Рассмотрение проблем эксплуатации нефтяных месторождений. Обеспечение проектных уровней добычи и достижение высоких коэффициентов извлечения нефти. Повышение эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем, осложненных сульфидсодержащими осадками.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена в ДООО «Башнипинефть» и ООО НГДУ «Краснохолмскнефть» АНК «Башнефть». Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Валеев Марат Давлетович. доктор технических наук, профессор Защита состоится «____» ____________ 200 года в _____ на заседании диссертационного совета Д. 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Однако, добыча нефти при этом сопровождается все возрастающими объемами попутно-добываемой воды, с которой связан ряд проблем, в том числе образование твердых солевых отложений сложного состава в нефтепромысловом оборудовании и утилизация в больших объемах попутно-добываемой пластовой воды. Опыт эксплуатации нефтяных месторождений на поздней стадии показал, что наибольшее количество осложнений в процессе добычи нефти вызывают отложения, содержащие в своем составе сульфиды железа . Однако, для успешной борьбы с образованием сложных осадков и их удаления из оборудования отсутствовали соответствующие методы определения условий и причин образования осадков, их прогнозирования, композиционные составы химреагентов и технологические способы их дозирования в добываемую жидкость с целью предупреждения отложения или удаления осадков. Цель данной работы - разработка научно обоснованных технологических решений, направленных на предупреждение и удаление сульфидсодержащих отложений солей в процессе добычи обводненной нефти и утилизации попутно-добываемой воды на базе исследования состава, причин и условий их образования. Анализы состава попутно-добываемых пластовых вод скважин, осложненных осадками 2 и 3 видов, показали наличие в них большого количества свободного сероводорода (Н2S) и ионов двух-и трехвалентного железа.Из данных этих таблиц видно, что эффективные дозировки композици-31 онных составов для предупреждения образования карбонатов в присутствии ионов железа 10 мг/л достаточно низкие и не превышают 30…50 мг/л. В результате лабораторных исследований были предложены четыре композиционных состава, содержащие ингибиторы солеотложений, бактерицид, ингибитор коррозии, соляную и фтористоводородную кислоты. 8, 9 представлены рекомендованные составы композиций и оптимальные их дозировки для предупреждения отложения комплексных осадков и результаты опытно-промышленных испытаний. 6 представлена динамика изменения осложненного фонда скважин и проводимых мероприятий с использованием рекомендованных композиционных составов и снижение ремонтов изза осадкообразования и коррозии подземного оборудования с 1994 по 2001 гг. В результате широкомасштабного применения композиционных составов химреагентов с 1998 до 2000 гг. произошло резкое снижение темпа роста осложненных скважин, подземных ремонтов изза осадкообразования и коррозии.Анализ представленных в диссертационной работе результатов исследований позволяет сформулировать основные выводы и рекомендации по повышению эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем, осложненных сульфидсодержащими осадками. Показано, что среди методов, применяемых для предотвращения и удаления сульфидсодержащих осадков в различных технологических звеньях добычи нефти, наиболее эффективными на современном этапе развития отечественной нефтяной отрасли являются физико-химические методы. Поэтому успешность решения проблемы повышения эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем, осложненных сульфидсодержащими осадками, во многом зависит от разработки новых химических реагентов и их композиционных составов и технологий их применения. Выявлены основные закономерности формирования и интенсивности роста сульфидсодержащих осадков в зависимости от количественных показателей расхода, газосодержания, минерализации попутно-добываемой воды, концентрации в ней ионов железа, а также соотношения асфальтено-смоло-парафиновых фракций в добываемой нефти. Разработаны и внедрены в производство новые композиции химических реагентов для предупреждения образования сложных осадков в нефте-42 промысловом оборудовании, а также их удаления, основанные на изменении адгезионных свойств поверхности оборудования, связывании осадкообразующих ионов, подавлении жизнедеятельности СВБ и растворении углеводородной части осадков (патент РФ №2092677, патент РФ №2132450, патент РФ №2140522).
План
Содержание композиции в растворе,Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных работах:
1. Гарифуллин Ф.С. Предупреждение образования комплексных сульфидсодержащих осадков в добыче обводненной нефти. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002.- 267с.
2. Рагулин В.А., Благовещенский В.Е., Гарифуллин Ф.С., Хуснияров А.Ш. Применение химических реагентов для борьбы с отложениями парафина на нефтепромыслах Башкирии //Тр.БАШНИПИНЕФТЬ.-1985.-Вып.72.-С.3-9.
