Меню

Водоснабжение система поддержание пластового давления

Поддержание пластового давления. Выбор системы ППД. Обоснование объемов закачки рабочего агента.

В процессе разработки нефтяного месторождения из-за отбора жидкости из пласта в залежи начинает снижаться пластовое давление и, соответственно, снижаются дебиты нефти в скважинах.

С целью поддержания пластового давления и увеличения текущих дебитов нефти и конечного нефтеизвлечения нефтяные залежи разрабатываются с применением различных методов воздействия. Среди методов воздействия на нефтяные залежи наиболее часто применяется метод поддержания пластового давления (ППД) закачкой в пласт воды.

Из множества методов воздействия на продуктивные пласты следует отметить следующие:

I. Поддержание пластового давления закачкой в пласт воды, которое подразделяется на:

1. Законтурное заводнение;

2. Приконтурное заводнение;

3. Внутриконтурное заводнение;

4. Циклическое заводнение;

5. Внутриконтурное заводнение подразделяется на:

— разрезание залежи рядами нагнетательных скважин;

II. Поддержание пластового давления закачкой газа в пласт:

— закачка сухого газа;

— попеременная закачка воды и газа.

III. Закачка воды, загущенной полимерами и биополимерами:

IV. Закачка в пласт оторочек оксидата (продукт окисления жидких легких углеводородов кислородом воздуха).

V. Закачка углекислоты, поверхностно-активных веществ (ПАВ), растворителей и т.д.

VI. Тепловые методы воздействия:

— паротепловое воздействие (ПТВ);

— воздействие горячей водой (ВГВ);

— импульсно-дозированное тепловое воздействие (ИДТВ);

— импульсно-дозированное тепловое воздействие с паузой (ИДТВ(П));

— термоциклическое воздействие на пласт (ТЦВП);

— тепловая обработка призабойной зоны пласта.

VII. Внутрипластовое горение.

Технология поддержания пластового давления закачкой воды в пласт.Наиболее широко распространенным методом воздействия на продуктивный пласт с целью поддержания пластового давления и увеличения конечного нефтеизвлечения является метод закачки воды в пласт.

Закачка воды осуществляется через специальные нагнетательные скважины. Расположение и сетка нагнетательных скважин определяются в технологической схеме разработки месторождения.

Закачку воды в продуктивный пласт целесообразно начинать с самого начала разработки нефтяного месторождения. В этом случае имеется возможность не допустить снижение пластового давления из-за отбора жидкости из продуктивного пласта, поддерживать его на первоначальном уровне, сохранять высокие дебиты нефти по скважинам, интенсифицировать разработку месторождения и обеспечить получение высоких коэффициентов нефтеизвлечения. Как отмечалось, заводнение подразделяется на законтурное, приконтурное и внутриконтурное.

Чтобы удерживать среднее пластовое давление в нефтяной залежи на одном уровне, объем воды, закачиваемый в пласт при заводнении, должен быть равным объему, добываемому из пласта жидкости и газа. На многих нефтяных месторождениях с пластовым давлением, превышающим давление насыщения нефти газом, одна тонна извлеченной нефти вместе с попутным газом занимает в пластовых условиях объем, равный 1,4-1,6 м 3 . Это означает, что для извлечения из пласта одной тонны нефти в пласт необходимо закачать 1,4-1,6 м 3 воды. В то же время, как показывает практика, соответствие объемов извлекаемой из пласта на поверхность и нагнетаемой в пласт жидкости не обеспечивает поддержания пластового давления на одном уровне. Это является следствием того, что при внутриконтурном заводнении часть закачиваемой воды уходит в периферийные водяные зоны пласта, отдельные непродуктивные пропластки, в верхние или нижние пласты и т.п. Необходимо учитывать и то, что некоторое количество воды теряется на поверхности (порывы водоводов и т.д.).

В среднем, ориентировочно, принято считать, что непроизводительные потери воды при внутриконтурном заводнении составляют 15-20% от общего закачиваемого объема воды. Отсюда следует, что для эффективного внутриконтурного заводнения необходимо на извлечение из пласта 1 тонны нефти с газом закачивать от 1,6 до 1,8 м 3 воды. Если требуется повысить пластовое давление, то объем закачиваемой воды должен быть еще выше.

