CC BY
22ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН
УДК 622.276
А.К. Исангулов, к.т.н., генеральный директор; И.В. Шарапов, заместитель генерального директора по операционным вопросам (по добыче); Р.Х. Мусаверов, к.т.н., начальник отдела добычи нефти и газа, e-mail: rmusaverov@nmng.ru, ООО «Нарьянмарнефтегаз»
ОБОБЩЕНИЕ ОПЫТА ВНЕДРЕНИЯ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ЮЖНО-ХЫЛЬЧУЮСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В технологической схеме разработки Южно-Хыльчуюского месторождения предъявляются высокие требования к качеству подготовки воды для системы поддержания пластового давления. Высокое качество воды было достигнуто за счет внедрения внутрискважинных и скорых песчано-гравийных фильтров для тонкой очистки воды.
Южно-Хыльчуюское нефтегазовое месторождение является одним из крупных в Тимано-Печорской провинции. После ввода в разработку в июле 2008 г. месторождение эксплуатируется в осложненных условиях. В соответствии с технологической схемой разработки
[1], одним из осложняющих факторов при эксплуатации месторождения является высокое требование к качеству подготовки воды для системы поддержания пластового давления (ППД). По проектному документу количество взвешенных частиц (КВЧ) в закачанной в пласт воде не должно превышать 3 мг/л, а содержание нефти - 5 мг/л. Проблема с качеством подготовки воды для системы ППД возникла сразу же после ввода в эксплуатацию первой очереди месторождения. Компенсация отборов жидкости из пласта в июле-августе 2008 г. была в 2-3 раза ниже плановых значений (рис. 1). Нарушение баланса по компенсации отборов жидкости привело к значительному снижению пластового давления (по отдельным скважинам пластовое давление понизилось ниже давления насыщения). Основными причинами низких объемов закачки воды являлись существенное снижение приемистости нагнетательных скважин и преждев-
ременный выход из строя установок электроцентробежных насосов в водозаборных скважинах из-за высокого содержания механических примесей в добываемой и закачанной воде (до 200 мг/л).
С целью восстановления приемистости нагнетательных скважин постоянно проводились работы по промывке забоев скважин и обработке пласта соляной кислотой и поверхностно-активными веществами. Также все водозаборные скважины были переведены в сентябре 2008 г. на работу через резервуары-отстойники (два резервуара по 5 тыс. м3) установки подготовки пластовой воды
(УППВ), расположенной на центральном пункте сбора (ЦПС). Однако эти мероприятия не дали необходимого технологического эффекта, что начиная с августа 2008 г. привело к ограничению добычи нефти по месторождению.
В связи с этим перед специалистами ООО «Нарьянмарнефтегаз» была поставлена задача разработки и ввода в эксплуатацию в сжатые сроки временной схемы тонкой очистки воды до требуемого качества с использованием существующих элементов системы ППД и имеющегося в наличии на месторождении массивного динамического и емкостного оборудования.
ошага 1шпюз ji.oj.jws н.ммм mtw.jcos и.илщ mm.jcn
Рис. 1. Динамика объемов закачки и КВЧ в закачанной воде в начальный период эксплуатации месторождения Южное Хыльчую
84 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 11 \\ ноябрь \ 2011
Рис. 2. Принципиальная схема водофильтрационных установок
Анализ отечественного и зарубежного опыта подготовки воды для нужд системы ППД на нефтегазовых месторождениях не позволил выбрать опробованные технологии для тонкой очистки воды до требуемого качества. Поэтому дополнительно был проведен анализ нормативных документов по проектированию систем очистки питьевой и технической воды [2], предложения изготовителей и поставщиков оборудования.
Проведенный анализ позволил специалистам Общества разработать мероприятия по решению задачи тонкой очистки воды для системы ППД:
1. Оснащение водозаборных скважин дополнительными внутрискважинными фильтрами.
2. Опытно-промышленные испытания и внедрение картриджных фильтров для тонкой очистки воды на кустовых площадках.
3. Опытно-промышленные испытания и внедрение скорых песчано-гравийных фильтров для тонкой очистки воды на ЦПС.
Выбор дополнительных внутрисква-жинных фильтров производился на основе строительных норм и правил
[2]. По данным анализа гранулометрического состава механических примесей пробы с водозаборной скважины №1 куста №2 был выбран трубчатый фильтр с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки производства компании Beijing Petroleum Co. Опытнопромышленное внедрение фильтров началось в начале октября 2008 г.
