Ускладнення при експлуатації свердловин, обладнаних УШГН

При експлуатації свердловин можливі ускладнення роботи глибинного обладнання, які ведуть до зниження подачі насоса і, при не усуненні ускладнення, зриву подачі та виведення з ладу насоса.

На Самотлорському родовищі зустрічаються такі види ускладнення:

Найбільш інтенсивно парафін відкладається у підйомних трубах. Товщина його шару на внутрішній стінці труб збільшується від нуля на глибині 900-300м до максимуму на глибині 200-50м, а потім зменшується за рахунок змивання відкладень потоком. Відкладення призводять до зниження дебіту.

Відкладення солей призводять до зменшення видобутку нафти, скорочення міжремонтних періодів роботи свердловин; у деяких випадках вони такі великі, що взагалі ускладнюють експлуатацію.

Вплив газу на роботу насоса.

Нормальна робота глибинного насоса ускладнюється, якщо з пласта в свердловину разом із нафтою надходить газ (у вільному чи розчиненому стані). Це призводить до зниження дебіту до зриву подачі насоса.

Винос механічних домішок.

Винесення піску з пласта в стовбур свердловини відбувається в результаті руйнування порід під впливом фільтраційного напору за певної швидкості фільтрації (або перепаду тиску). Винесення піску із пласта призводить до порушення стійкості порід у привибійній зоні, до обвалу породи, як наслідок, до деформацій експлуатаційних колон і нерідко до виходу з ладу свердловин. Пісок, що надходить у свердловину, беручи в облогу вибої, утворює пробку, яка знижує поточний дебіт свердловини, призводить також до посиленого зносу експлуатаційного обладнання.

Основним ускладненням, що зустрічається при експлуатації глибиннонасосним способом похилих і викривлених свердловин, є нерівномірне зношування опор насоса і двигуна, низький МРП, низькийкоефіцієнт експлуатації для УШГН.

Експлуатація насосів у цих свердловинах призводить до повного руйнування робочих органів, утворення наскрізних отворів у корпусі насоса. Ця корозія пов'язана з присутністю сірководню у видобувній рідині. Середнє напрацювання по свердловинах із сірководнем становить 150сут.

Висновки:

Поєднання цілої групи негативних факторів, як незадовільний стан відборів рідини, бездіяльність пробуреного фонду (за видобувними свердловинами - 41%, за нагнітальними свердловинами - 63%), призвели до розбалансування проектної системи розробки.

У зв'язку з цим необхідно вжити комплексу заходів, спрямованих на стабілізацію видобутку нафти, таких як збільшення темпів відбору. Необхідно знизити фонд свердловин і провести оптимізацію насосного фонду свердловин.

2.4 Причини та умови освіти АСПО

Відомі дві стадії освіти та зростання АСПО.

Першою стадією є зародження центрів кристалізації і зростання кристалів парафіну безпосередньо на поверхні, що контактує з нафтою.

На другій стадії відбувається осадження на покриту парафіном поверхню великих кристалів.

На освіту АСПО істотно впливають:

зниження тиску на вибої свердловини та пов'язане з цим порушення гідродинамічної рівноваги газорідинної системи;
зменшення температури в пласті та стовбурі свердловини;
зміна швидкості руху газорідинної суміші та окремих її компонентів;
склад вуглеводнів у кожній фазі суміші;
співвідношення обсягу фаз;
стан поверхні труб.

Вплив тиску на вибої та в стовбурі свердловини.

У випадку, коли вибійний тиск менший за тиск насичення нафти газом,рівноважний стан системи порушується, внаслідок чого збільшується об'єм газової фази, а рідка фаза стає нестабільною. Це призводить до виділення з неї парафінів. Рівноважний стан порушується в пласті, і випадання парафіну можливе як у пласті, так і в свердловині, починаючи від вибою.

При насосному способі експлуатації тиск на прийомі насоса може бути меншим, ніж тиск насичення нафти газом. Це може призвести до випадання парафіну в приймальній частині насоса та на стінках експлуатаційної колони.

Утворення АСПО при обводненості.

Найчастіше АСПО утворюються у свердловинах, дебіти яких менше 20 т/сут., причому переважають дебіти до 5 т/сут по рідини. Критичним дебітом, коли АСПО у свердловині незначно, є дебіт понад 35 т/добу.

АСПО утворюються в багатьох свердловинах з низькою обводненістю нафти, частка яких від загальної кількості свердловин становить 32%. Друге місце за частотою освіти АСПО займають свердловини, що мають обводненість від 50 до 90%. Характерною особливістю формування АСПО в таких свердловинах є їхнє утворення не тільки в НКТ, а й у насосному устаткуванні (понад 50 % ремонтів).

Вплив температури в пласті та в стовбурі свердловини.

Нафта є складною за хімічним складом сумішшю компонентів, які, залежно від будови та зовнішніх умов, можуть перебувати у різних агрегатних станах. Зниження температури викликає зміну агрегатного стану компонентів, що призводить до утворення центрів кристалізації та зростання кристалів парафіну.