По мере разработки залежи пластовое давление снижается (если только режим работы залежи не остается естественный упруговодонапорный). В этом случае для поддержания пластового давления применяют искусственные методы, чтобы сохранить этот режим. Целями воздействия на залежь нефти является поддержание пластового давления и увеличение конечной нефтеотдачи, что обуславливается приближением зоны повышенного Рпл, созданного за счет закачки воды в водонагнетательные скважины, к добывающим. Доминирующим методом является ППД закачкой в пласт воды.

Для принятия решения о проведении ППД на конкретной залежи необходимо проработать следующие вопросы:

· определить местоположение водонагнетательных скважин;

· определить суммарный объем нагнетаемой воды;

· рассчитать число водонагнетательных скважин;

· установить основные требования к нагнетаемой воде.

Местоположение водонагнетательных скважин определяется особенностями геологического строения залежи. Задача сводится к тому, чтобы подобрать такое расположение водонагнетательных скважин, при котором обеспечивается наибольшая эффективная связь между зонами нагнетатния воды и зонами отбора с равномерным вытеснением нефти водой.

В зависимости от местоположения водонагнетательных скважин различают:

Законтурное – для залежей нефти с небольшими запасами, водонагнетательные скважины расположены в законтурной водоносной части пласта. Применение законтурной системы заводения возможно при перемещении ВНК при достижимых перепадах Рпл.

Внутриконтурное – применяется при разработке залежи с очень большими площадями. Расчленение нефтеносной площади на несколько площадей путем внутриконтурного заводнения позволяет ввести всю нефтеносную площадь в эффективную систему разработки одновременно. Для этого площадь разрезают рядами нагнетательных скважин. При закачке в них воды образуются зоны повышенного давления, которые препятствуют перетокам нефти из одной площади в другую. По мере закачки очаги воды, сформировавшиеся вокруг каждой нагнетательной свкажины, увеличиваются в размерах, затем сливаются и образуют единый фронт воды. С целью ускорения образования единого фронта по линии ряда нагнетательных скважин освоение под нагнетатение осуществляется через одну. В промежутках проектные нагнетательные скважины работают в отработке на нефть, осуществляя в них форсированный отбор нефти и по мере обводненности переводятся под закачку.

Читайте также:  Кофе повышает давление чай повышает или понижает давление

Есть несколько его разновидностей внутриконтурного заводнения.

Блоковая система применяется на месторождениях вытянутой формы с расположением нагнетательных скважин в поперечном направлении. Отличие блоковой системы от внутриконтурной в том, что блоковая система предполагает отказ от законтурного заводнения. Преимущество – отказ от расположения нагнетательных скважин в законтурной зоне (исключается риск бурения); более полное использованиеестественных сил гидродинамической области законтурной части пласта; существенное сокращение площади, подлежащей обустройству объектами ППД; упрощается система обслуживания ППД.

Площадное заводнение применяется пластов с низкой проницаемостью. нагнетательные и добывающие скважины чередуются в строгой закономерности. Бывают пяти,семи и девяти точечная система. В этих системах каждая нагнетательная и окружающие ее добывающие скважины образуют элемент системы.

Очаговое заводнение. Очаги заводнения(нагнетание воды в отдельные скважины или небольшие группы скважин)обычно создают на участках ,не испытывающих или недостаточно испытывающих влияние заводнения. Под нагнетательные выбирают скважины из числа добывающих, которые свою задачу уже выполнили. Или бурят специальные дополнительные скважины.

Барьерное заводнение применяют для газонефтяных залежей с дольшими запасами газа в газовой шапке. Нагнетательные скважины распологают в зоне ГНК, а закачку воды и отбор нефти и газа регулируют таким образом, чтобы происходило вытеснение газа и нефти водой при исключении взаимных перетоков нефти в газовую часть пласта и наоборот.

Приконтурное. В этом случае нагнетательные скважины расположены на контуре нефтеносности. По мере выработки пласта добывающие скважины переводят в нагнетательные и сужают контур нефтеносности. Применяют при ухудшенной гидродинамической связи пласта с внешней областью и при сравнительно малых размерах залежи.

Подготовка воды. Вода, используемая для ППД должна обладать химической совместимостью с пластовой. Качество воды оценивается по:

1) количество мех.примесей,нефтепродуктов, железа и его соединений, дающие при окислении кислородом нерастворимые осадки, закупоривающие поры, сероводорода, солей. Если размер пор более 0,1мкм2,то размер частиц мех. примесей должен быть менее 5мкм,а если поры менее 0,1мкм2,то менее 1мкм.Если коррозионная активность воды более

0,1мм в год, то необходима дополнительная защита труб и добавление ингибитора коррозии.

