Современные технологии интенсификации добычи высоковязкой нефти и оценка эффективности их применения
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Авторы:
Антониади Дмитрий Георгиевич, Гапоненко Александр Макарович, Вартумян Георгий Тигранович, Стрельцова Юлия Георгиевна
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 420
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0356-6
Артикул: 721299.01.99
Приведены физические основы термических методов разработки нефтяных месторождений, механизмы паротеплового воздействия на пласт, паро-циклических обработок призабойных зон и внутрипластового горения. Рас-смотерны технологические особенности добычи нефти путем обработки при-забойной зоны пласта кислотными растворами, теплового и физического воздействия при наличии отложений высокомолекулярных углеводородных соединений. Дана оценка влияния тепловых факторов и физико-химических свойств смолопарафиновых соединений на интенсивность парафинизащш. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний применения винтовых погружных насосов для добычи нефти; магнитных, тепловых, скребковых устройств для удаления асфатьтосмолопарафиновых отложений, дана оценка эффективности их применения.
Для студентов и аспирантов вузов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело», и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой нефтяных месторождений и добычей нефти.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019
УДК 622.323(075.8) ББК 33.361я73 С56 Авторы: Д. Г. Антониади, А. М. Гапоненко, Г. Т. Вартумян, Ю. Г. Стрельцова Рецензенты: С. Б. Бекетов, д-р техн. наук, проф. кафедры нефтегазового промысла КубГТУ; К. Э. Джалалов, канд. техн. наук, проф. «НК «Роснефть - НТЦ» С56 Современные технологии интенсификации добычи высоковязкой нефти и оценка эффективности их применения : учебное пособие / [Д. Г. Антониади и др.]. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. - 420 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0356-6 Приведены физические основы термических методов разработки нефтяных месторождений, механизмы паротеплового воздействия на пласт, пароциклических обработок призабойных зон и внутрипластового горения. Рассмотерны технологические особенности добычи нефти путем обработки призабойной зоны пласта кислотными растворами, теплового и физического воздействия при наличии отложений высокомолекулярных углеводородных соединений. Дана оценка влияния тепловых факторов и физико-химических свойств смолопарафиновых соединений на интенсивность парафинизации. Приведены результаты опытно-промышленных испытаний применения винтовых погружных насосов для добычи нефти; магнитных, тепловых, скребковых устройств для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений, дана оценка эффективности их применения. Для студентов и аспирантов вузов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело», и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой нефтяных месторождений и добычей нефти. ББК 33.361я73 УДК 622.323(075.8) ISBN 978-5-9729-0356-6 Коллектив авторов, 2019 Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Используемые сокращения .......................................................................... 11
Предисловие .................................................................................................... 13
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ .................................... 16
1.1 Системы разработки нефтяных месторождений .............................. 16
1.2 Промысловые и гидродинамические исследования скважин ......... 17
1.3 Геофизические исследования скважин
.............................................. 20
1.4 Методы повышения нефтеотдачи и интенсификации притока ...... 21
1.4.1
Методы повышения нефтеотдачи пластов
................................ 22
1.4.2
Физико-химические методы ....................................................... 23
1.4.3
Методы интенсификации притока ............................................. 24
1.5 Технологические особенности и разновидности тепловых методов
воздействия на пласт при добыче высоковязких нефтей
................ 26
1.5.1
Релаксационные свойства тяжелых нефтей .............................. 33
1.5.2
Геолого-физические требования к объектам термического
воздействия
................................................................................... 35
1.5.3 Основные критерии подбора объектов для ПТВ
...................... 38
1.5.4 Основные критерии подбора объектов для ВГ
......................... 38
1.5.5 Преимущества и недостатки паротеплового воздействия
на пласт ......................................................................................... 39
1.5.6 Преимущества и недостатки процесса внутрипластового
горения .......................................................................................... 41
1.6 Оборудование для электрического прогрева скважин
..................... 42
1.7 Оборудование для паротепловой обработки призабойных зон
скважин и нефтяных пластов
.............................................................. 44
1.8 Оборудование для термической депарафинизации наземного
и подземного оборудования скважин ................................................ 53
ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
ДОБЫЧИ НЕФТИ ..................................................................... 58
2.1 Общие сведения ................................................................................... 58
2.2 Классификация технических средств для добычи нефти и газа ..... 63
2.3 Эксплуатация скважин фонтанным способом .................................. 67
2.4 Газлифтная эксплуатация скважин .................................................... 68
2.5 Оборудование для насосной эксплуатации скважин ....................... 71
2.5.1
Установки погружных центробежных насосов
с электроприводом
....................................................................... 73
2.6 Винтовые насосы
.................................................................................. 75
2.6.1 Применение погружных винтовых насосов
.............................. 85
2.6.2 Рабочие характеристики винтовых насосов
.............................. 96
3
2.6.3
Установки погружных винтовых насосов зарубежного
производства
................................................................................. 98
2.6.4 Винтовые штанговые насосы
.................................................... 100
2.6.5 Установки штанговых винтовых насосов
для добычи нефти ...................................................................... 101
2.6.6 Насосы для поддержания пластового давления ..................... 106
2.6.7 Гидроприводные винтовые насосы
.......................................... 106
2.6.8 Мультифазные и силовые насосы ............................................ 109
2.7 Анализ причин разрушения эластомеров обойм
винтовых насосов
............................................................................... 112
2.8 Опыт внедрения установок электровинтовых насосов (УЭВН)
в нефтедобывающих компаниях
....................................................... 119
2.8.1
Преимущества УЭЦН и УЭВН с ВЭД
..................................... 119
2.8.2
Недостатки УЭВН
...................................................................... 120
2.8.3
Экономия электроэнергии
......................................................... 121
2.8.4
Отечественные или импортные" .............................................. 123
ГЛАВА 3. ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ
........................................................... 128
3.1 Природные коллекторы нефти ......................................................... 128
3.2 Осадочные породы
............................................................................. 128
3.3 Неоднородность пласта ..................................................................... 130
3.3.1
Неоднородность слоистая ......................................................... 131
3.4 Глинистость ........................................................................................ 131
3.5 Гранулометрический состав породы ................................................ 133
3.6 Удельная поверхность породы ......................................................... 133
3.7 Карбонатность пород
......................................................................... 134
3.8 Коллекторские свойства горных пород ........................................... 134
3.8.1
Пористость
.................................................................................. 135
3.8.2
Проницаемость
........................................................................... 137
3.8.3
Пористость и проницаемость трещиноватых пород .............. 139
3.8.4
Коэффициент мобильности ...................................................... 139
3.8.5
Водонасыщенность (коэффициент водонасыщенности) ........ 140
3.8.6
Нефтенасыщенность (коэффициент нефтенасыщенности ..... 140
3.9 Сжимаемость пород и пластовых жидкостей ................................. 141
3.10 Способ лабораторного определения коллекторских
свойств образцов слабосцементированных и рыхлых пород,
насыщенных высоковязкими нефтями ............................................ 142
3.11 Способы разделения грубообломочных коллекторов
.................... 143
3.12 Фильтрационно-емкостные свойства однородных
терригенных коллекторов ................................................................. 144
3.13 Фильтрационная способность пласта .............................................. 146
3.14 Пьезопроводность .............................................................................. 146
4
3.15 Течение нефти в капиллярах и трещинах
........................................ 147
3.16 Способы лабораторного определения гидрофобности
и электропроводности на образцах породы с естественной
нефтенасыщенностью
........................................................................ 150
3.17 Толщина пласта .................................................................................. 151
3.18 Способ уточнения эффективных толщин тонкослоистых
терригенных коллекторов по данным промыслово-
геофизической оценки их истинной нефтеотдачи
.......................... 152
3.19 Продуктивный пласт и его распространение .................................. 153
