Нефтяная промышленность

Поиск по этому блогу

вторник, 27 марта 2018 г.

Источники водоснабжения систем ППД. Общие требования к качеству нагнетаемой воды

Основное назначение системы водоснабжения при поддержании пластового давления — добыть нужное количество воды, пригодной для закачки в пласт, распределить ее между нагнетательными скважинами и закачать в пласт. Конкретный выбор системы водоснабжения зависит от того, на какой стадии разработки находится данное месторождение. 1 – водоем; 2 – водозабор; 3 – насосная станция первого подъема; 4- резервуары для неподготовленной воды; 5 – станция подготовки воды; 6 – резервуары для подготовленной воды; 7 – насосная станция второго подъема; 8 – распределительный водовод среднего давления; 9 – КНС; 10 – водовод высокого давления; 11 – нагнетательная скважина.

Грунтовые воды (значительное многообрзие химического состава (минерализация 100-200 мг/л), небольшое содержание взвешенных частиц). Можно закачивать без специальной подготовки. Воды глубинных горизонтов (минерализованы, не требуют дополнительной обработки). Воды поверхностных водоемов (уступают по качеству грунтовым и глубинным, содержат большое количество 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 количество эмульгированной нефти, механических примесей, а также диоксида углерода и сероводорода.

Качество нагнетаемой воды:временные нормы 1947 г.- ТВЧ не должно быть более 1 мг/л;- растворенного кислорода – до 1мг/л;- железа на устье скважины – до 0,5 мг/л;- общая щелочность – не более 50 мг.нормы 1961 г — содержание ТВЧ допускалось до 2 мг/л;- нефтепродукты — должны отсутствовать;- содержание железа – до 0,5 мг/л;- умягчения воды – не требовалось. нормы для Ромашкинского месторождения — внутриконтурное заводнение (К=300-500 мД). -допустимое содержание ТВЧ — 15 мг/л; -допустимое содержание нефти — 20 мг/л; -допустимое содержание железа — 1 мг/л; нормы для Ромашкинского месторождения — внутриконтурное заводнение (К>500 мД) -допустимое содержание ТВЧ — 25 мг/л; -допустимое содержание нефти — 40 мг/л; -допустимое содержание железа — 2 мг/л.Нормы на качество воды в ОАО «ТН»Длит-й период действовало «Временное положение», в соответствии с кот-м сод-е нефти и ТВЧ в воде не д.превышать 50-60 мг/л каждого из них. Однако более важными показателями являются размер пор и каналов и размеры самих загрязнений.Взгляды на проблему определения допустимых норм содержания загрязнений1. закачиваемая в продуктивные пласты вода д.б. весьма жесткой кондиции (допустимое содерж-е взвешенных вещ-в не > 10-15 мг/л). 2. закачиваемая в продуктивные пласты вода (с т.зр. работников промысловых служб), может использ-ся в системе ППД без её предварит-й очистки..Разработанные РД, регламентирующие допустимые нормы содержания загрязняющих вещ-в, базируются главным образом на статистическом анализе промыслового мат-ла и имеют региональный хар-р. назрела необх-ть разработки методики нормирования качества закачиваемой воды, основанной на экономич-х критериях оценки.

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Источники водоснабжения системы ППД

На Приобского нефтяном месторождении в 1991 году начата закачка воды в целях поддержания пластового давления (ППД)

По состоянию на 01.01.97г. в продуктивные пласты закачено 3657,5 тыс.м 3 подземной воды апт-абль-сеноманского комплекса, в т.ч. в 1996 году – 778,5 тыс. м 3 .

За время эксплуатации системы ППД лишь в 1992-1993 гг. были выполнены годовые задания по закачке воды в пласт. Впоследствии невыполнение годового планового задания составляло от 1 до 13%, то есть в целом было достаточно близко к плановому.

По промысловой отчетности невыполнение плана связывается в первую очередь с дефицитом воды, возникшего из-за плохой работы водозаборных скважин.

Плановые и фактические объемы закачки воды за 1991-1996гг представлены в табл.4.9., рис. 4.16.

Таблица 4.9. Динамика объемов закачки подземной воды в системе ППД

Объем закачки подземной воды, тыс. м³

Рис. 4.16. Динамика плановых и фактических объемов закачки воды

Требования к системе ППД и качеству воды

С 1 июля 1990 г. введен в действие отраслевой стандарт ОСТ 39-225-88 «Вода для заводнения пластов. Требования к качеству », которым определены показателии нормы качества воды:

1.Водородный показатель pH(от 4,5 до 8,5).

