SU1730439A1 - Способ эксплуатации геотермальных циркул ционных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии извлечени  и использовани  глубинного тепла Земли, а именно к предотвращению отложени  СаСОз в подземном коллекторе гевтер- мальных циркул ционных систем, содержащем карбонатные породы. Цель изобретени  - исключение применени  химических агентов на восстановление фильтрационных характеристик карбо- натсодержащего пласта. Дл  этого ведут отбор геотермальной воды из пласта эксплуатационными скважинами. Отбирают тепло неземным тепловым оборудованием и закачивают охлажденную воду через нагнетательные скважины. При ухудшении фильтрационных свойств пласта нагнетательные скважины перевод т в эксплуатационные, а эксплуатационные - в нагнетательные скважины. Возможно изменение функций работы скважин многократно . Врем  работы скважин в новом режиме увеличивают, но не более чем в два раза времени выполнени  скважин в прежней функции. Способ позвол ет подобрать соответствующие температуру и давление дл  растворени  отложений СаСОз. 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к технологии извлечени  и использовани  глубинного тепла Земли, а именно к восстановлению фильтрационных свойств подземных коллекторов геотермальных циркул ционных систем (ГЦС) энергоснабжени , содержащих карбонатные породы.

Известен способ предотвращени  отложени  СаСОз и CaS04 в скважинах, наземном оборудовании, а также в коллекторах нефтепромыслов путем смешени  подземных вод с раствором неорганических полифосфатов , двуокисью углерода или ингибированной сол ной кислотой,

В св зи с большими объемами извлечени  геотермальных вод использование этих

способов защиты ГЦС оказываетс  нецелесообразным как вследствие необходимости значительного расхода реагента, создани  и эксплуатации реагентного хоз йства, так и потому, что заражение подземного коллектора инородным веществом св зано с неизвестными, как правило, негативными последстви ми.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ, основанный на поддержании углекислотного равновеси  в воде путем выбора соответствующих температуры и давлени . Способ может быть при- менен дл  защиты наземной части энергетического комплекса от образовани 

ы

ы ю

отложений СаСОз, где можно оказать вли ние на параметры геотермальной воды. В подземной части возможность воздействовать на параметры геотермальной воды ограничена . Поэтому при закачке охлажденной геотермальной воды вследствие большей растворимости СаСОз при низких температурах, чем при высоких, на забое нагнетательной скважины происходит выщелачивание карбонатной составл ющей горной породы. По мере продвижени  геотермальной воды по подземному коллектору вследствие нагревани  выделетс  тверда  фаза СаСОз на поверхности пор породы, снижа  ее фильтрацион- ные свойства, что приводит к необходимости привлечени  дополнительных мощностей н  закачку геотермальной воды.

Цель изобретени  - повышение экономичности системы путем исключени  химических реагентов на восстановление фильтрационных свойств подземного коллектора геотермальной циркул ционной системы .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе эксплуатации геотермальных циркул ционных систем, включающем отбор гор чей геотермальной воды из пласта эксплуатационными скважинами, отбор тепла наземным тепловым оборудование и закачку в пласт охлажденной воды через нагнетательные скважины, дл  восстановлени  фильтрационных характеристик карбонатсодержащего пласта при их ухудшении нагнетательные скважины перевод т в эксплуатационные, а эксплуатационные скважины - в режим нагнетани  воды, причем режимы работы скважин многократно повтор ют, при этом врем  работы скважины в новом режиме увеличивают, но не более чем в Два раза относительно времени выполнени  скважины в прежней функции . Переключение нагнетательной скважины в режим добычной приводит к тому, что к ее забою начинают продвигатьс  кислые пластовые воды с повышенным парциальным давлением двуокиси углерода, которые раствор т образовавшуюс  на поверхности твердую пленку СаСОз.

