способ подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины

Формула изобретения

Способ подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины, включающий подачу водонефтяной эмульсии из добывающей скважины последовательно на групповую замерную установку, на дожимную насосную станцию, на товарный парк и очистные сооружения, подачу на кустовую насосную станцию и закачку в нагнетательные скважины, отличающийся тем, что на территории групповой замерной установки, дожимной насосной станции и товарного парка из грязевых колодцев, амбаров и подобных емкостей жидкость вывозят на пункт утилизации, проводят дополнительную фильтрацию воды фильтрами с размерами ячеек 1-2 мм на устье нагнетательной скважины, прошедшей обработку призабойной зоны, проводят промывку вновь построенных водоводов и водоводов нагнетательных скважин, на которых за последние пять лет проведено более двух ремонтов или на которых после проведения предыдущего ремонта прошел 1 год и менее, после обработки призабойной зоны нагнетательной скважины промывают водоводы и ограничивают приемистость нагнетательной скважины установкой устьевого штуцера диаметром не более 4 мм до восстановления давления в призабойной зоне и стабилизации приемистости скважины, на нагнетательных скважинах со скоростью обратного потока жидкости, достаточной для выноса взвешенных частиц по колонне насосно-компрессорных труб из забоя при остановке скважины, устанавливают обратные клапаны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при подготовке воды для закачки в нагнетательные скважины.

Известна система сбора и подготовки нефти, которая содержит узел замера продукции скважин, сепараторы первой и второй ступеней, ступень горячей сепарации, резервуар предварительного сброса воды с узлом забора промежуточного слоя с насосом и трубопроводом промежуточного слоя, на котором размещены пароподогреватель и узел центробежного разделения фаз, соединенный шламовой линией со шламосборником и имеющий линии вывода нефти и воды. Узел центробежного разделения выполнен в виде соединенных последовательно двухфазной декантаторной и трехфазной тарельчатой центрифуг, линия вывода нефти из узла центробежного разделения соединена со ступенью горячей сепарации, а линия вывода воды соединена с системой поддержания пластового давления (Патент РФ №2094082, кл. В 01 D 17/04, опубл. 1997.10.27).

Известный способ позволяет собрать и подготовить нефть, однако попутно добываемую воду по данному способу приходится утилизировать.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является система сбора продукции нефтяного месторождения, включающая групповые замерные установки, дожимные насосные станции с водоотделителем, кустовые насосные станции системы поддержания пластового давления, нефтегазопроводы, водоводы сточных вод и центральный пункт сбора. Система разделена на несколько автономных блоков, содержащих дожимную насосную станцию с водоотделителем на входе и связанные с ней групповые замерные установки, и кустовую насосную станцию с прилегающими к ним скважинами и трубопроводами. Нефть с дожимной насосной станции транспортируется совместно с газом при помощи насосов откачки газожидкостной смеси (Патент РФ №2159892, кл. F 17 D 1/00, опубл. 2000.11.27 - прототип).

Техническим результатом изобретения является упрощение системы сбора нефти и газа, повышение ее надежности. Однако система не обеспечивает надлежащего качества подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины.

В изобретении решается задача повышения качества подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины.

Задача решается тем, что в способе подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины, включающем подачу водонефтяной эмульсии из добывающей скважины последовательно на групповую замерную установку, на дожимную насосную станцию, на товарный парк и очистные сооружения, подачу на кустовую насосную станцию и закачку в нагнетательные скважины, согласно изобретению на территории групповой замерной установки, дожимной насосной станции и товарного парка из грязевых колодцев, амбаров и подобных емкостей жидкость вывозят на пункт утилизации, проводят промывку вновь построенных водоводов и водоводов нагнетательных скважин, на которых за последние пять лет проведено более двух ремонтов или на которых после проведения предыдущего ремонта прошел 1 год и менее, после обработки призабойной зоны нагнетательной скважины промывают водоводы и ограничивают приемистость нагнетательной скважины установкой устьевого штуцера диаметром не более 4 мм до восстановления давления в призабойной зоне и стабилизации приемистости скважины и проводят дополнительную фильтрацию воды на устье фильтрами с размерами ячеек 1-2 мм, на нагнетательных скважинах со скоростью обратного потока жидкости, достаточной для выноса взвешенных частиц по колонне насосно-компрессорных труб из забоя при остановке скважины, устанавливают обратные клапаны.

