СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С УТИЛИЗАЦИЕЙ СТОКОВ ВОДЫ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF OIL-FIELD DEVELOPMENT WITH RECOVERY OF REFINERY WATER DRAIN AND SYSTEM FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Предложение относится к нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, а именно к утилизации стоков и системам заводнения пластов с целью поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений.
Известен способ разработки нефтяного месторождения (Г.С.Лутошкин. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М.: Недра, 1974, - С.13), включающий сбор продукции добывающих скважин и транспортирование ее насосами дожимных насосных станций (ДНС) на центральный пункт сбора и подготовки нефти (ЦПС), на котором производят сброс воды, ее очистку и последующую закачку насосами кустовых насосных станций (КНС) в пласт для поддержания пластового давления (ППД).
Недостатком этого способа является то, что при подготовке нефти в ней остается до 1% воды, которую транспортируют далее вместе с нефтью на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ), где ее после отделения от нефти, сбора и очистки необходимо утилизировать.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является «Способ утилизации отработанных нефтепродуктов» (патент РФ №2100046, МПК В01D 17/04. Опубл. БИ №36 от 27.12.1997 г.), включающий сбор продукции добывающих скважин, предварительный сброс воды на ДНС и транспортирование предварительно обезвоженной нефти через систему сборных нефтепроводов на ЦПС и далее на НПЗ для переработки, при этом смесь отработанных нефтепродуктов с НПЗ вводят в продукцию добывающих скважин перед подготовкой нефти или установкой предварительного сброса воды (УПС) системы сбора и подготовки нефти с последующей переработкой на НПЗ, а избыток воды транспортируют в систему ППД.
Данный способ позволяет решать задачи экологического оздоровления районов разработки нефтяных месторождений и сокращения транспортных расходов на вывоз отработанных нефтепродуктов НПЗ, а также утилизации стоков минерализованной воды НПЗ.
Недостатком способа является то, что вследствие непостоянства во времени состава и минерализации воды НПЗ, транспортируемой в систему ППД, при закачке ее в пласт может оказаться несовместимой с пластовыми водами, что приведет к выпадению осадка, кольматации порового пространства пласта и, соответственно, к снижению приемистости нагнетательных скважин.
Известна система разработки нефтяного месторождения (Г.С.Лутошкин. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. - М.: Недра, 1974 - С.13), содержащая скважины, ДНС, трубопроводы, ЦПС, емкостное оборудование, установки подготовки нефти (УПН), КНС, позволяющая осуществлять сбор продукции добывающих скважин и транспортирование ее насосами ДНС на ЦПС, на котором производят сброс воды, ее очистку и последующую закачку насосами КНС в пласт для ППД.
Недостатком системы является то, что система не обеспечивает возврат в пласт (утилизацию) остаточной воды, полученной после переработки нефти на НПЗ в виде стоков.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемой является система разработки месторождения, описанная в «Способе утилизации отработанных нефтепродуктов» (патент РФ №2100046, МПК В01D 17/04. Опубл. БИ №36 от 27.12.1997 г.), включающая добывающие и нагнетательные скважины, трубопроводы, ДНС, УПС, УПН, емкостное и насосное оборудование НПЗ, КНС.
Данная система позволяет производить сбор продукции добывающих скважин, предварительный сброс воды на ДНС и транспортирование предварительно обезвоженной нефти через систему сборных нефтепроводов на ЦПС и далее на НПЗ для переработки, при этом смесь отработанных нефтепродуктов с НПЗ вводят в продукцию добывающих скважин перед подготовкой нефти или установкой предварительного сброса воды (УПС) системы сбора и подготовки нефти с последующей переработкой на НПЗ, а избыток воды транспортируют в систему ППД.
Недостатком системы является то, что система не обеспечивает сохранение приемистости нагнетательных скважин при утилизации стоков воды НПЗ в систему ППД из-за непостоянства состава и минерализации воды НПЗ, при закачке которой в пласты выпадает осадок, кольматирующий поровое пространство пластов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение потери приемистости продуктивных пластов, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин системы ППД, утилизация минерализованных сточных вод с НПЗ с учетом их физико-химических свойств, и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления.
Техническая задача решается предлагаемым способом разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ, включающим извлечение нефти из пластов различных горизонтов, поддержание пластового давления путем закачки в пласты в качестве рабочего агента минерализованной воды нефтеперерабатывающего завода.
Новым является то, что выбирают группу нагнетательных скважин, вскрывших пласты, содержащие пластовые воды с различными физико-химическими свойствами и различными коллекторскими свойствами, а перед закачкой рабочего агента контролируют физико-химические свойства рабочего агента и пластовых вод, оценивают возможность осадкообразования и в зависимости от результата поток рабочего агента направляют в пласт с минимальным допустимым осадкообразованием, а в период смены потока рабочий агент отводят в пласт (пропластки) с высокими коллекторскими свойствами.