3. Гарифуллин Ф.С., Серазетдинов Ф.К., Рябоконь Н.А. О технологиях предотвращения и удаления асфальто-смоло-парафиновых отложений на месторождениях НГДУ "Краснохолмскнефть" //Науч.-темат. обзор. Сер. Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений .- М. : ВНИИОЭНГ,1990.- Вып. 9. - С. 15-19.
4. Гарифуллин Ф.С.. Гатин Р.Ф., Рябоконь Н.А. Исследование причин высоких скоростей коррозии в трубопроводах //Науч.-темат. обзор. - Сер. Защита от коррозии и охрана окружающей среды.- М. : ВНИИОЭНГ, 1990.- Вып. 12.-С.3-9.
5. Гарифуллин Ф.С. Гатин Р.Ф., Рябоконь Н.А. Результаты испытаний ингибитора-бактерицида СНПХ-1004 //Науч.-темат. обзор.-Сер. Защита от коррозии и охрана окружающей среды. - М. : ВНИИОЭНГ,1991.-Вып.2. - С. 9-11.
6. Гарифуллин Ф.С., Исламов Л.З., Салимов З.Г. и др. Внедрение скважинных штанговых насосов с гидравлическими усилителями //Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности: Науч.-техн.информ. сб. - М. : 44
ВНИИОЭНГ,1991.- Вып.6.- С.16-19.
7. Гарифуллин Ф.С., Рагулин В.А., Имамова Л.В. Технология удаления АСПО ингибиторами парафиноотложений типа ИНПАР //Тр.БАШНИПИНЕФТЬ.- 1995.- Вып.90. - С. 83-90.
8. Рагулин В.А., Гарифуллин Ф.С. Опыт применения забойных дозаторов химреагентов в НГДУ "Краснохолмскнефть" //Тр. БАШНИПИНЕФТЬ.-1995.- Вып.90.- С.77-82.
9. Гарифуллин Ф.С. Изучение причин образования осадков сульфида железа в добывающих скважинах //Сб. аспирантских работ БАШНИПИНЕФТЬ.-Уфа, 1996.- С. 45-51.
10. Гарифуллин Ф.С., Рагулин В.А. Разработка технологий предупреждения образования осадков сложного состава в добывающих скважинах //Сб. аспирантских работ БАШНИПИНЕФТЬ.-Уфа, 1996.-С.60-65.
11. Гарифуллин Ф.С. Промысловые испытания метода снижения содержания сероводорода и ионов железа путем подавления жизнедеятельности СВБ //Сб. аспирантских работ БАШНИПИНЕФТЬ.-Уфа,1996.-С.51-60.
12. Гарифуллин Ф.С. Опыт применения ингибитора коррозии СНПХ-1004 и реагента комплексного действия Реапон - ИФ в условиях НГДУ "Краснохолмскнефть" //Тез. докл. на науч. конф., посвящ. памяти проф. И.М.Шермергорна.- Казань, 1997.-С.51-52.
13. Гарифуллин Ф.С., Валеев М.Д., Пирогова В.А. Изучение состава комплексных осадков и их кристаллическое строение в оборудовании скважин"//Тр. БАШНИПИНЕФТЬ.-1998.-№94.-С.15-17.
14. Гарифуллин Ф.С., Рагулин В.А. Опыт применения реагентов, химических композиций комплексного действия на месторождениях НГДУ "Краснохолмскнефть" //Тр. БАШНИПИНЕФТЬ.- 1998.-№94.- С.107-109.
15. Рахматуллина Г.М., Володина Е.Л., Запеклая Г.Н., Гарифуллин Ф.С. Применение ингибитора парафиноотложений комплексного действия СНПХ-7941 //Нефтяное хозяйство.-1998 .-№2.- С.64-66.
16. Гарифуллин Ф.С. Разработка технологии путевого сброса воды 45 на месторождениях с применением комлексно-действующего реагента Реапон-ИФ // Решение проблем освоения нефтяных месторождений Башкортостана: Тез. докл. на науч. практ. конф. БАШНИПИНЕФТЬ, посвящ. добыче 1,5 млрд. тонны нефти в РБ.- Уфа,1998.-С.150-151
17. Гафуров О.Г., Якименко Р.Х., Мухтаров Я.Г., Ширгазин Р.Г., Гарифуллин Ф.С., Зюрин В.Г., Асмоловский В.С., Василенко В.Ф. Технология снижения обводненности добываемой продукции на основе жидкого стекла и глинистой суспензии // Нефтепромысловое дело.-1998.-№3.- С. 18-21.
