реферат. Василенко В.С. гилаев. Реферат по дисциплине Эксплуатация скважин в осложнённых условиях на тему Технические и технологические методы предупреждения и борьбы с выносом песка
 Скачать 111.08 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО «Кубанский Государственный Технологический Университет» (ФГБОУ ВО «КубГТУ») Институт нефти, газа и энергетики Кафедра нефтегазового дела им. проф. Г.Т.Вартумяна Реферат по дисциплине: «Эксплуатация скважин в осложнённых условиях» на тему: «Технические и технологические методы предупреждения и борьбы с выносом «песка» в скважинах (ШСНУ, УЭЦН)» Выполнил студент: группы 21-ОЗНМ-НД1 Василенко В.С. Проверил преподаватель: Гилаев Г.Г. Краснодар 2022 г. Содержание Введение. 3 Введение.Все большая часть мировых запасов углеводородного сырья приходится на долю продуктивных пластов в слабых породах, подверженных разрушению при разработке, проявляющемуся в выносе песка из скважин. Добыча из многих скважин, вскрывших такие запасы, осуществляется уже намного дольше, чем ожидалось, и дальнейшая их эксплуатация может привести к разупрочнению пластов. По этой причине компании проявляют растущий интерес к экономически эффективным методам устранения выноса песка из скважин путем ремонта существующих или установки новых систем предотвращения выноса песка там, где они отсутствовали. Добыча флюидов из слабосцементированных пластов практически всегда сопровождается выносом песка (пескопроявлениями). Это может привести к снижению темпа отбора, повреждению оборудования на поверхности и в скважине и росту эксплуатационных затрат. Песок образуется в результате двухступенчатого процесса под действием сдвиговых напряжений, разрушающих породу пласта. Пластовые флюиды затем переносят выкрошенный песок в ствол скважины, из которого он выносится на поверхность или оседает где-либо в скважинной системе. С миграцией песка также связаны и фазовые изменения флюида, особенно при прорывах воды. В рамках обзора научной литературы проанализируем причины образования пескопроявления. Рассмотрим технические и технологические методы борьбы с пескопроявлением в извлекаемом флюиде. Проведём анализ работы защитных устройств от пескопроявления. 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ БОРЬБЫ С ВЫНОСОМ ПЛАСТОВОГО ПЕСКА. Пескопроявление – это вынос частиц горной породы при перепаде давления под действием фильтрационного напора при определенной скорости движения флюидов из пласта в скважину. Вынос пластового песка вызывает следующие осложнения при эксплуатации скважин установками УЭЦН и ШСНУ: засорение и заклинивание насоса твердыми частицами; истирание насосов мелкими частицами; вибрация; снижение подачи насоса; снижение межремонтного периода; износ пары трения «цилиндр—плунжер» ; износ клапанных узлов; заклинивание плунжера в цилиндре; обрыв штанг; образованию песчаных пробок. На сегодняшний день на завершающих этапах разработки находится большинство нефтяных месторождений. Это подтверждает наличие сложных горно-геологических условий эксплуатации, которые включают различные сопутствующие осложнения: разрушение скелета призабойной зоны скважин; снижение пластового давления; увеличении обводненности добываемой продукции; рост количества вынесенных механических примесей. 2. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ ВЫНОСА ПЛАСТОВОГО ПЕСКА. На сегодняшний день существует большое количество различных методов борьбы с пескопроявлением начиная от воздействия на призабойную зону и заканчивая различными фильтрами. Большая разнообразность методов дает возможность их применения при разработке месторождения в различных геологических условиях и на любых стадиях. Методы борьбы с пескопроявлением можно разделить на две основные группы: предотвращение выноса песка из пласта (технологические методы); борьба с пескопроявлением при эксплуатации скважин (технические методы). Первая группа имеет большую эффективность и результативность при промышленных испытаниях. Зачастую, эта группа включает в себя следующие методы: сокращение добычи жидкости, для снижения поступления песка, снижая депрессию, но также снижая дебит нефти; создают высокие скорости откачки, подбирают соответствующие диаметры труб и конструкции подъемников (при фонтанной и компрессорном эксплуатации), используют трубчатые штанги при насосной эксплуатации, подлив и подкачку жидкости в скважину и т. д. Вторая группа включает способы ликвидации образования пробок из песка, меры по предотвращению попадания частиц во внутреннюю полость труб с добываемым потоком: скважинные фильтры различных типов, полые штанги, сепараторы, якори, покрытия оборудования (для предотвращения абразивного воздействия, коррозии по телу трубы). 