ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ  ИЗУЧЕНИЕ  ВЛИЯНИЯ  НАНОСОСТАВОВ  НА  ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ  ГАЗЛИФТНЫХ  СКВАЖИН

Вусал  Фаталиев  Рашид  оглы

диссертант  Института  «НефтегазНИИпроект»  ГНКАР,  Республика  Азербайджан,  г.  Баку

E-mail: 

EXPERIMENTAL  STUDY  INFLUENSE  OF  NANOCOMPOSITION  ON  PRODUCTIVITY  OF  GASLIFT  WELLS

Vusal  Rashid  Fataliyev

dissertant  of  “Oilgas&project”  Scientific  &  Research  Institute,  SOCAR,  Respublic  of  Azerbaijan,  Baku

Автор  выражает  благодарность  чл.-корр.  Национальной  Академии  Наук  Азербайджана  З.Я.  Аббасову  за  консультативную  помощь  при  подготовке  данной  статьи  к  печати.

АННОТАЦИЯ

Приведены  результаты  исследований  и  возможности  повышения  производительности  нефтяных  скважин.  Испытанию  подверглись  три  модели  наносистем,  разработанные  на  основе  глин  месторождений  Азербайджана  и  металлического  порошка.  Результаты  опытов  были  апробированы  в  газлифтных  скважинах  104  и  110  НГДУ  «28  Maя».  Производительность  лифта  повысилась  в  пределах  17—19  %  с  одновременным  сокращением  удельного  расхода  рабочего  агента-газа  на  20—57  %  и  увеличением  межремонтного  периода.

ABSTRACT

Results  of  laboratory  experiments  and  methods  to  increase  well  productivity  are  presented  in  this  article.  Three  models  of  nanosystems  developed  using  clays  from  deposits  in  Azerbaijan  and  metallic  powder  were  studied.  Results  of  the  laboratory  experiments  were  tested  in  gaslift  wells  104  and  110  of  OGPU  “28  May”.  An  increase  of  productivity  in  the  range  of  17—19  %,  decrease  of  gaslift  gas  injection  rate  by  20—57  %  and  an  increase  of  in-between  workover  periods  were  achieved.

Ключевые  слова:  наносостав;  водонефтяная  эмульсия;  консистенция;  показатель  степени;  производительность  лифта;  концентрация.

Keywords:  nanocomposition;  oil-water  emulsion,  consistency,  degree  indication,  tubing  throughput;  concentration. 

В  последнее  время  наносистемы  нашли  широкое  применение  в  нефтедобывающей  промышленности  Азербайджана  [1—5]. 

Впервые  в  республике  разработан  и  реализован  ряд  технологий  повышения  эффективности  различных  процессов  нефтедобычи  с  применением  наносистем  [5,  6].  В  целях  изыскания  новых  наносистем  на  базе  местных  ресурсов  нами  проведены  экспериментальные  исследования  по  изучению  влияния  отдельных  составов  на  реологические  свойства  добываемых  флюидов,  а  также  на  показатели  эксплуатации  газлифтных  скважин. 

  Вначале  исследовались  реологические  свойства  добываемой  смеси  —  водонефтяной  эмульсии  из  скважин  №№  110  и  104  НГДУ  «28  Мая»  на  специально  сконструированной  установке,  принципиальная  схема  и  методика  проведения  которых  приведена  в  [4].  Результаты  исследования  приведены  в  таблице  1. 

Как  видно  из  таблицы  1,  течение  водонефтяной  эмульсии  подчиняется  псевдопластичному  закону,  реологические  параметры  которой:  коэффициент  консистенции  (к)  и  показатель  степени  (n)  определялись  по  специальной  методике,  разработанной  в  ходе  исследований. 

С  целью  изучения  влияния  концентрации  наночастицы  металлического  порошка  и  глины  на  реологические  свойства  смесей  и  производительность  скважин  были  приготовлены  3  модели  наносостава  на  базе  глины,  по  одному  составу  металлического  порошка  плюс  глины,  и  проведены  специальные  исследования,  результаты  которых  отражены  в  таблицax  2  и  3.

Таблица  1.