18. Гарифуллин Ф.С. Прогнозирование образования комплексных осадков с сульфидом железа в добывающих скважинах // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: Сб. науч. тр. УГНТУ.- Уфа, 1999.- С.52-60.
19. Гарифуллин Ф.С., Габдуллин Р.Ф. Изучение условий образования зон отложения комплексных осадков в добывающих скважинах // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: Сб. науч. тр. УГ-НТУ.- Уфа,1999.- С. 33-38.
20. Гарифуллин Ф.С., Габдуллин Р.Ф., Антипин Ю.В. Анализ причин падения УЭЦН на забой скважины и пути их предупреждения // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: Сб. науч. тр. УГНТУ.-Уфа, 1999.- С. 99-107.
21. Тишанкина Р.Ф., Пантелеева А.Р., Гарифуллин Ф.С., Гатин Р.Ф., Бадретдинов А.М. Применение реагента комплексного действия Реапон-ИФ на месторождениях НГДУ "Краснохолмскнефть" //Нефтяное хозяйство.-1999.-№2.- С. 52-55.
22. Гарифуллин Ф.С., Габдуллин Р.Ф. Прогнозирование видов комплексных осадков в добывающих скважинах НГДУ "Краснохолмскнефть", НГДУ «Арланнефть» // Актуальные проблемы разработки и эксплуатации Арланского нефтяного месторождения: Сб. науч. тр. БАШНИПИНЕФТЬ; Вып.102.- Уфа, 2000.-С.92-109.
23. Гарифуллин Ф.С., Шилькова Р.Ф. Изучение влияния качества 46 подготовки сточных вод на работу нагнетательных скважин на примере Бураевского и Игровского месторождений НГДУ "Краснохолмскнефть" //Сб. науч. тр. БАШНИПИНЕФТЬ.-2001.-Вып. 103.- С. 119-123.
24. Гарифуллин Ф.С. Основные принципы организации системы внутритрубной деэмульсации // Совершенствование технологий добычи, бурения и подготовки нефти: Сб. науч. тр. БАШНИПИНЕФТЬ.- 2001.-Вып. 103.- С. 113-118.
25. Гарифуллин Ф.С. Разработка системы комплексно-цикловых технологий предотвращения образования комплексных осадков // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: Матер. Второго Междунар. симп.: Науч. тр. Т.1.- Уфа, 2000.- С. 66-67.
26. Гарифуллин Ф.С. Методика количественного определения карбонатов (САСО3) и сульфидов железа (FEXSY) в сложных осадках //Сб. на-уч. тр. БАШНИПИНЕФТЬ.- 2001.-Вып.106.- С. 65-70.
28. Гарифуллин Ф.С. Исследование причин высоких скоростей коррозии трубопроводов //Нефтяное хозяйство .-2001.-№3.- С. 64-66.
29. Саматов Р.М., Арсланов Ф.Г., Гарифуллин Ф.С., Гатин Р.Ф. Промысловые испытания ингибитора коррозии СОНКОР 9701 //Нефтяное хозяйство .-2001.-№4.- С. 70-72.
30. Гарифуллин Ф.С., Пантелеева А.Р., Тишанкина Р.Ф. Повышение качества подготовки пластовой воды и снижение ее коррозионной агрессивности применением реагентов комплексного действия типа Реапон - ИФ, СНПХ-1004. // Нефть, газ - 2001:Тез. докл. науч. практ. конф. УП Междунар. выст.-Казань, 2001.-С.53.
31. Садыков Л.Ю., Гарифуллин Ф.С., Гатин Р.Ф. Пути повышения надежности нефтегазопромысловых трубопроводов и емкостного оборудования//Нефтяное хозяйство.- 2002.-№4.- С. 88-89.
32. Гарифуллин Ф.С., Гатин Р.Ф., Шилькова Р.Ф., Саматов Р.М., Арс-47 ланов Ф.Г. Критерий оценки интенсивности процесса сульфидообразования в добывающих скважинах // Нефтяное хозяйство. - 2002.- №11.- С. 100-101.
33. Гарифуллин Ф.С. Влияние полярных и неполярных компонентов нефти на интенсивность образования осадков в скважине // Нефтяное хозяйство.-2002.-№12.- С.76.