2.1 Технологические методы борьбы с выносом песка. Химические методы предупреждения пескопроявлений. К химическим методам предупреждения пескопроявлений относится использование методов закрепления призабойной зоны пласта (ПЗП) смолами и составами, формирующими проницаемый тампонажный камень, выполняющими роль фильтра. Эти методы позволяют сохранить коллекторские свойства пласта, обеспечивают вторичное вскрытие в щадящем режиме, чем способствуют предотвращению выноса песка в скважину. Для создания за колонной в интервалах залегания продуктивных пластов проницаемых искусственных фильтров непосредственно в процессе первичного цементирования скважины используются цементно-песчаные, цементно-полимерные, материалы на основе смол, песчано-солевые, смоло-солевые и другие смеси, например с добавками нефти или пористого наполнителя, после затвердевания которого получается пористый и прочный камень. Физико-химические методы предупреждения пескопроявлений. Как указывалось выше, к физико-химическим, относятся методы закрепления коллекторов путем коксования нефти в призабойной зоне, а также сочетание физических (температура, перепады давления и т.д.) и химических (химреагенты и продукты реакции) методов. Для установления возможности предупреждения пескопроявления изучена эффективность подобного процесса путем коксования высоковязкой нефти в лабораторных условиях. Песок, нефть и воду перемешивали в весовом соотношении 27:5:1, исходя из их количественного соотношения в пласте, и набивали в кернодержатель, который закрепляли в установке. Через составленную таким образом модель пласта прокачивали воздух, постепенно повышая температуру в термостате с таким расчетом, чтобы не происходило самовозгорание нефти. В течение некоторого времени, в основном до 24 часов, температуру в термостате при прокачивание воздуха выдерживали постоянной, после чего опыт прекращали. В результате таких работ образец модели в кернодержателе оказался прочносцементированным продуктом окисления нефти, проницаемость образца по установившемуся расходу в конце опыта составляла в среднем 1,6 мкм210-3. Из приведенных экспериментов, проведенных в лабораторных условиях, можно сделать вывод: слабосцементированные коллекторы нефтяных месторождений можно с успехом крепить путем коксования, насыщающих их высоковязких нефтей, при этом оптимальная температура коксования 205—215°С. Этот способ будет ближайшим резервом, предупреждающим вынос песка из пласта, не только на этапе геолого-разведочных работ, но и при эксплуатации скважин, при вводе месторождений в разработку. Однако его применение требует разработки забойного теплового генератора. Крепление горных пород. Крепление горных пород является технологией сдерживания выноса песка, которая осуществляется с помощью закачки в пласт испытанных лабораторными и промышленными испытаниями минеральных вяжущих композиций, полимерных растворов, фенольных смол. Распространены составы типа «Онторен-2», состоящие из смол, до 20% минеральных солей и 10-уротропина. Часто используют состав «ЛИНК» , который применяют по следующей технологии: поочередное закачивание оторочки буферной жидкости (6-8 м); прокачивание основного рабочего состава; закачивание смазывающей кольматирующей пачки (нефти, дизельного топлива (и т. д.)) объемом в 1,5 раза основного рабочего состава; оставление композиции на время реагирования, схватывания, затвердевания; подготовка скважины к вводу. Плюсами данной технологии является не только крепление призабойной зоны, но и изоляция водопритоков, снижение обводненности в добываемой продукции. Минус – возможное ограничение нефтенасыщенной части пласта, что влечет за собой прекращение поступления флюида. Для закрепления проппанта после проведения гидроразрыва пласта (ГРП) и предотвращения его выноса активно внедряют технологию «Fores RCP». Потокоотклоняющие технологии и ограничение водопритоков. Проницаемость по мощности пласта распространяется неравномерно, следовательно, в участках пласта с высокой проницаемостью зачастую происходит резкий рост водонасыщенности в связи с превышающей подвижностью воды над нефтью. При этом полная выработка нефтенасыщенной зоны остается невозможной, о чем также свидетельствуют появления промытых зон в пласте-коллекторе. Применение потокоотклонения улучшает перераспределение потоков в неоднородных по проницаемости участках пласта с высокой обводненностью, препятствует прорыву воды использованием: осадкообразующих систем, в основу которых входят полимерные растворы, гидрофобизирующие поверхностно-активные вещества (ПАВ), пенообразующие