3.20 Расчлененность пласта ...................................................................... 154
ГЛАВА 4. ПРИЧИНЫ УХУДШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННО-
ЕМКОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЗАБОЙНОЙ
ЗОНЫ ПЛАСТА
....................................................................... 155
4.1 Загрязнение ПЗП во время вскрытия пласта
................................... 156
4.2 Загрязнение ПЗП в процессе эксплуатации скважин
..................... 157
4.3 Механизм закрепления твердых частиц в прифильтровой
зоне скважины .................................................................................... 158
4.4 Ухудшение гидропроводности ПЗП в результате
глушения скважин
.............................................................................. 159
4.5 Вытеснение пластовой воды жидкостью глушения
....................... 161
4.6 Изменение фильтрационно-емкостной характеристики
призабойной зоны пласта за счет парафинизации
.......................... 161
4.7 Групповое деление основных факторов, ухудшающих
гидропроводность ПЗП
...................................................................... 163
ГЛАВА 5. ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПЛАСТОВОЙ НЕФТИ ................................... 168
5.1 Нефть аномальная .............................................................................. 170
5.2 Нефть окисленная .............................................................................. 170
5.3 Нефть парафинистая .......................................................................... 174
5.4 Нефть термическая
............................................................................. 174
5.5 Нефть тяжелая .................................................................................... 174
5.6 Релаксационные свойства тяжелых нефтей .................................... 176
5.7 Металлы в нефти
................................................................................ 177
5.8 Давление насыщения ......................................................................... 178
5.9 Объемный коэффициент нефти ........................................................ 180
5.10 Вязкость нефти ................................................................................... 180
5.11 Плотность нефти ................................................................................ 185
5.12 Температура насыщения пласта ....................................................... 186
5.13 Молекулярно-поверхностные явления в пористой среде
.............. 186
5.14 Капиллярные явления
........................................................................ 187
5
ГЛАВА 6. ОБОСНОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ ....................... 189
6.1 Общие сведения ................................................................................. 189
6.2 Физические основы термических методов воздействия
................ 192
6.3 Пути совершенствования тепловых методов
.................................. 193
6.4 Влияние различных факторов на нефтеотдачу пласта
................... 195
6.5 Влияние типа нефти и свойств пласта на механизм вытеснения .. 198
6.6 Влияние полноты вытеснения нефти при закачке
горячего агента в пласт
...................................................................... 199
6.7 Комбинированные методы теплового воздействия
........................ 200
ГЛАВА 7. ТЕПЛОВЫЕ МЕТОДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ
ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН .............................................. 202
7.1 Механизм пароциклических обработок призабойных зон
добывающих скважин
........................................................................ 205
7.1.1
Паротепловые обработки скважин
........................................... 205
7.1.2
Парогазотепловые обработки скважин
.................................... 210
7.1.3
Влияние различных параметров технологического
процесса на эффективность ПТОС .......................................... 213
7.1.4
Выбор объекта для ПТОС ......................................................... 214
7.1.5
Технологическая схема ПТОС ................................................. 216
7.1.6
Качество закачиваемого теплоносителя
.................................. 216
7.1.7
Темп закачки теплоносителя .................................................... 216
7.1.8
Объем закачки теплоносителя
.................................................. 217
7.1.9
Паропропитка ............................................................................. 217
7.1.10 Циклические паротепловые обработки
в обводненных пластах
.............................................................. 218
7.1.11 Результаты промысловых работ по паротепловым
обработкам призабойных зон скважин
.................................... 222
ГЛАВА 8. МЕХАНИЗМ ПАРОТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ПЛАСТ ................................................................................ 230
8.1 Основные положения
......................................................................... 230
8.2 Влияние типа нефти и свойств пласта
на механизм вытеснения ................................................................... 236
