Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0126

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0126
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина"
Название доклада
Разработка комплексных научно-технических и технологических решений для рентабельной добычи битуминозной и сверхвязкой нефти на месторождениях Российской Федерации.
Докладчик
Деньгаев Алексей Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1. Исследование характеристик погружного мультифазного насоса на газожидкостных и вязких средах;
2. Создание микроструктурных парогазовых композиций для закачки в нефтенасыщенный пласт.
3. Фильтрационные исследования процесса парогазового воздействия на углеводородный пласт, насыщенного сверхвязкой нефтью.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время в мире известны различные методы воздействия на пласт, продукцией которого является вязкая нефть и битумы. Объектом исследований является метод парогравитационного дренажа - SAGD. Для обеспечения эксплуатации скважин в растепленной части пласта, в горизонтальный ствол скважины спускается погружной электроцентробежный насос, конструкция скважины состоит из устья, ось которого имеет угол отклонения от поверхности земли, равным 45 градусов, что позволяет спускать оборудование без особых проблем. Проблемами эксплуатации погружного электроцентробежного насоса являются режимы прорыва пара и вязкая скважинная продукция. Режим прорыва пара в скважину и, соответственно, на прием погружного насосного оборудования или приток вязкой (недостаточно разогретой) нефти объясняется неоптимальными режимами SAGD. Для определения возможных последствий при работе погружного электроцентробежного насоса в неоптимальных режимах, проведены расчетно-экспериментальные исследования. Актуальным является задача экспериментального определения оптимального состава рабочего агента, нагнетаемого в нефтенасыщенный пласт.
Новизной исследований являются напорно-расходные и энергетические характеристики работы погружной насосной установки при перекачке вязкой смеси, а также при перекачке смеси нормальной вязкости, но с учетом фактора прорыва пара на прием погружной насосной установки. Разработана новая конструкция мультифазных ступеней погружной насосной установки для эффективного диспергирования газовых пузырьков в потоке смеси. Новым является набор технологических условий для создания нанодисперсных композиций и изучение их влияния на подвижность нефти в пористых средах.
Описание исследования

Исследования носят экспериментальный характер, являются комплексными и состоят из трех разделов: 1) стендовые испытания погружной насосной установки для добычи вязких сред; 2) приготовление в лабораторных условиях микро- и нанодисперсных парогазовых систем; 3) фильтрационные испытания по определению параметров вытеснения сверхвязкой нефти из модели пласта паром и парогазовыми системами.

 В качестве объекта испытаний использовали погружную мультифазную насосную установку, которая была специально спроектирована и изготовлена для осложненных условий эксплуатации скважин, близких к неоптимальным режимам SAGD. Проточные элементы насосной установки были изготовлены из специального полимерного материала, конструктивно насос отличается от серийных аналогов тем, что рабочие колеса мультифазного насоса имеют открытые импеллеры, что расширяет возможности работы такого насоса при перекачке вязких сред. Экспериментальные исследования сборки мультифазного насоса проводили на модельной газожидкостной смеси с моделированием прорыва газа.

Диспергирование парогазовых и водогазовых смесей достигнуто при помощи двух способов: гидравлического (смесителем воды и газа, пара и газа с последующей конденсацией в смотровом окне) и ультразвукового.

В рамках ПНИ  разрабатываются:

  1. технология закачки парогазовых смесей в пласт с глубинами залегания: до 200 метров – апробированный метод на Ашальчинском месторождении;  от 200 до 700 метров – новые возможности; свыше 700 метров – поиск рентабельных решений для повышения коэффициента нефтеизвлечения.  Индикаторы достигаются путем проведения фильтрационных исследований по парогазовому воздействию на модели пластов с разными условиями залеганиями;
  2. технология создания нанодисперсных парогазовых композиций и изучение их влияния на подвижность сверхвязкой нефти в пористых средах (инновационные решения, которые требуют фундаментальных исследований). Фундаментальные исследования проводятся на лабораторной установке с фиксацией полученных структур. Классификатор полученных структур позволит применять технологии приготовления парогазовых композиций для закачки их в нефтенасыщенные микромодели пласта для изучения коэффициента подвижности нефти, и, следовательно, выделять  эффективные композиции парогазовых наноструктур в зависимости от условий разработки;
  3. разработка новой погружной насосной установки для эксплуатации в скважинах, продукцией которых является сверхвязкая нефть. Основные требования к новой погружной установке: низкие энергетические затраты по сравнению с традиционными  насосными системами, серийно выпускаемыми в машиностроительном комплексе; надежная работа узлов погружной насосной установки при высоких температурах в зоне подвески насосного оборудования.
Результаты исследования

