Повышение полноты очистки поверхности внутрискважинного оборудования от органических отложений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.06, кандидат технических наук Ибрагимов, Наиль Габдулбариевич

• Ибрагимов, Наиль Габдулбариевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ибрагимов, Наиль Габдулбариевич

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ БОРЬБЫ С ОРГАНИЧЕСКИМИ ОТЛОЖЕНИЯМИ ПРИ ДОБЫЧЕ ПАРАФИНИСТЫХ НЕФТЕЙ.

1.1. Обоснование проблемы и объекта исследований.

1.2. Закономерности кристаллизации высокомолекулярных парафинов и формирования АСПО.

1.3. Обзор методов борьбы с АСПО в скважинах при добыче нефти.

1.4. Опыт борьбы с АСПО в АО «Татнефть» на примере НГДУ «Альметьевнефть».

1.5. Технологические жидкости и эффективность их применения для удаления АСПО.

1.6. Технология удаления АСПО и их эффективность.

1.7. Технические средства удаления АСПО на скважинах.

Выводы.

2. АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТАВА И ПРОФИЛЯ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИ ДОБЫЧЕ ДЕВОНСКИХ НЕФТЕЙ.

2.1. Особенности состава добываемой нефти и органических отложений на поверхности колонны НКТ.

2.2. Выбор и анализ технологических режимов работы экспериментальных скважин.

2.3. Анализ и типизация форм профилей АСПО на поверхности колонны НКТ.

2.4. Особенности состава АСПО на поверхности колонн НКТ при добыче девонской нефти.

2.5. Связь между составом и профилем АСПО на поверхности колонн

2.6. Анализ плотности и температуры плавления АСПО.

2.7. Оценка объёма и массы АСПО на поверхности колонны НКТ.

Выводы.

3. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА БАЗЕ МЕСТНЫХ РЕАГЕНТОВ И ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ АСПО НА ПОВЕРХНОСТИ ВНУТРИСКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Характеристика растворителей местных производств для удаления АСПО.

3.2. Методика оценки эффективности отмыва АСПО в лабораторных условиях.

3.3. Обоснование объёма растворителя для удаления АСПО на скважинах.

3.4. Обоснование температурного режима технологии отмыва АСПО на скважинах.

3.5. Характеристика добавочных реагентов в композициях на основе нефтяного дистиллята.

3.6. Оценка эффективности композиций реагентов на основе нефтяного дистиллята для удаления АСПО на скважинах.

3.7. Ухудшение растворимости АСПО в композициях на основе нефтяного дистиллята из-за смешивания с нефтью в скважине и решение проблемы компаудирования реагентов.

3.8. Обоснование технологических параметров обработки скважин от

АСПО.

Выводы.

4. РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ ТЕПЛОХИМИЧЕСКИХ ОБРАБОТКАХ СКВАЖИН.

4.1. Обоснование модели теплохимических обработок скважин.

4.2. Определение теплофизических параметров скважин.

4.3. Влияние параметров промывки скважин на распределение температуры технологической жидкости по длине колонны НКТ.

4.4. Изучение эффективности теплообменника конструкции НГДУ «Альметьевнефть».

Выводы.

5. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ НА СКВАЖИНАХ.

5.1. Эффективность удаления АСПО на поверхности колонн НКТ нефтяным дистиллятом и композициями на его основе.

5.1.1. Эффективность применения композиций нефтяного дистиллята с добавками 4,4-диметил-1,3-диоксана и отгона «нафталиновой» фракции пироконденсата.

5.2. Эффективность теплохимических обработок колонн НКТ для удаления АСПО.

5.3. Обоснование эффективной технологии отмыва АСПО смешанной структуры на колонне НКТ.

5.4. Динамика параметров технологических режимов работы скважины с УЭЦН после теплохимической обработки.