8.3 Влияние температуры на вытеснение высоковязкой нефти
.......... 237
8.4 Конвекция тепла в пласте
.................................................................. 239
8.5 Тепловое расширение пластовых флюидов .................................... 241
8.6 Дистилляция паром
............................................................................ 241
8.7 Фильтрационная способность пласта .............................................. 242
8.8 Нагнетание высокотемпературной воды ......................................... 243
6
8.9 Вытеснение нефти паром в присутствии подошвенной воды ...... 244
8.10 Контроль процесса паротеплового воздействия
............................. 248
8.11 Эффективность паротеплового воздействия
................................... 248
8.12 Значение коэффициента технологической эффективности
при реализации процесса ПТВ ......................................................... 249
ГЛАВА 9. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПЛАНИРОВАНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ
И УПРАВЛЕНИЯ ИМИ
.......................................................... 252
9.1 Планирование ремонтных работ ...................................................... 253
9.1.1
Организационно-экономическая сущность задачи ................ 253
9.1.2
Постановка задачи «Планирование ремонтных работ»
......... 255
9.1.3
Алгоритм решения задачи ........................................................ 262
9.1.4
Выходная информация .............................................................. 266
9.1.5
Входная информация к задаче REMONT
................................ 267
9.2 Оперативное управление ремонтом скважин ................................. 269
9.2.1
Организационно-экономическая сущность задачи
«Оперативное управление ремонтом скважин» ..................... 269
9.2.2
Постановка задачи «Оперативное управление ремонтом
скважин» ...................................................................................... 269
9.2.3
Алгоритм решения задачи ........................................................ 274
9.3 Выбор режимов проведения ГТМ .................................................... 276
9.3.1
Организационно-экономическая сущность задачи ................ 276
9.3.2
Постановка задач ....................................................................... 267
9.3.3
Описание алгоритма построения классификатора ................. 280
9.3.4
Выходная информация .............................................................. 281
9.3.5
Входная информация
................................................................. 281
9.4 Планирование запасов материалов и химических реагентов
на ремонт скважин ............................................................................. 282
9.4.1
Организационно-экономическая сущность задачи ................ 282
9.4.2
Постановка задачи ..................................................................... 283
9.4.3
Алгоритм решения задачи ........................................................ 285
9.4.4
Входная и выходная информация ............................................ 286
9.5 Планирование транспортных работ и управление ими .................. 287
9.5.1
Организационно-экономическая сущность задачи ................ 287
9.5.2
Математическая постановка задачи
......................................... 292
9.5.3
Алгоритм решения задачи ........................................................ 292
9.5.4
Входная и выходная информация ............................................ 293
Значения критерия Стьюдента
........................................................... 294
9.6 Выбор очередности и времени проведения геолого-технических
мероприятий ....................................................................................... 295
7
ГЛАВА 10.
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОБУСЛАВЛИВАЮЩИЕ
ОБРАЗОВАНИЕ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ
ОТЛОЖЕНИЙ (АСПО) В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ
ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН.
МЕТОДЫ БОРЬБЫ С АСПО .............................................. 299
10.1 Влияние физико-химических свойств соединений
на интенсивность парафинизации
................................................ 299
10.2 Температурные факторы, определяющие условия образования
смолопарафиновых отложений в призабойной зоне пласта ..... 302
10.3 Характеристика пластовых температур и температур
насыщения нефти парафином
....................................................... 302
10.4 Методические аспекты прогнозирования отложений тяжелых
углеводородных соединений в призабойной зоне пласта ......... 303
10.5 Технологические жидкости для комплексного
воздействия на пласт ..................................................................... 306
10.6 Условия отложения парафина ...................................................... 308
10.7 Состав и структура АСПО ............................................................ 312
10.8 Механизм образования АСПО
...................................................... 316
10.9 Методы предотвращения образования асфальтеносмолисто-
парфиновых отложений и борьбы с ними.
