Статья 15. СанктПетербург. 2006 29
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
________________________________________________________________________________________________ Санкт-Петербург. 2006 29 УДК 622.276.5 А.А.ЛУТФУЛЛИН Альметьевский государственный нефтяной институт ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ НА УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШТАНГОВЫМИ СКВАЖИННЫМИ НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ СТОЙКИХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Обводнение продукции скважин на поздней стадии разработки нефтяного месторожде- ния приводит к образованию водонефтяных эмульсий. Наиболее стойкие ВНЭ формируются при обводненности 30-80 %, что приводит к «зависанию» штанг и, в конечном результате, к обрыву штанговой колонны. ВНЭ отличаются повышенными по сравнению с пластовой нефтью значениями вязкости и начального напряжения сдвига. Рост вязкости ВНЭ при меха- ническом воздействии штанг завершается на первой от насоса трети колонны подъемных труб, при дальнейшем подъеме вязкость смеси увеличивается не столь интенсивно, ее рост обусловлен снижением температуры и давления по мере подъема к устью скважины. Предла- гаются мероприятия и устройство, которые способствуют снижению гидродинамического сопротивления движению штанг, сопровождаемого уменьшением нагрузок. Water encroachment of well production during the late stages of oil field development results in formation of oil-in-water emulsion. Trice emulsions are formed at 30-80 % of watering which leads to rod sticking and, finally, to breakage of the rod string. Water-oil emulsions as compared with crude oil differ both in viscosity and in initial shift stress values. Increase in viscosity of oil- in-water emulsions during mechanical influence of the rods seizes approximately at the first third of the elevating pipe string starting from the pump. During further lifting the viscosity of the mix- ture increases not so intensively and its growth is caused by temperature and pressure reduction while rising to a wellhead. Measures to reduce hydrodynamic resistance to the rod movement ac- companied by the load decrease are offered in the paper. На месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки, в связи с об- воднением скважинной продукции возни- кает проблема образования водонефтяных эмульсий (ВНЭ). Особенно сложная картина наблюдается при обводнении продукции, составляющим 30-80 %, когда в подъемнике образуются стойкие эмульсии, вязкость ко- торых многократно превышает вязкость нефти в пластовых условиях, что осложняет эксплуатацию скважин, приводя в конечном результате к обрыву штанговой колонны. Поэтому выяснение причин и природы об- разования стойких водонефтяных эмульсий, а также их влияние на межремонтный пери- од скважин является одной из актуальных тем. С этой целью необходимо выяснить условия безаварийной работы ШГН и обра- зования стойких ВНЭ. Работа состоит из трех этапов: 1) исследование физических свойств нефти, пластовой воды и ВНЭ различных месторождений Республики Татарстан; 2) выявление условий образования стойких ВНЭ при добыче нефти штанговы- ми скважинными насосными установками (ШСНУ); 3) разработка конструкции устройства для поочередной подачи нефти и воды на прием насоса. На первом этапе работы были исследо- ваны физические свойства и структура ВНЭ, образующихся при добыче нефти, с различ- ных горизонтов Архангельского, Тюгеев- ского, Ново-Елховского, Ромашкинского месторождений нефти. ________________________________________________________________________________________________ ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.167. Часть 2 30 На втором этапе с целью выявления ус- ловий образования стойких, высоковязких ВНЭ был проведен анализ работы 60 сква- жин НГДУ «Альметьевнефть» оборудован- ных ШСНУ. Анализ производился по сле- дующим параметрам: тип насоса, глубина подвески, тип станка-качалки (СК), обвод- ненность, динамический и статический уровни, длина хода, число качаний, удель- ный вес воды, плотность нефти, а также ме- сторождение, горизонт, площадь, участок. В процессе работы была выявлена зависи- мость между параметрами работы ШГН и образованием того или иного типа водонеф- тяной эмульсии. На третьем этапе были изучены мето- ды, применяемые на промыслах ОАО «Татнефть», направленные на снижение влияния высоковязкой ВНЭ на работу глу- бинно-насосного оборудования. Основными явились: утяжеление низа штанговой колонны; ввод деэмульгатора в скважину, на прием насоса или в затрубное пространство; применение устройств для поочеред- ной откачки нефти и воды; подъем скважинной продукции по за- трубному пространству. Одним из перспективных методов представляется применение устройств для поочередной подачи нефти и воды (УПП). Известно, что при дебитах до 30 т/сут. через столб воды от забоя скважины до приема насоса поднимаются капли нефти Вязкость смеси на этом участке невелика. Выше приема насоса до динамического уровня в межтрубном пространстве накап- ливается преимущественно нефть. При этом образование водонефтяной эмульсии, кото- рое мы видим на поверхности, в устье сква- жины, начинается в насосе. Созданию вяз- ких тонкодисперсных эмульсий способству- ет колонна насосных штанг с муфтами и не- редко с центраторами, перекрывающими большую часть поперечного сечения подъ- емных труб. Рост вязкости вследствие меха- нического воздействия штанг на водонефтя- Валеев М.