5.5. Совершенствование теплохимических обработок скважин с использованием композиций реагентов на основе нефтяного дистиллята

5.6. Анализ эффективности устройства по очистке внутренней поверхности труб для совершенствования борьбы с АСПО в скважинах.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение полноты очистки поверхности внутрискважинного оборудования от органических отложений»

Одной из главных проблем при добыче нефти на многих месторождениях является интенсивное выпадение асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) на глубинно-насосном оборудовании (ГНО). Это приводит к увеличению затрат на депарафинизацию, подземный ремонт скважины (ПРС), потерям добычи нефти. Применение растворителей местных производств для удаления АСПО является одним из основных методов борьбы с подобными осложнениями. Однако на практике не всегда удаётся достичь положительных результатов. В связи с этим важной и актуальной является задача индивидуального подбора технологий, технических средств, отмывающих составов для удаления АСПО в скважинах. С целью сокращения расходов на проведение обработок скважин растворителем, перехода от количества к качеству, необходим поиск комбинированных методов удаления АСПО в соответствии с существующими технологическими режимами работы скважин, свойствами и составом высокомолекулярных отложений АСПО в насосно-компрессорных трубах (НКТ). С целью прогнозирования и обоснования эффективности теплохимических методов удаления необходима разработка компьютерных программ на основе математических моделей, которые позволяют осуществлять идентификацию процесса промывки, реальных теп-лофизических параметров.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Совершенствование технологий, технических средств и технологических жидкостей с целью повышения полноты очистки поверхности внутрискважинного оборудования с учетом состава и профиля органических отложений.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Выявление особенностей состава и профилей АСПО на поверхности внутрискважинного оборудования при добыче девонских нефтей.

2. Создание эффективных композиций растворителей-удалителей на основе нефтяного дистиллята с учетом состава АСПО.

3. Определение реальных теплофизических параметров скважин на основе проведения специальных промысловых исследований.

4. Разработка усовершенствованных технологий отмыва с поверхности внутрискважинного оборудования с учетом состава и профиля АСПО.

5. Разработка технических средств повышения эффективности борьбы с АСПО на скважинах.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. При решении поставленных задач использованы результаты лабораторных и промысловых экспериментов по изучению особенностей состава и профилей АСПО, определению реальных теплофизических параметров скважин, изучению отмывающего действия композиций растворителей с применением апробированных общепринятых методов и высокоточных приборов; статистические методы обработки экспериментальных результатов и методы математического моделирования теплохи-мических обработок скважин.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Обоснован и предложен новый критерий выделения структуры АСПО на поверхности внутрискважинного оборудования. Определены диапазоны изменения этого критерия для АСПО разной структуры.

2. Выявлена связь между профилем АСПО и составом органических отложений на поверхности колонны НКТ при добыче девонской нефти. Предложен обобщенный профиль АСПО на поверхности внутрискважинного оборудования.

3. Разработаны и предложены новые эффективные композиции растворителей АСПО асфальтеновой и смешанной структур (Патент РФ № 2097400 и два решения о выдаче патента РФ № 98113973 и №98114144).

4. Обоснованы усовершенствованные технологии промывки внутрискважинного оборудования растворителями с учетом особенностей состава и профиля АСПО.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Методика прогнозирования профиля АСПО с учетом состава органических отложений на колонне НКТ при добыче девонских нефтей.

2. Новый состав растворителя на основе нефтяного дистиллята для обеспечения полноты удаления АСПО асфальтеновой и смешанной структур (патент РФ № 2097400 и решение о выдаче патента РФ № 98113973).

3. Усовершенствованные технологии очистки внутрискважинного оборудования растворителями с учетом состава и профиля АСПО.

4. Компьютерная программа для прогнозирования распределения температуры при прямой и обратной промывке колонны НКТ с применением растворителей с учетом реальных теплофизических параметров скважин.

5. Технические средства для повышения эффективности удаления АСПО и продления межочистного и межремонтного периодов работы скважин (патенты РФ №2063575, 2074312, 2082873).

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в выявлении связи между составом и профилем АСПО и обосновании на этой связи эффективных средств обеспечения полноты очистки поверхности внутрискважинного оборудования при добыче девонской нефти. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.

