Дипломный проект. методичка самост. Методические указания по самостоятельной работе Составитель Заливин Владимир Григорьевич
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
Контроль за изменением физико-химических свойств воды Изучению подлежат как поверхностные, так и глубинные источники, производится отбор проб – наиболее распространена методика определения начала загрязнения вод – сопоставление изменения хлор-иона, предельно допу- стимая концентрация для питьевых источников – 350 мг/л. Контроль за качеством подземных вод – гидрогеологическое изучение разреза до источников пресных вод и определение границ их распространения. Отбор проб на исследования и частота отбора устанавливаются геологической службой НГДУ. Контроль за состоянием почвы – проводится как визуально, так и лабора- торным методом. Лабораторный анализ включает отбор проб почвы, измельче- ние, отмыв в пресной, предварительно исследованной воде, отстой и химиче- ский анализ этой воды. Загрязнение воздушного бассейна – связано с выделением двуокись угле- рода (СО 2 ), H2S – сероводорода в местах подготовки нефти, сжигания газа или шлама в факелах. При выпадении осадков (дождь, снег) – могут образовываться кислоты, находящиеся в капельно-взвешенном и жидком состоянии, которые могут конденсироваться на поверхности и образовывать скопления. Вести наблюдения за изменением ветра, выпадением осадков. Пробы ис- следуются лабораторным способом. Утилизация отходов нефтепродуктов и хим.реагентов В местах приготовления химреагентов и закачки образуются остатки в виде нефтешлама, химшлама и твердых остатков. Аналогичное содержание остатков может быть и в сточной воде, применяемой для утилизации и закачки в пласт. К наиболее трудоемким, с точки зрения утилизации остатков шлама, от- носятся токсичные твердые частицы. Они могут содержаться в твердых осадках при силикатно-щелочном заводнении с добавкой других химреагентов и в ме- ханических примесях, при сернокислой и солянокислотной обработках. Твер- дые частицы разделяются за счет гравитационного эффекта и выпадают в ниж- 44 нюю часть технологических емкостей, которые необходимо периодически чи- стить. Для сбора остатков (шлама) используют канализационные емкости, амба- ры или водовозы. В случае применения водовозов отходы вывозятся на пункты их переработки. При использовании сырой нефти и воды в качестве дисперсной среды для химреагентов (эмульсий) в канализационной емкости (амбаре) обра- зуется четыре слоя. 1. верхний (первый слой) – нефть высоковязкого состава и частично эмульсионной структуры, которую следует собирать и утилизировать в системе подготовки нефти и воды. 2. Второй – водонефтяная эмульсия с примесью механических частиц 3. Третий – выделившиеся вода с примесью взвешенных механиче- ских примесей. 4. Четвертый – густой, уплотненный осадок или, как называют, дон- ный слой, в виде грубой суспензии, в нижней части которого имеются твердый осадок механических частиц в виде песка и твердого шлама. При чистке и утилизации верхние три слоя затруднений не вызывают. Нефть и нефтяную эмульсию при помощи плавающих трубных головок откачи- вают в систему подготовки нефти, а отделившуюся воду в систему водоподго- товки. Наиболее целесообразен метод чистки и утилизации шлама четвертого слоя с применением горения. Проблема чистки четырех слоев в том случае, ес- ли в ней содержатся токсичные вещества. Шламосодержащая масса с нефтепродуктами и химреагентами после освобождения от первых трех слоев смачивается в жидкой фазе, например до- бавкой чистой нефти. Затем эта масса откачивается в специальные емкости (во- довозы) и подается на прием установок сжигания нефтешлама. Метод утилиза- ции отходов сжиганием считается освоенным и надежным, принято считать, что все токсичные вещества переходят в газообразное состояние. Технология сжигания обеспечивает уменьшение объема на 90 %. Оставшуюся твердую без- вредную массу (шлак) захороняют в котлованах или используют в строитель- стве, в качестве наполнителя. Применяют также и другие виды переработки и утилизации отходов, такие как химические, механические, сорбционные, био- логические. Но экологичным считается тот, который обеспечивает их полное использование. 