Признаками изобретения являются:

1) подача водонефтяной эмульсии из добывающей скважины последовательно на групповую замерную установку, на дожимную насосную станцию, на товарный парк и очистные сооружения, подачу на кустовую насосную станцию и закачку в нагнетательные скважины;

2) на территории групповой замерной установки, дожимной насосной станции и товарного парка из грязевых колодцев, амбаров и подобных емкостей вывоз жидкости на пункт утилизации;

3) проведение промывки вновь построенных водоводов и водоводов нагнетательных скважин, на которых за последние пять лет проведено более двух ремонтов или на которых после проведения предыдущего ремонта прошел 1 год и менее;

4) после обработки призабойной зоны нагнетательной скважины промывка водоводов;

5) то же и ограничение приемистости нагнетательной скважины установкой устьевого штуцера диаметром не более 4 мм до восстановления давления в призабойной зоне и стабилизации приемистости скважины;

6) то же и проведение дополнительной фильтрации воды на устье фильтрами с размерами ячеек 1-2 мм;

7) на нагнетательных скважинах со скоростью обратного потока жидкости, достаточной для выноса взвешенных частиц по колонне насосно-компрессорных труб из забоя при остановке скважины, установка обратных клапанов.

Признак 1 является общим с прототипом, признаки 2-7 являются существенными отличительными признаками изобретения.

Сущность изобретения

При разработке обводненных нефтяных месторождений наряду с нефтью добывают большое количество попутной воды. Эту воду после соответствующей подготовки закачивают в нагнетательные скважины. При некачественной подготовке воды происходит загрязнение призабойных зон и самих нагнетательных скважин. Приемистость нагнетательных скважин снижается, что влечет за собой снижение пластового давления, ухудшение вытеснения нефти, снижение нефтеотдачи месторождения. В предложенном изобретении решается задача повышения качества подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины. Задача решается следующим образом.

Добытую водонефтяную эмульсию из добывающей скважины по трубопроводам последовательно направляют на групповую замерную установку, на дожимную насосную станцию, на товарный парк и очистные сооружения, подают на кустовую насосную станцию и закачивают в нагнетательные скважины. На территории групповой замерной установки, дожимной насосной станции и товарного парка из грязевых колодцев, амбаров и подобных емкостей жидкость вывозят на пункт утилизации, проводят промывку вновь построенных водоводов и водоводов нагнетательных скважин, на которых за последние пять лет проведено более двух ремонтов или на которых после проведения предыдущего ремонта прошел 1 год и менее. После обработки призабойной зоны нагнетательной скважины промывают водоводы и ограничивают приемистость нагнетательной скважины установкой устьевого штуцера диаметром не более 4 мм до восстановления давления в призабойной зоне и стабилизации приемистости скважины и проводят дополнительную фильтрацию воды на устье фильтрами с размерами ячеек 1-2 мм. На нагнетательных скважинах со скоростью обратного потока жидкости, достаточной для выноса взвешенных частиц по колонне насосно-компрессорных труб из забоя при остановке скважины, устанавливают обратные клапаны.

Пример конкретного выполнения

Способ реализуют в системе поддержания пластового давления Альметьевского нефтегазодобывающего управления ОАО "Татнефть".

Загрязнение нефтепроводов происходит из-за откачки в нефтепровод содержимого земляных амбаров, выкопанных во время производства подземного и капитального ремонта добывающих скважин.

Для предотвращения этого явления в настоящее время пломбируют стояки нефтепроводов на устье ремонтируемых добывающих скважин, не допуская откачки в нефтепровод содержимого амбаров.

