Бойко B.C. Розробка та експлуатація нафтових родовищ

Подождите немного. Документ загружается.

Зниження проникності пласта можливе внаслідок набухання глин у

прісних водах, хімічної несумісності за сольовим складом нагнітальної

води з пластовою, випадання різних осадів та ін. Механічні домішки,

сполуки заліза (продукти корозії і сірчисте залізо), водорості і різні

мікроорганізми замулюють (кольматують) поверхню фільтрації,

виводять дрібнопористі шари з процесу витіснення.

Досвід показав, що встановлювати єдині норми щодо якості води

для нагнітання в пласти недоцільно. Допустимий вміст механічних

домішок і емульгованої нафти беруть із урахуванням проникності і

тріщинуватості порід до

5...50

мг/л, причому зі збільшенням тріщину-

ватості підвищується допустимий вміст.

Діаметр фільтраційних каналів має бути у 3-6 разів більшим

діаметра частинок. Придатність води оцінюється в лабораторії (стан-

дартний аналіз складу і властивостей, досліди зі згасання фільтрації

через природний керн) і пробним нагнітанням у пласт. Зазначимо, що

кількість щорічно запомпованого в кожну свердловину забрудню-

вального матеріалу сягає кількох тонн.

Джерела запомповуваної води можуть бути різні. У наш час

використовують води: відкритих водоймищ (рік, озер, водосховищ,

морів);

грунтові (підруслові і артезіанські); глибинні (нижніх і верхніх

глибинних

горизонтів);

стічні.

Грунтові води характеризуються значним розмаїттям хімічного

складу (мінералізація - 100...200 мг/л), малим вмістом завислих

частинок. їх можна нагнітати без спеціальної підготовки.

Води глибинних горизонтів більшою мірою мінералізовані і також

не потребують додаткового оброблення.

Води поверхневих водоймищ значно уступають за якістю

фунтовим і глибинним, містять велику кількість механічних домішок

(глини, мулу, піску), особливо в періоди злив, паводків, сніготанення,

191

штормів; здатні спричиняти набухання глин, окрім морської води

(мінералізація чорноморської

води

становить

г/л).

Стічні води складаються головним чином з пластових (у цілому

близько 83%), що видобуваються разом з нафтою, прісних (12%), які

подаються в устатковання підготовки нафти, і зливових (5%)

вод.

Вони

мінералізовані (15...3000 г/л) і характеризуються хорошими нафтови-

тіснювальними властивостями. Разом з тим стічні води містять велику

кількість емульгованої нафти, механічних домішок, а також діоксиду

вуглецю і сірководню. Потреба в очищенні від механічних домішок і

емульгованої нафти робить дорожчим використання стічних вод, проте

при цьому вирішується проблема охорони довкілля і утилізації

(каналізації) стічних вод.

У системах заводнення використовується понад 60% стічних вод,

решта об'єму все ще запомповується в поглинальні свердловини або

скидається в спеціальні безстічні випарники. Скидання промислових

стічних вод у водоймища повністю припинено. Зазначимо, що система

J1111 динамічна: спочатку використовується вода зовнішніх джерел, а

потім пластова вода за замкненим циклом (безвідходне виробництво).

Для здійснення ПІП можна використовувати також стоки інших

промислових підприємств (нафтопереробних заводів, калійних

комбінатів, комунальних господарств

ін.).

Джерело води вибирається за даними техніко-економічного аналізу

з урахуванням технології водопідготовки.

Водопостачання з використанням поверхневих

ґрунтових вод

Технологічні

схеми

водопостачання

можуть відрізнятися одна від

одної залежно від місцевих умов кожного нафтопромислового району.

Проте будь-яка технологічна схема з використанням води

поверхневих

водоймищ, як джерела водопостачання, вміщує всі головні елементи,

які показано на рис. 3.2. Водозабірні споруди (водозабори) і

водоочисна станція містить також буферні ємності для резерву води,

192

що забезпечує звичайно шестигодинну безперервність водоподавання

під час ремонтних зупинок або аварій (поривів водоводів і т.д.).

Буферні ємності - це підземні залізобетонні або наземні обігрівні і

теплоізольовані сталеві резервуари.

