Совершенствование эксплуатации скважин установками электроцентробежного насоса в осложненных условиях на примере месторождений Западной Сибири
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
3.5 Методы по борьбе с влиянием свободного газа Для борьбы с вредным влиянием газа на работу УЭЦН применяются следующие методы: Применение газосепаратора, позволяющего отделять большую часть свободного газа и направлять в затрубное пространство. Использование диспергаторов, предназначенного для диспергации ГЖС и доведения ее до устойчивого агрегатного состояния. Использование конического насоса, т.е. из секций разных типоразмеров одного габарита (Э50*80‚ Э80*125 и т.д.). Принудительный сброс газа из затрубного пространства. Большее заглубление установки под динамический уровень. 3.5.1 Использование газосепараторов Одним из наиболее эффективных решений считается применение газосепаратора. Газосепаратор – специальное устройство, обеспечивающее разделение жидкости и газа, и выброс последнего в затрубное пространство [9]. Наряду со своими достоинствами газосепаратор имеет следующие недостатки: • При применении сепаратора практически не используется полезная работа газа при подъеме пластовой жидкости в НКТ, так как большая часть газа направляется в затрубное пространство. • Наблюдаются колебания потребляемой насосом ‹: сепаратором мощности при откачивании ГЖС. Эти колебания при наличии газовой пробки могут привести к частым остановкам по недогрузке, повторным запускам, что снижает надежность работы всей установки. 72 • В редких случаях применение газосепаратора может привести к частичному фонтанированию скважины по затрубному пространству, что в свою очередь, может привести к его перекрытию из-за отложений парафина. 3.5.2 Использование диспергаторов Устройство представляет собой пакет ступеней, конструктивно несколько отличающихся от стандартной конструкции ступеней, помещенных в отдельный корпус или может быть смонтирован в одном корпусе с напорными ступенями насоса. Количество диспергирующих ступеней обычно состоит из 15- 40, в зависимости от габарита насоса, газосодержания, дебита. Основным прототипом конструкции диспергирующей ступени является конструкция высокопроизводительной ступени с рабочим колесом, разгруженным от осевой силы при помощи выполненного у колеса второго верхнего уплотнения камеры за ведущим диском колеса, в которой давление с помощью отверстий в диске уравновешивается с давлением у входа 3 колесо. По сравнению с прототипом в диспергирующей ступени фирмы Реда дополнительно введен второй ряд отверстий. Два ряда отверстий позволяют ограниченному количеству жидкости постоянно циркулировать для уменьшения вероятности образования газовой пробки, при этом жидкость, циркулирующая через отверстия, смешивается с потоком в межлопастных каналах рабочего колеса, что позволяет разбивать газовые пузыри на более мелкие, т.е. диспергировать ГЖС. Этой же цели служат отверстия в лопатках рабочих колес. Истины ради следует отметить, что в России еще в 70-е годы такими специалистами как Гафуров О.Г. Хангильдин И.Г., Каплан Л.С. Афанасьев В.А. были разработаны, прошли промысловые испытания опытные образцы различных диспергирующих устройств. В основном в этих диспергаторах рабочими органами являлись ротор и статор, в качестве которых использовались соответственно или рабочие колеса и 73 направляющие аппараты серийных ЭЦН с некоторыми видоизменениями - сквозными осевыми пазами и отверстиями, или предлагалось в качестве ротора осевое колесо, выполнение статора с радиально расположенными пластинами. [9] Диспергаторы должны обеспечивать следующие условия: • Создавать высокие градиенты скорости. • Обеспечивать диспергирующий эффект значительно выше, чем у отдельной ступени, но не выше чем у многоступенчатого насоса в целом. • Не допускать больших гидравлических потерь давления. В настоящее время с целью повышения устойчивости УЭЦН к влиянию мех. примесей при изготовлении установок применяется целый ряд технических решений. Так, двухопорная конструкция рабочих органов электроцентробежного насоса позволяет увеличить опорную площадь колеса и повысить его устойчивость в аппарате. Использование промежуточных подшипников из твердых сплавов позволяет повысить устойчивость вала и снизить амплитуду вибрации. За счет использования керамических и твердосплавных материалов осевых опор достигается снижение износа этого узла. 3.6 Направления совершенствования эксплуатации скважин с установками электрических центробежных насосов 3.6.1 Объединение обработки ингибитором солеобразования с гидроразрывом пласта Информация, приведенная в данной главе, содержит коммерческую тайну. 