Отстой воды осуществляется в РВС (резервуарах вертикальных стальных).Затем через фильтра насосами внутренней перекачки подается на прием насосов системы ППД.

Источник

Водоснабжение системы поддержания пластового давления

Схемы водоснабжения для заводнения пластов в зависимости от местных условий каждого района могут быть различными. Однако любая из них с использованием поверхностных водоемов в качестве источников водоснабжения состоит из следующих основных элементов:

1) водозаборных сооружений для забора воды из источников и подачи ее насосами в водопроводную сеть или на водоочистную установку;

2) водоочистной установки, если требуется очистка воды;

3) сети магистральных и разводящих водоводов;

4) кустовых насосных станций для подачи в водопроводную сеть и закачки ее в нагнетательные скважины;

5) нагнетательных скважин.

Если для заводнения используют пластовую волу, извлекаемую вместе с нефтью, то в описанной выше схеме исключают водозаборные сооружения, вместо которых строят обычно в составе водоочистных сооружений буферные резервуары для приема воды.

Схема водоснабжения еще более упрощается, если для заводнения нефтяных пластов используют воды водоносных горизонтов – верхних и нижних. При этом отпадает необходимость в строительстве водозаборных сооружений, водоочистных установок, сети водоводов. Для закачки воды в пласт обычно используют погружные центробежные насосы с высокими подачами, спускаемые в водяную скважину, которая в ряде случаев может служить одновременно и нагнетательной.

Окончательный выбор источника водоснабжения для каждого месторождения, определяющего технологию и технику забора и закачки воды в скважины, возможен на основе технико-экономического анализа. Рассмотрим несколько вариантов.

В а р и а н т 1. При закачке речной воды мало использовать классическую схему водоснабжения, включающую речные водозаборы, станции водоподъёма, кустовые насосные станции, магистральные и разводящие водоводы. Протяжённость трубопроводов определяется расположением водозаборов относительно объектов заводнения.

В а р и а н т 2. Вода из водозаборных скважин самотёком или водоподъёмными установками подаётся на кустовую насосную станцию; здесь давление увеличивается до требуемого, и вода по системе разводящих водоводов закачивается в скважины. По сравнению с предыдущей, такая схема исключает строительство речных водозаборов и станций водоподъёма; сокращается протяжённость и уменьшается диаметр магистральных водопроводов. Однако возникает необходимость в бурении водозаборных скважин.

Читайте также:  Изготовление трубок высокого давления тнвд в ижевске

В а р и а н т 3 – принудительный межскважинный переток воды. Вода из водозаборной скважины подаётся насосной установкой непосредственно в нагнетательные, число которых определяется соотношением их суммарной приёмистости к дебиту водозаборной скважины. В общем случае – это «подземная кустовая насосная станция»; при низкой продуктивности водоносного пласта вода подаётся в одну нагнетательную скважину. В этом случае необходимо изменить конструкцию водозаборных скважин для установки в них насосного оборудования с повышенной подачей, соответствующей приёмистости нескольких нагнетательных скважин, и с напором, обеспечивающим подъём заданного объёма воды. При этом возникает возможность отказаться от строительства помимо указанных в предыдущем варианте объектов и от наземных кустовых насосных станций, значительно сократить протяжённость напорных водоводов к нагнетательным скважинам.

В а р и а н т 4 (внутрискважинный принудительный переток воды) – принудительная перекачка подземных вод насосной установкой в каждой нагнетательной скважине. В этом случае объекты поддержания пластового давления представлены только нагнетательными скважинами и линиями электропередачи.

В а р и а н т 5 – подземная кустовая насосная станция с принудительным током воды. По этой схеме вода насосной установкой подаётся в несколько нагнетательных скважин, одну из которых используют так же, как водозаборную. Требования к её конструкции те же, что и при использовании подземной насосной станции. Такой вариант закачки подземных вод исключает необходимость бурения специальных водозаборных скважин, но изменение конструкции нагнетательной скважины, в которой одновременно с закачкой ведется и забор воды, приводит к некоторому удорожанию процесса.