При закачке отработанной геотермальной воды в пласт происходит одновременное нагревание воды, растворение карбонатсодержащих веществ в ней и пере- отложениё этих веществ в пласте. Установлено , что если вода не насыщена карбонатами, то в начальный период взаимодействи  вода - порода происходит достаточно быстрое растворение породы, затем по мере нагревани  скорость растворени  уменьшаетс , и при достижении концентрации , равной растворимости, растворение прекращаетс . Дальнейшее нагревание воды приводит к выделению

твердой фазы СаСОз. Если вода насыщена СаСОз, то нагрев ее приводит сразу к кристаллизации СаСОз. Исследовани  показали , что скорость растворени  карбонатов в пластовых услови х в два раза ниже скоро0 сти отложени  твердой фазы СаСОз. Отсюда следует, что при прочих равных услови х процесс растворени  переотложившегос  вещества длитс  в два раза дольше, чем процесс его отложени . Поэтому при изме5 нении функции скважин врем  выполнени  каждой следующей функции должно быть увеличено не более чем едва раза. Если мы увеличим врем  выполнени  новой функции больше чем в два раза, то скважина, ранее

0 бывша  эксплуатационной, нова  функци  которой - нагнетание воды в пласт, заколь- матируетс  больше чем в два раза. Обеспечить нормальное функционирование скважин будет труднее.

5 Таким образом, необходимость увеличени  времени выполнени  функции скважин при переключении диктуетс  тем, что скорость растворени  переотложившегос  вещества в два раза меньше скорости его

0 кристаллизации.

На чертеже изображена схема ГЦС, реализующа  предлагаемый способ.

Подземный коллектор 1 подключен скважинами 2 и 3 к наземному энергетиче5 скому комплексу 4, на выходе которого установлены насосы 5 закачки теплоносител . Комплекс 4 и насосы 5 обв заны обводными трубопроводами 6,7 и оборудованы задвижками 8-11,

0Геотермальна  вода повышенной минерализации по скважине 2 поступает в наземный энергетический комплекс 4. После утилизации теплоты охлажденна  вода насосами 5 закачиваетс  по нагнетательной

5 скважине 3 в подземный коллектор 1. Давление закачки имеет строго определенное значение и зависит от производительности ГЦС и проницаемости пласта. С ухудшением проницаемости вследствие переотложе0 ни  вещества увеличиваетс  давление нагнетани . При увеличении давлени  нагнетани  скважина 2 с помощью задвижек 8-11 переводитс  в режим нагнетани , а скважина 3 - в режим добычи.

5 На новом режиме скважина 2 - нагнетательна , 3 - эксплуатационна . Переотложившеес  вещество в призабойном пласте скважины 3 начнет раствор тьс  и выноситьс  с водой на поверхность. Врем  работы на этом режиме должно быть больше, чем

врем  работы на первом режиме, но не больше чем в два раза и т.д.

Существующий опыт использовани  ГЦС в СССР чрезвычайно мал. Вопросы кольматации скважин и коллекторов не изучены . Практика закачки попутных вод дл  поддержани  давлени  в нефтеносных коллекторах может быть использована только частично, так как в случае увеличени  сопротивлени  коллектора вследствие кольматации пласта производ т его гидроразрыв. Такой метод дл  восстановлени  работоспособности ГЦС неприемлем. В св зи с изложенным покажем возможность его использовани  на следующем примере.

В Ставропольском крае на Ка сулинском месторождении скважинами выводитс  геотермальна  вода с температурой 160°С и минерализацией свыше 100 г/л. Коллектор состоит из карбоната кальци  и доломита. Предлагаетс  закачивать воду с температурой 40-50°С. Растворимость СаСОз при этой температуре приблизительно в 200 раз выше, чем при160°С ПРсаСОз (40°С)ПРсаСОз (160°С)31,2 ,175-10 10 182. Очевидно, в этих услови х по мере удалени  от забо  скважины с повышением температуры, особенно в начальный момент эксплуатации месторождени , когда подземный коллектор равномерно прогрет, отложение СаСОз будет происходить на небольшом удалении от забо  скважины. При сработке потенциала коллектора по мере его охлаждени  отложение СаСОз будет происходить на все большем удалении от скважины. Чередование функций скважин позволит исключить использование реагентов и исключить затраты на проведение реагентных обработок скважин.

