Московский экономический журнал 1/2021

image_pdfimage_print

УДК 665.622.42

DOI 10.24411/2413-046Х-2021-10026

ВНУТРИСКВАЖИННОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ПОПУТНО ДОБЫВАЕМОЙ ВОДЫ

DOWNHOLE OIL-WATER SEPARATION (DOWS) 

Андреев Михаил Алексеевич, Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет.

Andreev Mikhail Alekseevich, Perm National Research Polytechnic University. 

Аннотация. Увеличение объемов добычи попутной добываемой воды по мере выработки месторождений  стала экономической и экологической проблемой нефтедобычи. Для решения данной проблемы разработаны технологии внутрискважинного отделения пластовой воды. Авторами предлагается новая технология отделения попутной воды в нагнетательной скважине с последующей закачкой отделенной воды в пласт.

Summary. The increase in the production of associated produced water as the fields are depleted has become an economic and environmental problem of oil production. To solve this problem, technologies for downhole separation of produced water have been developed. The authors propose a new technology for separating associated water in an injection well with subsequent injection of the separated water into the reservoir.

Ключевые слова: попутная вода, внутрискважинная сепарация, отделение пластовой воды.

Keywords: associated water, downhole oil–water separation (DOWS), formation water separation.

Быстрый промышленный рост добычи сырой нефти приводит к увеличению количества добываемой  попутной воды. Попутная вода — это подземная пластовая вода, добытая на поверхность вместе с нефтью и газом. Увеличение объемов добычи попутной добываемой воды по мере выработки месторождений  стала экономической и экологической проблемой нефтедобычи. Например, подъем, подготовка и хранение попутной воды требует большого количества энергии и времени, что увеличивает затраты, связанные с производством [1]. Вероятность загрязнения поверхности, коррозия оборудования также увеличивается при добыче пластовой воды. Более того, быстрый рост населения и экономики вызвали повышенный спрос на эффективное использование воды, особенно в районах с дефицитом воды. Следовательно, исследования по подготовке добываемых жидкостей в экологичном и экономичном ключе стала серьезной проблемой для нефтегазовой отрасли.

При стандартной системе добычи и подготовке нефти [2] добываемая жидкость с добывающих скважин направляется на УПСВ (установка предварительного сброса воды), где происходит частичное отделение попутной воды. Далее частично обезвоженная нефть направляется на УППН (установка по подготовке и перекачки нефти) где происходит полное удаление воды из нефти.

При этом отделенная попутная вода направляется на БКНС (блочная кустовая насосная станция), где происходит увеличение давления  и вода под высоким давлением направляется в нагнетательные скважины.  Подъем, подготовка и хранение попутной воды, учитывая что вода проходит десятки километров по трубопроводам, требует большого количества энергии и времени, что увеличивает затраты, связанные с производством. 

Внутрискважинное отделение нефти от попутной воды  — новый тип технологии добычи нефти, направленной  для преодоления трудностей, связанных с добычей  пластовой воды.

Одна из типовых конструкций для внутрискважинного разделения воды описана и [3] Шаякберовым В.Ф. и изображена на рисунке 2.

 В качестве сепаратора для разделения  нефти и воды используется скважина в консервации.  Водонефтяная смесь поступает по патрубку подвода 5, далее по трубной вставке 3 опускается вниз и выходит в нижней части трубной вставки в межтрубное пространство. В пространстве между эксплуатационной колонной 1, патрубком 4 и трубной вставкой 3 происходит процесс гравитационного отстоя воды. Разделение нефти и воды происходит за счет разности плотностей. Нефть с остаточной водой поднимается на поверхность и поступает в систему сбора месторождения через патрубок 6, в то время как отделенная вода поднимается на поверхность по патрубку 4 и поступает в водовод низкого давления.

 Проблема внутрискважинного отделения воды поднимется в  работах зарубежных ученых [4-5], отечественных патентах [6-7]  и многих других работах, что указывает на актуальность проблемы внутрискважинного отделения воды. После проведенного научного поиска, авторами работы предлагается новая технология внутрискважинной сепарации скважинной продукции. Схема установки изображена на рисунке 3.

В качестве скважинного сепаратора предлагается использовать нагнетательную скважину. Установка работает следующим образом, водонефтяная смесь поступает с добывающих скважин через патрубок 1. Далее жидкость движется вниз по насосно-компрессорной трубе 7. В НКТ сделаны отверстия, через которые жидкость поступает в межтрубное пространство. В пространстве между эксплуатационной колонной 8 и  НКТ 7 происходит гравитационное разделение смеси на нефть и воду. Частично обезвоженная нефть движется к верхней части скважины и поступает в систему сбора месторождения через патрубок 2. Отделенная вода движется вниз и поступает на прием насоса 4, посредством которого создается большое давление, необходимое для закачки воды в пласт. Вода закачивается в поглощающий пласт через отверстия 6 в эксплуатационной колонне.   Устройство 5 (пакер) предотвращает сообщение  между областями скважины.   