Достоинства и недостатки методов
.............................................. 321
10.10 Оценка эффективности применения методов борьбы
с асфальтосмолистопарафиновыми отложениями
в ООО «РН-КРАСНОДАРНЕФТЕГАЗ»
...................................... 325
10.11 Применение магнитной обработки нефти для борьбы с АСПО
на фонде скважин ООО «РН-Краснодарнефтегаз» .................... 336
10.11.1
Общая характеристика магнитных индукторов обработки
нефти (устройство магнитное скважинное) ........................... 336
10.11.2
Анализ внедрения магнитных скважинных устройств
на фонде ООО «РН-Краснодарнефтегаз»
............................... 337
10.11.3
Выводы относительно эффективности применения УМС,
МИОН для борьбы с АСПО
.................................................... 337
10.12 Применение стационарной установки прогрева скважин
для борьбы с АСПО на фонде скважин
ООО «РН-Краснодарнефтегаз» .................................................... 341
10.12.1
Общая характеристика стационарной установки прогрева
скважин УПС «Фонтан»
........................................................... 341
10.12.2
Расчет проекта внедрения УПС «Фонтан» на фонде скважин
ООО «РН-Краснодарнефтегаз», осложненного АСПО ........ 343
10.13 Применение «лебедки Сулейманова» для борьбы с АСПО
на фонде скважин ООО «РН-Краснодарнефтегаз» .................... 347
10.13.1
Общая характеристика стационарной
«лебедки Сулейманова» ........................................................... 347
8
10.13.2
Расчет эффективности внедрения проекта применения
МДС «Лебедка Сулейманова» на фонде скважин
ООО «РН-Краснодарнефтегаз» ............................................... 348
ГЛАВА 11.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТЕРМИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ДОБЫЧИ НЕФТИ ............................................ 353
11.1 Общая энергетическая и экологическая характеристика
термических методов
..................................................................... 353
11.2 Обезвреживание газов ВГ ............................................................. 354
11.3 Основные направления повышения экономичности
и экологичности промысловых парогенераторов
....................... 356
11.4 Утилизация тепла продуктов сгорания топлива промысловых
парогенераторов ............................................................................. 357
11.5 Утилизация тепла дымовых газов ................................................ 360
11.6 Утилизация продуктов сгорания топлива ................................... 360
ГЛАВА 12. ВНЕДРЕНИЕ ПОГРУЖНЫХ ВИНТОВЫХ
НАСОСОВ НА ФОНДЕ СКВАЖИН
ООО «РН-КРАСНОДАРНЕФТЕГАЗ»
С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ И ОЦЕНКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
........................ 361
12.1 Расчет экономической эффективности применения УЭВН
на фонде скважин с вязкой и высоковязкой нефтью .................. 365
ГЛАВА 13. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
.......................................... 368
13.1 Методические аспекты оценки инвестиционных проектов
в нефтяной и газовой промышленности
...................................... 368
13.2 Методические подходы к определению эффективности
использования инвестиций ........................................................... 373
13.3 Методика технико-экономической оценки инвестиционных
проектов .......................................................................................... 379
Критерии принятия решений в проектном анализе .......................... 385
ГЛАВА 14.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕРМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
............................................... 392
14.1 Экономическая эффективность термических методов .............. 392
14.2 Тепловая и гидродинамическая эффективность
......................... 395
14.3 Технологическая эффективность ПТВ ........................................ 397
14.4 Коэффициент технологической эффективности ПТВ ............... 398
9
14.5 Определение эффективности применения термических
методов воздействия на стадии проектирования ........................ 399
14.6 Оценка эффективности применения термических
методов воздействия на стадии внедрения ................................. 400
14.7 Технологическая эффективность ПТОС ..................................... 402
14.8 Критерии эффективности паровых и парогазовых обработок
призабойных зон нефтяных скважин
........................................... 404
14.9 Пример определения технологической эффективности
термического метода воздействия на пласт
на Усинском месторождении
........................................................ 405
14.10 Пример определения технологической эффективности
применения влажного горения на площади Хорасаны
.............. 408
14.11 Энергетическая эффективность термических
методов воздействия на пласт ...................................................... 410
14.12 Энергетическая эффективность при закачке
в пласт горячей воды ..................................................................... 413
Список используемой литературы............................................................ 417
10