74 3.6.2 Технология SQUEEZE и использование погружных контейнеров с твердым ингибитором Исходя из анализа причин коррозии корпусов ПЭД, разработаны меры по ее снижению и увеличению наработки на отказ погружных скважинных насосов. Применение ингибиторной защиты предлагается, как превентивная мера, до внедрения других способов защиты. Следует отметить, что традиционные технологии ингибиторной защиты скважинного оборудования закачка ингибитора через затруб при помощи установок УДЭ, УБПР, БРХ и аналогичных или дозирование по капиллярным трубкам в рассматриваемом случае малоэффективны. Первая технология в силу того, что ингибитор не сможет достичь и защитить ПЭД, так как он находится ниже уровня приема насоса, вторая в силу того, что спуск капиллярной трубки для подачи реагента на глубину подвески 2000 м и более по искривленным скважинам с узким кольцевым зазором между корпусом УЭЦН и эксплуатационной колонной весьма проблематичен: велики риски защемления канала или его перетирания с нарушением герметичности. Рассмотрены варианты ингибиторной защиты путем задавки ингибитора в призабойную зону пласта по технологии SQUEEZE и подвешивания к основанию ПЭД погружного контейнера с твердым ингибитором. Одной из наиболее эффективных технологий предупреждения выпадения солей является задавка ингибитора солеотложения в ПЗП (технология SQUEEZE). Оптимизация заключается в экономии ингибитора и эффективном его выносе в диапазоне рабочей дозировки в течение небольшого времени. Предложенное решение включает три ключевых момента: 1. Закачка и продавка небольшого объема ингибитора в пласт во время ремонта скважины. 2. Расчет оптимальных объемов закачки для защиты скважины на время вывода на режим исходя из геологических и технологических параметров. 75 3. Неглубокая продавка, что снижает риски ухудшения ПЗП и обеспечивает оптимальный вынос ингибитора солеотложений. Во время самой закачки на первом этапе при открытом затрубном пространстве происходят частичное вытеснение имеющейся жидкости глушения и смешивание ингибитора с оставшимся объемом жидкость глушения. Далее при закрытом затрубном пространстве ингибитор солеотложения продавливается в ПЗП, где адсорбируется. На начальной стадии освоения, когда происходит только откачка жидкости глушения из затрубного пространства, ингибитор солеотложения, распределенный в объеме, защищает оборудование от солеотложения. Далее десорбированный ингибитор выносится вместе с частью жидкость глушения, проникшей в ПЗП при поглощении. Метод Mini SQUEEZE при выводе скважины на режим имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами ингибирования солеотложений. По сравнению с технологией большеобъемной задавки он характеризуется малым временем закачки, что незначительно увеличивает длительность ремонта, но снижает риски повреждения пласта и образования водных блокад вследствие закачки малых объемов водных растворов. Низкая концентрация ингибитора солеотложения при добавлении его в жидкость глушения не обеспечивает защиту скважины после запуска. Такие методы, как применение ингибиторов солеотложения по технологии постоянного дозирования с помощью поверхностных дозирующих устройств (типа УДЭ) или по технологии погружных скважинных контейнеров (ПСК) рассчитаны на незначительный дебит жидкости и не обеспечивают защиту скважины от солеотложения в ПЗП и выше. Подбор ингибитора для применения по технологии SQUEEZE осуществлялся на основании исследования изотерм его адсорбции на породе пласта, защитного действия в модели пластовой воды, термостойкости. Подбор ингибитора для использования в погружном скважинном контейнере (ПСК) осуществлялся по следующим критериям: защитное действие, 76 температура текучести, растворимость в углеводор0дной и водной фазах. С целью обеспечения максимально длительного выноса из ПСК в условиях добычи высокообводненной продукции может быть подобран углеводородрастворимый ингибитор с защитным действием более 80 % при дозировке 30 г/М 3 и температурой текучести выше температуры пласта. Для подобранных ингибиторов с учетом экономических показателей стоимости ингибирования и ущерба от коррозии определены области экономически эффективного применения технологий. Технология с использованием