1. Предложена методика прогнозирования профиля АСПО с учетом состава органических отложений на колонне НКТ при добыче девонских нефтей.

2. Составлены и внедрены инструкции усовершенствованных технологий обработок скважин и методика обоснования параметров закачки растворителя АСПО с целью очистки внутрискважинного оборудования от АСПО.

3. Разработана и внедрена компьютерная программа для прогнозирования распределения температуры при прямой и обратной промывке колонны НКТ теплоносителями с учётом реальных теплофизических параметров скважин.

4. Разработана, изготовлена и внедрена усовершенствованная конструкция передвижного теплообменника для подогрева растворителя. Предложена номограмма для определения температуры теплоносителя на выходе теплообменника.

5. Разработаны и внедрены устройства по очистке внутренней поверхности труб от покрытий. (Патенты РФ № 2063575, 2074312, 2082873).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ. При применении технологии обратной промывки скважин растворителями на основе нефтяного дистиллята:

- с одновременной тепловой обработкой интервала интенсивных отложений на 75 скважинах с АСПО парафиновой структуры межочистной период обработки увеличился в 1,5 раза;

- с одновременной тепловой обработкой при динамическом уровне ниже интервала интенсивных отложений с добавкой реагентов-диспергаторов асфальтенов на 100 скважинах с АСПО смешанной структуры межочистной период обработки увеличился в 1,75 раза;

- с добавкой реагентов-диспергаторов асфальтенов на 75 скважинах с АСПО асфальтеновой структуры межочистной период обработки увеличился в 1,4 раза;

В результате реализации разработок диссертации годовой экономический эффект составил 1,564187 млн. рублей. Доля автора составляет 938,512 тыс. рублей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на семинарах « Пути повышения эффективности борьбы с АСПО в нефтедобыче» Международной выставки «Газ-Нефть-95» 17-21 апреля 1995 г. в г.Уфе и «Современные достижения в области разработки газовых и нефтяных месторождений» на Четвертой международной выставке

Газ-Нефть-96» 22-26 апреля 1996 г. в г.Уфе; на научно-технической конференции «Проблемы разработки нефтяных месторождений и подготовки специалистов в ВУЗе» 1-2 ноября 1996 г. в г. Альметьевске; на семинаре-дискуссии «Проблемы первичного и вторичного вскрытия пластов при строительстве и эксплуатации вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин» 5-6 декабря 1996 г. в г. Уфе; на республиканской конференции «Тюменская нефть - вчера и сегодня» 22-23 декабря 1997 г. в г. Тюмени; одобрены на технико-экономическом совещании АО «Татнефть» и неоднократно обсуждены на технико-экономических советах НГДУ «Альметьев-нефть».

ПУБЛИКАТТИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 печатных работ (в том числе 4 патента РФ и два решения о выдаче патентов РФ №98113973 и №98114144).

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 240 наименований, написана на 296 листах машинописного текста, содержит 58 рисунков, 59 таблиц и 5 приложений.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Ибрагимов, Наиль Габдулбариевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Изучен состав органических отложений вдоль колонны НКТ. Показано, что состав АСПО вдоль колонны НКТ на отдельной скважине при добыче девонских нефтей мало изменяется. Обоснован и предложен новый критерий выделения структуры АСПО. Определены диапазоны изменения этого критерия для АСПО разных структур.

2. Изучены особенности формирования профилей АСПО на поверхности колонны НКТ при добыче девонских нефтей. Предложен обобщённый профиль АСПО на поверхности внутрискважинного оборудования. Выявлена связь между составом и профилем АСПО. Предложена методика прогнозирования профиля АСПО с учетом состава органических отложений.

3. Выявлены особенности состава остаточного АСПО на поверхности внутрискважинного оборудования. Показано, что после промывок с использованием нефтяного дистиллята и теплохимических обработок изменяется структура остаточного АСПО.

