Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Голубев В.Г. 1 Садырбаева А.С. 1 Амантаева Д.Б. 1 Охапова К.Т. 1 Бесбаева Н.А. 1 Жанабай С.Ж. 1
1 Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова
С целью увеличения темпа отбора нефти из залежи и повышения ее нефтеотдачи проводят нагнетание рабочего агента в пласт для создания напорного режима, который имеет большую конечную нефтеотдачу по сравнению с режимами истощения. В большинстве случаев используется система поддержания пластового давления (ПДД) путем закачки воды. Закачка газа, хотя и менее эффективна ввиду уменьшения коэффициентов охвата и нефтеотдачи, находит свое применение. Этому способствуют значительная газовая шапка, отсутствие напора контурных вод, наличие в коллекторе большого содержания набухающих глин.В общем случае имеются следующие методы воздействия на нефтяные пласты: законтурное и внутриконтурное заводнения, нагнетание газа в повышенную часть залежи, вторичные методы добычи нефти, новые методы вытеснения нефти из залежи (повышение нефтеотдачи). Наиболее рациональное использование подземных вод и рассолов, добываемых вместе с нефтью, возможно при заводнении продуктивных горизонтов для поддержания пластового давления. Применение системы ППД позволяет повысить нефтеотдачу пластов и темпы отбора нефти и, как следствие, сократить срок разработки месторождения [1-4]. Кроме того, решается вопрос оборотного водоснабжения нефтедобывающих предприятий и сокращаются расходы на бурение поглощающих скважин.
поддержание пластового давление
повышение нефтеотдачи
закачка воды
нефтепромысловые сточные воды
1. Желтов Ю.П. Разработка нефтяных месторождений. Учебник для вузов. – М.: Недра. 1986г. – 366 с.
2. Айткулов А.У. Основы подземной гидромеханики и разработки нефтяных месторождений. Под. Редакцией Т.К. Ахмеджанова, Алматы, 2003г.-145с.
3. Маскет С. Физические основы технологии добычи нефти. М.:Институт компьютерных исследований, 2004 г. 606 с.
4. Титов В.И., Жданов С.А. Особенности состава и свойств остаточных нефтей. // Нефтяное хозяйство. 1989. - № 4. - С. 28-32.
5. Алтунина Л.К., Кувшинов В.А. Увеличение нефтеотдачи пластов композициями ПАВ. Н. Наука, 1995г.
6. Алтунина Л.К., Кувшинов В.А. Физико-химические аспекты технологий увеличения нефтеотдачи // Химия в интересах устойчивого развития. 2001.-№ 9. 331-344 с.
7. Ленченкова Л.Е., Кабиров М.М., Персиянцев М.Н. Повышение нефтеотдачи неоднородных пластов. Учебное пособие. Уфа, изд-во УГНТУ, 1998. – 255 с.
8. Методическое руководство по расчету коэффициентов извлечения нефти из недр. М., 1986г. – 250 с.
9. Методическое руководство по определению эффективности применения тепловых, газовых и физико-химических методов увеличения нефтеотдачи пластов. М., 1991 г – 42 с.
10. Липаев А.А., Мусин М.М., Янгуразова З.А., Тухватуллина Г.З. Методика расчета технологических показателей разработки нефтяных месторождений: Учебное пособие. – Альметьевск, 2009. – 108 с.

В настоящее время свыше 1,5 млрд. м³ пластовых вод откачивается из коллекторов вместе с нефтью, из них 90 % попутных вод находит применение в системах заводнения, а по отдельным объединениям этот показатель достигает 95-100 %. Благодаря утилизации этих вод, в оборотном водоснабжении частично компенсируется расход пресных вод для технологических целей при добыче нефти.

Использование пластовых или сточных вод позволяет повысить коэффициент вытеснения нефти на 5 – 8 % по сравнению с применением пресных вод для той же цели. Однако суммарное потребление поверхностных вод при разведке и эксплуатации месторождений углеводородного сырья еще весьма значительно.

При использовании пластовых вод особое внимание следует уделить биологической и химической совместимости закачиваемых вод. Применение пресных вод для заводнения нефтяных коллекторов способствует развитию микробиологических процессов и, как следствие, заражению продуктивных пластов аэробными и анаэробными бактериями. 

 Скорость формирования микробиологического сообщества в призабойных зонах нагнетательных скважин зависит от физико-химических условий пласта и количества закачиваемой воды, содержащей кислород.

В среднем этот период времени исчисляется несколькими месяцами, реже первыми годами от момента начала разработки месторождений с ППД.

Наибольшую опасность в связи с высокой коррозийной активностью представляют сульфатвосстанавливающие, нитрофицирующие, тионовые и железобактерии.

Среди разнообразных групп микроорганизмов, обнаруженных в попутных водах, следует отметить сульфатвосстанавливающие бактерии, содержание которых достигает нескольких миллионов клеток в 1 мл воды.

Оптимальными условиями для жизнедеятельности этого типа бактерий являются близкая к нейтральной реакция водной среды, отсутствие или минимальное содержание свободного кислорода, минерализация воды в пределах 10-100 г/л, температура 20-40 ºС.

Именно они обусловливают процесс восстановления сульфатов, который ведет к накоплению сероводорода и усилению явлений коррозии нефтепромыслового оборудования [5].

Требования, предъявляемые к качеству закачиваемой речной воды, постоянно возрастают, и сегодня для их использования в заводнении нефтяных пластов рекомендуется комплекс технологической подготовки.