1 2

ОоО

о^о

о-'о

8 8 8

ґ^т&о лі Ж

Рисунок 3.2

—

Технологічна схема водопостачання системи ППТ: 1 - водозабір;

2 - насосна станція 1-го підняття; 3 - буферні ємності для забраної

води; 4 - водоочисна станція; 5 - буферні ємності для підготовленої

води; 6 - насосна станція 2-го підняття; 7 - магістральний водовід;

8 - кущові насосні станції; 9 - розвідні водоводи; 10 - нагнітальні

свердловини

Водозабори і насосні станції 1-го підняття (підняття чи підви-

щення тиску води) призначені для забору води із джерел і подавання її

на водоочисну станцію або на насосну станцію 2-го підняття.

Водозабори бувають відкритого

закритого типів.

У випадку відкритого водозабору всмоктувальна труба насосів 1-го

підняття виводиться у поверхневе водоймище, а її вхід захищається

сіткою

залізобетонним оголовком.

Перевага віддається водозабору закритого типу, або так званому

підрусловому, який забезпечує подавання води, котра майже не

містить у собі механічних домішок. У даному разі вода надходить із

водозабірних свердловин глибиною 10...50 м, пробурених на підрус-

ловий шар гальки або піску. Він живиться водою поверхневого водой-

мища (ріки), має високу проникність і є природним фільтром для води.

193

Свердловини бурять на відстані від берега ріки 70-90 м і між собою не

більше 170 м. Такий водозабір закритого типу може бути інди-

відуальним або сифонним (груповим).

У випадку індивідуального водозабору, коли рівень води перебуває

на глибині понад 8 м, у кожну свердловину опускають вертикальний

занурений відцентровий артезіанський насос з електродвигуном. Вода

подається по збірному водоводу відразу в буферні ємності насосної

станції 2-го підняття. Перевага віддається сифонному водозабору, який

на

15-25%

дешевший, ніж індивідуальний.

У випадку сифонного водозабору гирло кожної свердловини

розміщується в колодязі і за допомогою приймального колектора

під'єднується до вакуумних котлів. У цих котлах вакуумними

насосами створюється вакуум до 0,08 МПа. Вакуум-котли висотою

близько 7 м встановлюються разом з відцентровими електронасосами

насосної станції 1-го підняття в бетонній шахті глибиною

9...17

м. Вода

під вакуумом надходить у вакуум-котли, а далі подається насосами в

буферні ємності насосної станції 2-го підняття.

Артезіанський водозабір ґрунтових вод може бути закритого типу.

Водозабори, які застосовуються для здійснення ППТ, є

аналогічними водозаборам загальнопромислового і комунального

водопостачання.

Водоочисна станція

призначена

для

підготовки

води,

яка надходить

з відкритого водозабору. Підготовка води містить такі системи:

а) фільтрувальну - для вилучення з води механічних домішок;

б) знекиснення води і виділення корозійно-активних газів;

в) бактерицидного обробляння води для знищення бактерій;

г) сольового обробляння води, що забезпечує сумісність

її з

пластовою;

ґ) автоматизованого керування підготовкою води і контролю за її

якістю в головних точках системи підготовки і на гирлах

нагнітальних свердловин.

194

Для фільтрування вода подається в нижню частину вертикального

змішувача, перед яким до неї дозатором додають рідинний коагулянт

(сірчанокислий алюміній, глинозем або залізний купорос), що сприяє

коагуляції завислих частинок. Із змішувача вода самоплином

надходить у суспензійні освітлювачі (або горизонтальні відстійники),

де утворюються пластівці, які осаджуються на дно, а потім проходить

через піщані фільтри зверху вниз. Очищена вода самоплином

збирається

резервуарах.

Знекиснення води забезпечується зустрічним пропусканням

потоків води і газу у вертикальних колонах або оброблянням

хімічними реагентами, які зв'язують вільний кисень і виводять

його в осад.

Пригнічення бактерій досягається оброблянням води хлоридом,

формальдегідом, алкілфосфатом та ін.

З метою підлуговування води в ході коагуляції, а також для її

пом'якшення, видалення заліза і стабілізації

до

води перед змішувачем

додають гашене вапно, кальциновану соду, їдкий натрій або розчин

аміаку.

Про підготовку стічних вод описано в главі 11.

Насосні станції

2-го

підняття

розміщують, як правило, в місцях

скупчення головних споруд системи ППТ (водозабір, станція

водопідготовки, ремонтні цехи та ін.) або поєднують з одною із

кущових насосних станцій (КНС).

Сучасні КНС виготовляють у блочному виконанні (блочні КНС -

БКНС) індустріальним способом (у заводських умовах). До складу

БКНС входять блоки: насосні; розподільчих гребінок; електрич-

ного розподільчого пристрою; низьковольтного обладнання;

керування і автоматики (можуть працювати практично без обслуги

за періодичної перевірки функціонування окремих вузлів).