Возможны и другие способы подъема воды из скважин – газлифтный с использованием попутного газа и с применением струйного насоса. Однако в этих случаях себестоимость закачиваемой воды в сравнении с использованием подземных кустовых насосных станций возрастает.

Применение простых технологических схем забора и закачки воды в нефтяные пласты позволяет быстро, практически с начала разработки нефтяных месторождений, эффективно решать задачу поддержания пластового давления.

Важным условием снижения затрат на поддержание пластового давления является закачка воды без предварительной подготовки. Результаты промышленной закачки воды показывают, что нагнетательные скважины сохраняют в течение продолжительного времени высокую и устойчивую приемистость, несмотря на значительное количество внесенных попутно в пласт загрязнений. Об этом свидетельствуют и данные исследования нагнетательных скважин методом восстановления давления, что указывает на особую роль трещин в призабойной зоне пласта в процессе закачки.

Отличительной чертой трещин в призабойных зонах нагнетательных скважин является зависимость степени их раскрытости от давления нагнетания, вследствие чего они получили название «дашащих». Это оказывает значительное влияние на характер обводнения скважин и выработку запасов нефти. Установлено, что при давлении на забое нагнетательных скважин, близком к полному горному, начинается движение воды по каналам большого размера, величина работающей толщины и эффективность процесса вытеснения снижаются. Для определения необходимого качества закачиваемой воды, грязеемкости пласта и выравнивания профиля приемистости следует изучить состояние призабойной зоны, определить сжимаемость трещин.

Для получения высоких технико-экономических показателей использования подземных вод для интенсификации разработки нефтяных месторождений необходимо снижение капитальных и эксплуатационных затрат. Один из путей достижения этого – повышение производительности водозаборных скважин; однако этому препятствует интенсивный вынос породы призабойной зоны.

Количество песка в воде определяется выбранной схемой забора и закачки воды. Наилучшими способами устранения выноса песка являются принудительные внутрискважинные перетоки воды из пласта в пласт или использование для закачки воды водозаборов сравнительно небольшой единичной мощности.

Присутствие песка в воде вызывает эрозию оборудования водозаборных и нагнетательных скважин (особенно насосного), образование в скважинах песчаных пробок. Вынос песка из пласта связан с разрушением его призабойной зоны и может привести к деформации эксплуатационной колонны. Следовательно, возникает необходимость в ограничении выноса песка для увеличения работоспособности оборудования и предотвращения разрушения призабойных зон водозаборных и засорения призабойных зон нагнетательных скважин.

Сопоставление гранулометрического состава керна водоносных песчаников и извлекаемого из водозаборных скважин песка показывает, что его вынос происходит из-за разрушения призабойных зон пласта.

Интенсивный вынос песка в момент пуска скважин обусловлен высокими градиентами давления и скоростью фильтрации воды у перфорационных отверстий, а также тем, что приток воды, как правило, идет не по всему перфорированному интервалу пласта. Установлено, что основной объем жидкости поступает лишь из 10-30% перфорированной толщины, что значительно повышает действительную скорость ее движения в перфорационных каналах. При этом у стенок скважины, в интервале высокопродуктивных пропластков, она может превысить транспортирующую скорость, т.е. скорость, при которой переносятся песчинки из пласта в скважину.

Читайте также:  Лечение при высоком внутриглазном давлении

Так, транспортирующая скорость воды для песка фракции 0,6 – 0,8 мм равна 18 см/с. При такой и больших скоростях частицы песка указанного размера перемещаются водой по фильтрационным каналам: она зависит, главным образом, от фракционного состава породы и степени ее сцементированности.

При разрушении призабойной зоны увеличивается ее проницаемость, поэтому градиенты давления в этой зоне уменьшаются и разрушение приостанавливается.

Для сохранения устойчивого свода в призабойной зоне пласта и предотвращения нарушения его скелета необходимо, чтобы 70-80% самых крупных фракций породы по весу оставались в пласте и только 20-30% частиц, причем мельчайших, выносились с потоком воды.

В отдельных случаях на забоях водозаборных скважин создаются песчаные пробки высотой до 300 м и более; образование их возможно при определенных условиях. В интервале фильтра колонны, где скорости потока воды недостаточны для подъема песка, создаются благоприятные условия для его осаждения на забой. Если на этом участке водоносные отложения представлены плотными, хорошо сцементированными породами, возможность образования песчаной пробки сводится к минимуму.

