Нгуен Куок Зунг. Исследование проявления и предупреждения техногенных эффектов в добывающих скважинах с отложениями солей (на примере месторождения «Белый Тигр»)

brief description

Нгуен Куок Зунг. Исследование проявления и предупреждения техногенных эффектов в добывающих скважинах с отложениями солей (на примере месторождения «Белый Тигр»): диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.17 / Нгуен Куок Зунг;[Место защиты: Институт проблем транспорта энергоресурсов - ГУП].- Уфа, 2014.- 109 с.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ТРАНСПОРТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ»
(ГУП «ИПТЭР»)

УДК 622.276.76 На правах рукописи

Нгуен Куок Зунг

Исследование проявления и предупреждения техногенных эффектов в добывающих скважинах с отложениями солей
(на примере месторождения «Белый Тигр»)

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Научный руководитель −
кандидат технических наук
Антонов Максим Сергеевич

Уфа − 2014
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..…………….…… 4
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО ОПЫТА РАБОТ
ПО УДАЛЕНИЮ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ……………………………………..

7
1.1. Общие понятия о проблеме………………….………………………....................... 7
1.2. Сущность процессов солеотложения при эксплуатации, обработке
и транспортировке нефти и газа………………………………………………..…..
7
1.2.1. Минеральный состав солеотложений…………………………………………… 7
1.2.2. Основные причины, приводящие к образованию солеотложений в системах транспорта нефти и газа…………………………………………………………...
10
1.3. Влияние различных факторов на процессы солеотложений…………………….. 20
1.3.1. Влияние условий движения потока……………………………………………… 20
1.3.2. Влияние состава нефти на солеотложение……………………………………… 21
1.4. Влияние солеотложения на процессы добычи, обработки и транспортировки нефти………………………………………………………………………………...
24
Выводы по главе 1…………………….………………………………………………... 27
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОТЛОЖЕНИЯ СОЛЕЙ НА ВНУТРИСКВАЖИННОМ И ПРОМЫСЛОВОМ ОБОРУДОВАНИИ ОБЪЕКТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «БЕЛЫЙ ТИГР» СП «ВЬЕТСОВПЕТРО»………………………………………….

28
2.1. Систематизация результатов исследований минерального и химического составов и структуры солеотложений, отобранных на скважинах,
из оборудования системы сбора и транспортировки нефти СП «Вьетсовпетро»….

28
2.2. Существующие методы контроля и предотвращения солеотложения, применимые для месторождения «Белый Тигр»………………………………….
38
2.2.1. Классификация методов предотвращения образования солеотложений,
их преимущества и недостатки………………………………………………….
38
2.2.2. Сущность группы физических мероприятий…………………………………… 39
2.2.3. Сущность группы химических мероприятий…………………………………… 40
Выводы по главе 2………………………………………………………………………. 45
ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ
СОСТАВОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ
ИЗ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ СКВАЖИН МЕСТОРОЖДЕНИЯ «БЕЛЫЙ ТИГР»………………………….……

47
3.1. Исследование по подбору химреагента на основе уксусной и муравьиной кислот для удаления отложений CaCO3 …………………………………………..
48
3.2. Исследование способности к растворению отложений СаСО3 химреагентами DMC-1Ca и DMC-2Ca……………………………………………………………...
55
3.3. Исследование коррозионной активности и подбор коррозионных ингибиторов для химреагента DMC-2Ca…………………………………………………………
61
3.4. Исследование по подбору рецептуры химреагентов на основе хелатных соединений EDTA для удаления отложений карбоната кальция CaCO3 ……….
62
3.5. Исследование способности химреагента Descale 1 к растворению
отложений CaCO3 …………………………………………………………………...
65
Выводы по главе 3……………………………………………………………………….. 68
ГЛАВА 4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ОБЪЕМА ХИМРЕАГЕНТОВ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТОДА ЗАКАЧКИ……………………………..
69
4.1. Расчет необходимого объема химреагентов……………………………………… 70
4.2. Выбор метода закачки химреагентов……………………………………………… 71
4.3. Влияние химреагентов на пласт…………………………………………………… 74
4.4. Влияние химреагентов на людей и окружающую среду………………………… 75
Выводы по главе 4……………………………………………………………………….. 75
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ОТЛОЖЕНИЯ СОЛЕЙ
НА СТЕНКАХ СТВОЛА СКВАЖИНЫ ДЛЯ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «БЕЛЫЙ ТИГР»…………………………..…….