3.Совместимость с пластовой водой и породой.

4.Размер частиц механических примесей.

5.Содержание нефти и механических примесей.

6.Содержание растворенного кислорода (до 0,5 мг/л).

7.Набухаемость пластовых глин.

10.Наличие сульфатвосстанавливающих бактерий.

11.Содержание трехвалентного железа.

Стандарт обязателен для всех предприятий и организаций, осуществляющих проектирование новых и реконструкцию существующих установок подготовки воды для заводнения нефтяных пластов. Однако в действительности до настоящего времени контроль качества вод, используемых для заводнения, ведется практически повсеместно по двум показателям – содержанию нефти и механических примесей, которые были определены СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания твердых взвешенных веществ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах поддержания пластового давления на месторождениях Главтюменнефтегаза». Для того чтобы выполнить требования ОСТ 39-225-88 необходимо не только значительное расширение работ по контролю качества, но и радикальное изменение технологии подготовки воды перед использованием ее в системах ППД. Если до настоящего времени подготовка нефтепромысловых сточных вод заключалась в очистке ее от нефти и механических примесей, а пресные воды никак не обрабатывались вообще, то по ОСТ 39–225-88 потребуется организация таких технологических процессов как обескислораживание, удаление сероводорода, подавление сульфатвосстанавливающих и других микроорганизмов (стерилизация ), обезжелезивание, ингибирование с целью предупреждения выпадения солей и снижения коррозионной активности вод.

К настоящему времени некоторые из этих технологических процессов испытывались и применялись на месторождениях Западной Сибири. Это относится к применению ингибиторов коррозии и солеотложения, а также подавлению микроорганизмов с помощью химических реагентов (биоцидов). Такие технологические процессы как обескислораживание, удаления сероводорода и ионов железа из вод никогда не испытывались. О сложности такой задачи говорит то обстоятельство, что до настоящего времени далеко не во всех городах и населенных пунктах области осуществляется обезжелезивание питьевой воды, не говоря о технической. Предварительные технологические проработки показывают, что для организации подготовки воды по ОСТу 39-225-88 потребуется коренное изменение технологии подготовки воды, многократное увеличение затрат на подготовку воды перед закачкой ее в продуктивные пласты.

В принципе, вода должна иметь качества, которые позволяют закачивать ее в нефтяные пласты при заданном расходе и допустимых давлениях с наименьшими затратами. Вода не должна вызывать коррозию, большую той, которая может быть признана экономически допустимой в течении времени, необходимого для извлечения промышленных запасов нефти.

При таком определении к качеству воды можно применить два основных критерия:

— пригодность для нагнетания в конкретные продуктивные пласты;

-предотвращение коррозионного действия трубопроводов и оборудования.

Пригодность воды означает, что необходимый объем ее может быть закачан в пласт при экономически оправданных величинах давления. Необходимо так же иметь ввиду, что завышенные нормы качества воды приведут к неоправданным дополнительным затратам и усложнению схем очистки воды.

В настоящее время существуют научно-обоснованные допустимые нормы только по содержанию в закачиваемой воде твердых взвешанных веществ (ТВВ) и нефтепродуктов, приведенные в СТП 0148463-007-88. Другие документы и источники содержат лишь рекомендуемые нормы, которые носят общепринятый характер. Например, рекомендуется, что в воде, закачиваемой в пласт, не должно содержаться более чем 10 3 клеток сульфато- восстанавливающих бактерий на 1 мл, растворенного кислорода – не более 0,5-1,0 мг/л, окисного железа не более 0,3 мг/л, pHот 7,8-8,0.

С учетом того, что данные нормы имеют общепринятый характер, а для конкретных рекомендаций необходимо учитывать все особенности района и месторождения, нормировать воду по химическому составу необходимо на основании лабораторных и опытных работ. Для приобского месторождения указанные работы не проводились.

Допустимые нормы в закачиваемых водах Приобского месторождения, рассчитанные по СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания ТВВ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах ППД на месторождениях Главтюменнефтегаза» и уточненные на основании анализа динамики приемистости нагнетательных скважин Приобского месторождения составляют: для пластов АС₁₀ и АС₁₁ соответственно – 20 мг/л и 30 мг/л (при закачке сточной воды), для пласта АС₁₂ – 10 — 15 мг/л. Для пласта АС₁₂ нормы приведены исходя из возможностей отечественного оборудования, рекомендуется подобрать импортное оборудование, способное обеспечить более низкое содержание ТВВ и нефтепродуктов в воде (порядка 5 мг/л) после очистки, что обеспечит закачку воды в пласт АС₁₂ в заданных объемах и при заданном давлении.