Высота песчаной пробки в общем случае зависит от конструкции фильтра, режима эксплуатации скважины, распределения интервалов выноса песка по толщине водоносных отложений и техники подъема воды.

Одним из путей повышения эффективности работы системы водоснабжения является повышение отборов воды из каждой водозаборной скважины до 5000 м3/сут и более, что требует применения более высокопроизводительного оборудования для подъема воды и достижения условий, обеспечивающих вынос песка в допустимом количестве.

Меры, предотвращающие вынос песка из пласта, подразделяются на две группы: механические и химические. К механическим методам относится применение специальных фильтров, которые устанавливаются в скважинах против вскрытых интервалов. Химические методы основаны на закреплении рыхлых пород в призабойной зоне смолами, цементно-песчаной смесью и т.д. Механические методы наиболее эффективны при регулировании поступления песка из пласта.

Фильтр со стрейнером и высокопроницаемым цементным кольцом создают в следующем порядке.

Против интервалов водоносных отложений устанавливают щелевидный фильтр (стрейнер). Ширина его щелей должна быть вдвое меньше минимального диаметра самых крупных зерен песка. Располагаются они вдоль образующей трубы в шахматном порядке, к оси скважины расширяются. Число щелей должно быть максимальным, насколько позволяет прочность трубы.

Кольцевое пространство в водозаборных и водозаборно-нагнетательных скважинах заполняют цементным раствором при ступенчатом цементировании, для чего в соответствующих интервалах устанавливают эластичные манжеты.

Чтобы цементное кольцо в интервале водоносных отложений выполняло роль фильтра, оно должно иметь проницаемость, сопоставимую с проницаемостью пласта. Известно, что при увеличении содержания песка в цементно-песчаной смеси можно получить проницаемую и устойчивую к размыву массу. Так, при соотношении песка и цемента 3:1 или 2:1 проницаемость получаемой цементной массы составляет (1 ÷ 5)·10-13 м2.

Добавка к цементу алюминиевого порошка в количестве 0,25 ÷ 0,30% от массы цемента вызывает увеличение его объема при затвердевании на 1,5 ÷ 2,0%. При этом образуется достаточно прочная и хорошо проницаемая масса. При увеличении своего объема цемент, кроме того, уплотняет рыхлые породы. Добавление к цементному раствору опилок позволяет получить материал с низким удельным весом и высокой проницаемостью. Медленно растворимые добавки (например, нафталин) также способствуют повышению проницаемости, а содержание свободной извести в цементе свыше 1 ÷ 1,5 % приводит к образованию в нем трещин при твердении.

Таким образом, подобрав добавки к цементу, уже при его затвердевании можно обеспечить сообщаемость пласта со скважиной. Если проницаемость цементного кольца окажется недостаточной, то поинтервальным гидровоздействием или виброобработкой можно увеличить число трещин в цементном кольце и этим повысить его проницаемость. Щелевидный фильтр и высокопроницаемый цементный камень способствуют снижению интенсивности разрушения призабойных зон водозаборных скважин и выноса песка из водоносных отложений.

Практика эксплуатации системы поддержания пластового давления показала, что при определенных условиях возникает коррозия водопроводов и оборудования. Коррозия поражает в основном низконапорную часть системы. Основная причина коррозии – присутствие в воде углекислого газа и кислорода. Ей способствует и наличие песка, вызывающего абразивное действие, а также хлоридов, оказывающих депассивирующее влияние на поверхность металлов.

Предупредить проявление коррозии оборудования можно двумя способами: защитой поверхности гидравлических каналов от коррозионного воздействия среды и предотвращением причин, вызывающих коррозию. Первый путь достаточно сложен и связан с применением органических покрытий и ингибиторов коррозии. Более радикальное решение – устранение причин коррозии.

Интенсивная коррозия связана с эксплуатацией низконапорной части системы; поэтому использование технологии забора и закачки воды, исключающей снижение давления ниже давления насыщения воды газом, уменьшает вероятность возникновения коррозии. Этому в большей степени отвечает технология закачки воды с использованием подземной кустовой насосной станции, а также принудительного внутрискважинного перетока воды.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Водоснабжение системы поддержания пластового давления

Водоснабжение системы поддержания пластового давления

Источник

Adblock
detector