С помощью двухступенчатого фильтрования или последовательных операций, связанных с коагулированием, отстаиванием и фильтрованием, содержание в речной воде твердых механических примесей ограничивается 2-5 мг/л, растворенного кислорода – не более 0,1 мг/л, а коррозионная агрессивность не должна превышать 0,15 мм/год.

При подготовке речной воды должны быть полностью удалены сульфатвосстанавливающие бактерии.

При контакте закачиваемых и подземных вод отмечается изменение термодинамических условий миграции флюидов, сопровождающееся нарушением солевого равновесия и интенсификацией процессов биогенной сульфат редукции. Известно, что около 80 % потерь от коррозии нефтепромыслового оборудования связано с деятельностью сульфатвосстанавливающих бактерий. Под воздействием этих микроорганизмов происходит окисление водорода металла и осаждение железа в сульфидной форме. Сульфид железа образует гальваническую пару с железом, в которой сульфид железа является катодом, а железо подвергается анодному растворению. Скорость коррозии металла может достигать 6 мм/год.

Для защиты оборудования и коммуникаций от коррозии широко используют ингибирование всей добываемой жидкости и закачиваемой в пласт воды [6-9].

Для предотвращения солеотложения в продуктивных пластах и дня защиты от микробиологической коррозии нефтепромыслового оборудования применяют для ППД природные и сточные растворы, совместимые по химическому составу с подземными водами. Возможно использование химических реагентов-ингибиторов в композиции с полимерами, бактерицидами и другими активными веществами.

При наличии в природной зоне глинистых минералов под влиянием нагнетаемой воды снижается проницаемость пласта и приемистость скважин. Разбухание интенсивно развивается при контакте с пресными водами и существенно снижается при использовании попутных вод повышенной минерализации. Опытные данные показывают, что разбухание глин не происходит при минерализации закачиваемой воды более 20-30 г/л и содержании ионов кальция и магния более 10 %.

Анализ физико-химических методов увеличения нефтеотдачи(МУН), применяемых в различных нефтедобывающих регионах, показал, что в настоящее время отсутствуют эффективные технологии для до извлечения остаточных нефтей из пластов, насыщенных высокоминерализованными водами (свыше 84 - 100 г/л).

Как следует из данных таблицы 1, практически для всех применяющихся МУН минерализация вод является ограничивающим фактором, резко снижающим их эффективность.

Таблица 1 - Потенциальные возможности и факторы, влияющие на изменение эффективности методов увеличения нефтеотдачи пластов в условиях залежей, насыщенных высокоминерализованными водами

МУН

Увели-чение нефтеот-дачи, %

Критический фактор применения рабочего агента вытесняющей жидкости

1

2

3

Водораст-воримые  ПАВ

2,5 - 3,0

ПАВ отличает высокая чувствительность к качеству воды – содержание кислорода, микроорганизмов и мехпримесей, которые в состоянии свести эффект его применения к нулю. С повышением минерализации пластовых вод эффект МУН снижается в связи с возрастанием межфазного натяжения между нефтью и раствором ПАВ. Для получения эффекта подбирается смесь различных ПАВ индивидуально  для каждого объекта, что повышает эффективность, но значительно удорожает МУН.

Полимерное заводнение, СПС, ВУС,

темпоскрин

4,0-5,0

Биологическая и механическая деструкция ПАА уменьшает молекулярную массу полимера и, как следствие, его загущающую способность.

В минерализованной воде в 5-10 раз уменьшается вязкость растворов гидролизованного полиакриламида, что резко снижает величину остаточного фактора сопротивления.

В пласте с проницаемостью более 1,5 мкм² практически не проявляется остаточный фактор сопротивления. Методы неэффективны при пластовых температурах выше 70ºС.

Щелочное заводнение

2,0-8,0

Жесткие критерии применимости метода по активности нефти. Минерализация пластовых и закачиваемых вод, как и большое содержание глин в породе, исключают возможность применения метода, так как в этих условиях не происходит образование нефтевытесняющего агента – ПАВ при взаимодействии щелочи с нефтью.

ИХН-КА, Галка

4,0-7,0

Метод реализуется в образующейся в пластовых условиях системе при рН=9,5-10,5. Минерализация вод нарушает фазовое равновесие системы и резко снижает эффективность метода.

ПДС,

ВДС,

КДС

5,0-13,0

Методы эффективны в пресных слабоминерализованных водах. Минерализация воды снижает эффективность метода, что связано со значительным уменьшением вязкости полимеров в минерализованных пластовых водах и снижением прочности образующихся в минерализованных средах полимерминеральных и волокнистоминеральных комплексов.

 

Ввиду сосредоточения значительных запасов нефти в залежах, насыщенных высокоминерализованными водами, создание физико-химических МУН, способных обеспечить высокий коэффициент конечной нефтеотдачи в пластах с высокоминерализованными водами, является одной из актуальных задач разработки нефтяных месторождений [10].

Таким образом, представленный анализ позволит, основываясь на перечисленных качествах нефтепромысловых сточных вод, осуществлять их более надежный подбор и правильный выбор.


Библиографическая ссылка

Голубев В.Г., Садырбаева А.С., Амантаева Д.Б., Охапова К.Т., Бесбаева Н.А., Жанабай С.Ж. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2020. – № 2.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=19912 (дата обращения: 13.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074