76
5.1. Численная оценка снижения дебита жидкости и потерь давления
в зависимости от степени проявления солеотложений……………………...……
76
5.2. Промысловые испытания составов и технологии удаления солеотложений
из насосно-компрессорных труб скважин месторождений
СП «Вьетсовпетро»……………………………………………………………….…

86
5.3. Оценка экономической эффективности от внедрения техники и технологии очистки от солеотложений добывающих скважин………………………..………
97
Выводы по главе 5 ……………………………………………………………………….
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ……………………………………
98
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ… 99

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы
В условиях перехода большинства нефтяных месторождений СП «Вьетсовпетро», например «Белый Тигр», на позднюю стадию разработки отрицательные проявления техногенных эффектов на работу скважинного оборудования и технологические режимы отбора увеличились, прежде всего, за счет отложения солей в подъемных трубах. Это стало причиной необходимости исследования механизма отложения солей и разработки технологии предупреждения их образования. Основная причина образования связана с закачкой для поддержания пластового давления морской воды и ее смешением с пластовой водой олигоцена, протекающих в различных термодинамических условиях, что предопределило образование твердых включений солей и их отложение в трубах. Рассматриваемая работа направлена на изучение этой проблемы, поэтому её актуальность и разработка технологий по предупреждению отложения солей является достаточно обоснованной и востребованной в промысловых условиях.
Цель работы – путем исследования механизма образования и разрушения солевых отложений в подъемных трубах скважин и на забое разработать технологии предупреждения и подавления солеобразования.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:
1. Оценка состояния изученности проблемы и применяемых технологий борьбы с солеотложением на месторождении «Белый Тигр»;
2. Изучение структуры и составов осадков солей в системе «заводнение ‒ отбор продукции из пласта»;
3. Исследование и выявление основных видов осложнений и их влияния на работу оборудования скважин и технологические режимы отбора продукции;
4. Лабораторные исследования по разрушению твердых осадков солей композициями химреагентов;
5. Разработка технологий предупреждения и разрушения отложений солей в скважинном оборудовании;
6. Испытание и внедрение разработанных технологий по разрушению солевых отложений в промысловых условиях.
Методы решения поставленных задач
Решение поставленных задач базируется на применении аналитических методов и анализе данных лабораторных исследований по определению эффективности разрушения солевых отложений, на численных методах решения уравнений Навье-Стокса и математическом моделировании движения многофазных смесей в вертикальных трубах с использованием современных гидродинамических симуляторов.
Научная новизна результатов работы:
1. В условиях проявления техногенных эффектов на режимы добывающих скважин установлена и сформирована концепция по механизму образования солеотложений от совместного взаимодействия ионов солей морской и пластовой вод олигоцена и представлены технологические решения по удалению их из подъемных труб путем воздействия на добываемую жидкость композицией химреагентов;
2. Разработана методика и создана установка для изучения кинетики растворения солей с добавкой химреагентов различных марок в многовариантных значениях соотношения массы солей и расхода химреагентов во времени и оптимизирован процесс растворения солей реагентами DМС-2Са и Descale 1 в соотношениях V/S = 2,5…6,5 в интервалах времени 1,5…2,0 ч и 5,5…6,0 ч соответственно;
3. По результатам изучения механизма отложения солей в подъемных трубах и их размеров численно исследованы на модели труб изменения потерь напора на сужениях сечений от отложения солей и определены прогнозные пределы снижения, которые составили 310…350 Па/м;
4. По результатам опытных работ на скважинах и лабораторных исследований установлены периодичность обработки и расходы химреагентов Descale 1 и DМС-2Са для скважин месторождения «Белый Тигр».
На защиту выносятся:
1. Методика исследования и результаты определения предельных значений соотношения массы солей и расхода композиции химреагентов во времени в подъемных трубах;
2. Методика определения значений дополнительного сопротивления и потерь напора от отложения солей на модели труб;
3. Технология удаления солеотложений из подъемных труб композицией химреагента на базе Descale 1 и DМС-2Са.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Результаты разработанных рекомендаций по предупреждению отложения солей и их удалению в виде комплексной технологии реализованы на скважине № 910/МСП 9 (на месторождении «Белый Тигр») путем закачки композиции химреагентов Descale 1 и DМС-2Са с добавкой ПАВ-NP10, в результате достигнут прирост дебита скважины в объеме 65 т/сут с одновременной очисткой забоя скважины от загрязнения.
Апробация результатов работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на семинарах ГУП «ИПТЭР» (г. Уфа), на Международных научно-практических конференциях «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепроводов и газа» в рамках Международных специализированных выставок «Газ. Нефть. Технологии» (г. Уфа, 2012 г., 2014 г.), на XII Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках ХII Российского энергетического форума (г. Уфа, 2012 г.).
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 научных трудах, в том числе в 2 ведущих рецензируемых научно-технических журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Личный вклад автора
В рассматриваемых исследованиях, выполненных в соавторстве с коллегами, автору принадлежат постановка задач, их решение, обобщение полученных результатов, организация промысловых экспериментов на скважинах и их анализ.

