Эксплуатация месторождения (промышленная разработка)

Иногда эксплуатации месторождения предшествует опытно-промышленная разработка. Под промышленной разработкой нефтяного и нефтегазового месторождения понимается технологический процесс извлечения из недр нефти, газа и сопутствующих ценных компонентов для использования их в народном хозяйстве.

Эксплуатация месторождения базируется на технологической схеме разработки месторождения, которая изменяется по мере уточнения структуры и распределения запасов УВ на месторождении. Главная цель стадии - вывод месторождения на утвержденные объемы добычи нефти. Экологическое со­провождение при эксплуатации месторождения направлено на регулирование взаимодействия системы "предприятие - ОС" с помощью нормирования воз­действий. В большинстве проектов обустройства месторождений, особенно мелких, не предусматривается проведение мониторинговых работ по оценке состояния ОС и мероприятий по ликвидации или переликвидации скважин, выполнивших свое назначение.

Основные экологические требования на стадии разработки и освоения включают:

- необходимость безаварийной эксплуатации месторождения с помощью сооружения кустов скважин;

- добычу нефти с применением современного оборудования НКТ;

- применение антикоррозионного оборудования и стойких материалов;

- оптимизацию экологической безопасности сооружений по подготовке нефти, сбросу и закачке воды;

- использование ПНГ для увеличения нефтеотдачи, в качестве энергоносите­ля (топлива), с переработкой в менее опасные или полезные вещества, для пиролиза отходов и сброса сточных вод;

- необходимость организации системы экологического мониторинга и геоинформационных систем (ГИС);

- своевременную реабилитацию нарушенных компонентов ОС территорий.

Строительство объектов по использованию добываемых из нефтяного месторождения нефтяного газа, конденсата и содержащихся в газе ценных компо­нентов (серы, гелия и др.) должно осуществляться одновременно со строи­тельством объектов по сбору и транспортировке нефти, предусматриваемых проектно-сметной документацией.

Весьма важным параметром при планировании эксплуатации месторожде­ния является оценка времени эксплуатации залежи, которая сводится к расчету времени перемещения водонефтяного или газового контура от его начального положения до последнего ряда скважин. Общий срок эксплуатации разбивается на отдельные этапы, для которых необходимо определить состав природо­охранных мероприятий, способных свести к минимуму последствия воздей­ствия на ОС.

Нормирование отбора нефти из залежей (объектов разработки). Под нормой отбора нефти и газа из объектов разработки следует понимать квоту, предусмотренную утвержденным технологическим проектным документом на раз­работку добычи нефти и газа. График отбора нефти должен учитывать изменения загрузки промысловых сетей и технологического оборудования с нормативным сроком эксплуатации не менее 10 лет. При этом появляется возможность ввода в эксплуатацию оборудования с учетом очередности фонда добывающих сква­жин и создания системы с надежной экологической защитой.

Воздействие на нефтяную залежь представляет собой комплекс технологических и технических мероприятий, направленных на поддержание естествен­ной пластовой энергии и создание благоприятных условий для вытеснения нефти из пород-коллекторов к забоям эксплуатационных скважин с целью ин­тенсификации добычи нефти и увеличения нефтеизвлечения из пластов. Ме­тоды воздействия на нефтяные залежи (эксплуатационные объекты) условно подразделяются на гидродинамические, физико-химические, тепловые (рис. 4.2).

Организация системы ППД является одним из мощнейших видов технологического воздействия на геологическую среду, который практически не учи­тывается при составлении проектов экологически безопасной эксплуатации месторождений.

Проектирование сооружения системы ППД заводнением должно предусматривать рациональное размещение и централизацию технологических объек­тов и водоводов на площади месторождения с учетом рельефа местности и климатических условий, автоматизацию основных технологических процес­сов, надежный учет закачиваемой в продуктивные пласты воды (других аген­тов) по каждой скважине, обеспечение необходимых свойств воды и контроль ее качества.

Рис. 4.2. Методы воздействия на пласт

Физико-химические свойства воды, закачиваемой в пласт, должны обеспечивать продолжительную устойчивую приемистость и высокую нефтеотмывающую способность пласта, не ухудшая свойств нефти, газа и пласта.