45 1.4. Гидродинамические методы. Гидродинамические методы повышения нефтеотдачи пластов, использу- емые при заводнении скважин, позволяют не только увеличить добычу сырья, но и снизить количество прокачиваемой воды и уровень обводненности выка- чиваемой жидкости. 1.4.1. Разработка месторождений с использованием заводнения Заводнение нефтяного пласта это введение в нефтяной пласт воды через нагнетательные скважины для целей поддержания пластового давления при разработке залежи нефти. Заводнение может быть искусственным и естественным. Промышленное применение нашло искусственное заводнение, когда за- качка воды в пласт закачивается с поверхности. Различают заводнение : законтурное, приконтурное, внутриконтурное. Законтурное заводнение Закачка воды производится через нагнетательные скважины, располо- женные в законтурной части месторождения. Нагнетательные скважины бурят за пределами залежи, вблизи внешнего контура нефтеносности. Добывающие скважины располагали рядами. Применяется в том случае, если ширина ВНЗ небольшая, пласт обладает хорошими коллекторскими свойствами (кпор – 12- 17 %, Кпрн. – 5 мД). Пример – Туймазинское месторождение (Башкирия). Ши- рокого распространения не получило. Приконтурное заводнение Нагнетательные скважины располагаются внутри залежи, в непосред- ственной близости от внешнего контура нефтеносности. Применяется для раз- работки небольших залежей (ширина не более 5 км). Применяют вместо законтурного, если наблюдается снижение проницае- мости в законтурной зоне. Нашло применение на Дмитровском месторождении (Куйбышевская обл). Внутриконтурное заводнение Нагнетательные скважины располагаются в чисто нефтяной части пласта. Впервые нашло применение на Ромашкинском месторождении (Татария). Внутриконтурное заводнение подразделяется: на блоковое заводнение, площадное, избирательное, очаговое. Система внутриконтурного заводнения с разрезанием залежи на отдель- ные площади применяется на крупных нефтяных месторождениях платформен- ного типа с широкими водонефтяными зонами. Водонефтяные зоны отрезают от основной части залежи и разрабатывают их по самостоятельным системам. Блоковое заводнение – нагнетательные скважины располагаются парал- лельными прямолинейными рядами, добывающие бурят рядами между нагне- тательными. Таким образом, залежь может разрабатываться по блокам незави- симо друг от друга. Делятся по числу рядов добывающих скважин в блоке на однорядные, трехрядные и пятирядные системы. 46 При однорядной системе – ряды нагнетательных и добывающих скважин чередуются, то отношение скважин 1:1. При трехрядной системе – отношение числа добывающих скважин к нагнетательным 3 (добывающие): 1(нагнетательные). Пятирядная система предусматривает бурение 5 рядов добывающих скважин между рядами нагнетательными, отношение 5 (добываю- щие):1(нагнетательные). На практике применяют смешанные блоковые системы, когда нагнета- тельные ряды скважин располагают одновременно как вкрест, так и параллель- но. Блоковые системы распространены по следующим причинам: 1. В зависимости от коллекторских свойств применяют различную ряд- ность: Пятирядная система применяется – при высоких значениях К прн , низкой вязкости, неоднородность и прерывистость пласта незначительные. Однорядная система – низкие значения проницаемости, высокая вязкость. 2. Рядные системы в процессе освоения месторождения позволяют без проблем переходить от одной системы к другой. 3. Нет проблем по обустройству месторождения. Площадное заводнение – добывающие и нагнетательные скважины рас- полагают по площади по геометрической сетке – квадратной или треугольной. Различают пяти-, семи- и девятиточечные системы. Пятиточечная система – квадрат, в углах расположены добывающие скважины, а в центре – нагнетательная. Семиточечная система – шестиугольник, в углах добывающие скважины, в центре нагнетательная скважина. Наиболее интенсивной считается девятиточечная система. Рис. 4.1. Площадная четырех- (а), пяти- (б), семи- (в), девятиточечная (г) и линейная (д, е) системы заводнения (с выделенными элементам) 1 — добывающие, 2 — нагне- тательные скважины 47 Недостаток площадного заводнения – назначение скважин, их располо- жение определяют на стадии проектирования – когда особенности строения пласта до конца не выявлены. Как результат – не все скважины (нагнетатель- ные) из проектного фонда реализуются. Избирательное заводнение – скважины под нагнетание воды выбирают после того, как площадь уже разбурена. Местоположение каждой нагнетатель- ной скважины определяют конкретными особенностями строения продуктив- ного пласта. Такая система – как избирательное заводнение применяется при разра- ботке сильно неоднородных пластов. Очаговое заводнение – нагнетательные скважины выбираются среди до- бывающих или пробуренных специально. Применяют как в качестве вспомогательного способа для вовлечения в процесс разработки отдельных линз или части пласта, не охваченных вытесне- нием. При естественном заводнении – нижние водоносные горизонты соединя- ются с объектом разработки. Способ эффективен тогда, когда напор в водонос- ных горизонтах выше, чем в продуктивном – пример, пласт Б 2 (меловые отло- жения) Советское месторождение. 1.4.2. Циклическое воздействие при заводнении пластов Полнота охвата пластов заводнением и нефтеотдача резко снижаются при геологической неоднородности пластов. Нагнетаемая вода прорывается к добывающим скважинам по высокопро- ницаемым слоям, оставляя не вытесненной нефть в малопроницаемых зонах. Для того чтобы повысить нефтеотдачу, в слабо дренируемой залежи в 50 годы было предложено циклическое заводнение, которое позволяет изменять направление фильтрационного потока. Механизм процесса. Искусственно создается давление путем изменения объемов нагнетания воды, т.е. таким образом, изменяя объем закачиваемой воды, можно повышать или понижать давление. При изменении давления в пласте, при увеличении объема нагнетания во- ды или снижения отбора жидкости – возникают перепады давления. При переносе фронта нагнетания в пласте создаются изменяющиеся по величине и направлению градиенты гидродинамического давления, нагнетае- мая вода внедряется в застойные малопроницаемые зоны и вытесняет из них нефть в зоны интенсивного движения воды. 48 Изменение направления фильтрационных потоков достигается за счет до- полнительного разрезания залежи на блоки, очагового заводнения, перераспре- деления отборов и закачки между скважинами, циклического заводнения. Ме- тод технологичен, требует лишь небольшого резерва и мощности насосных станций и наличия активной системы заводнения (поперечные разрезающие ря- ды, комбинация приконтурного и внутриконтурного заводнении и др.). Он поз- воляет поддерживать достигнутый уровень добычи нефти, снижать текущую обводненность и увеличивать охват пластов заводнением. Метод более эффек- тивен в случае повышенной неоднородности пластов, высоковязких нефтей и применения в первой трети основного периода разработки. Возникновение перепадов давлений – способствует внедрению воды из заводненных зон в нефтенасыщенные. Метод эффективен при неоднородности пластов. Применение метода на поздней стадии разработки не целесообразно. 1.4.3. Размещение скважин Под размещением скважин понимают сетку размещения и расстоя- ния между скважинами (плотность сетки), темп и порядок ввода скважин в ра- боту. Системы разработки подразделяют на следующие: с размещением сква- жин по равномерной сетке и с размещением скважин по неравномерной сетке (преимущественно рядами). Различают: равномерная сетка и неравномерная (преимущественно ряда- ми) сетка с размещением скважин. Размещение скважин по равномерной сетке различают: по плотности сет- ки, по темпу ввода скважин в работу, по порядку ввода скважин в работу. Сетки по форме бывают – квадратными, треугольными. При треугольной сетке скважин располагается больше, чем при квадратной (на 15 %). Под плотностью сетки скважин подразумевают отношение площади нефтеносности к числу скважин. Практикой разработки установлено, что в реальных неоднородных пла- стах плотность сетки оказывает влияние на нефтеотдачу пласта. Неоднородный пласт (прерывистость, наличие линз). Наибольшее влияние играет плотность в размере 25-30 га/скв, или (25-30)104 м 2 /скв. 1 га – 10 000 м 2 По темпу ввода скважин – различают одновременную и замедленную си- стемы разработки. Одновременная система – все скважины вводят в течении 1 до 3 лет. Замедленная система – ввод скважин в разработку более 3 лет. Применение равномерной сетки целесообразно – при работе пласта с не- подвижными контурами нефтеносности, т.