Впервые получены рабочие характеристики погружной насосной установки при работе на газожидкостных, вязких и вязкостно газожидкостных смесях, моделирующих условия прорыва пара на прием погружной насосной установки. Определен экспериментальный диапазон давлений и температуры для образования пара и стабильной подачи пара в приемный патрубок фильтрационной установки для вытеснения вязкой нефти паром. Испытания по смешиванию пара и воздуха (азота) на выходе из подогревателя в смесительной камере, позволили получить различные по дисперсности структуры. По итогам обработки полученных данных выявлено преимущество работы смесителя с конусным насадком с отверстиями под углом в 30 градусов.

Воздействие на пласт паром привело к увеличению коэффициента вытеснения нефти, по сравнению с аналогичными условиями (при вытеснении нефти водой и водяным паром с добавкой азота), в среднем на 15%.

Экспериментально получены микроструктурные композиции, выполняющие роль термохимического воздействия на вязкие среды в пласте в процессе их дренажа.

В ходе выполнения ПНИ были получены следующие научно-технические результаты:

1) Методы решения практических задач по физико-химическому воздействию на продуктивные пласты трудноизвлекаемых углеводородов, апробированные на численных моделях: парогазовое воздействие; закачка горячей воды; внутрипластовое горение.

2) Технические и технологические решения по интенсификации добычи трудноизвлекаемого  углеводородосодержащего сырья:  экспериментальный образец стендовой погружной насосной установки для добычи высоковязкой нефти; экспериментальный образец фильтрационной установки для парогазового воздействия на продуктивный пласт; лабораторный технологический регламент на технологию  физико-химического воздействия на остаточную нефть для различных свойств коллекторов и пластовых флюидов.

3) Математическая  модель вытеснения высоковязкой нефти из пласта на примере Ашальчинского месторождения.

4) Эскизная конструкторская документация на стендовую погружную насосную установку для добычи высоковязкой нефти.

5) Эскизная конструкторская документация на фильтрационную установку для парогазового воздействия на продуктивный пласт.

6) Программа и методики проведения исследовательских испытаний стендовой погружной насосной установки для добычи высоковязкой нефти.

7) Программа и методики проведения исследовательских испытаний фильтрационной установки для парогазового воздействия на продуктивный пласт.

8) Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальной лабораторной установки по получению и изучению устойчивых нанодисперсных композиций с заданными параметрами.

9) Методические рекомендации по вытеснению высоковязких  нефтей парогазовыми методами.

10) Экспериментальная лабораторная установка по получению и изучению устойчивых нанодисперсных композиций.

11) Лабораторный регламент получения  нанодисперсных физико-химических композиций.

12) Проект технического задания на проведение ОТР по теме «Разработка технологии получения мелкодисперсных композиций для рентабельной добычи битуминозной и сверхвязкой нефти на месторождениях трудноизвлекаемых углеводородов».

13) Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.

Практическая значимость исследования
На основе полученных характеристик погружная насосная установка рекомендована к опытно-промысловым испытаниям в составе мультифазных предвключённых модулей в комплекте с электроцентробежными насосами или в составе насосов в качестве предвключённых ступеней, в соответствии с полученными рабочими диапазонами на вязких средах.
Разработан лабораторный технологический регламент физико-химического воздействия на остаточную нефть для различных свойств коллекторов и флюидов, который акцентирован на разработке высоковязкой нефтяной оторочки на режиме истощения.

Постер

Постер 0126.ppt