Эффективность применения систем поддержания пластового давления напрямую зависит от наличия твердых взвешенных частиц в технологической и пластовой жидкости. Наличие ТВЧ снижает эффективность операций поддержания пластового давления (ППД) и промысловой подготовки нефти (ППН) за счет:
-
абразивного износа наземного и скважинного оборудования;
-
снижения приемистости призабойной зоны пласта нагнетательных скважин;
-
увеличения расхода реагентов при разделении продукции скважины при ППН.
Именно поэтому количество и размер ТВЧ в воде строго регламентируются стандартами предприятий (СТП) и отраслевыми стандартами (ОСТ).
В отраслевом стандарте ОСТ 39-225-88 (Таблица 1) жестко регламентируется допускаемый размер и содержание механических примесей и нефти в зависимости от проницаемости коллектора.
Для обеспечения требуемого высокого качества воды была разработана модульная система подготовки воды - СПВ. В зависимости от условий работы может включать в себя до двух ступеней очистки (рис.1). Первая ступень – это циклонный сепаратор механических примесей необходимой пропускной способности, вторая ступень – фильтрующая часть с блоком фильтроэлементами [1].
Рис.1 Двухступенчатая система подготовки воды
В зависимости от требований к СПВ в первую очередь назначения и тонкости очистки предлагается к использованию различные конструкции.
На рис.2(а) представлена одноступенчатая СПВ, которая используется для очистки рабочей жидкости подаваемой к установке струйного насоса (УСН), установленному в боковой ствол малого диаметра (БСМД). Первая ступень включается в комплект поставки УСН и устраняет вероятность засорения и абразивного износа сопла насоса, что обеспечивает сохранение работоспособности насоса.
Рис.2 Схемы использования установки СПВ
Схема на рис. 2(б) – наиболее распространенный вариант – установка двухступенчатой СПВ для очистки воды непосредственно на устье нагнетательной скважины. Такой вариант размещения удаляется не только механические примеси, которые могут присутствовать в воде, но и продукты коррозии трубопроводов, соединяющих элементы системы ППД. Тем самым гарантируется качество воды которая поступает в скважину. Данные варианты установки предназначены для индивидуальной очистки воды на устье скважины.
На сегодняшний день пропускная способность СПВ (до 800 м3/сут) позволяет располагать ее на входе или выходе КНС или водораспредельтельной гребенки для обслуживания нескольких скважин (рис.3).
В случае размещения как показано на рис.3(б), установка позволит защитить от абразивного износа насосную установку и за счет низкого рабочего давления будет менее металлоемка и ниже по стоимости.
Одной из разновидностей размещения установки СПВ на входе в насосную установку является использование СПВ на устье скважины с шурфовой установкой (рис.4). За счет применения СПВ достигается защита от абразивного износа и засорения погружного насоса, демонтаж которого требует привлечение бригады ПРС.
Рис.4 Схема установки СПВ на устье шурфовой установки
На рис.5 представлен вариант размещения СПВ на установке первичного сброса воды (УПСВ) между двумя сепарационными емкостями. Преимуществом этого варианта является отсутствие необходимости выезда на устье скважины для контроля работы и очистки СПВ. Обслуживающий персонал может своевременно провести очистку и тем самым продлить срок эффективного использования блоков фильтроэлементов.
Такая схема установки была реализована на месторождении ООО "ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ». Как показали испытания, КВЧ снизилось с 57,3 до 19,5 мг/л, содержание остаточной нефти с 107,4 до 59 мг/л, а средний размер частиц с 4 до 2,5 мкм. Максимальный размер частиц снизился с 29,5 до 10,4 мкм, причем более 40% частиц в очищенной воде имеют размер не более 1,39 мкм. [1,3]
В Таблице 2 представлены технические характеристики установок СПВ серийно выпускаемые на сегодняшний день.
Для проведения испытаний установки СПВ с целью определения эффективности сепарации, перепада давления при различных условиях эксплуатации (подача жидкости, размер и содержание ТВЧ), время засорения и регенерирующие способности, а также для опрессовки сварных соединений был разработан и, на базе предприятия-изготовителя, собран испытательный стенд[3,4].
В результате проведенных стендовых испытаний установки очистки воды СПВ-80х21-800, коэффициент сепарации первой ступени составил 98,8%. Оставшиеся механические примеси были успешно очищены во второй ступени. Перепад давления при подаче 600 м3/сут составил не более 7 атм (рис.7). Установка СПВ успешно прошла опресовочные испытания давлением 25 МПа.
На сегодняшний день достигнута пропускная способность установки СПВ 800 м3/сут. Произведено и эксплуатируется более 60-ти установок СПВ во многих нефтегазовых компаниях России, а также на месторождениях Казахстана и Румынии.
Успешно были проведены ОПИ и внедрены установки СПВ в компаниях: ООО "ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ», АО «Мессояханефтегаз» и ТПП «РИТЭК Белоярскнефть» [2,4].
В ОАО "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь» ОПИ признаны неуспешными из-за невыполнения условия по перепаду давления.
Список литературы:
1. В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, А.В. Деговцов, С.С. Пекин, И.А. Мерициди, А.В. Усенков, А.Р. Брезгин, А.Ю. Дурбажев,Т.А. Сюр, И.С. Пятов "Разработка сепарационной установки и технологии подготовки воды для систем ППД", НТЖ "Территория Нефтегаз", №3/2015 с.26-32.
2. В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, А.В. Булат "Малогабаритные установки подготовки воды для нужд ППД и ППН", "Инженерная практика", №1-2/2016, с.90-94.
3. И.С.Пятов, Л.В.Воробьева, А.В.Булат "Блоки фильтрующие со структурой ППМ и ППМ-УР. Эффективное, проверенное решение для систем ППД", "Бурение и нефть", №4/2019, с.65-67.
4.В.Н. Ивановский, А.А. Сабиров, А.В. Булат, В.А.Волгарев, С.Н.Хайруллин, "Анализ результатов опытно-промысловых испытаний системы подготовки воды на объекте АО "Мессояханефтегаз" НТЖ «Территория Нефтегаз» №4/2019 с.38-43.