погружного контейнера экономически эффективна для малодебитных скважин с малыми наработками на отказ (менее 100 суток), так как количество реагента в контейнере ограничено. Экономически эффективная область применения технологии SQUEEZE шире. Следует отметить, что кроме экономических соображений для использования ингибиторной защиты существует ограничение технологического характера при скоростях потока более 1,5-2‚0 м/с существенное влияние на коррозию оказывают эрозионно-абразивные факторы, срывающие с поверхности металла защитную пленку ингибитора и снижающие тем самым эффективность его применения. Поэтому, помимо технологий ингибиторной защиты предусматривается внедрение других методов, позволяющих снизить коррозионный износ и повысить тем самым сроки наработки подвесного оборудования: 1) применение подвесного оборудования только в коррозионнои износостойком исполнении; 2) применение защитных полимерных и металлизационных покрытий. Предпочтительна технология высокоскоростного газопламенного нанесения коррозионностойкого металла, позволяющая получать покрытия с адгезией к основному металлу более 80 МПа, пористостью менее 1% и твердостью до 62 по HRC, что намного превосходит показатели полимерных покрытий. Во избежание 77 царапин и задиров при спуске оборудования в скважину и фреттинг-коррозии при его эксплуатации рекомендуется использовать центраторы подвески; З) усовершенствование систем управления ПЭД с ЧРП с целью исключения ассиметрии фаз; 4) усовершенствование технологии сращивания кабеля с целью снижения токов утечки. 78 4 Оценка эффективности методов борьбы с осложненными условиями Проведем оценку эффективности методов борьбы с осложненными условиями на примере фонда скважин ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» Охват осложненного фонда скважин ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» методами предупреждения осложнений и устранения осложняющих добычу факторов по состоянию на 1 ноября 2015 года составил 78,6% (75,4% в 2014 г). На месторождениях применяются (полуавтоматические) установки депарафинизации скважин ПАДУ/УДС, устьевые дозаторы, штанговые скребки, устройства для очистки колонн (УОК-НКТ), греющие кабельные линии, магнитные аппараты и глубинные дозаторы (рис. 4.1) [14] При использовании греющих кабельных линий производится тепловой расчет, в соответствии с которым и подбирается оптимальный режим работы этого оборудования. Кабельные линии, как правило, работают в периодическом режиме, который подбирается индивидуально для каждой скважины в зависимости от свойств добываемой жидкости и производительности штангового насоса. К наиболее распространенным методам борьбы с АСПО относится, прежде всего, закачка реагентов по дозировочному трубопроводу. Метод применяется в тех случаях, когда условия не позволяют закачивать реагент в Рисунок 4.1 — Охват скважин осложненного фонда методами по предупреждению и устранению осложнений в процессе добычи нефти 79 затрубное пространство. А в скважинах, где реагент не всплывает, используются устьевые дозаторы. Также распространен метод, предполагающий спуск контейнера с ингибитором в хвостовик. Основной недостаток данного метода борьбы с АСПО заключается в том, что вымывание реагента происходит неравномерно, и этот процесс неуправляем. Наконец, в качестве наиболее простого и недорогого решения можно назвать применение депарафинизационных установок для механических обработок скважин с УЭЦН скребком (Рис.4.2) В 2015 году на осложненном фонде ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» было начато внедрение интеллектуальных программно-аппаратных комплексов определения дебита и защиты скважинного оборудования. Эти работы проводятся совместно с АО «Новомет-Пермь» и ООО «Синергия-Лидер». Рисунок 4.2 — Основные методы борьбы с АСПО в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» 80 Принцип данного технического решения состоит в интеллектуализации управления режимом работы системы подачи химреагента с помощью программного обеспечения СУ УЭЦН. Специальное ПО рассчитывает дебит скважины по косвенным показателям: токовым нагрузкам, давлению на приеме насоса, буферному давлению и т.