Д. Глубинно-насосная добыча вязкой нефти / М.Д.Валеев, М.М.Хасанов. Уфа: Башкнигоиздат , 1992. 147 с. ную эмульсию завершается примерно на первой от насоса трети колонны подъемных труб. В дальнейшем вязкость смеси увели- чивается не столь интенсивно и ее рост обу- словлен снижением температуры и давления по мере подъема к устью скважины. Эти процессы объясняют перспективность при- менения устройств, которые позволяют «пробками» откачивать нефть и воду. Такие устройства могут использоваться при добыче нефти как ШГН, так и ШВН. При исполь- зовании этих устройств обеспечивается снижение гидродинамического сопротивле- ния движению штанг, сопровождаемое уменьшением нагрузок. Известно множество конструкций по- добных устройств, различающихся в основ- ном принципом работы переключателя по- токов жидкости и, следовательно, габарита- ми (устройства с поплавковым, магнитным и сифонным переключателями потоков). Однако они не получили широкого распро- странения. Возможно, это связано с сущест- венным влиянием свойств откачиваемой продукции на стабильность переключения потоков жидкостей (что требует индивиду- ального подбора параметров устройства для каждой скважины), а также относительно большим числом элементов, повышающим вероятность отказов. Предлагаемая конструкция устройства имеет ряд достоинств, связанных прежде всего с тем, что в нем нет движущихся час- тей и большого количества различных эле- ментов, усложняющих конструкцию. Пере- ключение потоков на нефть и воду происхо- дит в процессе откачки естественным обра- зом за счет изменения количества накоп- ленной нефти и воды в затрубном простран- стве, скважине и в самом устройстве. Период сбора нефти или воды зависит от: подачи насосной установки; обводненности продукции; диаметра обсадной колонны скважины; диаметра устройства; физико-химических свойств нефти и воды. В результате анализа конструкций скважин, эксплуатирующихся на месторож- дениях ОАО «Татнефть», было выявлено, ________________________________________________________________________________________________ Санкт-Петербург. 2006 31 что диаметр эксплуатационной колонны в большинстве скважин не превышает 0,146 м, что предъявляет особые требования к диа- метру устройства. Диаметральный размер устройства должен: позволять беспрепятственно спускать его в скважину с применением обычного набора инструментов и агрегатов для под- земного ремонта (ПРС); не нарушать целостности обсадной колонны; не мешать свободному разделению нефти и воды. С учетом этих требований УПП было усовершенствовано для применения его в скважинах малого и среднего диаметра. При этом, если ранее насос устанавливал- ся внутри устройства, в самой нижней час- ти, то теперь насос устанавливается на ко- лонне НКТ, а уже на его «прием» посред- ством специальной муфты крепится уст- ройство. Такое расположение насоса дает воз- можность применения УПП: в стесненных условиях, т.е. когда скважина имеет малый или средний диа- метр; при больших значениях подачи на- сосной установки, так как в этом случае для скважин с большими дебитами, где скорость потока велика и разделение нефти от воды должно происходить с большей интенсив- ностью, требуется соответственно и доста- точный объем для качественного происте- кания этих процессов. Для охраны окружающей среды при проведении ПРС (предотвращения разлива жидкости, имеющейся внутри устройства и колонне НКТ на устье) в устройстве преду- смотрены сливные клапаны. Указанные осо- бенности конструкции разработанного уст- ройства дают основания говорить о пер- спективности применения его при добыче обводненной продукции скважин. Проделанная работа позволила сделать следующие выводы: ВНЭ с различных горизонтов место- рождений Республики Татарстан резко от- личаются по своим физическим свойствам; тихоходный режим работы скважин с максимальной длиной хода будет способст- вовать более полному заполнению насоса, плавной работе штанговой колонны без рез- ких толчков и резкого возрастания напря- жений в колонне; в целях улучшения условий работы ШСНУ можно рекомендовать следующие мероприятия: устанавливать максимальную длину хода СК (в НГДУ «Альметьевнефть» L = 2,5-3 м) и минимальное число качаний (N < 4 кач./мин.); на скважинах, не реаги- рующих на смену параметров работы СК, производить установку УПП. Реализация рекомендованных меро- приятий позволяет: отказаться от применения дозировоч- ных аппаратов и использования больших количеств деэмульгатора; отказаться от промывок скважин рас- творителями; увеличить межремонтный период скважин; увеличить срок службы глубинно- насосного оборудования; снизить количество потребляемой электроэнергии на добычу и транспорт скважинной продукции. Научный руководитель к.г.-м.н. доц. Р.Н.Бурханов |