Техническая задача решается предлагаемой системой разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ, включающей добывающие скважины, вскрывшие пласты различных горизонтов, водоводы, насосы, источник воды для закачки в пласт для поддержания пластового давления, нагнетательные скважины, вскрывшие пласты, содержащие пластовые воды с различными физико-химическими свойствами и различными коллекторскими свойствами, объединенные в группу общим водоводом-коллектором, соединенным с линией отвода воды, сбрасываемой с нефтеперерабатывающего завода.
Новым является то, что водовод-коллектор снабжен блоком анализа физико-химических свойств рабочего агента, а водоводы - переключателями потоков, при этом блок анализа физико-химических свойств рабочего агента и переключатели потоков функционально связаны между собой через вычислительный и управляющий блок (контроллер), сравнивающий физико-химические свойства рабочего агента и пластовых вод.
На чертеже изображена схема осуществления способа разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ и системы для его осуществления.
Система разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ содержит группы добывающих скважин 1, 2, 3, вскрывшие пласты различных горизонтов, нагнетательные скважины 4, 5, 6, вскрывшие пласты, содержащие пластовые воды с различными физико-химическими свойствами и различными коллекторскими свойствами, водоводы 7, 8, 9, соединяющие нагнетательные скважины 4, 5, 6 соответственно через водовод-коллектор 10 с линией отвода воды, сбрасываемой с нефтеперерабатывающего завода 11 (линия отвода воды соединяет очистное оборудование НПЗ 11 для очистки стоков воды, находится на территории НПЗ 11 и на чертеже условно не показана). Водовод-коллектор 10 оснащен блоком анализа 12 физико-химических свойств рабочего агента, а водоводы 7, 8, 9 - переключателями потоков 13, 14, 15, при этом блок анализатора 12 физико-химических свойств рабочего агента и переключатели потоков 7, 8, 9 функционально связаны между собой через вычислительный и управляющий блок 16. Кроме того, водовод-коллектор 10 оснащен насосом 17. Потоки, представленные на чертеже: I - нефть, поступающая на НПЗ 11, II - нефтепродукты, отправляемые потребителям, III - стоки воды НПЗ на утилизацию. Пунктирными линиями IV-VIII показана функциональная связь между отдельными элементами системы.
Способ разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ с помощью системы для его осуществления выполняют следующим образом.
Продукцию добывающих скважин по трубопроводам систем сбора транспортируют насосами ДНС на ЦПС, обезвоживают, разгазируют, после чего подготовленную нефть с остаточной обводненностью не более 1% транспортируют на НПЗ 11 (поток I) для переработки. Полученные в результате технологических процессов на НПЗ 11 нефтепродукты отправляют потребителям (поток II). По причине того, что на НПЗ 11 для переработки поступают нефти с разных нефтяных месторождений, физико-химический состав утилизируемых стоков воды НПЗ 11 изменяется. Для утилизации стоков воды, образовавшихся в результате глубокой подготовки нефти к переработке, подбирают нагнетательные скважины или группы нагнетательных скважин 4, 5, 6, вскрывшие пласты, содержащие пластовые воды с различными физико-химическими свойствами и различными коллекторскими свойствами, при этом подбор нагнетательных скважин или групп нагнетательных скважин 4, 5, 6 производят таким образом, чтобы физико-химические свойства пластовых вод в разных нагнетательных скважинах были различны и позволяли утилизировать стоки вод НПЗ 11 с изменяющимися физико-химическими свойствами, а также сочетание физико-химических свойств стоков воды НПЗ 11 с физико-химическими свойствами пластовых вод одной либо нескольких нагнетательных скважин не приводило к излишнему недопустимому выпадению осадка и, соответственно, кольматации порового пространства пласта. Кроме того, одна либо несколько нагнетательных скважин (на чертеже - нагнетательная скважина 6) должны вскрывать пласт с высокими коллекторскими свойствами, допускающими большее, по сравнению с другими нагнетательными скважинами, выпадение осадка в рабочем агенте. Линию отвода стоков воды (не показана) НПЗ 11 соединяют с водоводом-коллектором 10 и далее водоводами 7, 8, 9 с нагнетательными скважинами или группами нагнетательных скважин 4, 5, 6 соответственно. При этом водовод-коллектор 10 оснащают блоком анализа 12 физико-химических свойств рабочего агента, который функционально связан через вычислительный и управляющий блок (контроллер), сравнивающий физико-химические свойства рабочего агента и пластовых вод, с переключателями потоков 13, 14, 15 (например, задвижками), расположенными на водоводах 7, 8, 9 соответственно. Стоки воды НПЗ 11 (поток III), представляющие собой очищенную от механических примесей и нефтяных частиц минерализованную воду, направляют в водовод-коллектор 10 для утилизации путем закачки в качестве рабочего агента в нагнетательные скважины или группы нагнетательных скважин 4 и/или 5 и/или 6, при этом в момент начала закачки рабочего агента переключатели 13, 14 на водоводах 7, 8 соответственно закрыты, переключатель 15 на водоводе 9 открыт. При прохождении стоков воды НПЗ 11 через блок анализа 12 производят экспресс-замеры основных физико-химических свойств рабочего агента (минерализацию и ионный состав), после чего информация отправляется по каналам связи IV в вычислительный и управляющий блок 16 (например, контроллер). В вычислительном и управляющем блоке 16 происходит сравнение информации о физико-химических свойствах поступающего в водовод-коллектор рабочего агента с информацией о допустимых физико-химических свойствах рабочего агента для вскрытых нагнетательными скважинами или группами нагнетательных скважин 4, 5, 6 пластов, определенных в соответствии с проектом разработки нефтяного месторождения для вскрытых добывающими скважинами 1, 2, 3 горизонтов, являющихся реагирующими для нагнетательных скважин 4, 5, 6 соответственно (функциональные связи V, VI, VII). Если физико-химические свойства рабочего агента являются допустимыми для закачки в нагнетательные скважины или группы нагнетательных скважин, например 4 и 6, но не допустимы для закачки в другую нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин, например 5, из вычислительного и управляющего блока 16 поступает команда (VIII) открыть переключатель 13 на водоводе 7 и закрыть переключатель 15 на водоводе 9, при этом утилизация стоков воды НПЗ 11 будет производиться в нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин 4. При изменении физико-химических свойств рабочего агента таким образом, что они становятся уже недопустимыми для нагнетательной скважины или группы нагнетательных скважин 4, но допустимы для нагнетательной скважины или группы нагнетательных скважин 6, из вычислительного и управляющего блока 16 поступает команда (VIII) открыть переключатель 15 на водоводе 9 и закрыть переключатель 13 на водоводе 7, при этом утилизация стоков воды НПЗ 11 будет производиться в нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин 6 с высокими коллекторскими свойствами вскрытого ею пласта. При дальнейшем изменении физико-химических свойств рабочего агента таким образом, что они становятся допустимыми для нагнетательной скважины или группы нагнетательных скважин 5 и по-прежнему недопустимыми для нагнетательной скважины или группы нагнетательных скважин 4, из вычислительного и управляющего блока 16 поступает команда (VIII) открыть переключатель 14 на водоводе 8 и закрыть переключатель 15 на водоводе 9, при этом утилизация стоков воды НПЗ 11 будет производиться в нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин 5. Аналогичным образом производят перенаправление потока III закачки утилизируемых стоков воды НПЗ 11 в нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин 6 и затем в нагнетательную скважину или группу нагнетательных скважин 4 при изменении физико-химических свойств рабочего агента в сторону первоначальных значений.
Таким образом, предлагаемые способ разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков НПЗ и система для его осуществления обеспечивают снижение потери приемистости продуктивных пластов при закачке в них в качестве рабочего агента утилизируемых стоков вод нефтеперерабатывающего завода с учетом их физико-химических свойств и увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин системы ППД.
Пример конкретного выполнения.
3
Продукцию добывающих скважин по трубопроводам систем сбора транспортируют насосами ДНС на ЦПС, обезвоживают, дегазируют, после чего подготовленную нефть с остаточной обводненность не более 1% транспортируют на НПЗ 11 (поток I) для переработки. Полученные в результате технологических процессов на НПЗ 11 нефтепродукты отправляют потребителям (поток II). По причине того, что на НПЗ 11 для переработки поступают нефти с разных нефтяных месторождений или горизонтов (пластов), физико-химический состав утилизируемых стоков воды НПЗ 11 изменяется. Для утилизации образовавшихся в процессе подготовки нефти к переработке стоков воды в объеме 1200 м за сутки подобраны группы нагнетательных скважин 4, 5, 6, вскрывшие пласты разных залежей нефтяного месторождения, содержащие пластовые воды с различными физико-химическими свойствами и различными коллекторскими свойствами. При этом каждая группа нагнетательных скважин подобрана из расчета возможности суммарно утилизировать суточный объем стоков воды НПЗ 11. Ионный состав стоков вод НПЗ 11 и пластовых вод по группам нагнетательных скважин 4, 5, 6 приведен в таблице 1.
Таблица
Ионный состав вод стоков НПЗ и пластовых вод нагнетательных скважин
Показатели
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь А)
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь Б)
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь В)
Пластовая вода группы нагн. скв.4
Пластовая вода группы нагн.скв.5
Пластовая вода группы нагн.скв.6
Плотность, г/см<sup>3</sup>
0,999
0,999
1,168
1,138
1,177
1,142
рН
5,3
6,0
5,3
6,0
6.5
6,0
Ионный состав (мг/дм<sup>3</sup>):
K<sup>+</sup>+Na<sup>+</sup>
64,4
106.1
72859,4
68560,0
79948,8
67235,2
Са<sup>2+</sup>
59,6
64,1
16420,9
10621,2
18556,8
10661,2
Mg<sup>2+</sup>
19,6
10,9
3522,6
2675,2
3891,2
3939,8
Cl<sup>-</sup>
172,1
209,2
151033,3
127304,6
162247
128964,2
НСО<sub>3</sub> <sup>-</sup>
12,2
21,3
97,6
158,2
21,2
86,8
SO<sub>4</sub> <sup>2-</sup>
108,3
120,1
730.1
657,6
46,8
905,6
Минерализация
436,2
531,7
244663,9
209976,8
264711,8
211792,8
Fе (общ.)
45,3
0
0
0
88,7
0
H<sub>2</sub>S, мг/дм<sup>3</sup>
0
79,7
0
59,4
0
65,1
Вероятность образования осадка в смеси стоков воды НПЗ 11 с пластовыми водами по группам нагнетательных скважин приведена в таблице 2.
Таблица 2
Вероятность образования осадка в смеси стоков НПЗ и пластовых вод по группам нагнетательных скважин
1
Вид воды
Карбонат кальция
Сульфат кальция
Сульфид железа
1
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь А) Пластовая вода группы нагн. скв.4
-
-
+
2
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь Б) Пластовая вода группы нагн. скв.4
-
-
-
3
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь В) Пластовая вода группы нагн. скв.4
+
+
-
4
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь А) Пластовая вода группы нагн. скв.5
-
-
-
5
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь Б) Пластовая вода группы нагн. скв.5
-
-
+
6
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь В) Пластовая вода группы нагн. скв.5
+
-
-
7
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь А) Пластовая вода группы нагн. скв.6
-
-
+
8
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь Б) Пластовая вода группы нагн. скв.6
-
-
-
9
Солесодержащие стоки НПЗ (смесь В) Пластовая вода группы нагн. скв.6
+
+
-
Примечание: + осадок образуется - осадок не образуется
В качестве насоса 17 установлен насосный агрегат ЦНС-63-1000, с помощью которого производят закачку стоков НПЗ с производительностью 1200 м/сут. Контроль физико-химических свойств рабочего агента производят через блок анализа 12, после чего информация отправляется по каналам связи IV в вычислительный и управляющий блок 16 (например, контроллер). В вычислительном и управляющем блоке 16 происходит сравнение информации о физико-химических свойствах поступающего в водовод-коллектор рабочего агента с информацией о допустимых физико-химических свойствах рабочего агента для вскрытых нагнетательными скважинами или группами нагнетательных скважин 4, 5, 6 пластов, определенных в соответствии с проектом разработки нефтяного месторождения для вскрытых добывающими скважинами 1, 2, 3 горизонтов, являющихся реагирующими для нагнетательных скважин 4, 5, 6 соответственно (функциональные связи V, VI, VII). Как видно из таблицы 2, в группу нагнетательных скважин направляют смесь Б, в группу нагнетательных скважин 5 направляют смесь А, при этом группа нагнетательных скважин 6 позволяет принимать стоки воды НПЗ 11 А, Б и В со всеми заданными физико-химическими свойствами.
Технико-экономическая эффективность предлагаемых способа разработки нефтяного месторождения с утилизацией стоков воды НПЗ и системы для его осуществления достигается за счет использования стоков воды нефтеперерабатывающего завода в качестве рабочего агента в системе поддержания пластового давления, контроля физико-химических свойств рабочего агента и закачки его в нагнетательные скважины, вскрывшие пласты с пластовыми водами, которые в смеси со стоками вод нефтеперерабатывающего завода не образуют осадка.
Использование данного предложения позволяет при небольших дополнительных капитальных затратах с помощью существующей системы закачки воды снизить потери приемистости продуктивных пластов и увеличить время между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин различной приемистости, а также утилизировать минерализованные стоки вод с НПЗ с учетом их физико-химических свойств, и, как результат, экономить материальные затраты на подготовку воды для поддержания пластового давления и утилизацию стоков вод нефтеперекачивающего завода.