авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Обеспечение промышленной безопасности при добыче сероводородсодержащего углеводородного сырья на основе идентификации межколонных проявлений (на примере астрах

-- [ Страница 1 ] --

УДК 658.382.3:622.279.3

На правах рукописи

КРАСИЛЬНИКОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ДОБЫЧЕ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО

УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ

МЕЖКОЛОННЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ

(на примере Астраханского ГКМ)

Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовый комплекс)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель кандидат технических наук Филиппов Андрей Геннадьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Идрисов Роберт Хабибович
доктор технических наук, доцент Гареев Алексей Габдуллович
Ведущая организация Центр химической механики нефти Академии наук Республики Башкортостан

Защита диссертации состоится 27 февраля 2009 г. в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 27 января 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ) является уникальным по объему разведанных запасов сырья и характеристикам добываемой пластовой смеси: значительное содержание газового конденсата (275 г/м3); высокая токсичность и коррозионная агрессивность сырья, обусловленная аномальным содержанием кислых компонентов (сероводорода до 26 % мольн., к границам месторождения до 33% мольн., диоксида углерода до 16 % мольн.). В составе пластового газа присутствуют также широкая группа меркаптанов (2,2…3,0 г/м3), сероуглерод до 10 мг/м3, сероокись углерода (до 1 г/м3) и другие.

В непосредственной близости от АГКМ расположены населенные пункты и уникальная природная зона Российской Федерации: Волго-Ахтубинская пойма, Рамсарское водно-болотное угодье «Дельта реки Волги» и государственный биосферный заповедник «Астраханский», имеющие важнейшее международное экологическое значение.

Ввиду вышеперечисленных особенностей первостепенной задачей предприятия ООО «Газпром добыча Астрахань» является обеспечение промышленной, геодинамической и, таким образом, экологической безопасности при добыче и переработке сероводородсодержащего углеводородного сырья.

Одним из серьезнейших потенциальных факторов экологического риска на АГКМ является техническое состояние промыслового оборудования, негерметичность которого одна из причин проявлений флюидов различного химического состава в межколонных пространствах (МКП) скважин. Они, в свою очередь, могут обусловить наиболее опасные нарушения геоэкологического статуса, способствовать растворению или переотложению цементирующих фаз естественных и искусственных флюидоупоров, оказывать коррозионное воздействие на состояние элементов подземного оборудования: металлические колонны, муфты, резьбовые соединения и т.д. Неконтролируемый выход высокотоксичного пластового флюида на «дневную» поверхность или его миграция в другие пласты способны повлечь непредсказуемые экологические осложнения.





Необходимо отметить, что радикальных технологий, гарантирующих предупреждение межколонных проявлений, не только в российской, но и в мировой практике пока не существует. Следовательно, систематический контроль за составом межколонных проявлений, идентификация источников их поступления являются актуальными научной и инженерной задачами и залогом обеспечения безопасного функционирования скважин.

Цель работы обеспечение промышленной, геодинамической и экологической безопасности при добыче сероводородсодержащего углеводородного сырья по результатам физико-химического контроля технического состояния скважин.

Основные задачи исследований

1. Изучение химического состава и формирование комплекса физико-химических критериев для идентификации межколонных флюидов.

2. Разработка комплекса методов идентификации межколонных флюидов для оперативного диагностирования источников проявлений.

3. Разработка классификации межколонных проявлений, необходимой для организации и планирования работ по снижению или ликвидации межколонных давлений.

4. Совершенствование методов горно-экологического мониторинга по результатам физико-химического контроля технического состояния скважин.

5. Формирование банка результатов физико-химических контроля как обязательной основы проведения долговременного производственно-экологического мониторинга при добыче сероводородсодержащего углеводородного сырья.

Научная новизна

1. Экспериментально установлены отличительные особенности составов межколонных проявлений, сформирован комплекс физико-химических критериев для их идентификации.

2. Разработан комплекс методов идентификации межколонных проявлений, позволяющий оперативно диагностировать источник их поступления.

3. Разработана классификация межколонных проявлений, используемая далее при классификации скважин АГКМ по степени опасности межколонного пространства и позволяющая более объективно подходить к организации и планированию ремонтных работ.

4. Разработан и защищен свидетельством Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам электронный справочно-информационный комплекс показателей объектов исследований, позволяющий осуществлять оперативную интерпретацию информации и вести долговременный производственно-экологический мониторинг при добыче сероводородсодержащего углеводородного сырья.

Практическая ценность и внедрение результатов исследований

1. Сформирован, используется и постоянно совершенствуется комплекс методов идентификации межколонных проявлений, позволяющий диагностировать их возможные источники и причины возникновения, повысить объективность оценки технического состоянии подземного оборудования скважин АГКМ, полученную в ходе промысловых и геофизических исследований. Годовой экономический эффект от внедрения разработанного комплекса составляет 3 424 295,00 руб.

