Основная часть нефтедобычи ТНКВР приходится на зрелые месторождения, где поддержание пластового давления (ППД) играет ключевую роль. Кроме того, вода используется для реализации различных технологий заводнения, нацеленных на максимальное извлечение геологических запасов нефти. Для содействия Производственным Единицам (ПЕ) и Управлению «Крупные проекты» в области принятия лучших технических и экономических решений специалисты БН «Технологии» подготовили комплексное Руководство, отражающее основные этапы подготовки проектной документации. Такой подход позволяет быстрее приступить к реализации более поздних этапов проекта, а также ускорить переход непосредственно к добыче.
ВТНК-ВР проблема обеспечения систем водоподготовки и нагнетания в пласт дополняется наличием ряда месторождений, содержащих значительные объемы нефти и имеющих достаточно низкую водопроницаемость пластов. На протяжении многих лет разработчики и геологи изучали проблему разрушения породы в зоне нагнетания за счет избыточного давления либо изменения других свойств жидкости, снижающих прочность породы. Считается также, что на некоторых месторождениях с низкой водопроницаемостью следует не допускать разрушения породы, чтобы обеспечить более равномерную фильтрацию воды, а также избежать нагнетания воды в зоны, где она не требуется. Загрязненная вода ведет к закупориванию коллектора, в особенности в призабойной зоне. Это явление носит еще более выраженный характер при низкой водопроницаемости породы. В таких случаях недопустимо применять разрушение породы для повышения приемистости скважины. В качестве альтернативного метода может применяться нагнетание воды высокой очистки.
Грамотный подход к проектированию систем водоподготовки
Описанный принцип нашел отражение в российском ОСТ на чистоту воды, где приводятся параметры проницаемости и относительной пористости, от которых, в свою очередь, зависят две важнейшие переменные величины – содержание нефти в воде и общее содержание взвешенных частиц. Здесь не указан еще один параметр, имеющий большое значение при проектировании и выборе оборудования, – распределение по размерам капель нефти и твердых частиц.
В то же время выяснилось, что сотрудники различных производственных подразделений ТНК-ВР, а также специалисты Управления «Крупные проекты», разработывающие новые месторождения, самостоятельно занимаются поиском информации, необходимой для разработки систем водоподготовки и нагнетания в пласт. Поэтому БН «Технологии» приняло решение детально изучить эти вопросы и опубликовать основные результаты исследования, тем самым, устранив необходимость проделывать одну и ту же работу сотрудниками различных подразделений Компании.
Помимо справочной информации разработанное Руководство раскрывает еще два важных аспекта. Во-первых, акцент сделан на модульном подходе к проектированию: здесь используются стандартные параметры расхода жидкости, комбинации которых позволяют получить требуемый расход. Это позволяет использовать ограниченное число компонентов, а также устраняет необходимость разработки систем каждый раз «с нуля». Во-вторых, модульные блоки подготовки воды можно комбинировать, что позволит обеспечить требуемое качество очистки жидкости.
Основные разделы Руководства
Показана схема подбора необходимого оборудования, которое также описано в Руководстве. За основу взята традиционная система динамического отстоя воды, которую можно совместить с новыми установками, включающими технологии гравитационного осаждения, дисковые гравитационные емкости для отстаивания, гидрофобные фильтры, флотацию и закачивание реагентов.
Оборудование для подготовки пластовой воды и воды из скважин может также включать гидроциклоны по удалению твердых частиц (пескоотделители), гидроциклоны для разделения воды (обезжириватели), системы газовой флотации, фильтры и насосы. В Руководстве применение всех перечисленных видов оборудования демонстрируется на практических примерах.
Для систем подготовки речной воды приводятся исходные показатели, факторы окружающей среды, а также предварительный отбор процесса. В Руководстве дается описание стандартного очистного оборудования для речной воды, включающего сетчатые фильтры грубой очистки, фильтры из ореховой скорлупы, деаэраторы для удаления кислорода.
Выбор оборудования учитывает капитальные и операционные расходы, вероятность возникновения внештатных ситуаций и наличие рисков (HAZOP), системную интеграцию, профили давления, методы контроля, а также очистку выходящего потока сточных вод. В руководстве также рассматриваются вопросы, связанные с инженерными коммуникациями и материалами изготовления.
Для обеспечения соответствия предъявляемым требованиям и пуска в эксплуатацию необходимо заранее согласовать рабочие технические условия, включающие любые данные по модернизации оборудования, уровень перепада давления на гидроциклонах, руководство по монтажу и эксплуатации, стандартные методы тестирования, гарантии обеспечения удаления нефти и твердых частиц. В Руководстве приводятся примеры такой документации, в том числе бланки опросных листов и описание процедур приемки. Представлены также требования на необходимость проведения инструктажа.
В приложениях к Руководству содержится более подробная техническая и экономическая информация, включающая обзор оборудования российского производства, контактную информацию производителей и заключение экспертов.
Практическое применение
На практике такой подход был впервые применен в рамках пилотного проекта «Каменное-1» и на Усть-Вахской площади Самотлорского месторождения. В первом случае целью пилотного проекта было изучение поведения пласта перед началом полномасштабной разработки. Предложенная компоновка включала применение фильтров и высокосоростных декантeрных центрифуг, а также другого испытательного оборудования. Это повышает стоимость очистки барреля воды, но обеспечивает предсказуемый результат, что необходимо для реализации пилотного проекта. На Усть-Вахе применяется модульная установка подготовки, включающая циклоны, газоотделители и, разумеется, фильтры с ореховой скорлупой, что позволит обеспечить практически полное удаление нефти из жидкости, а содержание твердых частиц составит всего 0,5 мг/л. Это достаточно сложная задача, учитывая распределение частиц по размеру (размер большинства частиц не превышает 10 мкм). Защитные фильтры на кустах скважин задержат любые случайные частицы, такие как частицы коррозии труб из углеродистой стали, расположенных за установкой очистки воды. Успешная реализация данного проекта впоследствии обеспечит разработку всего пласта Рябчика, частью которого является Усть-Вах.
Для большинства добывающих скважин, не характеризующихся сверхнизкими показателями проницаемости, достаточной является стандартная очистка типа гравитационной сепарации.
В Руководстве представлена информация и для таких объектов, в том числе описания размеров и различных вариантов внутренней начинки аппаратов для улучшения сепарации. В других случаях из-за необходимости ограничения размеров или по причине удаленности объекта может применяться более современная и компактная технология циклонных сепараторов.
Для каждой ПЕ важно охарактеризовать существующие состояние, а также определить требуемые параметры. В Руководстве дано описание методов оценки капитальных и операционных расходов для различных вариантов, а также учета влияния неизвестных факторов. В дальнейшем Департамент инжиниринга промысловых объектов планирует дополнить первое издание Руководства на основе откликов, полученных от специалистов ПЕ и Управления «Крупные проекты», а также по мере накопления знаний и опыта в данной области.
