Новый подход к очистке жидкости глушения

инструмент и оборудование
УДК 622.276.76:622.245.51
Новый подход к очистке
жидкости глушения
NEW APPROACH TO KILLING FLUID CLEANING
M. TERENTIEV, V. NAIDENOV 3М Russia, CJSC
Considers conditions of removal of mechanical impurities impairing reservoir
properties from killing fluids (KF).
Key words: killing fluid cleaning, new technologies, KF quality monitoring, DUOFLO™ filter system
М.А. ТЕРЕНТЬЕВ,
к.б.н., главный
технический эксперт
ЗАО «3М Россия»
В.И. НАЙДЕНОВ,
старший торговый представитель
ЗАО «3М Россия»
Рассматриваются
условия устранения
механических
примесей в
жидкостях глушения
(ЖГ), ухудшающих
фильтрационноемкостные свойства
коллекторов.
52
В
последние годы нефтедобывающие
компании (НК) стали уделять все
больше внимания защите продуктивных
пластов от загрязнений при проведении
текущего ремонта скважин (ТРС), в частности при выполнении операций по глушению скважин. В определенной степени
этому способствовало постановление Госгортехнадзора РФ № 71 от 06.06.03 г. «Об
утверждении «Правил охраны недр», ст. 108,
в котором указывается, что при проведении ремонтных работ в скважине не допускается применение рабочих жидкостей,
снижающих проницаемость призабойной
зоны пласта. В связи с этим проблема устранения механических примесей, содержащихся в жидкости глушения (ЖГ) и ухудшающих фильтрационно-емкостные свойства
(ФЕС) коллекторов, приобрела большее
значение. Однако движение эксплуатационников и сервисных компаний в сторону
улучшения дисциплины поддержания чистоты ЖГ и других рабочих растворов диктуется не только соблюдением «Правил
охраны недр». Прямая выгода, на наш
взгляд, – главный стимул этого движения.
В стандартах западных НК и лидирующих российских НК установлено, что жидкость, поступающая в скважину, не должна
содержать взвешенных частиц размером
Рис. 1. Внешний вид фильтра DuoFlo™
более 5 мкм. В большинстве российских
компаний это не регламентируется, поэтому предъявляются менее жесткие требования к ЖГ, которые ограничивают общее
содержание в ней твердых взвешенных
веществ (ТВВ) применительно к характеристикам (проницаемости и размеру пор)
разрабатываемых пластов.
Выполнение указанных стандартов требует от компаний и их подрядчиков по текущему ремонту скважин проведения мероприятий, включающих:
– совершенствование организации системы приготовления растворов, в частности ее оснащение установками для фильтрования ЖГ;
– мониторинг качества приготовляемой ЖГ;
– подготовку емкостей автоцистерн до
требуемой чистоты для доставки жидкости
на скважину.
С технической точки зрения наиболее
выполнимыми, хотя и достаточно затратными, являются первые два мероприятия. На
современных растворных узлах обеспечивается приготовление ЖГ высокого качества с содержанием ТВВ = 10 – 30 мг/л и осуществляется ее систематический контроль.
На растворных узлах, где применяется устаревшая технология подготовки ЖГ (очистка
Рис. 2. Мобильный фильтр DuoFloTM на скважине
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 03/2011
инструмент и оборудование
Рис. 3. Вид и фракционный состав
механических примесей из жидкости
глушения до (а) и после (б) фильтра
Рис. 4. Механические примеси, отфильтрованные из 10 м3
раствора глушения
основана на отстаивании частиц) со
свойственными ей недостатками (продолжительный производственный
цикл из-за низкой скорости осаждения
мелкодисперсных частиц; невозможность осаждения частиц размером 5 –
8 мкм из-за броуновского движения),
также удается подготовить раствор
приемлемого качества. В то же время
результаты многочисленных аудитов бригад по глушению в Ноябрьске,
Нижневартовске и на других месторождениях показали, что содержание
ТВВ в жидкости глушения, доставленной в автоцистернах на скважину,
практически всегда в несколько раз
выше, чем в исходной жидкости с
растворного узла.