195

Обладнання кожного блока змонтовано на металевій рамі в

залізобетонній плиті, на якій встановлено покриття (вагон). Монтаж

БКНС здійснюється протягом 3...4 міс. за допомогою потужних

автокранів. Блочне будівництво дає змогу істотно скоротити термін

спорудження системи 11111 і розпочати здійснення ІШТ на ранніх

стадіях розробки родовища.

Розроблено нормальний ряд БКНС з відцентровими насосами типу

ВНС (витрата води - 150 м / год, тиск на виході 10; 12,5; 15; 17,5 і

20 МПа). Залежно від кількості насосних блоків БКНС мають

подавання 3600, 7200 та 10800 м/добу. Кожна БКНС забезпечує

подавання води в

3...15

нагнітальних свердловин.

Воду у свердловини подають через індивідуальний водовід,

регулювання витрати здійснюється дроселюванням, а вимірювання -

діафрагмовими лічильниками. Магістральні водоводи споруджують

кільцевими (для великих родовищ з перемичками), променевими і

лінійними. Вони працюють за тиску до

МПа. Розвідні водоводи

працюють за дуже високих тисків, які сягають 25 МПа. Діаметри їх

відповідно становлять 300...1020

м.

Виготовляють водоводи із

суцільнотягнених безшовних сталевих труб і заривають у грунт нижче

глибини його промерзання.

Гирла

нагнітальних свердловин

обладнують спеціальною нагніталь-

ною арматурою хрестового типу, яка розрахована на робочий тиск 21

або 35 МПа і температуру не вище

120 °С

(АНХ

1-65x210

та АНХ 1-

65x350). Головні її частини - трубна головка і ялинка. Трубна головка

складається з хрестовини, засувок, швидкозбірного з'єднання, яке

призначено для під'єднання нагнітальної лінії до затрубного простору з

метою виконання ремонтних і інтенсифікуючих робіт. Ялинка

складається із стовбурних засувок, трійника, бокових засувок і

зворотного клапана.

196

Для боротьби з

корозією

трубопроводів і обладнання системи ШТТ

запропоновано: а) обробляти воду хімічними інгібіторами корозії

(ПШ-1,

ПСН-2,

ІКБ-4, поліетоксіаміном і іншими речовинами із захисним

ефектом

50...

100%);

б) застосовувати катодний і протекторний захисти;

в) покривати поверхні захисними ізоляційними матеріалами (епок-

сидними смолами, лакофарбами) і футерувати внутрішню поверхню

нових труб вініпластовими і поліетиленовими трубами; г) викорис-

товувати неметалеві матеріали (склопластикові труби). Це запобігає

аварійні пориви водоводів, занечищення довкілля, підвищує тривалість

служби насосів і ін. В останні роки велика увага надається захисту від

корозії підземного обладнання нагнітальних свердловин (цементу-

вання до гирла, катодний захист, внутрішнє покриття).

Водопостачання

використанням глибинних

вод.

Води глибинних

горизонтів,

як правило, перевершують за якістю

води інших джерел. Технологічні схеми забору і подавання води

гчибинних горизонтів

у нагнітальні свердловини можна класифікувати

за кількома ознаками:

а) за видом використовуваної

енергії:

з природним перетоком води з

водоносного пласта в нафтовий під дією природної різниці зведених

тисків у них; з примусовим перетоком (нагнітанням) поверхневими або

зануреними насосами;

б) за взаємним розташуванням пластів: з нижнім перетоком

(водоносний пласт залягає нижче за нафтовий); з верхнім перетоком

(навпаки);

в) за наявністю і розташуванням КНС: без застосування КНС; з

наземними КНС; з підземними "кущовими насосними станціями"

(насоси розміщено у свердловинах);

197

г) ІЛ виходом води на поверхню: з внутрішньосвердловинним

перетоком, за якого вода глибинного водоносного горизонту подається

в нафтовий пласт без виходу на поверхню; із зовнішньосвердловинним

перетоком, коли вода подається із свердловини на поверхню, а потім

нагнітається в сусідні нагнітальні свердловини або в ту саму

свердловину іншим каналом (водозабірно-нагнітальна свердловина);

ґ) за суміщенням функцій нагнітальної і водозабірної свердловин:

без суміщення, коли бурять окремо водозабірні і нагнітальні сверд-

ловини; із поєднанням, коли одна і та сама свердловина виконує одно-

часно функції водозабірної і нагнітальної свердловин (водозабірно-

нагнітальна смердловина);

д) за поповненням запасів глибинних вод: без поповнення запасів; з

поповненням запасів шляхом переведення поверхневого стоку в

підземний (наприклад в умовах Речицького нафтового родовища, коли

суміщався процес водопідготовки).

