычно автомати­ческие, с обратной промывкой, обеспечивающие нормальную работу во время очи­стки — удаление мехпримесей размером более 80—100 мкм. В случае предполагаемых особенно бурных периодов цветения или сильных возмущений морского дна, филь­трационные мощности должны быть соответственно рассчитаны, с тем чтобы обес­печить их постоянную работу в любое время.

Требования к закачиваемой профильтрованной морской воде очень высоки: по­казатель в 95—98% удаления всех частиц размером более 2 мкм достаточно типичен. В большинстве случаев морская вода имеет невысокую концентрацию взвешенных частиц, с преобладанием высокого процента частиц размером менее 5 мкм.