2. Разработанная классификация межколонных проявлений используется далее при классификации скважин АГКМ по степени опасности межколонного пространства и позволяет более объективно подходить к организации и планированию ремонтных работ.

3. Результаты экспериментальных исследований позволяют вести коррозионный мониторинг, контролировать и прогнозировать геодинамические процессы, происходящие в разрабатываемых углеводородных залежах.

4. Разработан и защищен свидетельством Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам справочно-информационный комплекс показателей объектов исследования, позволяющий осуществлять оперативную интерпретацию вновь получаемой информации.

5. Использование справочно-информационного комплекса позволяет контролировать техническое состояние промыслового оборудования, рекомендовать оптимальные режимы эксплуатации скважин, производить оценку текущего состояния и перспектив нефтегазоносности горизонтов, расположенных выше продуктивного, в отсутствии достаточного количества наблюдательных скважин по контролируемой площади.

Положения, выносимые на защиту:

результаты экспериментальных исследований межколонных флюидов;

комплекс методов идентификации межколонных проявлений, сформированный по результатам экспериментальных исследований;

классификация межколонных проявлений, используемая при определении степени опасности межколонного пространства скважин АГКМ;

результаты по содержанию водорода и гелия в составе межколонных проявлений и их использование в ходе горно-экологического и коррозионного мониторинга;

электронный справочно-информационный комплекс показателей объектов исследований, защищенный свидетельством Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: научно-техническом совещании по проблеме межколонных давлений на АГКМ (Астрахань, 2002 г.); конкурсе молодежных разработок «ТЭК-2003» / Диплом (2-е место) по итогам конкурса (Москва, 2003 г.); международной конференции, посвященной 100-летию с момента открытия хроматографии (Москва, 2003 г.); VII международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2004 г.); всероссийской конференции «Теория и практика хроматографии. Применение в нефтехимии» (Самара, 2005 г.); ХIV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 2006 г.); конференции молодых ученых и специалистов ООО «Астраханьгазпром» «Инновационные решения молодых в освоении Астраханского ГКМ» / Диплом призера конференции (3-е место) (Астрахань, 2006 г.); VII Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России / Диплом лауреата
(2-е место) (Москва, 2007 г.); II научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли – энергию молодых ученых!», посвященной 45-летию со дня основания ОАО «СевКавНИПИгаз» (Ставрополь, 2007 г.); V ежегодной международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, 2007 г.); XV научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы развития газовой промышленности Западной Сибири» (Тюмень, 2008 г.); международной научно-практической конференции «Литологические и геохимические основы прогноза нефтегазоносности» (Санкт-Петербург, 2008 г.); научно-технических советах предприятия.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе получено Свидетельство № 2004620109 от 29.04.2004 г. Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам на базу данных «Состав пластового газа АГКМ».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 188 наименований, и 4 приложений. Работа изложена на 241 странице машинописного текста, содержит 89 рисунков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель, сформулированы задачи исследований и новизна полученных результатов, показана практическая значимость диссертационных исследований.

Первая глава посвящена анализу существующих проблем технического состояния фонда скважин АГКМ. Рассмотрены особенности геологического строения, характеристики добываемого пластового флюида Астраханского ГКМ, особенности конструкции скважин и причины возникновения межколонных проявлений.

Астраханское ГКМ открыто в 1976 году, с 1986 года находится в промышленной эксплуатации. Протяженность АГКМ составляет 140 км, максимальная ширина в центральной части 35…40 км. Месторождение приурочено к центральной вершинной части Астраханского свода. Продуктивными отложениями являются подсолевые карбонатные породы башкирского яруса. Разрабатываемый участок расположен в центральной части месторождения. Разработка АГКМ осложняется комплексом горно-геологических факторов: значительной глубиной залегания кровли продуктивного пласта (абсолютные отметки залегания продуктивных пород колеблются от 3845 до 4073 м); его толщиной, которая составляет около 300 м; аномально высокими пластовым давлением (62 МПа) и температурой (110 0С).

В настоящее время разработка и промышленная эксплуатация АГКМ осуществляются в соответствии с «Проектом разработки Астраханского газоконденсатного месторождения на период 2000-2019 г.», в основу которого положена пликативная модель, то есть массивно-пластовое строение продуктивного горизонта, характеризующегося значительной неоднородностью фильтрационно-емкостных свойств составляющих его пород.

По состоянию на 01.01.2009 года эксплуатационный фонд АГКМ составляет 132 скважины, из них действующий фонд – 128 скважин.

В соответствии с проектом обустройства АГКМ, спецификой которого являлось опережающее бурение скважин, основная их часть (около 80 %) была пробурена в период с 1985 г. по 1994 г. До ввода в эксплуатацию обустроенные скважины находились во временной консервации. Таким образом, в настоящее время на АГКМ в основном эксплуатируются скважины, обустроенные на уровне знаний, материальных и технических возможностей, отвечавших середине 80-х началу 90-х гг.

