Усложнения при експлоатацията на кладенци, оборудвани с USP
По време на експлоатацията на кладенците са възможни усложнения в работата на оборудването в дупки, което води до намаляване на дебита на помпата и, ако усложнението не бъде елиминирано, до прекъсване на захранването и повреда на помпата.
Следните видове усложнения възникват в полето Самотлор:
Най-интензивно се отлага восък в щранговите тръби. Дебелината на неговия слой върху вътрешната стена на тръбите се увеличава от нула на дълбочина 900-300 m, до максимум на дълбочина 200-50 m, след което намалява поради отмиването на седиментите от потока. Депозитите водят до намаляване на производството.
Отлаганията на сол водят до намаляване на производството на нефт, намаляване на периодите на основен ремонт на експлоатацията на кладенеца; в някои случаи те са толкова големи, че изобщо затрудняват операцията.
Влияние на газа върху работата на помпата.
Нормалната работа на дълбока помпа се усложнява, ако газът (в свободно или разтворено състояние) навлезе в кладенеца от пласта в кладенеца заедно с нефта. Това води до намаляване на дебита до прекъсване на захранването на помпата.
Отстраняване на механични примеси.
Отстраняването на пясъка от резервоара в кладенеца става в резултат на разрушаването на скалите под въздействието на филтрационно налягане при определена скорост на филтриране (или спад на налягането). Отстраняването на пясъка от резервоара води до нарушаване на стабилността на скалите в дънната зона, до срутване на скали, в резултат на това до деформации на производствените колони и често до повреда на кладенци. Пясъкът, влизащ в кладенеца, утаявайки се в дъното на отвора, образува тапа, която намалява текущия дебит на кладенеца и също така води до повишено износване на производственото оборудване.
Основното усложнение, срещано при експлоатацията на наклонени и наклонени кладенци по метода на изпомпване в дупки, е неравномерното износване на опорите на помпата и двигателя, нисък MCI, нисъкоперативен фактор за USP.
Работата на помпите в тези кладенци води до пълно разрушаване на работните органи, образуване на проходни отвори в корпуса на помпата. Тази корозия е свързана с наличието на сероводород в производствената течност. Средното време за работа на кладенци със сероводород е 150 дни.
Изводи:
Комбинацията от цяла група отрицателни фактори, като незадоволителното състояние на изтегляне на течности, неактивността на сондажния фонд (за производствени кладенци - 41%, за инжекционни кладенци - 63%), доведе до дисбаланс в системата за разработване на проекти.
В тази връзка е необходимо да се предприемат комплекс от мерки, насочени към стабилизиране на добива на нефт, като увеличаване на скоростта на добив. Необходимо е да се намали запасът от празни кладенци и да се оптимизира запасът от помпени кладенци.
2.4 Причини и условия за образуване на AFS
Известни са два етапа на формиране и растеж на ASPO.
Първият етап е нуклеацията на кристализационните центрове и растежа на парафиновите кристали директно върху повърхността, която е в контакт с маслото.
Във втория етап върху покритата с парафин повърхност се отлагат по-големи кристали.
Формирането на ASPO е значително повлияно от:
- намаляване на налягането на дъното на кладенеца и свързаното с това нарушение на хидродинамичното равновесие на системата газ-течност;
- понижаване на температурата в резервоара и сондажа;
- промяна в скоростта на движение на газо-течната смес и нейните отделни компоненти;
- състава на въглеводородите във всяка фаза на сместа;
- фазово обемно съотношение;
- състояние на повърхността на тръбата.
Влияние на налягането на дъното и в сондажа.
В случай, че налягането на дъното на дупката е по-малко от налягането на насищане на нефт с газ,равновесното състояние на системата се нарушава, в резултат на което обемът на газовата фаза се увеличава, а течната фаза става нестабилна. Това води до отделяне на парафини от него. Равновесното състояние е нарушено в резервоара и е възможно утаяване на парафин както в резервоара, така и в кладенеца, като се започне от дъното на отвора.
При помпения метод на работа налягането на входа на помпата може да бъде по-ниско от налягането на насищане на масло с газ. Това може да доведе до утаяване на парафин във входа на помпата и по стените на производствения корпус.
Образуването на ARPD с обводняване.
Най-често ARPD се образува в кладенци, чийто дебит е по-малък от 20 t/ден, като преобладават дебитите на течността до 5 t/ден. Критичният дебит, когато ARPD в кладенеца е незначителен, е дебит над 35 t/ден.
ASPO се образуват в много кладенци с ниска нефтена вода, чийто дял е 32% от общия брой кладенци. Второто място по отношение на честотата на образуване на ARPD се заема от кладенци с воден разрез от 50 до 90%. Характерна особеност на образуването на ASPO в такива кладенци е тяхното образуване не само в тръбите, но и в помпено оборудване (повече от 50% от ремонтите).
Влияние на температурата в резервоара и в кладенеца.
Маслото е химически сложна смес от компоненти, които в зависимост от структурата и външните условия могат да бъдат в различно агрегатно състояние. Намаляването на температурата води до промяна в агрегатното състояние на компонентите, което води до образуване на кристализационни центрове и растеж на парафинови кристали.
