Экологически безопасные технологии предупреждения осложнений при ра

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

В.А. Мордвинов, М.С. Турбаков

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2013

elib.pstu.ru

УДК 622.276 М79

Рецензент:

канд. техн. наук, доцент А.А. Злобин, (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Мордвинов, В.А.

М79 Экологически безопасные технологии предупреждения осложнений при разработке нефтяных месторождений / В.А. Мордвинов, М.С. Турбаков. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 95 с.

ISBN 978-5-398-01080-0

Рассмотрены осложнения при эксплуатации добывающих скважин, в основном на нефтяных месторождениях Пермского Прикамья. Более детально рассмотрены вопросы образования асфальтеносмолопарафиновых отложений на скважинном оборудовании, способы и технологии предупреждения образования этих отложений и их удаления.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению 131000 «Нефтегазовое дело».

Учебное пособие издано при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг. (соглашение 14.В37.21.1534).

УДК 622.276

2

elib.pstu.ru

6.Методика оценки технико-экономической эффективности внедрения технологий предупреждения образования

7.4.Расчёт и построение кривой изменения температуры насыщения нефти парафином

3

elib.pstu.ru

8.Методологические основы разработки мероприятий по предупреждению образования и удалению

9.Подготовка исходных данных при выборе технологий предупреждения образования и удаления

4

elib.pstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

В зависимости от состава добываемой продукции, геологофизических условий и технологических факторов процесс эксплуатации нефтедобывающих скважин может быть осложнен образованием асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО), осаждением на поверхностях скважинного оборудования минеральных солей, образованием кристаллогидратов, высоковязких водонефтяных эмульсий, коррозией и др.

Образование АСПО – наиболее распространенный на нефтяных месторождениях Пермского края вид осложнений при эксплуатации добывающих скважин. Отложения на поверхностях скважинного оборудования представляют собой сложную смесь со значительным содержанием асфальтеносмолопарафиновых веществ (АСПВ), масел, воды и механических примесей. Состав отложений зависит от природы нефти, от места локализации АСПО и от термодинамических условий, при которых происходит эксплуатация скважин.

До настоящего времени вопросы механизма образования отложений АСПВ в скважинах изучены недостаточно для того, чтобы однозначно представлять весь этот сложный процесс, поэтому по-разному трактуется роль некоторых факторов при воздействии на скважинные потоки с целью предупреждения образования АСПО и в практической деятельности преобладает эмпирический подход к данному вопросу. По этой же причине эффективные в одних условиях (скважинах) методы, способы и технологии оказываются неэффективными или малоэффективными в других условиях. В то же время роль таких факторов, как давление, температура, характер смачиваемости омываемых поверхностей, скорость движения нефти при подъеме в скважинах, содержание смол, асфальтенов и твердых парафинов в составе пластовой нефти оценивается вполне однозначно, что даёт возможность в той или иной мере целенаправленно решать во-

5

elib.pstu.ru

просы предупреждения образования и удаления отложений АСПВ.

За последнее десятилетие разработка и применение различных технологий и технических устройств предупреждения образования АСПО в добывающих скважинах заметно активизировались. Внедрение новых технологий и проведение различных мероприятий, направленных на снижение влияния осложняющих факторов, являются одной из важных составляющих процесса оптимизации режимов работы нефтедобывающих скважин. Технико-экономическая оценка применяемых технологий в масштабах крупного нефтедобывающего предприятия должна способствовать повышению эффективности технико-техноло- гических мероприятий по предупреждению образования АСПО при эксплуатации добывающих скважин.

Различными аспектами повышения эффективности эксплуатации добывающих скважин в осложнённых образованием АСПО условиях занимались известные учёные и специалисты

В.П. Тронов, Ю.В. Шамрай, В.Н. Шарифуллин, G.A. Mansoori, S.I. Andersen, K.J. Leontaritis, I. Rahimian, M. Rogalski и др.

6

elib.pstu.ru

1. ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПЕРМСКОГО КРАЯ

На территории Пермского края нефтегазопроявления распространены по всему разрезу осадочного чехла, промышленные скопления углеводородов обнаружены в семи комплексах палеозоя: девонский терригенный; верхнедевонско-турнейский карбонатный; нижне-средневизейский терригенный; верхневи- зейско-башкирский карбонатный; верейский терригенно-карбо- натный; каширско-гжельский карбонатный и нижнепермский карбонатный.

Общепринятым в Пермском крае является распределение месторождений по территориальной принадлежности к определенным нефтяным районам.

По этому признаку можно выделить шесть групп нефтяных месторождений: чернушинская, полазненская, осинская, ножовская, кунгурская и северная. Все объекты разработки на месторождениях различаются по запасам и основным геологофизическим характеристикам.

Геолого-физическая характеристика объектов разработки существенно зависит от начальных термодинамических условий – начальных пластового давления и температуры.

В табл. 1.1 приведено распределение по средним начальным значениям пластового давления и пластовой температуры нефтяных месторождений с учетом принадлежности их к определенным стратиграфическим единицам.

Девонские отложения, имеющие большую глубину залегания, характеризуются повышенными значениями начальных термодинамических параметров (давление, температура). Минимальные значения параметров относятся к месторождениям в среднекаменноугольных отложениях (средний карбон), находящихся на относительно небольших глубинах.

7

elib.pstu.ru

Таблица 1 . 1 Термодинамические параметры нефтяных залежей

Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений, преимущественно углеводородов и их производных. Физико-химические свойства нефти различных месторождений и даже различных пластов одного месторождения могут существенно отличаться.

По консистенции встречаются нефти от легко подвижных до высоковязких или застывающих при нормальных условиях. Цвет нефти меняется от зеленовато-бурого до чёрного.

В «Справочном пособии» [80] нефти подразделяются по вязкости в пластовых условиях на три класса: с малой (менее 5 мПа с), повышенной (5–30 мПа с) и высокой (более 30 мПа с) вязкостью (табл. 1.2).

Нефти кунгурской, северной и полазненской групп месторождений преимущественно характеризуются как маловязкие. Повышенная вязкость нефти характерна для месторождений осинской, чернушинской и частинской групп. Максимальное количество объектов, содержащих нефть высокой вязкости, относится к осинской группе месторождений.

8

elib.pstu.ru

Таблица 1 . 2 Распределение эксплуатационных объектов по вязкости нефти

По газонасыщенности пластовые нефти принято делить на четыре группы:

I группа – низкая газонасыщенность (менее 20 м3/т);

II группа – средняя газонасыщенность (от 20 до 60 м3/т); III группа – высокая газонасыщенность (от 60 до 120 м3/т); IV группа – оченьвысокаягазонасыщенность(более120 м3/т). Распределение объектов по значениям газонасыщенности

пластовой нефти приведено в табл. 1.3.

Низкая газонасыщенность пластовой нефти имеет место в той или иной степени для всех групп месторождений. В частности, для ножовскаой группы она является преобладающей, в большом количестве встречается на осинских и чернушинских месторождениях.

Все горные породы – коллекторы нефти и газа на территории Пермского края можно разделить на два основных типа: карбонатные и терригенные.

Распределение эксплуатационных объектов различных групп месторождений по типам коллекторов приведено в табл. 1.4.

9

elib.pstu.ru

Таблица 1 . 3

Распределение эксплуатационных объектов по газонасыщенности нефти

Таблица 1 . 4 Распределение объектов по типам коллекторов

В нефти содержатся следующие классы соединений:

– парафиновые углеводороды (алканы) – насыщенные (предельные) углеводороды с общей формулой CnH2n+2. Содер-

10

elib.pstu.ru