д. Соответственно, в зависимости от изменения дебита скважины контролер определяет оптимальную концентрацию реагента для подачи (рис.4.3). Рисунок 4.3 — Разработка интеллектуальных программно- аппаратных комплексов определения дебита и защиты скважинного оборудования 81 Для получения сравнительной оценки технологической и экономической эффективности различных методов борьбы с осложняющими эксплуатацию скважин факторами, были сопоставлены удельное число ремонтов скважин за год до и после внедрения технологий, и соотнесены полученные результаты с удельными затратами на такие ремонты (рис.4.4). Применение данных методов позволило существенно снизить количество удельных текущих ремонтов скважин, что в свою очередь позволило снизить удельные затраты на текущий ремонт скважин. Как показал анализ, наиболее эффективными оказались нагревательные кабельные линии, а также глубинные и устьевые дозаторы. Важно понимать, что технология может характеризоваться одновременно высоким уровнем технологической эффективности и низким уровнем экономической эффективности и по этой причине не может быть внедрена. При планировании внедрения необходимо проводить анализ по этим двум параметрам и отказываться от применения технологий, тиражирование которых невозможно. В последнем случае нет смысла проводить внедрение новой технологии. Рисунок 4.4 — Технологическая и экономическая эффективность методов борьбы с осложнениями 82 ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА «СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬВ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ» Студенту: Группа ФИО 2Б4П Борисевичу Юрию Андреевичу Инженерная школа природных ресурсов Отделение нефтегазового дела Уровень образования Бакалавр Направление/специальность Нефтегазовое дело Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»: 1. Описание рабочего места (рабочей зоны, технологического процесса, механического оборудования) на предмет возникновения: Рабочая зона – Казанское нефтегазоконденсатное месторождение, Вредные факторы – утечки токсичных и вредны веществ в атмосферу, отклонение показателей микроклимата на открытом воздухе, повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны, повреждения в результате контакта с животными, насекомыми, пресмыкающимися. Опасные факторы – статическое электричество, электрическая дуга и металлические искры при сварке. Негативные воздействия на окружающую природную среду – загрязнение атмосферы, гидросферы, литосферы. Чрезвычайные ситуации – взрывы, пожары на кустовых площадках. 2. Знакомство и отбор законодательных и нормативных документов по теме Нормативно-правовые акты Российской федерации, нормативно-технические, «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке: 1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной среды Углеводороды, входящие в состав попутного нефтяного газа и нефти образуют с воздухом взрывопожароопасные смеси, а их повышенная концентрация в рабочей зоне создает опасность для здоровья персонала. Безопасная эксплуатация производства подразумевает использование средств коллективной и индивидуальной защиты 2. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой среды Возникновение статического электричества вследствие трения слоев нефти. Средства защиты: заземление, уменьшение скорости налива. Источниками пожарной опасности при сварке, осуществляемой электрической дугой, являются: пламя дуги, искры раскаленного металла, недоиспользованные электроды; электрические дуги и искры, короткие замыкания и другие неисправности в электрооборудовании. Пожарную опасность при сварочных работах можно снизить правильной организацией рабочего места. 83 3. Охрана окружающей среды: Оценка воздействия месторождения на состояние земельных ресурсов, атмосферный воздух, состояние поверхностных вод. Характеристика месторождения как источника образования отходов производства и потребления. Комплекс мер по охране окружающей среды. 4. Защита в чрезвычайных ситуациях: Оценка и прогнозирование чрезвычайных ситуаций. Описание возможных источников пожара. Характеристика мероприятий по защите персонала промышленного объекта в случае возникновения взрыва или пожара. 5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности Меры безопасности при эксплуатации производственных объектов. Перечень графического материала: При необходимости представить эскизные графические материалы к расчётному заданию Таблицы: взрывопожарная и пожарная опасность производственных зданий, помещений и наружных установок. Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант: Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Вторушина Анна Николаевна к.х.н. Задание принял к исполнению студент: |