Предлагаемый способ эксплуатации геотермальных циркул ционных систем обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: устран ет затраты на создание реагентного хоз йства , его эксплуатацию и на реагенты; экологически чист; создает услови  дл  равномерного охлаждени  подземного коллектора , что снижает веро тность геологических катастроф.

Ожидаетс  следующий экономический эффект от использовани  способа предотвращени  карбоната в подземном коллекторе геотермальных циркул ционных систем.

По данным объединени  Дагнефть, средн   стоимость одной кислотной обработки призабойной зоны скважины с учетом стоимости кислоты, амортизации оборудовани  и зарплаты обслуживающего персонала составл ет 25000 руб Примем по

базовому варианту, что дл  обеспечени  работоспособности ГЦС производитс  одна кислотна  обработка нагнетательной скважины в год. Примем также, что стоимость 5 новой обв зки скважин, позвол ющей переключать функции скважин, составл ет 27000 руб. Если считать, что срок службы должен быть не менее 27 лет, то годовой расход на переоборудование ГЦС составл 10 ет 1000 руб, В этом случае годовой экономический эффект от использовани  предлагаемого технического решени  составл ет 24000 руб. Это значение  вл етс  минимальным потому, что количество кис5 лотных обработок может быть больше одной в год. В то же врем  затраты на кислоту дл  обработки геотермальной скважины должны быть значительно больше потому, что часть кислоты нейтрализуетс  при взаимо0 действии с горной породой до подхода ее к зоне кольматации. Глубина геотермальных скважин и их производительность значительно выше нефт ных. Последнее обсто тельство требует насосно-компрессорного

5 оборудовани  большей мощности.

В отчете научно-производственного объединени  по использованию глубинного тепла Земли Союзбургеотерми  приведены результаты промысловых исследований

0 на Мостовском месторождении геотермальных вод на скважинах ЗТ и 2Т, подтверждающие эффективность использовани  предлагаемого технического решени .

Закачка с дебитом 1500 м /сут произво5 дилась в скважину ЗТ, скв. 2Т - добычна . Содержание взвешенных веществ в воде 0,001 г/л, Коллектор имеет карбонатный цемент до 1°/о, минерализаци  воды не выше 1,5 г/л. После 15 дней работы на поето н0 ном давлении закачки 2,5 МПа дебит скважины ЗТ снизилс  вдвое. После этого был подключен еще один насос, давление доведено до 4,0 МПа и дебит подн т до исходного . Дальнейша  закачка, дливша с  15

5 дней, сопровождалась таким же снижением производительности скважины ЗТ.

Снижение производительности скважины можно объ снить только изменением проницаемости коллектора, в котором

0 вследствие весьма невысокого содержани  механических примесей основную роль, очевидно, играет химическа  кольматаци . После этого скважину ЗТ перевели в режим отбора. Начальный дебит, который составил

5 3168 м3/сут, в течение часа снизилс  до 800 м3/сут, что ниже дебита скважины до нагнетани . Это еще раз подтверждает, что про- ниц-аемость пласта уменьшилась. Восстановление дебита скважины и даже его увеличение до 1700 м /сут произошло

через 3 мес работы скважины ЗТ в режиме отбора. Последнее означает, что закольма- тированна  зона пласта восстановила свои коллекторские свойства, более того, увеличилась проницаемость.

Таким образом, эксперимент подтверждает возможность осуществлени  рассмотренного технического решени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ эксплуатации геотермальных циркул ционных систем, включающий отбор гор чей геотермальной воды из пласта эксплуатационными скважинами, отбор тепла наземным тепловым оборудованием

   и закачку в пласт охлажденной воды через нагнетательные скважины, отличающий- с   тем, что, с целью исключени  применени  химических агентов на восстановление

   фильтрационных характеристик карбонат- содержащего пласта, при ухудшении фильтрационных свойств пласта нагнетательные скважины перевод т в эксплуатационные скважины, а эксплуатационные скважины в режим закачки воды, причем режимы работы скважин многократно повтор ют, при этом врем  работы скважин в новом режиме .увеличивают, но не более чем в два раза времени выполнени  скважин в прежней

   функции.

   Растворение СаСОз

   щщщг

   ОГПАожение СаСО