4. Разработаны и внедрены эффективные композиции реагентов на основе нефтяного дистиллята для удаления АСПО с поверхности внутрискважинного оборудования (Патент РФ № 2097400 и два решения о выдаче патентов РФ №98113973 и №98114144).

5. Проведены специальные промысловые исследования и определены реальные теплофизические параметры в скважинных условиях. Создана и внедрена компьютерная программа для прогнозирования распределения температуры при прямой и обратной промывке колонн НКТ, а также с применением промывочных труб на скважинах с УЭЦН растворителями и различными теплоносителями.

6. Разработана, изготовлена и внедрена; усовершенствованная конструкция передвижного теплообменника для подогрева теплоносителя. Испытания теплообменника в промысловых условиях показали высокую его эффективность. Предложена номограмма для определения температуры теплоносителя на выходе теплообменника в зависимости от его расхода с учётом температуры окружающего воздуха и подогревающего агента (пара).

7. Предложены и внедрены усовершенствованные технологии и составлены инструкции по реализации обратной промывки внутрискважинного оборудования с учётом особенностей состава и профиля отложений:

- с одновременной тепловой обработкой в случае АСПО парафиновой структуры;

- композициями реагентов на основе нефтяного дистиллята в случае АСПО асфальтеновой структуры;

- композициями реагентов на основе нефтяного дистиллята в сочетании с тепловой обработкой при динамическом уровне ниже интервала отложений в случае АСПО смешанной структуры .

8. Разработаны и внедрены устройства по очистке внутренней поверхности труб от покрытий для повышения эффективности борьбы с АСПО (патент РФ № 2063575, № 2074312 и № 2082873).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ибрагимов, Наиль Габдулбариевич, 1999 год

1. УЭЦН. /Ражетдинов У.З., Исланов Р.Г., Чанышев Н.И. и др. //В сб. "Нефтепр. дело". 1978. -№ 5.с. 27-28.96 . Обобщение промысловых данных и моделирование удаления

2. АСПО в процессе тепловых обработок скважин. /Васильев В.И., Хабибуллин З.А., Ибрагимов Н.Г., Ланчаков Г.И. //Нефть и газ. Изв. вузов, 1997. № 6. - С. 116.97 . Оборудование для термической депарафинизации /Бухаленко

3. А.З., Нигматуллин Р.Г., Камалов А.К. и др. Уфа: 1977.- 180с.104 . Особенности технологии применения реагентов для борьбы с

4. Поконова Ю.В. Химия высокомолекулярных соединений нефти. -JL: Изд во Ленингр. ун-та, 1980. - 172 с.

5. Предотвращение отложений парафина с использованиемсополимера этилена и винилацетата. /Алтухова H.H., Новиков

6. B.Г., Ярцева Г.Н. и др. // В сб. "Нефтепромысловое дело". -М.: ВНИИОЭНГ, 1979. Вып. 5. -С.30-31.

7. Предотвращение отложения парафина и асфальтосмолистых веществ в добыче нефти на месторождениях с различными геолого-физическими условиями М.: / ВНИИОЭНГ, 1987.

8. C.58 (Обзорная информация. Сер. "Нефтепромысловое дело", вып. 7(136)).

9. Предупреждение и борьба с осложнениями при добыче нефти и газа. Сулейманов А.Н., Мамедов К.К., Байрамов Э.М. и др. // Обз. инф.сер. "Разработка и эксплуатация морских нефтяных и газовыхместорождений". -М.: ВНИИЭгазпром, 1985. Вып. 1. -С. 34-37.

10. Применение углеводородной композиции СНПХ-7р-2 дляудаления асфальтосмолопарафиновых отложений наместорождениях Удмуртии. /Головко С.Н., Шамрай Ю.В., Агеева

11. В.Г. и др. // В сб. "Нефтепромысловое дело". -М.: ВНИИОЭНГ,1982.-Вып. 3.- 12с. 118 . Применение эмалевых покрытий на месторождениях

12. Мангышлака. /Ивлев А.Л., Вебер В.И. и др. // Обзор, информ./

13. Реагент для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. Залятов М.Ш., Ибрагимов Н.Г.,З.А.Хабибуллин, Ж.Ф.Галимов, Ишмаков P.M. и др. Решение о выдаче патента на изобретение РФ № 98114144 от 4.02.1999 г.