е. при равном распределении пласто- вой энергии. Размещение скважин по неравномерной сетке – это выдержанные рассто- яния между рядами и между скважинами в рядах и с уплотнением центральной части месторождения. Такие системы применяют, когда режим водогазонапор- ный, напорно-гравитационный и смешанный. 49 Пример, Туймазинское месторождение – 500 м между рядами и 400 м между скважинами в рядах. 1.4.4. Потребности в воде для заводнения нефтяных залежей Характеризуются: 1. Простатой исполнения – не требует сложного оборудования (насосная станция). 2. Экономика. 3. Увеличение степени извлечения нефти из пластов. Для поддержания пластового давления в пласт закачивается вода через нагнетательные скважины под давлением от 5 до 30 МПа. Вода, закаченная в пласт, вытесняет нефть и затем длительное время от- бирается вместе с нефтью в постоянно нарастающих объемах. Для поддержания давления в пластах объем закачиваемой воды должен компенсировать не толь- ко извлекаемую нефть но и воду, которую извлекают вместе с водой. Охрана окружающей среды. Добываемая вода вместе с нефтью обрабатывается и вновь закачивается в пласты для поддержания давления. Подготовка и свойства нагнетаемой воды. Технология подготовки и качество воды для нагнетания в пласты должна обосновываться для каждого месторождения отдельно. Система подготовки воды. 1. Фильтрация – удаление механических примесей. 2. Удаление кислорода. 3. Химическая обработка воды (бактерии). 4. Солевая обработка воды – чтобы была совместимость с пластовой. 5. Автоматизированная система за подготовкой и качеством воды. Для очистки промысловых сточных вод применяется – отстаивание, коа- гулирование (процесс слипания коллоидных частиц в крупные)., и фильтрация через песчаные фильтры. 1.4.5. Контроль за заводнением. Обводнение добывающих скважин при водонапорном режиме— процесс естественный и закономерный, происходящий вследствие продвижения ВНК во внутреннюю область залежи, ранее насыщенную нефтью. Причины и пути преждевременного обводнения. К причинам преждевременного обводнения можно отнести: -особенности размещения добывающих и нагнетательных скважин; - залегание подошвенной воды; наклон пласта, растекание фронта вытес- нения; -наличие высокопроницаемых каналов и трещин, особенно в трещинова- то-пористом коллекторе; - негерметичность эксплуатационной колонны и цементного кольца. - поступления воды из верхних, средних и нижних водоносных пластов вследствие негерметичности колонны и цементного кольца. 50 Преждевременное обводнение пластов приводит к снижению добычи нефти и конечной нефтеотдачи (вода бесполезно циркулирует по промытым зо- нам, а в пласте остаются «целики» нефти), к большим экономическим потерям, связанными с подготовкой и обратной закачкой в пласт больших объемов воды. Проблема борьбы с обводнением пластов и скважин становится все более акту- альной. 1.4.6. Методы борьбы с обводнением Для борьбы с преждевременным обводнением пластов и скважин приме- няют первую группу методов регулирования процесса разработки. Уменьшения языко- и конусообразования вод можно достичь оптимизацией технологиче- ских режимов работы скважин, а предотвращения опережающего движения во- ды по высокопроницаемому пласту многопластового месторождения— применением методов одновременно-раздельной эксплуатации . Разработка нефтяных залежей в условиях вытеснения нефти водой сопро- вождается отбором значительных объемов пластовой воды при обводненности до 98 % и более. Поэтому подчеркнем, что осуществление изоляционных (ре- монтно-изоляционных) работ (РИР) целесообразно только в случаях преж- девременного обводнения скважин. Для изучения путей поступления воды применяют промыслово- геофизические методы исследования: в необсаженных скважинах— электрокаротаж; в обсаженных—методы закачки радиоактивных индикаторов (изотопов), термометрию, импульсный нейтронно-нейтронный каротаж (ИННК), закачку азота и др. Однако эти методы еще не всегда надежны. По- этому вопрос о возможности изоляции притока воды зачастую приходится ре- шать опытным путем, на основании результатов самих изоляционных работ. 