Полученный положительный эффект по качеству добываемой воды (снижение КВЧ до 4-9 мг/л) позволил начать их широкое внедрение. В настоящее время все работающие водозаборные скважины оборудованы внутрискважинными фильтрами с точностью фильтрации 60-100 мкм. Внедрение внутрисква-жинных фильтров позволило достичь к началу 2010 г. высокого качества очистки добываемой воды и перевести водозаборные скважины кустов №1 и №3 на проектную схему внутрикустовой закачки. По результатам анализа проб добываемой воды в I квартале 2010 г. среднее значение КВЧ по скважинам куста №1 составило 3,3 мг/л, по скважинам куста №3 - 3,2 мг/л.
Для решения проблемы тонкой очистки воды на кусте скважин был также опробован картриджный фильтр производства ЗАО «Новомет-Пермь» с рей-
тингом фильтрации 5 мкм. В конструкции фильтра используются картриджи фильтрующих элементов, изготовленные из пропиленовых микроволокон, которые подлежат замене и утилизации при достижении перепада давления на фильтре выше 0,3 МПа.
Испытание фильтра, проведенное на водозаборной скважине №2 куста №1 в августе 2008 г., показало его хорошую фильтрующую способность (КВЧ<3мг/л). Однако низкая грязевая емкость фильтрующих элементов (время работы - до 4 часов) не позволила рекомендовать их для эксплуатации в постоянном режиме на устье водозаборных скважин. Важным этапом решения проблемы тонкой очистки воды для системы ППД являются испытания скорых песчаногравийных фильтров. Для проведения испытаний использовалась установка для подготовки питьевой воды
ПОЗДРАВЛЯЕМ!
ЗАО «ГК «Электрощит>-ТМ Самара» сердечно поздравляет ОАО «ЛУКОЙЛ» с 20-летием. За эти годы вам удалось больше, нем множеству старейших предприятий России. Приятно следить за вашими успехами, ведь не секрет, что стабильное развитие нефтяной отрасли во многом определяет состояние отечественной экономики в целом. Отрадно, что уже долгие годы ОАО "ЛУКОЙЛ* остается в числе наших лучших клиентов. Хотелось бы не только пожелать ОАО «ЛУКОЙЛ* новых достижений, но и заверить, что мы всегда рады поддержать вас в реализации самых масштабных проектов и смелы к идей.
Президент ЗАО «ГК «Электрощит^-ТМ Самара» А.Е. Поло вин кин
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН
«ИСТ0К-200» (производитель - ООО «Электромеханический завод», г. Лермонтов). Испытания проводились на подтоварной воде на ЦПС и на смеси подтоварной воды и воды юрского водоносного горизонта в районе водозаборной скважины №5 куста №2. Исследования проводились при расходах воды 200-300 м3/сут. и дозировках коагулянта «АКВААУРАТ 30» от 7,5 до 45 мг/л в широком диапазоне изменения качества исследуемой воды (КВЧ - до 108,6 мг/л, содержание нефти - до 43,3 мг/л, содержание сероводорода - до 400 ppm).
Результаты исследований позволили сделать важные выводы:
• технология позволяет очищать воду всех источников системы ППД от нефти, механических примесей и взвешенных частиц до требуемого качества (КВЧ<3 мг/л, содержание нефти <5 мг/л) при содержании в ней нефти <12 мг/л и КВЧ <30 мг/л;
• в зависимости от содержания нефти и КВЧ в очищаемой воде оптимальная дозировка коагулянта составляет 10-20 мг/л.
Выводы, полученные по результатам испытаний, были использованы при выборе основных технических решений для проектирования временной схемы очистки воды на ЦПС (проектировщик
- ОАО «Гипровостокнефть»):
1. Организация первой ступени очистки воды перед скорыми фильтрами тонкой очистки для снижения содержания нефтепродуктов до 12 мг/л и КВЧ до 30 мг/л путем перевода резервуарного
парка установки подготовки пластовой воды (УППВ) на последовательный режим работы (первый резервуар - отстойник механических примесей, второй
- отстойник нефтепродуктов).
2. Проектирование на базе имеющегося на месторождении емкостного и динамического оборудования двух фильтрационных установок воды (ВФУ), включающих:
• скорые песчано-гравийные фильтры, сконструированные ЗАО НТК «Модуль-НефтеГазкомплект» из емкостей объемом 100 м3 (ВФУ-1) и 200 м3 (ВФУ-2);
• резервуары для чистой и грязной воды объемами 300 м3, 400 м3 на ВФУ-1 и 400 м3, 700 м3 на ВФУ-2;
• две насосные станции на ВФУ-1 и ВФУ-
2,предназначенные для регенерации скорых песчано-гравийных фильтров и откачки воды из грязевых резервуаров;
• блоки для дозирования реагентов.
3. Проектирование фильтрационной установки на базе испытанных картриджей, предназначенной для работы в период регенерации скорых песчаногравийных фильтров. Реконструированный резервуарный парк УППВ был введен в эксплуатацию в ноябре 2008 г.