Внутрискважинное отделение попутной воды может снизить затраты на утилизацию воды, а также снизить нагрузку на поверхностное сепарационное оборудование. Положительный экономический эффект достигается сокращением затрат электроэнергии на перекачку воды, отсутствием затрат на строительство водоводов, насосных станций.      Поскольку цена на сырую нефть уменьшается в настоящее время, привлекательно развивать такую ​​технологию, которая может значительно улучшить долгосрочную экономическую отдачу из нефтяных ресурсов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. X. Li, K. Song, X. Cao, W. Xu, Y. Zhu, // SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. — 2001.
  2. www.neftegaz-expo.ru [Электронный ресурс] / Системы сбора нефти и газа- Элетрон.данн. – Режим доступа: https://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/sistemy-sbora-nefti-na-mestorozhdenii/ (дата доступа: 27.12.2020)
  3. Шаякберов В.Ф. «Скважинная установка сброса воды для кустов скважин» / Шаякберов В.Ф.// Журнал «Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса». – 2009. — №3 – с. 15-17.
  4. E. Dellarole, S. Tealdi, P. Ciandri, TEASistemi, D. DiRenzo, A. Maliardi, L. DelGaudio, M. Pedrettieni. // A new downhole oil-water separation system. 12-ая Средиземноморская конференция и выставка по оффшорным технологиям в Равенне, Италия. Март 25-27, 2015
  5. S. J. Svedeman, Southwest Research Institute®; and J. L. Brady.// BP Exploration Evaluation of Downhole Oil/Water Separation in a Casing. (Alaska) Inc. Ежегодная техническая конференция и выставка SPE в Новом Орлеане, Луизиана, США. 30 сентября – 2 октября 2013
  6. Патент RU 2588234Способ кустового сброса и утилизации попутно добываемой воды/ Уманцев Анатолий Алексеевич (RU), Гилаев Артём Ганиевич (RU), Сахнов Роман Васильевич (RU), Деменин Дмитрий Михайлович (RU), Антонов Александр Александрович (RU), Шаякберов Валерий Фаязович (RU) — Дата подачи заявки: 29.04.2015; Дата публикации: 27.06.2016/
  7. Патент RU2411055Комплексная кустовая установка обезвоживания нефти, очистки и утилизации попутно добываемой пластовой воды/ Латыпов Альберт Рифович (RU), Миндеев Андрей Николаевич (KZ),Голубев Виктор Фёдорович (RU), Голубев Михаил Викторович (RU),Шайдуллин Фидус Динисламович (RU),Каштанова Людмила Евгеньевна (RU),Юков Александр Юрьевич (RU),Бедрин Валерий Геннадьевич (RU)- Дата подачи заявки: 18.08.2009; Дата публикации: 10.02.2011.

LIST OF THE REFERENCES

  1. X. Li, K. Song, X. Cao, W. Xu, Y. Zhu, // SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. — 2001.
  2. www.neftegaz-expo.ru [Electronic resource] / Oil and gas gathering systems — Eletron.dann. — Access mode: https://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/sistemy-sbora-nefti-na-mestorozhdenii/ (access date: 12/27/2020)
  3. Shayakberov V.F. «Downhole water discharge unit for well clusters» / Shayakberov VF // Journal «Equipment and technologies for the oil and gas complex». — 2009. — No. 3 — p. 15-17.
  4. E. Dellarole, S. Tealdi, P. Ciandri, TEASistemi, D. DiRenzo, A. Maliardi, L. DelGaudio, M. Pedrettieni. // A new downhole oil-water separation system. 12th Mediterranean Offshore Technology Conference and Exhibition in Ravenna, Italy. March 25-27, 2015
  5. S. J. Svedeman, Southwest Research Institute®; and J. L. Brady. // BP Exploration Evaluation of Downhole Oil / Water Separation in a Casing. (Alaska) Inc. SPE Annual Technical Conference and Exhibition in New Orleans, Louisiana, USA. September 30 — October 2, 2013
  6. Patent RU 2588234 Method of cluster discharge and utilization of produced water / Umantsev Anatoly Alekseevich (RU), Gilaev Artyom Ganievich (RU), Sakhnov Roman Vasilyevich (RU), Demenin Dmitry Mikhailovich (RU), Antonov Alexander Aleksandrovich (RU), Shayakberov Valery Fayazovich (RU) — Application date: 04/29/2015; Date of publication: 27.06.2016 /
  7. Patent RU2411055 Complex cluster unit for oil dehydration, purification and utilization of produced formation water / Latypov Albert Rifovich (RU), Mindeev Andrey Nikolaevich (KZ), Golubev Viktor Fedorovich (RU), Golubev Mikhail Viktorovich (RU), Shaydullin Fidus Dinislamovich (RU) ), Kashtanova Lyudmila Evgenievna (RU), Yukov Alexander Yurievich (RU), Bedrin Valery Gennadievich (RU) — Application date: 18.08.2009; Date of publication: 10.02.2011.