Автор выражает глубокую благодарность специалистам СП «Вьетсовпетро», сотрудникам института «НИПИморнефтегаз», а также сотрудникам ООО НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа) за внимание и полезные советы, высказанные в процессе работы над диссертацией.

bibliography

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выявлены основные виды и механизмы отложения солей на месторождениях СП «Вьетсовпетро» при использовании морской воды для заводнения, которая в контакте с пластовой водой олигоцена от взаимодействия ионов солей образует устойчивые твердые отложения в подъемных трубах при подъеме продукции скважин.
2. В результате лабораторных и промысловых исследований на примере эксплуатации добывающих скважин месторождения «Белый Тигр» определены основные виды и структуры солесодержащих осадков – карбоната и сульфата кальция.
3. Проведенные исследования эффективности удаления солеотложений показали, что применение предложенных химреагентов и их композиций позволяет эффективно растворять твердые осадки солей. При этом проведенные новые исследования растворения солей выполнены с учетом естественной природы отложений и коррозионной активности применяемых композиций кислот.
4. Разработана методика разрушения твердых солевых отложений с использованием гидростатических весов и определения расхода (объема) химреагентов и площади поверхности образца с учетом термобарических условий.
5. Определены композиции химреагентов Descale 1 в соотношении V/S = 2,5 в интервале времени 5,5…6,0 ч и DMC-2Ca с необходимым временем выдержки реагента 1,5…2,0 ч для режимов, близких к фактическим условиям.
6. Установлено, что толщины слоя отложений солей в подъемных насосно-компрессорных трубах составляют 2,5…4,0 мм, которые наиболее интенсивно откладываются на глубине в интервале 3050…2050 м, а потери напора от увеличения удельного сопротивления составляют 310…350 Па/м.
7. По результатам опытных работ на скважинах и лабораторных исследований для предотвращения и удаления солевых отложений рекомендовано использование композиций химреагентов Descale 1 и DMC-2Ca для скважин месторождения «Белый Тигр». Их применение на опытных скважинах № 7001/БK7 и № 910/МСП9 позволило получить прибыль в сумме 1577,440 тыс. USD. Сравнение эффективности предложенной технологии со средним значением эффективности ранее применяемых составов показало преимущество использования реагентов Descale 1 и DMC-2a на 103,0 тыс. USD в экономическом плане.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арешев, Е. Г. Нефтегазоносностьгранитоидов фундамента на примере месторождения «Белый Тигр» [Текст] / Е. Г. Арешев, Ч. Л. Донг, Ф. А. Киреев // НТЖ «Нефтяное хозяйство». – 1996. – № 8. – С. 50-58.
2. Арешев, Е. Г. Характер пустотности и состав пород нефтесодержащего фундамента шельфа Южного Вьетнама [Текст] / Е. Г. Арешев. В. П. Гаврилов,
В. В. Поспелов и др. // НТЖ «Нефтяное хозяйство». – 1996. – № 8. – С. 27-29.
3. Ахметшина, И.З. Влияние поверхностного натяжения и температуры на отложение солей в нефтепромысловом оборудовании [Текст] / И.З. Ахметшина // НТЖ «Нефтяное хозяйство». – 1979. – № 3. – С. 12-14.
4. Ахметшина, И.З. Механизм образования отложений солей в нефтяном оборудовании [Текст] / И.З. Ахметшина, В.П. Максимов, Н.С. Маринин // НТЖ «Нефтепромысловое дело». – 1982. – № 1. – С. 14-16.
5. Ахметшина, И.3. О механизме образования солеотложений / И.3. Ахметшина, Р. Х.Бочко, Л.Х. Ибрагимов // НТЖ «Нефтепромысловое дело». – 1981. – № 1. – С. 26-28.
6. Велиев, М. М. Исследование процесса образования солеотложений в скважинах месторождения «Белый Тигр» [Текст] / М.М. Велиев, НгуенКуокЗунг // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР.  Уфа, 2011. Вып. 3 (85). – С. 30-39.