Контроль за качеством закачиваемой воды включает определение количества и размеров ТВВ и содержание кислорода. В соответствии с РД 39 –1–1155 — 84 «Основные положения по качеству поверхностных пресных и промысловых сточных вод, применяемых для закачки в пласт на месторождениях Западной Сибири», периодичность отбора проб и анализов пресной воды на количество ТВВ составляет: на водозаборных сооружениях и КНС один раз в неделю; на устьях нагнетательных скважин один раз в месяц по двум контрольным скважинам. Размер ТВВ контролируется один раз в квартал, а содержание кислорода – один раз в месяц.

При выборе оборудования и технологии подготовки воды для закачки в пласты на Приобском месторождении учитывались требования действующих нормативных документов по качеству воды в системе ППД (ОСТ 39-225-88

«Вода для заводнения пластов. Требования к качеству»; СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания ТВВ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах ППД на месторождениях Главтюменнефтегаза»), а также опыт эксплуатации системы ППД на Приобском месторождении.

Согласно данным о работе системы ППД Приобского месторождения за 1996 -1998 г., в т.ч. водозаборных сеноманских скважин и существующей системы очистки сеноманской воды, представленных Дирекцией ОМНГ ОАО «Юганскнефтегаз», можно сделать следующие выводы:

— реальные дебиты водозаборных скважин, оборудованных погружными насосами типа УЭЦН и ЭЦН, составляют от 450 до 1150 м 3 /с и имеют тенденцию к снижению из-за засорения призабойной зоны;

— для очистки и дегазации сеноманской воды используются гидроциклоны и горизонтальные сепараторы, что позволяет отсепарировать газ и снизить содержание ТВВ на приеме КНС в 2-6 раз по сравнению с водой из водозаборных скважин;

— среднее содержание ТВВ в сеноманской и пресной воде за 1996-1997г. г. до и после очистки приведено в таблице 4.10. Увеличение содержания ТВВ после очистки в отдельные периоды было вызвано неудовлетворительной работой оборудования по очистке воды и несвоевременным удалением накопившихся осадков. Увеличение содержания мехпримесей в исходной воде, подаваемой из сеноманских скважин, объясняется неэффективной работой забойных фильтров в водозаборных скважин;

— использование пресной воды для закачки в пласт (от плавучей водоносной) в период 1997-1998 г.г. показало сравнительно невысокое содержание КВЧ в закачиваемой воде без дополнительной очистки (от 2 до 20 мг/л в зимний период и повышаясь до 120 мг/л в паводковый период).

— используемая система очистки недостаточна для очистки воды для Приобского месторождения, согласно требованиям СТП 0148463-007-88 (особенно для пласта АС₁₂ );

— используемые погружные насосы (типа УЭЦН и ЭЦН) имеют низкий коэффициент эксплуатации (от 0,4 до 0,56) ввиду их незначительного межремонтного периода (МРП), а также из-за отсутствия качественных фильтров на забое скважин.

Учитывая, что добываемая вместе с нефтью пластовая вода подлежит полной утилизации (т.е. закачке в пласт) при выборе установок для предварительного сброса воды и УПН, а также оборудования для очистки пластовой воды после УПСВ и УПН, необходимо учитывать требования к качеству воды, закачиваемой в продуктивные пласты Приобского месторождения.

Таблица 4.10. Содержание ТВВ в закачиваемой воде на КНС и в водозаборных скважинах, мг/л за 1996-1997г.г.

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Источники водоснабжения системы ППД

На Приобского нефтяном месторождении в 1991 году начата закачка воды в целях поддержания пластового давления (ППД)

По состоянию на 01.01.97г. в продуктивные пласты закачено 3657,5 тыс.м 3 подземной воды апт-абль-сеноманского комплекса, в т.ч. в 1996 году – 778,5 тыс. м 3 .

За время эксплуатации системы ППД лишь в 1992-1993 гг. были выполнены годовые задания по закачке воды в пласт. Впоследствии невыполнение годового планового задания составляло от 1 до 13%, то есть в целом было достаточно близко к плановому.