1.4.7. Классификация изоляционных работ и методов изоляции В зависимости от цели все РИР можно подразделить на три вида: -ликвидация негерметичности обсадных колонн и цементного кольца; -отключение отдельных пластов; -отключение отдельных обводненных (выработанных) интервалов пласта, независимо от их местоположения по толщине и характера обводнения (подош- венная вода, контурная, закачиваемая), а также регулирование профиля закачки воды в нагнетательных скважинах. Путями притока воды и ее поглощения могут быть поры, трещины, ка- верны и другие каналы различного размера. С технологических позиций мето- ды изоляции притока и регулирования профиля приемистости воды целесооб- разно разделить по степени дисперсности изолирующих (тампонирующих) ма- териалов на четыре группы с использованием: 1) фильтрующихся в поры пласта тампонирующих растворов; 2) суспензий тонкодисперсных тампонирующих материалов; 3) суспензий гранулированных (измельченных) тампонирующих матери- алов; 4) механических приспособлений и устройств. 51 Поступление частиц в поры зависит в основном от соотношения разме- ров (диаметров) пор и частиц. Если диаметр пор > 10 диаметров частиц, то дисперсные частицы свободно перемещаются по поровым каналам; при д.п<3д.ч. , проникновение отсутствует; при 3<д.п/ д.ч.<10 происходит кольма- тация пор (намыв частиц) при фильтрации жидкости, особенно сильно прояв- ляющаяся при д.п.<5д.ч. Считается, что частицы свободно перемещаются по трещине, если раскрытие (ширина) трещины д.т. не менее удвоенного диаметра частиц. Отсюда следует, что к тонкодисперсным материалам относят материа- лы при 3<д.п./ д.ч.<10 для пор и 1<д.т./д.ч<2 для трещин, а к гранулирован- ным—при д.т.>=2д.ч для трещин. В настоящее время предложено множество различных там- понирующих материалов. Механизмы создания тампонирующих барьеров ос- нованы на известных физических явлениях и химических реакциях (взаимодей- ствие реагентов между собой или с пластовыми флюидами, полимеризация, по- ликонденсация, диспергирование, плавление, кристаллизация, кольматация, гидрофобизация и др.). Тампонирующий барьер в результате может быть пред- ставлен гелем, эмульсией, пеной, дисперсным осадком или твердым телом, при этом он должен выдерживать создаваемые в пласте градиенты давления. Эти материалы можно создавать на основе различных смол (ТСД-9, ТС-10), раство- ров полимеров (гипан, ПАА, метас, тампакрил и т. д.), органических соедине- ний (вязкая дегазированная нефть; углеводородные растворители, насыщенные мазутами, битумом, парафином; эмульсии нефти, нефтесернокислотные смеси и т. д.), кремнистых соединений (силикагели) и других неорганических веществ (силикат натрия, кальцинированная сода и т. д.). К механическим приспособлениям и устройствам следует отнести паке- ры-пробки, взрывные пакеры, неопреновые патрубки-летучки, хвостовики или дополнительные колонны меньшего диаметра и др. По механизму закупоривания пористой среды эти методы делятся еще на селективные и неселективные. Методы селективной изоляции подразделяют еще на две группы методов, которые основаны на использовании: 1) селективных изолирующих реагентов, образующих закупоривающий поровое пространство материал (осадок), растворимый в нефти и нераство- римый в воде; 2) изолирующих реагентов селективного действия, образующих закупо- ривающий поровое пространство материал только при смешении с пластовой водой и не образующих при смешении с пластовой нефтью. Каждый метод изоляции имеет свои области эффективного применения при проведении одного или нескольких РИР. Его выбирают в зависимости от геолого-физических особенностей продуктивного пласта или пласта- обводнителя, конструкции скважины, гидродинамических условий, существу- ющего опыта проведения РИР на данном месторождении, оснащенности мате- риалами, техникой и т. д. Наиболее широко применяют цементные суспензии и составы смолы ТСД-9. Первые не фильтруются в пористую среду и могут за- полнять каналы размером более 0,15мм |