7. Велиев, М. М. Исследование по подбору составов и рецептуры химреагентов на основе хелатных соединений для удаления солеотложений в насосно-компрессорных трубах скважин месторождения «Белый Тигр» [Текст] / М. М. Велиев, Нгуен Куок Зунг, Нгуен Ван Нго // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. Уфа, 2013. Вып. 4 (94). – С. 62-71.
8. Вершовский, В. Г. Оценка периода рентабельной эксплуатации обводняющихся газлифтных скважин [Текст] / В. Г. Вершовский, А. Н. Иванов, А. С. Кутовой, М. М. Велиев // НТЖ «Нефтяное хозяйство».  2009. – № 8. – С. 72-75.
9. Гиматудинов, Ш. К. Нефтеотдача коллекторов [Текст] / Ш. К. Гиматудинов. – М.: Недра, 1970. – 120 с.
10. Гиматудинов, Ш. К. Развитие методов борьбы с образованием солевых осадков в нефтепромысловом оборудовании [Текст] / Ш. К. Гиматудинов, Л. Х. Ибрагимов, З. И. Сюняев // XII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. – М., 1981. – № 4. – С. 136-137.
11. Гиматудинов, Ш. К. Солеотложения при разработке нефтяных месторождений, прогнозирование и борьба с ними [Текст]: учеб. пособие для вузов / Ш. К. Гиматудинов, Л. Х. Ибрагимов, Ю. А. Гаттенбергер и др. – Грозный, 1985. – 87 с.
12. Гришин, А. П. Предотвращение солеотложений в нефтепромысловом оборудовании [Текст] / А. П. Гришин, С. А. Вишняков // НТЖ «Нефтяное хозяйство». – 1971. – № 10. – С. 15-16.
13. Данилова, Н. И. Предотвращение выпадения гипса в процессе разработки нефтяных месторождений Куйбышевской области / Н. И. Данилова, К. Б. Аширов, В. Е. Кащавцев и др. // НТЖ «Нефтяное хозяйство». – 1973. – № 6. – С. 56-60.
14. Донг, Ч. Д. Плутонические породы фундамента месторождения «Белый Тигр» и особенности формирования в них зон коллекторов [Текст] / Ч. Д. Донг, Ф. А. Киреев // Сб. науч. докл., посвященный 15-летию создания СП «Вьетсовпетро» (1981-1996). –Ханой: Гос. науч.-техн. изд-во, 1998. С. 89-93.
15. Донг, Ч. Д. Петрологическое расчленение гранитоидов как основа количественной интерпретации материалов каротажа [Текст] / Ч. Д. Донг, В. А. Кошляк, Ч. С. Нюан// Новые высокие информационные технологии для нефтегазовой промышленности: Тез. докл. Междунар. симпозиума 8-11 июня 1999 г. – Уфа,1999. 
С. 83-84.
16. Дунаев, Н. П. Ликвидация отложений солей при эксплуатации скважин [Текст] / Н. П. Дунаев, Н. С. Маринин, Г. М. Ярышев и др. // НТЖ «Нефтяное хозяйство».  1979.  № 10.  С. 51-54.
17. Дытюк, Л. Т. Применение комплексонов в нефтяной промышленности [Текст] / Л. Т. Дытюк, Р. Х. Самакаев // НТЖ «Нефтяное хозяйство».  1995.  № 8.  С. 25-31.
18. Ибрагимов, Г. 3. Химические реагенты для добычи нефти [Текст] / Г. 3. Ибрагимов, В. А. Сорокин, Н. И. Хисамутдинов. – М.: Недра, 1986. – 240 с.
19. Ибрагимов, Л. Х. Борьба с солеотложениями при нефтедобыче [Текст] / Л. Х. Ибрагимов // Химия и химическая технология и геология: матер. III регион. научн.-практ. конф. «Молодые ученые и специалисты – народному хозяйству». – Томск, 1980. – С. 41-42.
20. Ибрагимов, Л. Х. Интенсификация добычи нефти [Текст] / Л. Х. Ибрагимов, И. Т. Мищенко, Д. К. Челоянц. – М.: Наука, 2000. – 414 с. – ISBN 5-02-002450-3.
21. Ибрагимов, Л. X. Исследование возможности применения полимерных покрытий для борьбы с солеотложениями в электроцентробежных насосах [Текст] / Л. X. Ибрагимов, Ш. К. Гиматудинов, В. Н. Протасов // Борьба с солевыми и асфальтосмолопарафиновыми отложениями в нефтепромысловом оборудовании: тез. докл. Всесоюзн. научн.-техн. совещания. – Казань, 1982. – С. 42-43.
22. Ибрагимов, Л. X. Лабораторные исследования процесса обработки призабойной зоны пласта растворителями [Текст] / Л. X. Ибрагимов, С. П. Верес, О. В. Пузанов // НТЖ «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений». –1995. – № 3. – С. 56-59.
23. Иванов, А. Н. Влияние отношения объема химреагента к площади поверхности солеотложения на способность к его растворению [Текст] / А. Н. Иванов, М. М. Велиев, Нгуен Куок Зунг // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. XII Всеросс. научн.-практ. конф. в рамках XII Российского энергетического форума. – Уфа: Изд-во ИПТЭР, 2012. – С. 40-42.