Водонефтяная эмульсия, полученная из добывающей скважины, по нефтепроводам поступает на групповую замерную установку, где производится учет добытой жидкости. После групповой замерной установки жидкость направляется на дожимную насосную станцию.

На территории групповой замерной установки и дожимной насосной станции имеются грязевые колодцы и емкости, которые служат для стравливания жидкости из нефтепроводов во время производства ремонта, а также для приема жидкости из мест разлива на месте порывов, амбаров и т.д. Обычно из этих грязевых колодцев жидкость откачивают в систему нефтесбора, а вместе с жидкостью туда попадает и грязь.

Для уменьшения попадания загрязнений в систему нефтесбора оборудован пункт утилизации сточной воды (скважина №16509). Сточную воду из грязевых колодцев, емкостей и амбаров в настоящее время вывозят на пункт утилизации. Попадания такой жидкости в систему нефтесбора не допускается. Пункт утилизации сточной воды представляет собой два резервуара объемом по 200 м³. Приемный резервуар разделен перегородкой на два отсека. В первом отсеке находится люк для приема утилизируемой воды с водовозов. В этом отсеке происходят осаждение твердых примесей, содержащихся в сливаемой жидкости, и разделение эмульсии на нефтепродукты и воду. Разделительная перегородка смонтирована так, что во второй отсек перетекает только сточная вода без нефтепродуктов, а оставшаяся часть нефтепродуктов и более мелких взвешенных частиц остается во втором отсеке и не попадает во второй резервуар, соединенный с первым резервуаром перемычкой, расположенной по высоте в средней части резервуара. Поступающая во второй резервуар и уже очищенная вода содержит взвешенные частицы и нефтепродукты не более 50 мг/л.

Очищенная таким образом жидкость из второго резервуара погружным насосом ЭЦНВ 50×50 откачивается на прием перевернутого электроцентробежного насоса ЭЦН-125-1500, смонтированного на устье нагнетательной скважины. Этот электроцентробежный насос закачивает воду в пласт. В среднем объем утилизируемой сточной воды на этой установке равен 60 м²/сут ЭЦН работает 12 часов сутки.

Источниками загрязнения добытой жидкости при ее движении от добывающей скважины до очистных сооружений являются буллиты на групповых замерных установках и дожимных насосных станциях. Их очистка также позволяет повысить качество закачиваемой в нагнетательные скважины жидкости.

Для повышения качества воды было выбрано одно направление, включающее в себя 168 добывающих скважин, 5 групповых замерных установок и 2 дожимные насосные станции. Общее количество емкостей в данном направлении 6 шт. (V200 - 2 шт., V50 - 4 шт.). Провели чистку всех емкостей. После проведения чистки в течение 1 месяца не наблюдается пиковых скачков по превышению содержания нефтепродуктов и концентрации взвешенных частиц в подготовленной для системы поддержания пластового давления воды (параметры, регламентированные по закачке нефтепромысловых сточных вод: нефтепродукты - 60 мг/л, твердые взвешенные частицы - 50 мг/л).

С дожимных насосных станций добытая жидкость перекачивается на товарный парк и очистные сооружения. При нарушении режима подготовки в воду могут попадать нефтепродукты или твердые частицы. На качество подготовки сточной воды влияют загрязненность емкостного парка на очистных сооружениях установок комплексной подготовки нефти, мертвый и промежуточный слой резервуаров вертикальных стальных.

Для улучшения качества подготовки сточной воды и исключения влияния на него канализационных вод в цехах комплексной подготовки нефти оборудована изолированная канализационная система. Эта система предусматривает раздельный сбор и утилизацию канализационных вод, не связанную с общей системой подготовки сточных вод. Канализационные стоки с товарного парка и очистных сооружений собираются в отдельную канализационную емкость и затем откачиваются с помощью погружных насосов по отдельному подводящему водоводу на кустовую насосную станцию. Там канализационные воды индивидуальным насосным агрегатом закачиваются в специально подобранные и подготовленные для такой воды утилизационные скважины в поглощающий пласт. Наличие раздельной канализационной системы позволило решить вопрос утилизации промежуточного слоя резервуаров вертикальных стальных и исключило вредное влияние на качество подготовки воды загрязненных канализационных стоков