вещества; дисперсных систем (волокна, для улучшения коллекторских свойств, древесная мука, глиняный порошок; полимеры, для увеличения фильтрационного сопротивления в обводненных зонах; органических растворов, которые базируются на селективных материях (в основе соединения кремния, для блокирования высокопроницаемых участков); жидкого стекла (Na2SiO3). прокачкой данного агента в пласт осуществляется выпадение осадка, который не растворяется, что значительно снижает проницаемость пласта; биополимеров (полимеров, которые растворяеются водой – полисахариды микробов, схожих по своим физико-химическим и реологическим свойствам с полиакриламидом (ПАА), имеющих высокую стойкость к перепаду температур и сдвиговым нагрузкам. Однако, помимо вышеперечисленных технологий часто используют резинкорд, реагент «Емпоскрин», а также дисперсных систем для потокоотклонения с прорезиненными частицами. Рентабельность состоит в низкой стоимости составляющих компонентов отработанных остатков резиносодержащего материала и нефтепродуктов. 2.2 Технические методы борьбы с выносом песка. Наиболее распространенными, экономически целесообразными и универсальными методами являются технические разработки по предотвращению или снижению проникновения песка в добываемую продукцию, рабочие органы насоса, во внутреннюю полость насоснокомпрессорных труб и других частей компоновки УЭЦН и ШСНУ. К техническим способам борьбы с пескопроявлениями относят использование следующего оборудования: фильтры; сепараторы механических примесей; песочные якоря; износостойкое оборудование. Фильтры Фильтры – это часть компоновки насоса или обсадной колонны (хвостовика), которая предназначена для предотвращения попадания частиц песка в добываемый поток по принципу сетки, сдерживая крупные частицы, тем самым фильтруя пластовую жидкость. Фильтр, как и любое другое устройство имеет ряд требований: прохождение углеводородов во внутреннюю полость насоса; снижение создания дополнительного сопротивления добываемому потоку; предохранение погружного оборудования от износа. Для того, чтобы подобрать фильтр, необходимо рассчитать размер щелевых (проходных) отверстий, для лучшего соотношения проходимости и предотвращения попадания частиц более определенного размера. В основном, используют следующие виды фильтров: намывные гравийные; проволочные; сетчатые листовые; перфорированные; щелевые. Каждая группа фильтров разделена по модификации и другим изменяемым параметрам. Для максимальной эффективности и сокращения затрат на опытные испытания используют комбинированные фильтры, совмещающие в себе несколько видов фильтров. Известно большое количество фильтров, принцип действия которых заключается в том, что частицы пласта задерживаются вокруг отверстий фильтра. К таким противопесочным конструкциям относят: проволочные фильтры, фильтрующая поверхность которых состоит из многослойных сеток; фильтры с щелевыми и круглыми отверстиями; забойные каркасные фильтры с гравийным наполнением. Одними из основных требований, которые предъявляются к противопесочным фильтрам относят: обеспечение максимального проходного сечения фильтрующего элемента; обеспечение минимальной кольматации проходного сечения во время работы. При подборе фильтра учитываются следующие характеристики: гранулометрический состав; пористость и проницаемость пласта; вязкость в пластовых условиях; дебит скважины; пластовые давление и температура; конструкция скважины; физико-химические характеристики извлекаемого флюида. Сепараторы Компоновка погружного сепаратора механических примесей (ПСМ), устанавливаемого в нижней части установки, должна содержать двусторонний погружной электродвигатель и две гидрозащиты. Принцип действия основан на том, что поступающая из пласта жидкость попадает на прием сепаратора и под действием центробежных сил происходит отделение твердых частиц. Преимуществом является то, что отделившиеся после сепарации частицы накапливаются в контейнере, обеспечивается защита УЭЦН от пикового выноса механических примесей из пласта при запуске УЭЦН, возможна обработка жидкости ингибитором солеотложения. Основным недостатком является сложность конструкции. Песочный якорь Песочные якоря предназначены для отделения песка от нефтяного потока при изменении направления движения струи и прохождения через фильтрующую часть. Якорь крепится к обсадной колонне с помощью пакера, и располагается ниже компоновки УЭЦН, препятствуя минованию потока жидкости фильтрующую часть. Минусом является накопитель, который засоряется через определенное время, и для его смены необходимо останавливать скважину и осуществлять подъемные операции, при этом необходимо делать замену пакера.  