Со временем, вследствие контакта с высокоагрессивным пластовым флюидом, возникали коррозионные повреждения, и снижался ресурс элементов промыслового оборудования, восстановить который без проведения капитального ремонта скважин (КРС) невозможно. Как следствие, техническое состояние скважин в целом по месторождению характеризуется наличием различного рода негерметичностей и коррозионных поражений элементов подземного оборудования, приводящих к появлению межколонных перетоков, и, соответственно, наличию межколонных давлений (МКД).

Проблема межколонных давлений на скважинах АГКМ не нова. Уже в начальный период разработки месторождения был выявлен ряд скважин с МКД: оно фиксировалось на разведочных скважинах, по окончании бурения, в период ожидания обустройства и т.д. По состоянию на 1991 г. на 46 % скважин действующего фонда наблюдались межколонные давления. По прошествии 16-летнего срока эксплуатации АГКМ количество скважин с МКД возросло до 65 %. Межколонные давления также отмечены и на законсервированных скважинах.

По итогам анализа научно-исследовательских работ и публикаций отмечается, что межколонные проявления представляют довольно распространенный вид осложнений и зависят не только от условий конкретного месторождения. Как правило, количество скважин с негерметичным межколонным пространством возрастает по мере увеличения срока их эксплуатации. Основные причины, определяющие возникновение межколонных давлений, можно условно классифицировать по четырем группам, в зависимости от доминирования того или иного фактора воздействия: геологического, технологического, механического или химического.

Результаты многолетних исследований показывают, что регистрируемые на скважинах Астраханского ГКМ проявления флюидов и давления в межколонном пространстве обусловлены как отдельным, так и суммарным воздействием всех вышеуказанных факторов.

Согласно «Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ПБ 08-624-03), скважины с межколонными давлениями считаются технически неисправными, что требует принятия мер по устранению МКД, а в случае невозможности ликвидации скважины. Но рассматривать ликвидацию скважины как единственную радикальную меру устранения экологической опасности нецелесообразно экономически, а сам процесс ликвидации представляет, по своей сути, не меньшую техническую проблему. В данной ситуации возможна только подконтрольная эксплуатация скважин в рамках повсеместно внедряющегося в настоящее время производственно-экологического мониторинга.

Зачастую сложившаяся ситуация осложняется отсутствием средств для наблюдения за техническим состоянием элементов подземного оборудования в антикоррозионном исполнении. Как следствие, объективная информация о состоянии подземного оборудования может быть получена только при его извлечении на поверхность в процессе профилактических обследований и капитального ремонта.

В свете вышесказанного развитие методов неразрушающего контроля, позволяющих дать более объективную оценку технического состояния скважин, на АГКМ приобретает особую актуальность.

Вторая глава посвящена формированию комплекса физико-химических критериев и разработке методов идентификации межколонных проявлений скважин АГКМ. Данная работа выполнялась в рамках производственно-экологического мониторинга (ПЭМ), решающая роль в котором отведена постоянно совершенствующемуся комплексу мероприятий по оценке технического состояния приствольной зоны скважин, и включает в себя следующие виды исследований: геофизические, геохимические, газогидродинамические, физико-химические.

Сложная многоколонная конструкция скважин, низкие дебиты межколонных проявлений и их коррозионная агрессивность ограничивают возможности геофизических исследований за исключением тех скважин, на которых установлены радиоактивные репера. В этой ситуации физико-химический контроль является одним из основных методов оценки технического состояния приствольной зоны скважин.

Материалом для написания работы послужили исследования за период 1987-2008гг., выполненные в научно-исследовательской химико-аналитической лаборатории (НИХАЛ) Газопромыслового управления в соответствии с существующей нормативно-технической документацией, разработанными стандартами предприятия «Методика хроматографического определения компонентного состава природного газа эксплуатационных скважин и газа межколонных проявлений», «Методика хроматографического определения гелия и водорода в природном газе» и с использованием специально разработанных методов предварительной подготовки проб. За указанный период в лаборатории проанализировано порядка 13 000 проб межколонных проявлений сложного химического состава.

По результатам статистического анализа экспериментальных данных определены отличительные особенности составов межколонных проявлений, сформирован комплекс физико-химических критериев и разработан комплекс методов идентификации межколонных проявлений. В основу углубленного методического подхода положен анализ закономерностей количественного распределения углеводородов на молекулярном уровне.

Для идентификации газовых межколонных флюидов определены основные типовые различия компонентного состава газов по геологическому разрезу, применены и общие геохимические закономерности:

1. Метан из смеси углеводородов мигрирует быстрее и дальше по сравнению с гомологами. Концентрация гомологов метана увеличивается с глубиной и достигает максимума в зоне газонефтяного контакта;

2. Газы нефтяных скоплений отличаются повышенным содержанием углеводородов С2Н6, С3Н8.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.