Для непрерывного контроля состояния подготовки сточных вод на всех товарных парках установлены приборы - сигнализаторы наличия нефтепродуктов в сточной воде. Для эксперимента был взят Северо-Альметьевский товарный парк. Данный прибор настроен на предельно допустимую концентрацию (нефтепродукты - 60 мг/л, твердые взвешенные частицы - 50 мг/л) содержания нефтепродуктов в сточной воде с помощью фактического отбора и анализа проб на содержание нефтепродуктов. Показания прибора были выведены по системе телемеханики в диспетчерскую цеха поддержания пластового давления. При превышении предельно допустимой концентрации нефтепродуктов в сточной воде происходит сигнализация на пульте диспетчера.

Следующим звеном в нашей цепочке является сама кустовая насосная станция и подводящий к ней водовод.

Было выявлено, что чем больше срок эксплуатации подводящего водовода, тем больше в нем скапливается различных осадков. При испытании очистных фильтров на различных кустовых насосных станциях, работающих на сточной воде, было выявлено, что фильтры забиваются чаще, где у подводящего водовода большой срок эксплуатации.

Была предложены периодическая чистка магистральных водоводов либо их промывка.

Известно, что в существующие на кустовых насосных станциях дренажные емкости производится слив с водоводов при ликвидации на них порывов. С водоводов при их изливе в дренажную емкость попадают различного размера и состава твердые взвешенные частицы и нефтепродукты. Обычно из дренажной емкости при ее заполнении вся эта жидкость откачивается снова на прием насоса и затем в нагнетательные скважины. Было принято решение о проведении чистки дренажных емкостей кустовых насосных станций.

Дополнительно к этому в дренажные емкости производится несанкционированный слив жидкости после проведения промывок, очистки призабойной зоны и т.д. в ходе капитального и подземного ремонта скважин. В данный момент сливные крышки дренажных емкостей защищены от таких сливов установкой герметичных люков.

Чтобы эффективно чистить воду, поступающую с очистных сооружений или товарных парков, было недостаточно наличие фильтров на приемных линиях кустовых насосных станций. Существующие фильтры представляли собой пластину с отверстиями диаметром до 7-8 мм, т.е. они ловили только очень крупные твердые частицы и нефтепродукты, в то время как размеры твердых взвешенных частиц в сточной воде после очистных сооружений колеблются от 50 мкм до 2 мм. Были проведены собственные промысловые исследования по подбору оптимальной конструкции фильтров и размеров фильтрующих элементов. Исследования проводились для двух агентов закачки: сточная и пресная вода. В результате была определена градация кустовых насосных станций с необходимыми размерами фильтрующего элемента по направлениям закачки. В зависимости от состояния системы закачки (длительности эксплуатации водоводов и от каких очистных сооружений работает данная кустовая насосная станция) размер ячейки фильтра колеблется от 3 до 1,5 мм. Для фильтров, установленных на приеме кустовых насосных станций, работающих на пресной воде, размер ячейки колеблется от 50 до 250 мкм. По мере очистки водоводов и систем нефтесбора и подготовки сточной воды размер ячейки фильтров уменьшается.

Очередным источником засорения закачиваемой воды являются строящиеся и уже действующие водоводы нагнетательных скважин.

По новым водоводам проведены промысловые исследования по выявлению степени и качества загрязнения строящихся водоводов. Разработаны мероприятия по очистке плетей во время строительства нового водовода.

По действующим водоводам определены критерии для необходимости проведения первоочередных промывок водоводов. За главный критерий принято количество обработок призабойных зон на нагнетательной скважине.