34. Саматов Р.М., Арсланов Ф.Г., Гарифуллин Ф.С., Гатин Р.Ф., Ахмадеев Р.Г. Промысловые исследования влияния кислорода на усиление коррозии трубопроводов // Нефтяное хозяйство.-2003.-№1.- С.72-73.
35. Гарифуллин Ф.С., Саитов И.Р., Гильмутдинов Р.С., Хайбрахманов Н.Х., Саляхова Э.Р., Шилькова Р.Ф. Повышение эффективности предупреждении образования осадков в добывающих скважинах путем закачивания композиций химических реагентов в призабойную зону пласта // Тр. Башнипинефть. - Уфа, 2003.- Вып. 112.- С. 48-53.
36. Гарифуллин Ф.С., Саитов И.Р., Гильмутдинов Р.С., Арсланова Э.М. Обоснование выбора способа борьбы с отложениями солей // Тр. Башнипинефть. - Уфа,2003.-Вып. 112.- С. 53-56.
37. Гарифуллин Ф.С., Гильмутдинов Р.С., Саитов И.Р., Мымрина Н.А., Э.Р. Саляхова., Шилькова Р.Ф. Лабораторные исследования по созданию эффективных композиционных составов и оптимальных соотношенияй химреагентов // Труды Башнипинефть. - Уфа, 2003.- Вып. 112.- С. 56-62.
38. Гарифуллин Ф.С. Оптимизация числа точек ввода химических реагентов по контуру движения пластовой воды // Нефтяное хозяйство.- 2003.-№3. - С. 69-70.
6. Пат. 2170287. Способ защиты скважинного оборудования и выкидной линии скважины /Ф.С. Гарифуллин, М.Д. Валеев, Р.Ф. Габдуллин, Р.Ф. Шилькова.-Заявл. 06.10.99; Опубл.10.07.01 // БИ. -2001.-№19.
7. Пат. 2160854. Способ эксплуатации центробежных / Ф.С.Гарифуллин, Р.Ф. Габдуллин, М.Д. Валеев, Р.Ф. Шилькова.- Заявл. 16.09.99; Опубл. 20.12.00 // БИ .-2000.- №35.
8. Пат.2168617. Способ разработки нефтяного пласта/ Д.А. Хисаева, О.Г. Гафуров, Ф.С. Гарифуллин и др.-Заявл. 19.09.99; Опубл. 10.06.01 // БИ.-2001.- №16.
9. Пат. 2168613. Устройство для дозирования реагента в нефтедобывающую скважину / Н.Н. Хазиев, Ю.Г. Валишин, Ф.С.Гарифуллин, В.В. Уметбаев.- Заявл. 10.06.98; Опубл. 27.07.99 // БИ.-1999.-№16.
Стандарты предприятия, руководящие документы
1. РД 39 - 00147276 - 009 ВНИИ -86 Инструкция по технологии предотвращения отложений парафина в нефтепромысловом оборудовании с применением ингибиторов типа ИНПАР -1/ Исп. С.Ф.Люшин, В.А.Рагулин, А.Ш.Хуснияров, Ф.С.Гарифуллин.-БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа, 1986.
2. РД 39 - 00147275 - 040 - 98 Методические указания по применению реагента комплексного действия Реапон-ИФ в процессах добычи, сбора и 49 подготовки нефти / Исп. К.Р.Низамов, Ф.С.Гарифуллин, Р.Ф.Тишанкина.-БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа ,1998.
3. СТП 03-41-1999 Технология обработки скважин, осложненных комплексными осадками с содержанием сульфида железа композициями химических реагентов / Исп.Ф.С.Гарифуллин, А.Г.Шакрисламов, М.Д.Валеев.- БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа, 1999.
4. РД 03 - 05752503 - 060 - 2000 Прогнозирование образования осадков сложного состава и их вида в добывающих скважинах /Исп. Р.Ф.Габдуллин Ф.С.Гарифуллин, М.Д.Валеев.- БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа, 2000.
5. СТП 03 - 34 - 2001 Технология обработки скважин по предупреждению образования сульфидсодержащих отложений композициями химических реагентов с применением активирующих добавок / Исп. Р.Ф.Габдуллин, Ф.С.Гарифуллин.- БАШНИПИНЕФТЬ.-Уфа, 2001.