Характер розподілу температури по стовбуру свердловини істотно впливає на парафіноутворення і залежить від:

- інтенсивності передачі тепла від свердловини рідини, що рухається по стволу, оточуючимпородам. Теплопередача залежить від градієнта температур рідини та навколишніх свердловину порід та теплопровідності кільцевого простору між підйомними трубами та експлуатаційною колоною;

- розширення газорідинної суміші та її охолодження, викликаного роботою газу з підйому рідини.

Лабораторні дослідження показали, що на інтенсивність утворення парафіновідкладень впливає процес виділення та поведінки газових бульбашок у потоці суміші. Відомо, що газові бульбашки мають здатність флотувати зважені частки парафіну. При контакті пляшечки з поверхнею труби частинки парафіну стикаються зі стінкою і відкладаються на ній. Надалі процес відкладення парафіну наростає внаслідок його гідрофобності. На стінці труби утворюється шар із кристалів парафіну та бульбашок газу. Чим менш газонасичений цей шар, тим більшу щільність має. Тому більш щільні відкладення утворюються в нижній частині підйомних труб, де бульбашки газу малі і мають більшу силу прилипання до кристалів парафіну і стінок труби.

Вплив швидкості руху газорідинної суміші.

Інтенсивність утворення АСПО багато в чому залежить від швидкості перебігу рідини. При ламінарному характері течії, тобто низьких швидкостях потоку, формування АСПО відбувається досить повільно. Зі зростанням швидкості (при турбулізації потоку) інтенсивність відкладень спочатку зростає. Подальше зростання швидкості руху газорідинної суміші веде до зменшення інтенсивності відкладення АСПО: велика швидкість руху суміші дозволяє утримувати кристали парафіну у зваженому стані та виносити їх зі свердловини. Крім того, потік, що рухається, зриває частину відкладень зі стінок труб, чим пояснюється різке зменшення відкладень в інтервалі 0-50 мвід гирла свердловини. При великих швидкостях руху потік суміші охолоджується повільніше, ніж при малих, що також уповільнює утворення АСПО.

Вплив шорсткості стін труб.

Стан поверхні труб впливає утворення відкладень. Мікронерівності є вогнищами вихроутворення, розриву шару, сповільнювачами швидкості руху рідини біля стінки труби. Це спричиняє утворення центрів кристалізації відкладень, прилипання кристалів парафіну до поверхні труб, блокування їх руху між виступами та западинами поверхні. У разі, коли значення шорсткості поверхні труб можна порівняти з розміром кристалів парафіну, або менше його, процес утворення відкладень утруднений.

Процес утворення АСПО має адсорбційний характер. Адсорбційні процеси супроводжуються виникненням подвійного електричного шару поверхні контакту парафіну з газонафтовим потоком. При механічному порушенні рівноважного стану даного шару на поверхні труби або шару парафіну з'являються некомпенсовані заряди статичної електрики, тобто відбувається електризація поверхні труби, так і поверхні кристалів парафіну, що посилює адгезію парафіну до металу.

2.5 Механізм утворення АСПО в умовах Самотлорського родовища

На пізній стадії розробки нафтових родовищ змінилися геолого-технічні умови видобутку нафти, і розширилася сфера можливого формування відкладень.

АСПО в умовах високої обводненості свердловин утворюються відповідно до наступної теоретичної моделі.

1. Єдиним джерелом формування кристалів парафіну є молекули парафіну, розчинені в нафті і вибудовують кристалічні ґрати твердої фази.

2. Кристали парафіну, що утворюють щільні відкладення на поверхні обладнання спільно з асфальтосмолистими речовинами, зароджуються безпосередньо на цій поверхні при зниженні температури на ній нижче температури кристалізації.

3. З'являються два механізми доставки носія парафіну (нафти) в область формування АСПО:

На пізній стадії розробки збільшується глибина формування АСПО, що з інтенсивним зниженням пластової температури з допомогою закачування великої кількості холодної води, отже, загальним зниженням теплового потоку.

Поява газової фази в потоці, з одного боку, збільшують питомий об'єм носія парафіну (нафти), що контактує зі стінками нафтопромислового обладнання, покращуючи умови для формування відкладень за рахунок більш інтенсивного підживлення матеріалом зростаючих кристалів.

При виділенні газу розчинна здатність нафти знижується за рахунок зменшення маси розчинника, у зв'язку з цим створюються умови для ранньої появи кристалів. У присутності смол та асфальтенів відбувається глибока зміна форми та структури кристалів. Адсорбція асфальтосмолистих речовин на поверхні кристала призводить до виникнення дендритів структур більшого об'єму та низької щільності, вільні порожнини яких заповнені нафтою.

Таким чином, збільшення вмісту смолистих речовин у складі нафти змінює форму і структуру АСПО, що утворюються. Присутність води в продукції, що видобувається, зумовлює прояв факторів, що впливають на формування даних відкладень.