14. Канзафаров Ф.А., Ганиева Л.М., Нам Н.К. и др. A.c. 1562432 -Б.И., № 17.-1990.161 . Состав для предотвращения отложений парафина. /Дытюк Л.Т.,

15. Олейников А.Н., Самакаев Р.Х. и др. Заявл. 26.01.78. A.c. 690055 (СССР).-B.H.,N 37.- 1979.162 . Состав для удаления и предотвращения АСПО./ Шамрай Ю.В.

16. Солодов A.B. Гусев В.И. и др. A.c. 1606518. - Б.И., № 42. -1990.163 . Состав для удаления АСПО. /Хаиров И.С., Ефимов В.А., Поляков

17. Состав для удаления асфальто-смолистых и парафинистых отложений. /Гарифуллин Ш. С., Силищев H.H., Хазипов Р.Х. и др. A.c. 1209829. - Б.И., № 5 -1986.

18. Состав для удаления асфальтосмолистых и парафиновых отложений. / Люшин С.Ф., Галямов М.Н., Морева JI.A. и др. A.c. 1242504-Б.И., №25 -1986.

19. Состав для удаления асфальтосмолистых и парафиновых отложений. / Мухтаров Я.Г., Гарифуллин Ш.С., Аптикаев P.C. и др. A.c. 1180375. Б.И., № 20. 1988.

20. Состав для удаления асфальто-смолистых и парафиновых отложений. /Аббасов М.Т., Аббасов М.И.,Абдулаев М.К. и др. -A.c. 1629493 Б.И., №7 1991.

21. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. / Шамрай Ю.В. Новиков В.Ф., Шакирзянов Р.Г. и др. A.c. 1613472.-Б.И., №46. - 1990.

22. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. / Басов Ю.А., Бытюк Л.Т., Самакаев Р.Х. и др. A.c. 1439115. -Б.И., № 43 -1988.

23. Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. / Головко С.Н., Шамрай Ю.В., Головин И.Н. и др. A.c. 1204622. -Б.И., № 2 -1986.179 . Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений. /

24. Соколовский Э.В. Кузьмин A.B., Соловьёв Г.Б. и др. A.c. 1782234.-Б.И., №46.-1992.180 . Состав для удаления асфальто-смолопарафиновых отложений.

25. ПАВ для борьбы с отложениями парафина.//В сб. Нефтепромысловое дело.-М.: ВНИИОЭНГ, 1979. Вып. 10. -С. 37 39.

26. Урузбаев У.Н. Выбор наиболее рационального способа борьбы с органическими отложениями в скважинах. // В сб. "Нефтепромысловое дело". -М.: ВНИИОЭНГ, 1979. -N11. -С.27-30.

27. Л.Г., Иванов В.Н. и др. //Нефтяное хозяйство, 1980. № 7. - С. 5052.227 . Broun W. J., Preventation and Removal of Paraffin Accumulation.

28. Петухов В.К., Головко С.Н., Шамрай Ю.В. и др. А.с. 1092164. -Б.И,№ 18. -1984.231 . Jesson F. W., Howell I. N. Effect of Flow Rate on Paraffin

29. Accumulation in Plastic, Steel and Coated Pipe. //Petroleum Trans. AIME, vol. 213, No. 4, April, 1958.232 . Method and composition for removing and inhiting paraffin deposition

30. Precipitation in the Bradford oil Field. "Producers Monthly", Feb. 11,1952.239 . Shok D.A., Sudbury J.D. Studies of the Mechanism of Paraffin

31. Deposition and its Control. //J.of Petroleum Technology, vol. 7 , № . 9, Sept., 1955.240 . Solvent for and method of cleaning well bores, flowlines and the like.

32. Rollo William C, Melancon John. //Пат. № 476808, Австралия. -17.09.76.