Реофизические  свойства  продукции  скважины  №№  104  и  110  НГДУ  «28  Maя»

Как  видно  из  таблицы  2,  наночастицы  глины  существенно  влияют  на  реологические  константы  (к  и  n),  так  как,  при  одинаковой  обводненности  водонефтяной  эмульсии,  по  продукциям  обеих  скважин  наблюдается  снижение  консистенции  с  ростом  относительного  содержания  глины.  Это  приводит  к  росту  производительности  скважин  почти  в  два  с  половиной  раза. 

Из  данных  таблицы  2  видно,  что  увеличение  концентрации  наносостава  глины  модели  1  в  продукции  скважины  до  2%  способствует  повышению  "к"  и  "n"  соответственно  до  коэффициента  консистенции  от  0,25·10^-2  до  0,81·10^-2  (мПа·с)ⁿ,  "n"  в  интервале  0,7952—0,8400  (переход  от  "к"  к  абсолютной  вязкости  ()  можно  осуществить  по  формуле  У.Л.  Уилькинсона).

При  этом  отмечено,  что  с  ростом  количества  наносостава  0—1,5  %  производительность  подъемного  лифта  увеличивается  от  3,6  до  8,8  м³/с,  а  дальнейший  рост  наносостава  до  2,0  %  приводит  к  некоторому  снижению  основного  показателя  лифта  до  8,7  %.

Отметим,  что  аналогичная  закономерность  характерна  и  для  остальных  составов  2  и  3.

Таблица  2.

Сведения  о  результатах  лабораторных  опытов  по  влиянию  концентрации  глин  на  реологические  свойства  систем  и  производительность  подъемника  при  лифтировании  водонефтяной  эмульсии  из  скважин  №№  104  и  110  НГДУ  «28  Maя»

Добавление  к  водонефтяной  смеси  скважины  104  наносостава  модели  2  в  количестве  0,5—1,5  %  повышает  "к"  от  0,49  до  0,71  (мПа·с)ⁿ  при  увеличении  "n"  от  0,79  до  0,83.  При  этом  производительность  подъемного  лифта  растет  от  5,3  см³/с  до  7,7  см³/с.

Когда  в  продукции  скважины  104  содержится  наносостав  модели  3,  достигаются  аналогичные  результаты,  как  и  при  применении  наносоставов  моделей  1  и  2.  Хотя  производительность  скважины  повышается  от  3,7  до  6,6  см³/с,  она  значительно  меньше,  чем  когда  были  использованы  наносоставы  моделей  1и  2,  что  связано  с  влиянием  состава  на  реологические  свойства  водонефтяной  эмульсии.

Подобное  присуще  и  при  использовании  тех  же  наносоставов  для  регулирования  реологических  свойств  жидкости  скважины  110  и  ее  производительности.

Из  данных  таблицы  2  также  видно,  что  при  прочих  равных  условиях  производительность  лифта  имеет  максимальное  значение  тогда,  когда  значение  "к"  находится  в  интервале  0,67—0,77  (мПа·с)ⁿ,  которое  достигается  при  1,5  %  концентрации  наносостава.  При  этом  наилучший  показатель  достигается,  когда  в  качестве  наносостава  используются  компоненты,  входящие  в  наносостав  модели  1.  Затем  идут  наносоставы  модели  2  и  модели  3.

Объясняется  это  тем,  что  наносистемы,  приготовленные  из  глин,  имеют  разные  свойства  (набухаемость,  компонентный  состав,  диаметр  минералов  и  т.  д.),  которые  значительно  различаются.  Таким  образом,  при  лифтировании  ГЖС  максимальная  производительность  лифта  обеспечивается  тогда,  когда  смесь  обладает  неньютоновскими  свойствами  с  показателем  консистенции  "к"  около  0,67  и  степени  "n"  =  0,830.

В  случаях,  когда  "к"  и  "n"  лифтируемой  системы  меньше  указанного,  необходимо  их  повысить  введением  в  ее  состав  наночастицы  в  пределах  1,5%  от  объема  дебита  скважины,  а  когда  "к"  и  "n"  превышают  указанные  выше  пределы  —  их  следует  снизить.

