Снижение затрубного давления в механизированных насосных скважинах и водогазовое воздействие на пласт с использованием ПНГ и азота

Данная статья посвящена обоснованию, разработке и расчету насосно-эжекторной системы для реализации водогазового воздействия (ВГВ) на пласт в условиях участка нагнетательной скважины месторождения N.

Технология закачки водогазовой смеси в пласт широко применяется для повышения коэффициента нефтеотдачи, но невысокая изученность метода привлекает повышенное внимание ученых и специалистов нефтегазовых компаний. В работах авторов [1, 2] сделаны выводы о необходимости разработки принципиально новых конструкций и налаживания промышленного производства оборудования для реализации технологии водогазового воздействия на пласт. Важно отметить, что одной из наиболее важных задач технологии водогазового воздействия является необходимость применения наиболее рентабельного источника газоснабжения для реализации технологии.

Попутный нефтяной газ, добываемый вместе со скважинной продукцией, в большинстве случаев перекачивается в системе нефтепроводов совместно, при этом часть газа до сих пор сжигается на факелах объектов подготовки и перекачки нефти [3]. Основной причиной утилизации газа являются низкая рентабельность капитального строительства сборных газопроводов по удаленности и малодебитности объектов, неразвитая инфраструктура, отсутствие потребителей газа в районах добычи и т.п. На многих месторождениях нефтяной газ содержит большое количество неуглеводородных компонентов (азота, сероводорода и др.), не соответствует требованиям стандартов на его использование и транспортировку, а также не утилизируется вследствие высоких капитальных вложений на сооружение установок подготовки и очистки ПНГ.

При этом на участках скважин, в системе нефтесбора которых наблюдаются высокие значения давлений, существует проблема роста затрубных давлений. Избыточное количество газа в кольцевом пространстве между НКТ и обсадной колонной приводит к снижению коэффициента заполнения насоса, образованию газогидратов, снижению динамического уровня жидкости в скважине и ряду других осложняющих факторов. Снижение динамического уровня до приема насоса является критическим условием для работы оборудования и может стать причиной срыва подачи насоса [4].

Объект и задачи

В данной работе проведено обоснование выбора объекта и расчет процесса водогазового воздействия с применением азота и ПНГ для условий одного из участков месторождения N Урало-Поволжья, на котором предполагается реализация технологии водогазового воздействия.

Цель работы – расчет насосно-эжекторной системы для водогазового воздействия на пласт с применением попутного нефтяного газа и азота, а также подбор оборудования, входящего в состав насосно-эжекторной системы для условий нагнетательной скважины № 20, эксплуатирующей объекты верхнего девона.

Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

– Определить технологическую эффективность применения водогазового воздействия на пласт с применением смеси ПНГ и азота.

– Подобрать схему насосно-эжекторной системы для водогазового воздействия в условиях участка нагнетательной скважины.

– Рассчитать рабочие параметры оборудования, входящего в состав насосно-эжекторной системы.

Технологическая эффективность водогазового воздействия

С целью обоснования эффективности применения водогазового воздействия на пласт на участке скважины № 20 проведено гидродинамическое моделирование с использованием данных лабораторных исследований коэффициента вытеснения, выполненных на керне участка со схожими геологическими характеристиками. Среднесуточный прирост дебита нефти на участке скважины по результатам моделирования составляет 4,11 т/сут

Кроме того, снижение давления в затрубных пространствах скважин, перечисленных в таблице 1, за счет отбора ПНГ с целью реализации водогазового воздействия обеспечит оптимизацию забойных давлений. Это позволит увеличить дебит вышеуказанных скважин на 26 т/сут по нефти.

По результатам керновых испытаний установлено, что оптимальным газосодержанием при вытеснении нефти водогазовой смесью является отношение газа к воде 1:4. На основании этих данных, а также с учетом объема закачки (таб. 2) в нагнетательную скважину № 20, объем газа в стандартных условиях, необходимый для обеспечения необходимого газосодержания водогазовой смеси, составляет 5089 м3/сут.

Принципиальная технологическая схема насосно-эжекторной системы для условий участка представлена на рисунке 2. В данном случае в соответствии с рекомендациями [5, 6] предусмотрена одна ступень эжекторного сжатия. На второй ступени водогазовая смесь нагнетается дожимным насосом. В качестве него можно использовать многоступенчатый лопастной насос.

Читать полностью