Нефтяная промышленность

Поиск по этому блогу

вторник, 27 марта 2018 г.

Особенности водоснабжения систем ППД с использованием поверхностных вод

Грунтовые воды (значительное многообразие химического состава (минерализация 100-200 мг/л), небольшое сод-е взвешенных частиц). Можно закачивать без спец. подготовки. Воды глубинных горизонтов (минерализованы, не требуют дополнительной обработки). Воды поверхностных водоемов (уступают по качеству грунтовым и глубинным, содержат большое кол-во механических примесей (глины, ила, песка), способны вызвать набухание глин, кроме морской воды).Сточные воды (около 83% пластовых, 12% пресных, 5% ливневых вод). Минерализация 15-3000 мг/л, хорошие нефтевытесняющие свойства, содержат большое кол-во эмульгированной нефти, механических примесей, а также диоксида углерода и сероводорода. Общие требования к закачиваемой воде:ограниченное сод-е мех-х примесей (ТВЧ) и соединений железа; отсутствие сероводорода и углекислоты д/предотвращения коррозии оборудования; отсутствие органических примесей (бактерий, водорослей); химич-я совместимость с пластовой водой. Классическая схема водоснабжения системы ППД

Водозаборные сооруженияВодозабор открытого типа — всасывающая труба с фильтром на конце (погружена под уровень воды на глубину, большую чем возможный минимальный уровень воды в водоеме, и защищена от разрушения в паводковый период) и центробежный насос. Диаметр и длина всасывающей трубы, максимальная высота всасывания центробежного насоса рассчитываются по формулам гидравлики. Закрытый (подрусловый) водозабор — одна или несколько водозаборных скв небольшой глубины (10-50 м), пробуренных в подрусловые водонасыщенные породы. Скв-ны закрепляются колонной с фильтром против водонасыщенного пласта. Подъем воды на поверхность осуществляется: спец-ми погружными центробежными насосами (при большом динамическом уровне), сифонными (вакуумными) устройствами (когда динамический уровень воды в скв-не небольшой).

Насосная станция первого подъема Исп-ся только при сифонном водозаборе.

Оборудование станции располаг-ся в бетонном бункере вместе с вакуумными котлами, вакуумными насосами и содержит три насосных агрегата (один – резервный).

В бункере установлены также системы автоматического управления, контроля и измерения параметров всего технологического и электрического оборудования.

Резервуары обеспечивают непрерывную работу всей системы заводнения, являются источником непрерывной работы в течение шести часов.

Резервуары для воды:ж/б подземные (северные районы — не требуют обогрева, не загромождают территорию, не подвергаются коррозии и не ухудшают качества воды, используемой для заводнения; наземные Ме резервуары (теплый климат, заболоченная местность) с подогревателями и внешней теплоизоляцией для нормальной их работы в зимнее время. При использовании металлич-х резервуаров необх. принимать доп. меры против их коррозии и ухудшения из-за этого качества воды.

Станция подготовки воды предназначена для доведения воды до необходимого качества за счет следующих процессов:

коагуляция — укрупнение мельчайших взвешенных в воде частиц добавлением в воду глинозема (сернокислого алюминия AL2(SO4)3∙18H2O) или железного купороса (FeSO4); фильтрация — очистка воды от взвешенных частиц после коагуляции в песчаных фильтрах; обезжелезивание — удаление из воды закисей или окисей железа; обескислороживание – хим-м или аппаратным путем; умягчение — подщелачивание гашеной известью с целью доведения рН воды до 7-8, что приводит к интенсивной коагуляции; хлорирование — угнетение бактерий и микроорганизмов;

стабилизация — придание воде стабильности химического состава. Насосные станции второго подъема распределяют подготовленную воду ч/з распределительный водовод среднего давл-я к КНС. Используются центробежные насосы в необх-м кол-ве (с учетом резервных) с соответствующими подачами и напорами. обеспечивают не только распределение воды по КНС, но и создают определенный подпор на приеме насосов КНС. КНСповышают давл-е подготовленной воды до необходимой величины для закачки ее по водоводам высокого давл-я в НС. Насосы ЦНС имеют широкий спектр рабочих параметров: Q- от 150-720 м3/сут; Р — от 9,5 до 25 МПа.

БКНС изготавливаются в виде отдельных блоков: основной блок (насос, электродвигатель с масляной системой и другими элементами); вспомогательные блоки (электрич-е распределительные устройства, распределительная гребенка водовода высокого давл-я, низковольтное оборудование и блок управления и автоматики). Схема и принцип работы водоочистной станции.