Причина заключается не в отсутствии операций по зачистке емкостей
– соответствующий регламент выполняется, а в практической невозможности их подготовки непосредственно
перед каждым заполнением раствором глушения. Кроме того, являясь
коррозионно-агрессивной средой для
углеродистой стали, жидкость глушения вызывает коррозионное поражение емкостей во время ее транспортирования с растворного узла на скважину. При этом в ней появляются
многочисленные частицы продуктов
коррозии.
Конечно, обеспечение стабильно
высокой чистоты ЖГ требует, как мы
указывали выше, относительно затратных мероприятий, к числу которых
можно добавить, кроме перечисленных выше, и антикоррозийную защиту
емкостного парка растворных узлов,
парка автоцистерн. Это требует и серьезных организационных усилий. Тем
не менее имеется радикальное средство преодоления существующего,
прямо надо признать, неприемлемого,
положения дел. В любой промышленной технологии, где мехпримеси удаляются на нескольких этапах производственного процесса, самый грамотный
подход – их контроль в точке, возможно
более близкой к их источнику (фильтрация на растворном узле). Однако в
Корпус фильтра DUOFLO™ вытаких технологиях, где отсутствие механических примесей в продукте – полнен из химически стойкой нержаключевой компонент его качества, веющей стали. Сменный фильтроприменяется многоступенчатая филь- элемент (картридж) изготавливаеттрация с финальной контрольной ся из материала на основе термоскрепленных полипропиленовых или
фильтрацией перед применением.
Для предотвращения загрязнения полиэфирных волокон, химически стойпризабойной зоны пласта различного ких к растворам солей, кислот, щелочей
рода механическими примесями из ЖГ и органических растворителей. Матепредлагается финишную очистку жид- риал картриджа имеет градиентно-покости проводить непосредственно при ристую структуру, обеспечивающую
ее закачке в скважину. Для этого меж- глубинный механизм фильтрации и
ду автоцистерной и насосным агрега- высокую грязеемкость.
том устанавливается раТабл. Результаты испытаний на глушении скважины
ботающий на всасывание
мобильный фильтр. ПосАвтоцисСодержание
Проба
ледний должен иметь нетерна, №
частиц, (ТВВ)
большие габариты и приБез фильтрации
177
1
емлемую массу для удобсПосле DUOFLO™, 5 мкм
66
тва транспортирования,
Без фильтрации
235
2
подключения и обслужиПосле DUOFLO™, 5 мкм
61
вания, а также обладать
Без фильтрации
89
3
После DUOFLO™, 5 мкм
17
достаточной производительностью и ресурсом
ЗАО «3М Россия» совместно с ЗАО
при высокой тонкости очистки для
соблюдения технологического режима «Новомет-Пермь» в разное время года провели опытно-промышленные
закачки.
Фильтрационная установка DUO- испытания фильтра в нескольких
FLOТМ от компании 3М с усовершенс- НГДУ Западной Сибири, географичествованной геометрией мешочного ки удаленных друг от друга. Фильтр
фильтроэлемента (увеличенная на DUOFLO™ в системе «автоцистерна
62% площадь фильтрующей поверх- – насосный агрегат – скважина» поканости) и поддерживающей двухстенной зан на рис. 2.
перфорированной корзины (полная
При испытаниях использовали
опора фильтроэлемента на опорные картриджи с рейтингом фильтрации
поверхности корзины) соответствует преимущественно 5 мкм, априори
перечисленным требованиям (рис. 1).
предполагая, что ими будет обеспечена высокая степень очистки расХарактеристики фильтра
твора глушения и достигнут приемприведены ниже
лемый ресурс по объему прокачанДлина, см ..................................72,6 ной жидкости. В процессе испытаний
Диаметр, см ...............................17,8 анализировали содержание ТВВ и
Площадь фильтрации, м2 ........0,62 фракционный состав механических
Объем задерживаемого
примесей в исходной (после автоцисосадка, л .....................................5,3 терны) и очищенной (после фильтра)
Максимальный поток, м3/ч . .......34 жидкости, объем прокачанной через
Максимальный перепад
картриджи жидкости, а также проводавления, МПа .........................0,24 дили визуальный осмотр картриджей.
Тонкость
В таблице представлены результаты
очистки, мкм ....................1, 5, 10, 25 испытаний фильтра DUOFLO™ в одМаксимальная
ном из НГДУ. Учитывая схожесть потемпература, °С .................до 149 лученных при каждом глушении ре-
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 03/2011
53
инструмент и оборудование
зультатов (проведено более 40 глушений с применением фильтра), приведем некоторые из них.