Износостойкое оборудование. Абразивные частицы, оказывая влияние на детали насосов, способны привести к радиальному износу опоры вала, износу ступеней, отказу протекторов и двигателя, забиванию насоса, слому вала, ускорению темпов коррозии и потерь металла в условиях коррозионного флюида. Для предотвращения этих проблем необходимо использовать износостойкое оборудование. На основании опыта и анализа отказов, главная причина отказа оборудования в скважинах с абразивным флюидом – радиальный износ опоры вала в самом насосе, на его приеме или в обоих местах. С увеличением износа подшипника увеличивается вибрация вала. В свою очередь вибрации вызывают утечки через уплотнитель протектора, что ведет к попаданию пластовой жидкости в двигатель и отгаранию его обмоток. Нецентральное вращение вызывает большие нагрузки на подшипники. Вибрации служат причиной слома валов в слабых точках при запуске. Для решения проблемы радиального износа стоит обратить внимание на свойства материала подшипников, конфигурацию подшипников и схему сборки. В свою очередь, для оценки поведения подшипников стоит оценить твердость материала, коэффициент износа, прочность и устойчивость к коррозии. Более твердые материалы имеют обычно меньшую прочность, т.е. они не могут выдерживать множественные удары без механического повреждения, поэтому материал не должен быть слишком твердым, чтобы обеспечить необходимую прочность. Касательно коррозии, необходимо отметить, что цирконий и карбид кремния как неметаллическая керамика имеют большую устойчивость к коррозии, чем другие материалы. Другие керамические материалы (никель или кобальт в матрице карбида вольфрама) имеют металл в составе и поэтому более склонны к коррозии. Заключение. Активная борьба с разрушением продуктивных коллекторов и выносом песка при разработке месторождений привлекает всё большее внимание в отрасли. Существенные колебания цен на нефть и газ, увеличение себестоимости добычи на фоне уменьшения числа открытий новых крупных месторождений придают всё больший смысл разработке оставшихся трудноизвлекаемых запасов старых месторождений и явно увеличивают их потенциальную ценность. Нефтегазовые компании, старающиеся избежать рисков и высоких затрат, связанных с приращением запасов путём технологически сложной и дорогостоящей разработки труднодоступных объектов, считают восстановление продуктивности имеющихся активов особенно привлекательным. Как следствие, компании, ранее в большинстве старавшиеся избавиться от объектов, находящихся на поздней стадии разработки, вместо консолидации сил на их восстановление, сегодня могут счесть основным источником прироста запасов значительные объёмы углеводородов, находящихся в коллекторах, склонных к пескопроявлениям. Указанные принципы лежат в основе системного подхода, применённого в настоящей работе, что позволило установить контролирующие факторы пескопроявлений и найти методы управления ими. В рамках обзора научной литературы проанализированы причины образования пескопроявления. Рассмотрены технические и технологические методы борьбы с пескопроявлением в извлекаемом флюиде. Проведён анализ работы защитных устройств от пескопроявления. Список использованных источников. Антониади Д.Г., Савенок О.В., Бондаренко В.А. Анализ известных представлений по проблеме пескопроявления. Ежемесячный научнотехнический и производственный журнал «Газовая промышленность». Спецвыпуск журнала «Газовая промышленность»: Эксплуатация месторождений углеводородов на поздней стадии разработки. — М.: Издательство ООО «Газоил пресс», 2014. — № 708/2014. — С. 61–65. Аксенова А.Н. Исследование и разработка техники, технологии заканчивания скважин с неустойчивыми коллекторами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Тюмень, 2004. Наговицын Э.А. Оборудование для снижения влияния механических примесей при добыче нефти механизированным способом/ Э.А. Наговицын// Инженерная практика. – №2, 2010. – С.90–96. Пирвердян А.М. Защита скважинного насоса от газа и песка / А.М. Пирвердян. — .: Недра,1986. Бочкарев В.К. Разработка и исследование технологий ограничения и ликвидации водопескопроявлений в нефтяных скважинах: дисс. ... канд.техн. наук: 61 09-5/1775; опубл.25.00.17. — Тюмень, 2009. — 173 c. Бондаренко В.А. Савенок О.В. Исследование методов и технологий управления осложнениями, обусловленных пескопроявлениями // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельная статья (специальный выпуск). - М.: Издательство «Горная книга», 2014. - № 5. - 28 с Бузинов С.Н. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов/ С.Н. Бузинов, И.Д. Умрихин. — .: Недра, 1973. |