Для уменьшения первоначального количества промывок действующих водоводов проводят промывку водоводов тех нагнетательных скважин, на которых за последние пять лет проведено более двух ремонтов. Если после пуска скважин под закачку прошло менее 5 лет, то проводят промывку водоводов тех скважин, на которых после проведения предыдущего ремонта и проводимого на данный момент ремонта прошел 1 год и менее.

С использованием критерия подбора водоводов для промывки определен и реализуется первоочередной список действующих водоводов для промывки.

В процессе эксплуатации нагнетательные скважины подвергаются периодическому ремонту. В ходе проведения текущего ремонта скважин в амбарах скапливаются продукты промывок скважин, остатки технологических жидкостей и т.д. Все это закачивалось либо назад в водовод и, как следствие, опять на забой нагнетательной скважины, либо в рядом расположенную систему нефтесбора. Для исключения этого были проведены мероприятия по предотвращению откачки жидкости в линейную часть водоводов, предусматривающие установку пломбы на линейную часть водовода при сдаче скважины в ремонт.

Перед выполнением комплекса работ по обработке призабойной зоны скважину останавливают для снижения устьевого давления. За этот период и за время выполнения ремонта пластовое давление в районе этой скважины падает. В результате этого при пуске скважины под закачку возникает большой перепад между устьевым и забойным давлением, скважина имеет повышенную приемистость (голодная скважина). Соответственно большой поток воды заносит грязь из водовода в призабойную зону. В результате этого призабойная зона быстро забивается и снижается эффект, полученный от проведенной обработки призабойной зоны. Для нейтрализации этого явления на период освоения скважины после обработки призабойной зоны следует ограничивать повышенную приемистость скважины установкой устьевого штуцера. При этом диаметр устанавливаемого штуцера должен не более 3-4 мм.

Объем жидкости, проходящей через штуцер, измеряется формулой

Q=m·S·(2·(P ₁-P₂)/)1/2,

где m - коэффициент расхода, зависит от конфигурации проходного канала штуцера (для цилиндрического m=0,71; для сходящегося конуса m=0,94); S - площадь проходного сечения штуцера, м² ; P₁-Р₂ - перепад давления на штуцере (Па); р - плотность закачиваемой жидкости, т/м³.

Штуцер оставляют на весь период освоения скважины после обработки призабойной зоны, то есть до момента насыщения призабойной зоны данной скважины. За момент насыщения принимается стабилизация приемистости скважины между двумя замерами в период освоения скважины.

На устье нагнетательных скважин, закачивающих сточную воду и соответствующих критерию подбора скважин под промывку, необходимо устанавливать фильтры с размерами ячеек 1-2 мм. Установка устьевых фильтров позволяет удлинить межремонтный период нагнетательной скважины до проведения промывки водовода.

У части нагнетательных скважин с высоким давлением призабойной зоны при остановке кустовой насосной станции или при снижении давления в водоводе ниже определенной величины жидкость из пласта начинается переливаться в другие скважины с меньшим устьевым давлением (отливающая скважина). При этом отливающая жидкость выносит из призабойной зоны в водовод взвешенные частицы и нефтепродукты, загрязняя ее. Некоторое количество этой грязи при пуске кустовой насосной станции закачивается в соседние скважины. На устье этих скважин установили обратные клапаны, что исключило данный процесс. Установка обратного клапана на всех нагнетательных скважинных не всегда оправдана, так как небольшой переток жидкости между скважинами при остановке закачки на кустовой насосной станции в зимний период препятствует замерзанию скважин. Поэтому необходимо устанавливать обратные клапаны только на тех отливающих скважинах, на которых скорость обратного потока жидкости достаточна для выноса взвешенных частиц по колонне насосно-компрессорных труб из забоя. Для твердых частиц до 2 мм - скорость восходящего потока должна быть не менее 0,5 м/сек, для частиц более 2 мм - более 0,5 м/сек.

Реализация предложенного способа позволила повысить качество подготовки воды для системы поддержания пластового давления, уменьшить количество обработок призабойных зон нагнетательных скважин, сократить затраты на поддержание пластового давления на месторождении.

Применение предложенного способа позволит повысить качество подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины.