Вода системы ппд подготовка

ОСТ 39-225-88 Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству

Отраслевой стандарт ОСТ 39-225-88

Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству

(утв. приказом Министерства нефтяной промышленности от 28 марта 1988 г. N 147)

Дата введения 1 июля 1990 г.

Срок действия 1 января 1991 г.

1. Показатели и нормы качества воды

2. Контроль за качеством подготовки воды и периодичность отбора проб

Приложение 1 Допустимое содержание механических примесей и нефти в закачиваемой в продуктивный коллектор воде с целью поддержания пластового давления

Приложение 2 Технологические приемы обработки воды

Приложение 3 Перечень нормативно-технических документов на методы определения показателей качества воды для заводнения нефтяных пластов

Настоящий стандарт распространяется на воды, используемые для заводнения нефтяных пластов.

Стандарт не распространяется на подготовку воды для термических методов добычи, щелочного заводнения, приготовление различных вытесняющих растворов и композиций и сточные воды других отраслей промышленности.

Стандарт устанавливает основные требования к качеству воды для заводнения нефтяных пластов с учетом проницаемости и относительной трещиноватости коллекторов.

Стандарт обязателен для всех предприятий и организаций Министерства нефтяной промышленности, осуществляющих проектирование новых и реконструкцию существующих установок подготовки воды для заводнения нефтяных пластов.

1. Показатели и нормы качества воды

1.1. Водородный показатель (рН)

Значение рН должно находиться в пределах от 4,5 до 8,5.

1.2. Фильтрационная характеристика

При снижении коэффициента приемистости нагнетательных скважин с начала закачки воды на 20% следует проводить работы по восстановлению фильтрационной характеристики призабойной зоны и, при необходимости, улучшать качество закачиваемой воды.

1.3. Совместимость с пластовой водой и породой

При контакте в пластовых условиях закачиваемой воды с пластовой водой и породой коллектора может быть допущено снижение фильтрационной характеристики в соответствии с п. 1.2.

1.4. Размер частиц механических примесей и эмульгированной нефти.

При закачке воды в поровые коллекторы проницаемостью свыше 0,1 мкм 2 должно быть 90% частиц не крупнее 5 мкм;

При закачке воды в поровые коллекторы проницаемостью до 0,1 мкм 2 — не крупнее 1 мкм.

1.5. Содержание нефти и механических примесей

В зависимости от проницаемости и относительной трещиноватости коллектора допустимое содержание нефти и механических примесей устанавливается по таблице 1 приложения 1.

1.6. Содержание растворенного кислорода

Содержание растворенного кислорода не должно превышать 0,5 мг/л.

1.7. Набухаемость пластовых глин

Набухаемость глин коллекторов в закачиваемой воде не должна превышать значения их набухаемости в воде конкретного месторождения.

1.8. Коррозионная активность

При коррозионной активности воды свыше 0,1 мм/год необходимо предусматривать мероприятия по антикоррозионной защите трубопроводов и оборудования.

1.9. Содержание сероводорода.

В воде, нагнетаемой в продуктивные коллекторы, пластовые воды которых не содержат сероводород или содержат ионы железа, сероводород должен отсутствовать.

1.10. Наличие сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Не допускается присутствие СВБ в воде, предназначенной для закачки в пласты, нефть, газ и вода которых не содержат сероводород.

1.11. Содержание ионов трехвалентного железа

При заводнении продуктивных пластов, содержащих сероводород, устанавливать возможность образования сернистого железа, необходимость и мероприятия для удаления ионов трехвалентного железа из воды.

2. Контроль за качеством подготовки воды и периодичность отбора проб

2.1. Технологические приемы очистки и подготовки воды выбирают в соответствии с приложением 2.

2.2. Контроль за качеством подготовленной для заводнения воды осуществлять: на выходе из водоочистной установки и на устье наиболее удаленной нагнетательной скважины.

2.3. Периодичность контроля качества воды устанавливается по согласованию технологической и геологической службами производственных объединений в зависимости от свойств закачиваемой воды и характеристики продуктивных коллекторов.

Приложение 1

Допустимое содержание механических примесей и нефти в закачиваемой в продуктивный коллектор воде с целью поддержания пластового давления

Проницаемость пористой среды коллектора, мкм 2

Коэффициент относительной трещиноватости коллектора

Источник

Водоснабжение систем ППД

Основное назначение системы водоснабжения при поддержании пластового давления — добыть нужное количество воды, пригодной для закачки в пласт, распределить ее между нагнетательными скважинами и закачать в пласт. Конкретный выбор системы водоснабжения зависит от того, на какой стадии разработки находится данное месторождение.

В настоящее время ППД стремятся осуществить с самого начала разработки месторождения. В этом случае необходимо большое количество (практически 100%) пресной воды, так как добывающие скважины на этой стадии практически дают безводную продукцию. В дальнейшем скважины все больше обводняются, появляется во все возрастающих количествах попутная вода, которая должна быть утилизирована. В связи с этим системы водоснабжения должны видоизменяться и приспосабливаться к конкретным условиям разработки месторождения. Проектируемая система водоснабжения должна предусматривать рост обводненности продукции скважин и необходимость утилизации всех так называемых промысловых сточных вод, включая ливневые, попутные, воды установок по подготовке нефти н др.

Для соблюдения мер по охране природы и окружающей среды система водоснабжения в любом случае должна предусматривать 100%-ную утилизацию сточных вод и работу всей системы ППД по замкнутому технолотическому циклу.

Это усложняет и несколько удорожает систему водоснабжения, так как возникает необходимость специальной подготовки сточных вод, очистки их от нефтепродуктов н взвеси, борьбы с возрастающей коррозией технологического оборудования и водоводов. Однако сточные воды, как правило, содержащие ПАВы, вводимые на установках по обезвоживанию и обессоливанию нефти, обладают улучшенными отмывающими и нефтевытесняющими способностями, что должно привести к увеличению нефтеотдачи пласта.

Конкретный выбор системы водоснабжения зависит от источников воды для закачки в пласт, которыми могут быть:

§ открытые водоемы (рек, озер, морей);

§ грунтовые, к которым относятся подрусловые воды;

§ водоносные горизонты данного месторождения;

§ сточные воды, состоящие из смеси добытой вместе с нефтью пластовой воды,

§ воды отстойных резервуарных парков, установок по подготовке нефти, ливневые воды промысловых объектов. Сточные воды загрязнены нефтепродуктами и требуют специальной очистки.

Используемая для ППД вода не должна вызывать образование нерастворимых соединений при контакте с пластовой водой, что может привести к закупорке пор, или, как говорят, должна обладать химической совместимостью с пластовой. Качество воды оценивают в первую очередь следующими параметрами: количеством механических примесей (КВЧ — количество взвешенных частиц), нефтепродуктов, железа и его соединений, дающих при окислении кислородом нерастворимые осадки, закупоривающие поры пласта, сероводорода (H₂S), способствующего коррозии водоводов и оборудования, микроорганизмов, а также солевым составом воды и ее плотностью.

Практика показала, что в большинстве случаев можно исключить специальную химическую подготовку воды и не предъявлять жесткие требования к КВЧ, а в ряде случаев в десятки раз увеличить допустимое КВЧ без заметного уменьшения поглотительной способности скважин. Например, для высокопроницаемых пластов Ромашкинского месторождения была доказана возможность нагнетания воды с содержанием до 30 мг/л нефти и до 40 — 50 мг/л твердых частиц размером 5 — 10 мкм.

Рис. 3.4. Типовая схема водоснабжения системы ППД:

1 — водозаборные устройства; 2 — станции I подъема; 3 — буферные емкости для грязной воды; 4 — станция водоподготовки; 5 — буферные емкости для чистой воды; 6 — насосная станция II подъема; 7 — кустовые насосные станции (КНС); 8 — нагнетательные скважины; 9 — разводящий водовод; 10 — водовод высокого давления (10 — 20 Мпа)

Однако опыт показал, что нормирование качества воды для нагнетания в пласт нецелесообразно, так как пористость, проницаемость и трещиноватость пластов могут в широком диапазоне изменять требования к воде и к содержанию КВЧ в частности. Обычно при опытной закачке выявляются как пригодность имеющейся воды, так и возможная приемистость нагнетательных скважин и требуемое давление.

Система водоснабжения состоит обычно из нескольких достаточно самостоятельных звеньев или элементов, к которым относятся водозаборные устройства, напорные станции первого подъема, станция водоподготовки (при необходимости), напорная станция второго подъема, нагнетающая очищенную воду в разводящий коллектор и напорные станции третьего подъема или так называемые кустовые насосные станции (КНС), закачивающие воду непосредственно в нагнетательные скважины.

Между отдельными звеньями системы водоснабжения создаются промежуточные буферные емкости для запаса воды, обеспечивающие непрерывность работы системы при кратковременных изменениях пропускной способности отдельных элементов в результате остановок по технологическим причинам или при авариях: порывах водоводов, остановке скважин.

Такая система водоснабжения — типичная для восточных районов европейской части России и некоторых других районов — показана на рис. 3.4. При использовании сточных вод необходимое количество пресных вод (или морских) сокращается. Это приводит к уменьшению мощности водозаборных сооружений, станции первого подъема, а также буферных емкостей перед станцией водоподготовки. Давление, развиваемое насосами (как правло, центробежными) станции первого подъема, обычно невелики и зависят в известной мере от рельефа местности, удаления станции водоподготовки и расхода жидкости. Как правило, оно не превышает 1,0 МПа. Давление развиваемое насосами станции второго подъема, обычно больше и обусловлено необходимостью создания подпора на приеме насосов высокого давления самых удаленных станций третьего подъема (КНС). Давление подпора иногда достигает 3,0 МПа.

Разводящий водовод, питающий КНС, иногда выполняется в виде кольцевого водовода, замыкающего все КНС в единое кольцо, если они размещаются по периметру промысловой площади. Кольцевая схема обеспечивает непрерывность питания всех КНС при порыве водовода практически в любом месте.

Совершенно новые технические решения системы водоснабжения были найдены для условий Западной Сибири, Тюменской области и некоторых других районов. Мощная и широко распространенная пластовая водонапорная система, залегающая на глубинах от 900 до 1100 м, в этих районах позволила решить проблему водоснабжения проще и экономически дешевле, использовать для ППД подземные воды мощных водонапорных комплексов апт-сеноманских и альб-сеноманских отложений. Дебиты водяных скважин, пробуренных на эти пласты, достигают 3000 — 4000 м 3 /сут при депрессиях, измеряемых несколькими метрами водяного столба. Сущность новых технических решений заключалась в устранении ряда промежуточных элементов типовой схемы, в совмещении нагнетательных скважин с водозаборными и создании КНС непосредственно в водозаборных скважинах. В принципе эти схемы не являются оригинальными, так как на ряде месторождений межпластовый переток воды из водоносных пластов, залегающих выше или ниже нефтеносного, был осуществлен как в условиях естественного, так и в условиях принудительного перетока. Однако масштабы применения этих схем и широкое использование новых технических средств для их осуществления на месторождениях Тюменской области являются исключительно большими. Необходимо отметить, что пластовые высоконапорные воды, как правило, достаточно чисты, не нуждаются в особой подготовке и могут непосредственно закачиваться в нагнетательные скважины по герметичным системам без контакта с воздухом.

Это существенно упрощает водоснабжение по крайней мере на начальных этапах разработки, когда попутной воды нет пли ее очень мало. На последующих этапах разработки, когда возникает необходимость утилизации сточных вод, их подготовки и очистки от нефти и подавления коррозионной активности, система водоснабжения с использованием вод глубинных пластов будет осложнена новыми элементами и станет похожей на типовую схему.

Источник

Опыт разработки и внедрения систем подготовки воды в промысловых условиях

Эффективность применения систем ППД зависит от наличия твердых взвешенных частиц в технологической и пластовой жидкости. Для обеспечения требуемого высокого качества воды была разработана и внедрена модульная система подготовки воды.

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.

Данный стандарт не учитывает «грязеемкость» коллектора, зависящую от мощности пласта, а также приоритет размеров взвешенных частиц по отношению к их количеству. Некоторые предприятия разрабатывают уточняющие СТП с учетом особенностей коллекторов.

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 м 3 /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 м 3 /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.

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.

Источник