Из-за содержания значительного
количества загрязнений (ТВВ = 89 мг/л)
неочищенная жидкость имела коричневый оттенок, после прохождения
через фильтр становилась практически прозрачной (ТВВ = 17 мг/л).
Степень очистки жидкости составила 80%. Характерные механические
примеси, отфильтрованные из указанных проб жидкости, представлены на рис. 3.
На входе в фильтр осадок представлял собой смесь частиц песка и
чешуек продуктов коррозии емкости
с размером от сотен микрометров до
нескольких миллиметров, а также
конгломераты мелкодисперсных частиц желтого цвета, являющихся, по
данным рентгено-флюоресцентного
и химического анализов, частицами
оксидов и гидрооксидов железа. После фильтра в жидкости глушения остались коллоидные частицы железа,
размер которых соответствовал рейтингу фильтрации применяемых картриджей.
Для наглядного представления о
количестве загрязнений, попадающих в коллектор при отсутствии
фильтра всего лишь с 10 м3 раствора
глушения, на рис. 4 приведена фотография картриджа с частично извлеченными из него простым встряхива-
нием крупнодисперсными частицами.
Суммарная масса частиц варьировала в зависимости от состояния емкости от 50 до 140 г. Механические
примеси меньшего размера прочно
удерживались ворсистой поверхностью картриджа. Их масса, определенная путем сравнения масс
отработавшего (после сушки) и чистого картриджей, изменялась от
700 до 1500 г. Наработка картриджей по объему прокачанной жидкости (до возникновения недопустимых потерь напора жидкости на приеме насосного агрегата) составляла
120 – 190 м3, т. е. одним картриджем
обеспечивалось глушение 4 – 6 скважин. Наличие нефти в жидкости глушения снижало ресурс работы картриджа. Из-за олеофильных свойств
пористого полипропилена нефть хорошо впитывалась в материал и в сочетании с механическими примесями образовывала низкопроницаемый
слой на поверхности картриджа. При
содержании нефти 25 – 30 мг/л одним
картриджем можно было профильтровать до 50 м3 жидкости, при этом
достигалась высокая степень очистки: содержание ТВВ уменьшалось с
59 до 2 мг/л.
В настоящее время несколько
десятков бригад ТРС в г. Нижневартовске и г. Ноябрьске постоянно и успешно применяют мобильные
фильтры DUOFLO™. Их внедрению
способствовали, с одной стороны,
обеспечение высокого качества фильтрата, с другой – легкость, удобство и
экономию времени при обслуживании.
Технология тонкой финальной фильтрации на устье скважины в данном
формате показала, что применима
даже в экстремальных зимних условиях. По отзывам эксплуатационников скважин, прошедших через ремонты с применением такой фильтрации, значительно сокращаются
сроки выхода скважин на уровни
доремонтных дебитов. Уровни дебита в некоторых случаях существенно увеличиваются. В этом и есть
основная выгода поддержания высокой чистоты рабочих жидкостей и
защиты призабойной зоны пласта от
загрязнений.
ЗАО «3М Россия», Отдел фильтрационного оборудования
Москва, ул. Крылатская, 17, стр. 3
Тел.: +7 495 784 7474
www.3MCuno.ru
www.3MRussia.ru/OilGas
Ключевые слова: очистка
жидкости глушения, новые
технологии, мониторинг ка­
чества приготовляемой ЖГ,
фильтрационная установка
DUOFLO™
7 – 11 июня 2011 г. состоится XV Международная научно-практическая конференция «Эфиры целлюлозы и крахмала, другие новые
химические реагенты и композиционные материалы как основа успешного сервиса и высокого качества технологических жидкостей
для строительства, эксплуатации и капитального ремонта нефтяных
и газовых скважин».
Организаторы конференции: группа компаний «Полицелл» и «Спецбурматериалы».
Участники конференции: ведущие специалисты российских и иностранных компаний, буровых и нефтегазодобывающих предприятий,
представители профильных НИИ, вузов, испытательных центров и лабораторий.
Прием заявок и материалов докладов осуществляется до 18.04.2011 г.
По вопросам участия в конференции обращаться по тел.:
(4922) 355-001; 322-902; 215-583
E-mail: [email protected], [email protected]
54
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 03/2011