Частина схем, які класифікуються за різними ознаками, може

об'єднуватися в одну. Як приклад розглянемо найцікавіші, з позицій

наявності умов для застосування, технологічні схеми.

Природніш нижній

або

верхній внутрішньосвердловинний

переток

у водозабірно-нагнітальній свердловині без застосування КНС можна

здійснити як по насосно-компресорних трубах (НКТ) зі вста-

новленням пакера між розкритими перфорацією в даній свердловині

водоносним і нафтовим пластами, так і по обсадній колоні без

встановлення пакера (рис. 3.3). Для вимірювання витрати води, яка

самопливом перетікає із водяного пласта в нафтовий, в обсадну колону

або в спеціальну камеру, яка розташована в розтині НКТ на лінії

перетікання, можна опускати на кабелі (для дистанційної реєстрації) або

на сталевому дроті (для місцевої реєстрації) свердловинний витратомір.

Витрату можна регулювати за допомогою свердловинних штуцерів,

198

відтарованих на поверхні або керованих дистанційно з поверхні

(механічним, електричним або іншим шляхом), що опускаються у

свердловину за допомогою, наприклад, канату - сталевого дроту. Така

схема може виявитися придатною до застосування у випадку

заводнення нафтових пластів попередньо виснажених родовищ, коли

різниця зведених тисків у пластах достатня для поглинання потрібних

витрат

води.

В іншому разі виникає потреба в примусовому перетоці.

Рисунок 3.3 — Схема обладнання водозабірнонагнітальних свердловин при

природному нижньому (а) і верхньому (б) внутрішньо-

свердловинному перетоках 1 - НКТ, 2 - обсадна колона,

З - інтервали перфорованих труб, 4 - нафтовий пласт;

5 - камера для встановлення дебітоміра (витратоміра); 6 - пакер

(розділювач), 7 - водяний пласт, 8 - муфта перехресного руху

рідини

Цікавими є

технологічні схеми

як з

надземними,

так

підземними

КНС, які розроблено до умов Західного Сибіру, а саме:

з надземними КНС: а) вода з фонтанних водозабірних свердловин

самопливом надходить у блок водопідготовки і далі насосами КНС

подається в нагнітальні свердловини; перед КНС можна встановити

занурений підпірний насос, який розміщено у свердловині-шурфі;

199

б) вода із водозабірної свердловини підвищеної продуктивності зануре-

ним насосом подається на

КНС,

а потім -

нагнітальні свердловини;

з підземними КНС: а) вода із водозабірної свердловини зануреним

електронасосом з підвищеними напором і подаванням подається по

розвідних водоводах у нагнітальні свердловини (поєднується водоза-

бірна свердловина із КНС); можуть також поєднуватися окремі

нагнітальні свердловини із водозабірними або застосовуватися для

підпору занурені високонапірні насоси, які встановлені у свердл-

овинах-шурфах; б) на водозабірно-нагнітальній свердловині здійсню-

ється вимушений, за допомогою зануреного електронасоса, внутріш-

ньосвердловинний перетік (поєднується водозабірно-нагнітальна

свердловина з підземною КНС).

Результати розрахунків показали, що застосування таких схем

порівняно зі схемами використання вод наземних вододжерел,

забезпечує зниження відповідно собівартості і питомих капітальних

вкладень на нагнітання

м води приблизно на 35 та 10%. Практична

реалізація розглянутих схем на родовищах Західного Сибіру базується

на використанні вод вищезалеглого апт-альб-сеноманського комплек-

су, який поширюється в межах усіх головних нафтових родовищ

регіону. Дебіти водозабірних свердловин за відкритого виливу сягають

з з

3-4

тис.

м /добу (з піском до 5 г/дм ). Вибої обладнують протипі-

сочними фільтрами, а на поверхні встановлюють відстійники для

вловлювання піску.

Одночасно-роздільне нагнітання води

Суть такого нагнітання полягає в подаванні води окремо в

кожний пласт багатопластового родовища під різними тисками

відповідно до їх колекторських властивостей. У разі подавання води

під одним тиском прискорено обводнюються високопроникні пласти,

а малопроникні пласти до розробки практично не залучаються.

200