Фильтрационные установки ВФУ-1,2 производительностью 28 тыс. м3/сут. и установка, спроектированная на базе картриджей, были запущены в эксплуатацию в декабре 2008 г. Принципиальная технологическая схема, идентичная для ВФУ-1 и ВФУ-2, представлена на рисунке 2.
Технология процесса реализуется методом объемной фильтрации воды через слои насыпного материала - дробленый антрацит и кварцевый песок с диаметрами зерен соответственно 0,8 и 0,6мм. Фильтрующий слой размещается на поддерживающем слое из гравия с диаметром зерен 15-20 мм. Процесс очистки осуществляется с дозированием в воду коагулянта.
Работа ВФУ делится на два этапа - это собственно фильтрация и процесс регенерации скорого фильтра. Вода на очистку подается через верхнее распределительное устройство, проходит через фильтрующий и поддерживающий слои и выводится через нижнее распределительное устройство. Регенерации 3-секционного фильтра производится при достижении максимального рабочего перепада давления, определяемого опытным путем. Регенерация производится поочередной обратной промывкой с помощью насосов каждой секции с использованием чистой воды из резервуара-накопителя. Промывочная вода после фильтра поступает для отстоя в резервуар грязной воды и после отстоя откачивается насосами на установку УППВ, а грязевой осадок утилизируется. В период регенерации фильтрация воды производится через другие работающие скорые фильтры и/или картриджные фильтры. Опытно-промышленное внедрение скорых песчано-гравийных фильтров позволило довести очистку воды на ЦПС до нормативных требований. Положи-
на правах рекламы
Рис. 3. Динамика объемов закачки и КВЧ в закачанной воде с начала разработки месторождения Южное Хыльчую
тельные результаты внедрения позволили принять решение о трансформации временной схемы тонкой очистки воды на ЦП С в постоянную схему путем расширения ВФУ-2. По проекту расширения ВФУ-2 в сентябре - декабре 2009 г. дополнительно были введены в эксплуатацию резервуар для чистой воды объемом 400 м3 и два скорых песчаногравийных фильтра, подобных фильтру временной схемы, а в феврале 2010 г. была запущена АСУ ТП.
Успешное внедрение внутрисква-жинных и скорых песчано-гравийных фильтров позволило довести качество закачанной в пласт воды по КВЧ до 4-6 мг/л и обеспечить планируемые объемы закачки воды в пласт. Динамика изменения объемов закачки и КВЧ в закачанной воде в период внедрения мероприятий по ее очистке представлена на рисунке 3.
Увеличение КВЧ до 4-6 мг/л при транспорте воды от водозаборных скважин и ВФУ до нагнетательных скважин связано с вторичным загрязнением, в основ-
ном за счет образования сульфидов и окислов железа. Необходимо отметить, что проблема вторичного загрязнения может быть решена за счет проведения комплекса мероприятий по борьбе с коррозией на объектах системы ППД, таких как снижение содержания сероводорода до 20 ppm в подтоварной воде, подбор более эффективных ингибиторов коррозии, использование трубопроводов из стеклопластика и т.д. Однако реализация этих мероприятий потребует больших затрат. Логическим завершением внедрения скорых песчано-гравийных фильтров для тонкой очистки воды для системы ППД является перевод в октябре 2010 г. ВФУ-2 на проектный режим эксплуатации на подтоварной воде, содержащей до 12-15 мг/л нефти. Промышленные исследования, проведенные после перевода, позволили оптимизировать процесс очистки подтоварной воды. Оптимизация процесса ее подготовки и очистки позволила отказаться от применения коагулян-
та. В настоящее время нормативное качество подтоварной воды обеспечивается без применения реагента при производительности ВФУ-2 до 22-23 тыс. тыс. м3/сут.
В период эксплуатации ВФУ основным осложняющим фактором являлся ускоренный выход из строя нижней распределительной системы скорых песчано-гравийных фильтров. Причиной отказов явились коррозия и эрозия колпачков, выполненных из стали марки 12Х18Н10Т. В настоящее время нижняя распределительная система фильтров ВФУ-2 переоборудована на колпачки, изготовленные из фторопласта 2М.
Положительный опыт внедрения внутри скважинных фильтров и скорых песчано-гравийных фильтров тонкой очистки воды для системы ППД Южно-Хыльчуюского месторождения позволяет рекомендовать их использование при проектировании системы ППД на месторождениях с высокими требованиями к качеству подготовки воды.
Литература:
1. АОЗТ НИПП «ИНПЕТРО». Технологическая схема разработки месторождения Южное Хыльчую. М., 1997.
2. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Госстрой СССР, 1985.
Ключевые слова: система поддержания пластового давления, фильтры для тонкой очистки воды.
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ эксплуатация скважин \\ 87