Известно,  что  наносоставы,  состоящие  из  глины  и  порошка  металла,  в  пластовой  щелочной  воде  стимулирует  газовыделение  системы,  благодаря  чему  повышается  давление  среды  [6].  Однако,  как  оно  влияет  на  реологические  свойства  лифтируемой  жидкости  и  производительность  скважин  изучено  недостаточно.  С  целью  изучения  возможности  регулирования  "к"  и  "n"  системы,  содержащей  2  %  наносистемы,  с  изменением  концентрации  порошка  металла  в  ее  составе  проводились  дополнительные  исследования. 

В  опытах  использовали  наносистемы  модели  1,  где  концентрация  металлического  порошка  превышала  первоначальную  на  10;  30  и  50  %.

Результаты  исследования  представлены  в  таблице  3.

Из  данных  таблицы  3  видно,  что  при  испытании  продукции  скважины  104  увеличение  концентрации  металлического  порошка  в  наносистеме  модели  1  на  10  %  приводит  к  снижению  "к"  на  19,6  %,  а  "n"  изменяется  мало.  Снижение  "к"  и  "n"  способствует  повышению  производительности  скважин  на  2,3  %.

Из  таблицы  3  также  видно,  что  при  увеличении  концентрации  металлического  порошка  в  наносистеме  относительно  первоначальной  на  30  %  значение  "к"  снижается  от  0,25  до  0,226  (мПа·с)ⁿ,  а  степени  "n"  —  от  0,7952  до  0,7900.  При  этом  производительность  лифта  повышается  до  9,3  см³/с  или  же  на  6,8  %.  Однако  дальнейшее  увеличение  концентрации  металлического  порошка  в  наносистеме  (относительно  первоначальной)  до  50  %  приводит  к  снижению  показателей  реологических  констант  эмульсии.  При  этом  производительность  лифта  снижается  от  9,3  см³/с  до  8,6  см³/с,  т.  е.  на  7,4  %.  Объясняется  это  тем,  что  при  значении  "к",  равном  0,220  (мПа·с)ⁿ  и  "n"  =  0,7900,  система  не  обладает  достаточной  способностью  обеспечивания  поршневого  подъема  жидкости  до  устья,  поскольку  наблюдается  увеличение  объема  стержневой  структуры  потока.

Результаты  лабораторных  опытов  были  апробированы  в  газлифтных  скважинах  104  и  110  и  некоторые  результаты  приведены  в  таблице  4.

Таблица  3.

Сведения  о  результатах  лабораторных  опытов  по  влиянию  концентрации  металлического  порошка  на  реологические  свойства  систем  и  производительность  подъемника  при  лифтировании  водонефтяной  эмульсии  из  скважин  №№  104  и  110  НГДУ  «28  Maя»

Отметим,  что  наносостав  с  металлическим  порошком  был  дозирован  в  кольцевое  пространство  скважины  104  при  расходе  1,2  %  от  её  дебита.  По  истечении  двух  суток  наблюдалось  увеличение  дебита  нефти,  и  дозировка  продолжилась  в  течение  13  суток,  после  чего  она  прекратилась.  Интересен  тот  факт,  что  после  прекращения  дозировки  наносостава  скважина  продолжала  работать  на  повышенном  дебите  —  70  тонн  в  сутки,  из  которых  30  т  нефти  и  40  т  воды.

Межремонтный  период  работы  скважины  104  увеличился  от  63  до  127  суток.  Заслуживает  внимание  тот  факт,  что  применение  предложенного  наносостава  модели  1  способствовало  значительному  сокращению  рабочего  агента.  Удельный  расход  рабочего  агента  по  жидкости  сократился  от  332,4  м³  на  подъем  одной  тонны  до  290  м³,  т.  е.  на  12,7  %. 

Таблица  4.

Влияние  предложенных  наносоставов  на  эксплуатационные  показатели  скважин  №№104  и  110  НГДУ  «28  Maя»

Межремонтный  период  работы  скважины  104  увеличился  от  63  до  127  суток.  Заслуживает  внимание  тот  факт,  что  применение  предложенного  наносостава  модели  1  способствовало  значительному  сокращению  рабочего  агента.  Удельный  расход  рабочего  агента  по  жидкости  сократился  от  332,4  м³  на  подъем  одной  тонны  до  290  м³,  т.  е.  на  12,7  %. 