Характерът на разпределението на температурата по протежение на сондажа значително влияе върху образуването на парафин и зависи от:
- интензивността на преноса на топлина от течността, движеща се по протежение на сондажа, към околната средапороди. Преносът на топлина зависи от температурния градиент на флуида и околните скали и топлопроводимостта на пръстеновидното пространство между щранговите тръби и производствената колона;
- разширяване на сместа газ-течност и нейното охлаждане, причинено от работата на газа за повдигане на течността.
Лабораторните изследвания показват, че интензивността на образуване на парафинови отлагания се влияе от процеса на освобождаване и поведението на газовите мехурчета в потока на сместа. Известно е, че газовите мехурчета имат способността да плават суспендирани парафинови частици. При контакт на мехурчето с повърхността на тръбата, частиците парафин влизат в контакт със стената и се отлагат върху нея. В бъдеще процесът на отлагане на парафин се увеличава поради неговата хидрофобност. По стената на тръбата се образува слой от парафинови кристали и газови мехурчета. Колкото по-малко е наситен с газ този слой, толкова по-голяма е неговата плътност. Поради това се образуват по-плътни отлагания на дъното на щранговите тръби, където газовите мехурчета са малки и имат по-голяма адхезионна сила към парафиновите кристали и стените на тръбата.
Влияние на скоростта на сместа газ-течност.
Интензивността на образуването на ARPD до голяма степен зависи от скоростта на потока на течността. При ламинарен поток, т.е. ниски скорости на потока, образуването на ARPD става доста бавно. С увеличаване на скоростта (с турбулентност на потока), интензивността на отлаганията първоначално се увеличава. По-нататъшното увеличаване на скоростта на сместа газ-течност води до намаляване на интензивността на отлагането на ARPD: високата скорост на сместа ви позволява да поддържате парафиновите кристали в суспензия и да ги изваждате от кладенеца. В допълнение, движещият се поток откъсва част от отлаганията от стените на тръбите, което обяснява рязкото намаляване на отлаганията в диапазона 0-50 m.от устието на кладенеца. При високи скорости потокът от смес се охлажда по-бавно, отколкото при ниски скорости, което също забавя образуването на ARPD.
Влияние на грапавостта на стената на тръбата.
Състоянието на повърхността на тръбите влияе върху образуването на отлагания. Микронеравностите са центрове на образуване на вихри, разкъсване на слоя, забавяне на скоростта на течността в близост до стената на тръбата. Това причинява образуването на центрове на кристализация на отлагания, залепване на парафинови кристали към повърхността на тръбите, блокирайки тяхното движение между издатините и вдлъбнатините на повърхността. В случай, че стойността на грапавостта на повърхността на тръбите е съизмерима с размера на парафиновите кристали или по-малка от него, образуването на отлагания е затруднено.
Процесът на образуване на ARPD е адсорбционен по природа. Процесите на адсорбция се придружават от появата на двоен електрически слой върху контактната повърхност на парафина с потока газ-мазол. В случай на механично нарушаване на равновесното състояние на този слой, на повърхността на тръбата или парафиновия слой се появяват некомпенсирани заряди на статично електричество, т.е. възниква електризация както на повърхността на тръбата, така и на повърхността на парафиновите кристали, което подобрява адхезията на парафина към метала.
2.5 Механизъм на образуване на ARPD в условията на Самотлорското поле
В късния етап от развитието на нефтените находища геоложките и техническите условия за производство на нефт са се променили и зоната на възможно образуване на находища се е разширила.
ARPD в условия на висока обводненост в кладенците се формират в съответствие със следния теоретичен модел.
1. Единственият източник на образуване на парафиновите кристали са парафиновите молекули, разтворени в масло и изграждащи кристалната решетка на твърдата фаза.
2. Парафинови кристали, които образуват плътни отлагания по повърхността на оборудването заедно с асфалтово-смолисти вещества, се раждат директно върху тази повърхност, когато температурата върху нея падне под температурата на кристализация.
3. Има два механизма за доставяне на парафиновия носител (масло) до зоната на образуване на ARPD:
В късния етап на развитие дълбочината на образуване на ARPD се увеличава, което се дължи на интензивно намаляване на температурата на резервоара поради инжектирането на голямо количество студена вода и следователно общо намаляване на топлинния поток.
Появата на газовата фаза в потока, от една страна, увеличава специфичния обем на парафиновия носител (нефт), който е в контакт със стените на нефтеното оборудване, подобрявайки условията за образуване на отлагания поради по-интензивно захранване на растящите кристали от материала.
Когато се отделя газ, разтварящата способност на маслото намалява поради намаляване на масата на разтворителя, във връзка с което се създават условия за по-ранна поява на кристали. В присъствието на смоли и асфалтени настъпва дълбока промяна във формата и структурата на кристалите. Адсорбцията на асфалтово-смолисти вещества върху повърхността на кристала води до образуването на дендрити от структури с по-голям обем и ниска плътност, свободните кухини на които са запълнени с масло.
По този начин, увеличаването на съдържанието на смолисти вещества в състава на маслото променя формата и структурата на получения ARPD. Наличието на вода в произведения продукт определя проявата на факторите, влияещи върху образуването на тези отлагания.