Вода, используемая для заводнения, по свойствам должна быть совмести­ма с пластовой водой, породой коллектора и вытесняемой нефтью (не вызывать образования осадка в пласте и эксплуатационном оборудовании). При этом допустимое содержание в воде механических и химических примесей, железа в окисной форме, нефтепродуктов, кислорода, водорослей и микроорганизмов устанавливается в зависимости от коллекторских свойств и литологической характеристики продуктивных пластов, разбухаемости глини­стых частиц.

Конкретные способы, технологии очистки и подготовки воды обосновыва­ются в проектах обустройства месторождения и подлежат строгому соблюде­нию при осуществлении процессов заводнения. Наиболее полно технология подготовки вод для организации ППД и связанные с ними геоэкологические эффекты рассмотрены в работе В.П. и А.В. Троновых на примере работ, выполненных в ОАО «Татнефть».

При закачке в пласты сточных или других коррозионно-агрессивных вод для защиты водоводов, обсадных колонн скважин и другого эксплуатационно­го оборудования от коррозии применяются защитные покрытия, ингибиторы коррозии, герметизация затрубного пространства и т. д. Защита от коррозии должна быть определена в проекте обустройства.

Нестабильные воды, склонные к выделению и отложению солей в сооружениях системы ППД, в пласте и оборудовании добывающих скважин, перед за­качкой в пласты должны обрабатываться ингибиторами солеотложения.

Для приготовления закачиваемых в пласт водных растворов ПАВ, кислот, щелочей, полимеров и других химреагентов следует использовать воду, исключающую деструкцию реагентов и не образующую с ними соединений, способ­ных выделяться в осадок после контакта с пластовой водой, породой коллекто­ра и вытесняемой нефтью.

Большое значение имеет состав сталей, использованных для изготовления оборудования. При сооружении водоводов из низкосортных труб происходит увеличение скорости коррозии и сокращение срока службы водоводов до 3-5 лет. Кроме этого при эксплуатации водоводов создается реальная угроза загрязнения почв и водоемов пластовыми водами с высоким содержанием раство­ренных солей. Поэтому к системам ППД предъявляется ряд технологических требований.

Герметичность обсадной колонны и отсутствие затрубной циркуляции в нагнетательных скважинах определяются анализом кривых восстановления устьевого давления, исследованием с применением глубинных расходомеров, резистивиметров, электротермометров, радиоактивных изотопов, поинтервальной опрессовкой с помощью пакера на трубах и другими геофизическими ме­тодами исследования скважин.

Скважины являются основным объектом разработки нефтяных месторождений, к которым предъявляют повышенные экологические требования. По назначению скважины подразделяются на следующие категории (рис. 4.3).

Строительство скважин можно свести к следующим этапам: подготовка площадки под буровое оборудование, транспортировка, вышкостроение и монтаж оборудования, механическое углубление, крепление и промывка скважин, вспомогательные работы (воздействие на пласт и др.) и спуско-подъемные опе­рации, освоение скважин, эксплуатация, ремонт, перевод под другое назначе­ние, ликвидация.

Рис. 4.3. Категории скважин состав эксплуатационного фонда

Работы по креплению скважины являются заключительным и наиболее ответственным этапом ее строительства. Качество цементного кольца за обсадной колонной во многом определяет ее безаварийную и экологически безопас­ную работу. Цементирование обсадных колонн необходимо проводить в соот­ветствии с действующей инструкцией по креплению скважин. Качественный цемент должен обеспечивать:

- надежное разобщение нефтяных, газовых и водяных пластов, исключаю­щее циркуляцию нефти, газа и воды в заколонном пространстве;

- проектную высоту подъема тампонажного раствора;

- высокую степень надежности цементного камня за обсадными трубами, его устойчивость к разрушающему воздействию пластовых жидкостей, механических и температурных нагрузок;

- возможность создания проектных депрессий и репрессий на пласт;

- соблюдение требований охраны недр и ОС, предотвращение проникнове­ния цементного раствора в продуктивный пласт.

Качество цементирования колонны в обязательном порядке должно контролироваться специальными геофизическими исследованиями. Работы по цементированию завершаются испытанием эксплуатационных колонн на герметичность.