Вода из открытых водоемов центробежными насосами первого подъема направляется в нижнюю часть вертикального конусного смесителя. При этом из дозирующего устройства в воду подается необходимое кол-во коагулянта, способствующего укрупнению взвешенных частиц. В смесителе коагулянт равномерно перемешивается со всем объемом воды. Обработанная хим-м реагентом вода ч/з верхнюю часть смесителя поступает в нижнюю часть осветлителей, где возникшие хлопья оседают в их шахтах. Из осветлителей вода с небольшим сод-ем мех-х примесей направл-ся на фильтры, затем самотеком попадает в резервуары, из кот-х центробежными насосами второго подъема перекачивается на КНС. Из КНС вода подается в НС. Д/промывки загрязненных фильтров насос подает очищенную воду из резервуара в дренажную систему фильтров для их очистки. Из фильтров загрязненная вода попадает ч/з стояк 9 в канализационный лоток 10 и сбрасывается снова в другое место водоема, из которого она поступила на прием насоса.

Нефть, Газ и Энергетика

Блог о добычи нефти и газа, разработка и переработка и подготовка нефти и газа, тексты, статьи и литература, все посвящено углеводородам

Вода для ППД

Требования, предъявляемые к воде для закачки в пласт для поддержания пластового давления.

Поддержание пластового давления (ППД) заводнением требует использования больших объемов качественной воды. Решение проблемы водоснабжения сводится к изысканию надежного и водообильного источника (с оценкой запасов и возможных расходов воды), обоснованию качества воды и разработке технологии ее подготовки. Расход закачиваемой воды определяется стадией разработки месторождения.

Источники закачиваемой воды могут быть разными. В настоящее время, на различных промыслах используют воды: открытых водоемов (рек, озер, водохранилищ, морей); грунтовые (подрусловые и артезианские); глубинные (нижних и верхних глубинных водоносных горизонтов); сточные.

Грунтовые воды характеризуются значительным многообразием химического состава, небольшим содержанием взвешенных частиц.

Воды открытых водоемов содержат большое количество механических примесей (глины или песка).

Воды глубинных водоносных горизонтов в большей степени минерализованы и часто не требуют дополнительной подготовки.

Сточные воды состоят в основном из пластовых, добываемых вместе с нефтью, пресных, подаваемых в установки подготовки нефти и ливневых вод. Они минерализованы ( 15 – 3000 г / л ), обладают хорошими нефтевытесняющими свойствами, но содержат большое количество эмульгированной нефти, механических примесей, а также диоксида углерода и сероводорода.

Источник воды выбирают на основе данных технико-экономического анализа с учетом технологии водоподготовки.

Требования к воде нагнетаемой в пласт меняются в зависимости от:

— свойств продуктивного горизонта (пласта);

— от его строения и неоднородности;

— от типа закачиваемой жидкости;

— от характера решаемых промысловых задач.

Классические требования, предъявляемые к нагнетаемой в продуктивный пласт воде :

· невысокое содержание механических примесей;

· незначительное содержание эмульгированной нефти;

· коррозионная инертность по отношению к напорным и распределительным трубопроводам, насосам, скважинному оборудованию нагнетательных скважин;

· отсутствие в воде сероводорода, диоксида углерода, водорослей, микроорганизмов инициирующих интенсивное развитие коррозии оборудования и существенное снижение приемистости нагнетательных скважин.

Допустимое содержание механических примесей и эмульгированной нефти принимают с учетом проницаемости и трещиноватости пород до 5 – 50 мг/ л , причем с увеличением трещиноватости повышается допустимое содержание. Диаметр фильтрационных каналов должен быть в 3 – 6 раз больше диаметра частиц. Пригодность воды оценивается в лаборатории (стандартный анализ состава и свойств, опыты по затуханию фильтрации через естественный керн ) и пробной закачкой в пласт.

Особое внимание при закачке в пласт «первичной» или «повторной» воды уделяют составу солей и их содержанию. Химический состав сопоставляют с составом пластовой воды с целью выяснения степени совместимости этих жидкостей в пластовых условиях.

Охрана окружающей среды при сборе и утилизации сточных вод

Для охраны окружающей среды следует не допускать попадания сточных вод в реки и водоемы, своевременно собирать нефть с поверхности прудов-отстойников, устранять неисправности в устройстве прудов-отстойников и других гидротехнических сооружений.

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.

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.

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