6. СТП 03 - 154 -2001 Нефтепроводы, транспортирующие водонефтяные эмульсии. Технология защиты их от коррозии / Исп. Ф.С.Гарифуллин, А.А. Калимуллин.- БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа, 2001.
7. СТП 03 - 157 - 2002 Комплексная технология подавления сульфатре-дукции на месторождениях, зараженных сульфатвос-станавливающими бактериями с применением реагента Сонцид / Исп. Ф.С.Гарифуллин, А.А. Калимуллин, З.Г.Мурзагильдин.- БАШНИПИНЕФТЬ.- Уфа, 2002.
50
Вывод
Анализ представленных в диссертационной работе результатов исследований позволяет сформулировать основные выводы и рекомендации по повышению эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем, осложненных сульфидсодержащими осадками.
41
1. Установлены основные виды и степень осложнений в добыче обводненной нефти на ряде месторождений Урало-Поволжья, связанных с отложениями сульфидсодержащих осадков в скважинах, системах сбора , предварительного сброса , подготовки и утилизации попутно-добываемой воды с использованием системного подхода при анализе и обобщении промыслового материала.
2. Показано, что среди методов, применяемых для предотвращения и удаления сульфидсодержащих осадков в различных технологических звеньях добычи нефти, наиболее эффективными на современном этапе развития отечественной нефтяной отрасли являются физико-химические методы. Поэтому успешность решения проблемы повышения эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем, осложненных сульфидсодержащими осадками, во многом зависит от разработки новых химических реагентов и их композиционных составов и технологий их применения.
3. Лабораторными и промысловыми исследованиями выявлены основные виды и структуры сульфидсодержащих осадков. На основе изучения компонентного состава предложена классификация осадков. Установлен и научно обоснован механизм образования сульфидсодержащих осадков. Выявлены основные закономерности формирования и интенсивности роста сульфидсодержащих осадков в зависимости от количественных показателей расхода, газосодержания, минерализации попутно-добываемой воды, концентрации в ней ионов железа, а также соотношения асфальтено-смоло-парафиновых фракций в добываемой нефти. Показано, что с ростом парафиновой фракции в нефти углеводородная составляющая осадка возрастает.
4. Разработаны научно-методические основы прогнозирования образования сульфидсодержащих осадков в добывающих скважинах. Впервые получен и предложен для широкого применения обобщенный критерий осадкообразования, позволяющий прогнозировать вид и структуру отложений по ионному составу пластовой воды.
5. Разработаны и внедрены в производство новые композиции химических реагентов для предупреждения образования сложных осадков в нефте-42 промысловом оборудовании, а также их удаления, основанные на изменении адгезионных свойств поверхности оборудования, связывании осадкообразующих ионов, подавлении жизнедеятельности СВБ и растворении углеводородной части осадков (патент РФ №2092677, патент РФ №2132450, патент РФ №2140522).
6. Разработаны и внедрены технологии с использованием новых композиций химических реагентов: ? по удалению асфальтосмолистых и парафиновых отложений;
? по предотвращению отложения неорганических солей и сульфида железа ( патент РФ № 2140522).
В результате внедрения разработанных технологий получен эффект в виде увеличения межремонтного периода работы и дебитов осложненных скважин.
7. Разработаны и внедрены в производство технологии, направленные на повышение эксплуатационной надежности и экологической безопасности осложненных коррозией изза отложения сульфидсодержащих осадков, скважин, выкидных линий, трубопроводов систем нефтесбора и ППД (патент РФ № 2158786, патент РФ № 2169259, патент РФ № 2170287, патент РФ № 2160854). Внедрение технологий позволило увеличить сроки службы скважинного оборудования, выкидных линий скважин, нефтепроводов и водоводов.
8. Разработаны технические средства дозирования химических реагентов (пат. РФ № 2168613). Научно обоснована и разработана методика оптимизации дозирования химических реагентов для предупреждения осадкообразования и коррозии оборудования, позволяющая достигать максимальную защиту оборудования при минимальных затратах.
9. Внедрение разработанных технологий и композиционных составов позволило сократить количество скважин, осложненных осадкообразованием на 20% , уменьшить расход деэмульгаторов на 10 г/т, ингибиторов коррозии на 5г/м3, в 3 и более раз уменьшить количество аварий на трубопроводах сис-
43 тем нефтесбора и ППД, связанных с образованием в них сульфидсодержащих осадков и коррозией, и получить суммарный экономический эффект в размере 86750 тыс. руб. в ценах 2001 года.