Предложенный  наносостав  был  также  применен  в  скважине  110.  Расход  наносостава  составил  1,5  %  от  объема  добытой  жидкости,  и  процесс  дозировки  продолжался  в  течение  12  суток.  Дебит  нефти  из  скважины  увеличился  на  2  т,  а  воды  —  на  0,5  т  в  сутки.

Межремонтный  период  работы  скважины  увеличился  от  62  до  125  суток.  Расход  рабочего  агента  сократился  от  13600  м³  в  сутки  до  11700  м³  в  сутки  после  обработки.  Удельный  расход  рабочего  агента  по  жидкости  сократился  от  2720  м³  до  1800  м³  на  одну  тонну.

Вышеуказанное  объясняется  следующим:  дозировка  наносостава  повышает  консистенцию  и  газоудерживающую  способность  ГЖС.  В  результате  движения  потока,  утечки  смеси  у  стенки  подъемного  лифта  сокращаются,  и  тем  самым  повышается  полезная  работа  газа.  Одновременно  достигается  допольнительный  эффект  тем,  что  из-за  устойчивости  ГЖС,  реологические  свойства  предупреждают  выпадение  механических  примесей  содержащихся  в  продукции  скважины  и  тем  самым  обеспечивается  их  вынос  на  дневную  поверхность.  Благодаря  этому  увеличивается  и  межремонтный  период  работы  скважины.

Выводы:

·     максимальная  производительность  достигается  введением  в  продукцию  скважин  наносостава  разработанного  на  основе  глины  и  порошка  металла  при  концентрации  1,5  %,  при  этом  стало  возможным  повысить  производительность  лифта  в  пределах  17—19  %  с  одновременным  сокращением  удельного  расхода  рабочего  агента  —  газа  на  20—57  %;

·     повышение  производительности  газлифтных  скважин,  снижение  расхода  рабочего  агента  и  увеличение  межремонтного  периода  работы  скважин  почти  в  два  раза  позволяют  считать,  что  предложенные  наносоставы  являются  высокоэффективными.

Список  литературы:

1. Богатиков  О.А.  Неорганические  наночастицы  в  природе  //  Вестник  РАН.  —  2003.  —  т.  73.  —  №  5.  —  с.  426—428.
2. Климов  Д.М.  Обсуждение  проблем  нанотехнологий  //  Вестник  РАН.  —  2003.  —  №  5.  —  с.  430—433.
3. Маврина  Т.В.  Наука  “уходит”  в  наномир.  Обсуждение  в  президиуме  РАН  //  Вестник  РАН.  —  2002.  —  т.  72.  —  №  10.  —  с.  905—909.
4. Мамедов  Т.М.,  Ибрагимов  Х.М.,  Ахмедов  Р.А.,  Фаталиев  В.Р.  Исследование  влияния  концентрации  наносистемы  на  производительность  компрессорной  скважины.  М.;  ОАО  «ВНИИОЭНГ»,  Нефтепромысловое  Дело.  —  2010.  —  №  1.  —  с.  29—34.
5. Мирзаджанзаде  А.Х.,  Магеррамов  А.М.,  Нагиев  Ф.Б.  О  разработке  нанотехнологии  в  нефтедобыче.  Азербайджанское  Нефтяное  Хозяйство.  —  2005.  —  №  10.  —  с.  51—65.
6. Мирзаджанзаде  А.Х.,  Магеррамов  А.М.,  Юсифзаде  Х.Б.,  Шабанов  А.Л.,  Нагиев  Ф.Б.,  Мамедзаде  Р.Б.,  Рамазанов  М.А.  Изучение  влияния  наночастицы  железа  и  алюминия  на  процесс  повышения  интенсивности  газовыделения  и  давления  с  целью  применения  в  нефтедобыче.  Изв.  Бакгосуниверситета,  Наука  о  природе.  —  2005.  —  серия  №  1.  —  с.  5—12.
7. Роко  М.К.,  Уильямс  Р.С.,  Аливатос  П.М.  Нанотехнология  в  ближайшем  десятилетии.  Прогноз  направления  исследований.  Мир.  2002.  —  с.  287.