По промысловой отчетности невыполнение плана связывается в первую очередь с дефицитом воды, возникшего из-за плохой работы водозаборных скважин.

Плановые и фактические объемы закачки воды за 1991-1996гг представлены в табл.4.9., рис. 4.16.

Таблица 4.9. Динамика объемов закачки подземной воды в системе ППД

Объем закачки подземной воды, тыс. м³

Рис. 4.16. Динамика плановых и фактических объемов закачки воды

Требования к системе ППД и качеству воды

С 1 июля 1990 г. введен в действие отраслевой стандарт ОСТ 39-225-88 «Вода для заводнения пластов. Требования к качеству », которым определены показателии нормы качества воды:

1.Водородный показатель pH(от 4,5 до 8,5).

3.Совместимость с пластовой водой и породой.

4.Размер частиц механических примесей.

5.Содержание нефти и механических примесей.

6.Содержание растворенного кислорода (до 0,5 мг/л).

7.Набухаемость пластовых глин.

10.Наличие сульфатвосстанавливающих бактерий.

11.Содержание трехвалентного железа.

Стандарт обязателен для всех предприятий и организаций, осуществляющих проектирование новых и реконструкцию существующих установок подготовки воды для заводнения нефтяных пластов. Однако в действительности до настоящего времени контроль качества вод, используемых для заводнения, ведется практически повсеместно по двум показателям – содержанию нефти и механических примесей, которые были определены СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания твердых взвешенных веществ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах поддержания пластового давления на месторождениях Главтюменнефтегаза». Для того чтобы выполнить требования ОСТ 39-225-88 необходимо не только значительное расширение работ по контролю качества, но и радикальное изменение технологии подготовки воды перед использованием ее в системах ППД. Если до настоящего времени подготовка нефтепромысловых сточных вод заключалась в очистке ее от нефти и механических примесей, а пресные воды никак не обрабатывались вообще, то по ОСТ 39–225-88 потребуется организация таких технологических процессов как обескислораживание, удаление сероводорода, подавление сульфатвосстанавливающих и других микроорганизмов (стерилизация ), обезжелезивание, ингибирование с целью предупреждения выпадения солей и снижения коррозионной активности вод.

К настоящему времени некоторые из этих технологических процессов испытывались и применялись на месторождениях Западной Сибири. Это относится к применению ингибиторов коррозии и солеотложения, а также подавлению микроорганизмов с помощью химических реагентов (биоцидов). Такие технологические процессы как обескислораживание, удаления сероводорода и ионов железа из вод никогда не испытывались. О сложности такой задачи говорит то обстоятельство, что до настоящего времени далеко не во всех городах и населенных пунктах области осуществляется обезжелезивание питьевой воды, не говоря о технической. Предварительные технологические проработки показывают, что для организации подготовки воды по ОСТу 39-225-88 потребуется коренное изменение технологии подготовки воды, многократное увеличение затрат на подготовку воды перед закачкой ее в продуктивные пласты.

В принципе, вода должна иметь качества, которые позволяют закачивать ее в нефтяные пласты при заданном расходе и допустимых давлениях с наименьшими затратами. Вода не должна вызывать коррозию, большую той, которая может быть признана экономически допустимой в течении времени, необходимого для извлечения промышленных запасов нефти.

При таком определении к качеству воды можно применить два основных критерия:

— пригодность для нагнетания в конкретные продуктивные пласты;

-предотвращение коррозионного действия трубопроводов и оборудования.

Пригодность воды означает, что необходимый объем ее может быть закачан в пласт при экономически оправданных величинах давления. Необходимо так же иметь ввиду, что завышенные нормы качества воды приведут к неоправданным дополнительным затратам и усложнению схем очистки воды.

В настоящее время существуют научно-обоснованные допустимые нормы только по содержанию в закачиваемой воде твердых взвешанных веществ (ТВВ) и нефтепродуктов, приведенные в СТП 0148463-007-88. Другие документы и источники содержат лишь рекомендуемые нормы, которые носят общепринятый характер. Например, рекомендуется, что в воде, закачиваемой в пласт, не должно содержаться более чем 10 3 клеток сульфато- восстанавливающих бактерий на 1 мл, растворенного кислорода – не более 0,5-1,0 мг/л, окисного железа не более 0,3 мг/л, pHот 7,8-8,0.

С учетом того, что данные нормы имеют общепринятый характер, а для конкретных рекомендаций необходимо учитывать все особенности района и месторождения, нормировать воду по химическому составу необходимо на основании лабораторных и опытных работ. Для приобского месторождения указанные работы не проводились.