Воздействие на призабойную зону пласта представляет собой комплекс ра­бот по изменению фильтрационных характеристик вскрытых пластов или фи­зико-химических свойств насыщающих их жидкостей в непосредственной бли­зости от скважины с целью повышения или восстановления продуктивности приемистости) скважин и улучшения охвата пластов воздействием. При этом применяются различные концентрированные жидкости, от кислот до щелочей, с различными добавками, представляющие реальную угрозу для многих компонентов ОС и безопасности ведения работ.

Под освоением скважин понимается вызов притока жидкости из пласта или опробование нагнетания в него рабочего агента в соответствии с ожидаемой продуктивностью (приемистостью) пласта. В проектах по освоению скважин должны оговариваться условия, обеспечивающие сохранение целостности скелета пласта в призабойной зоне и цементного камня за эксплуатационной ко­лонной, а также мероприятия по предотвращению:

а) деформации эксплуатационной колонны;

б) прорывов пластов вод (подошвенных, верхних, нижних), газа из газовой шапки;

в) открытых фонтанных проявлений;

г) снижения проницаемости призабойной зоны;

д) замазучивания окружающей территории.

На освоение скважин, вскрывших пласты в осложненных геологических условиях (аномально высокое пластовое давление, содержание в продукции значительных количеств Н₂ и С0₂, высокие температуры, большой газовый сектор и др.), составляется индивидуальный план.

Под эксплуатацией скважин понимается их использование в технологичес­ких процессах подъема из пласта на поверхность жидкости (нефти, конденса­та, воды) и газа.

В процессе эксплуатации скважин эксплуатационная колонна и заколонное пространство (цементное кольцо) подвергаются воздействию различных факиров естественной и техногенной природы, приводящих к старению и постепенному разрушению. Как результат проявляются многие нежелательные геоэкологические последствия. В связи с тем что проявление факторов по-разному влияет на долговечность крепи, важное значение приобретает контроль тех­нического состояния и переаттестация фонда скважин.

Знание технического состояния фонда скважин позволяет оценить остаточ­ный ресурс работы элементов конструкций, выявить слабые места, спланиро­вать превентивные ремонты, повысить качество ремонтных работ по устране­нию имеющихся нарушений.

Система оценки технического состояния и дефектоскопии скважин состоит из следующих блоков исследований:

- общей оценки технического состояния перед эксплуатацией;

- диагностики действующих скважин через НКТ без глушения;

- диагностики в заглушённых скважинах;

- оценки текущего технического состояния труб обсадных колонн и степени герметичности в целом;

- периодического контроля оголовков скважин и их обвязки.

В результате проведения таких оценок составляется паспорт технического состояния с указанием средств диагностирования и вида контроля, а также срока следующего технического освидетельствования.

Таким образом, знание технического состояния скважин позволяет управ­лять режимом их эксплуатации и продлять сроки их службы за счет своевременного проведения ремонтов.

Ремонт скважин подразделяется на капитальный и подземный (текущий):

- к капитальному ремонту относятся работы по изменению объекта эксплуатации скважин; креплению рыхлых коллекторов; восстановлению герметичнос­ти обсадной колонны и ликвидации ее деформации; зарезке второго ствола: ограничению притоков пластовых, закачиваемых вод и вод из пластов-обводнителей; ловильные и другие аналогичные работы с подземным обору­дованием;

- к подземному (текущему) ремонту относятся работы по переводу скважин с одного способа эксплуатации на другой; обеспечению заданного технологического режима работы подземного эксплуатационного оборудования; из­менению режимов работы и замене этого оборудования; очистке ствола сква­жины и подъемных труб от песка, парафина и солей.

Техническое состояние скважин и установленного на них оборудования должно обеспечивать:

- эксплуатацию скважин в соответствии с утвержденными технологически­ми режимами их работы;

- измерение и контроль режимов эксплуатации (замер устьевых и затрубных давлений, дебитов скважин по жидкости, газовых факторов, обводненности продукции, рабочего давления и расхода газа при газлифтной эксплуатации скважин, подача насосов при механизированной эксплуатации, отбор устьевых проб и т. д.);

- промыслово-гидродинамические исследования скважин с целью контроля процессов разработки, состояния подземного оборудования и призабойных зон пластов;

- проведение мероприятий по предупреждению и борьбе с осложнениями при эксплуатации скважин.