Допустимые нормы в закачиваемых водах Приобского месторождения, рассчитанные по СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания ТВВ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах ППД на месторождениях Главтюменнефтегаза» и уточненные на основании анализа динамики приемистости нагнетательных скважин Приобского месторождения составляют: для пластов АС₁₀ и АС₁₁ соответственно – 20 мг/л и 30 мг/л (при закачке сточной воды), для пласта АС₁₂ – 10 — 15 мг/л. Для пласта АС₁₂ нормы приведены исходя из возможностей отечественного оборудования, рекомендуется подобрать импортное оборудование, способное обеспечить более низкое содержание ТВВ и нефтепродуктов в воде (порядка 5 мг/л) после очистки, что обеспечит закачку воды в пласт АС₁₂ в заданных объемах и при заданном давлении.

Контроль за качеством закачиваемой воды включает определение количества и размеров ТВВ и содержание кислорода. В соответствии с РД 39 –1–1155 — 84 «Основные положения по качеству поверхностных пресных и промысловых сточных вод, применяемых для закачки в пласт на месторождениях Западной Сибири», периодичность отбора проб и анализов пресной воды на количество ТВВ составляет: на водозаборных сооружениях и КНС один раз в неделю; на устьях нагнетательных скважин один раз в месяц по двум контрольным скважинам. Размер ТВВ контролируется один раз в квартал, а содержание кислорода – один раз в месяц.

При выборе оборудования и технологии подготовки воды для закачки в пласты на Приобском месторождении учитывались требования действующих нормативных документов по качеству воды в системе ППД (ОСТ 39-225-88

«Вода для заводнения пластов. Требования к качеству»; СТП 0148463-007-88 «Временные нормы содержания ТВВ и нефтепродуктов в воде, используемой в системах ППД на месторождениях Главтюменнефтегаза»), а также опыт эксплуатации системы ППД на Приобском месторождении.

Согласно данным о работе системы ППД Приобского месторождения за 1996 -1998 г., в т.ч. водозаборных сеноманских скважин и существующей системы очистки сеноманской воды, представленных Дирекцией ОМНГ ОАО «Юганскнефтегаз», можно сделать следующие выводы:

— реальные дебиты водозаборных скважин, оборудованных погружными насосами типа УЭЦН и ЭЦН, составляют от 450 до 1150 м 3 /с и имеют тенденцию к снижению из-за засорения призабойной зоны;

— для очистки и дегазации сеноманской воды используются гидроциклоны и горизонтальные сепараторы, что позволяет отсепарировать газ и снизить содержание ТВВ на приеме КНС в 2-6 раз по сравнению с водой из водозаборных скважин;

— среднее содержание ТВВ в сеноманской и пресной воде за 1996-1997г. г. до и после очистки приведено в таблице 4.10. Увеличение содержания ТВВ после очистки в отдельные периоды было вызвано неудовлетворительной работой оборудования по очистке воды и несвоевременным удалением накопившихся осадков. Увеличение содержания мехпримесей в исходной воде, подаваемой из сеноманских скважин, объясняется неэффективной работой забойных фильтров в водозаборных скважин;

— использование пресной воды для закачки в пласт (от плавучей водоносной) в период 1997-1998 г.г. показало сравнительно невысокое содержание КВЧ в закачиваемой воде без дополнительной очистки (от 2 до 20 мг/л в зимний период и повышаясь до 120 мг/л в паводковый период).

— используемая система очистки недостаточна для очистки воды для Приобского месторождения, согласно требованиям СТП 0148463-007-88 (особенно для пласта АС₁₂ );

— используемые погружные насосы (типа УЭЦН и ЭЦН) имеют низкий коэффициент эксплуатации (от 0,4 до 0,56) ввиду их незначительного межремонтного периода (МРП), а также из-за отсутствия качественных фильтров на забое скважин.

Учитывая, что добываемая вместе с нефтью пластовая вода подлежит полной утилизации (т.е. закачке в пласт) при выборе установок для предварительного сброса воды и УПН, а также оборудования для очистки пластовой воды после УПСВ и УПН, необходимо учитывать требования к качеству воды, закачиваемой в продуктивные пласты Приобского месторождения.

Таблица 4.10. Содержание ТВВ в закачиваемой воде на КНС и в водозаборных скважинах, мг/л за 1996-1997г.г.