Применение десендеров для защиты ЭЦН на пластах Покурской свиты
Одной из причин, не позволяющих эффективно решить задачу обеспечения высоких дебитов при отличных технико-экономических показателях работы нефтегазодобывающих предприятий, является пескопроявление и вынос механических примесей при эксплуатации скважин. Попадая внутрь ступеней ЭЦН, частицы механических примесей осаждаются на поверхностях рабочих органов, что приводит к подклиниванию вала и возрастанию нагрузок на погружной электродвигатель (ПЭД). Кроме того, твердые частицы оказывают абразивное воздействие и на сами рабочие органы, что является причиной их быстрого износа. Помимо прочего, это ведет к разбалансировке секций, что, в свою очередь, вызывает вибрации УЭЦН и может привести к обрыву и падению установки на забой («полету»).
Исследование мехпримесей по пластам Покурской свиты
В 2007-2008 годах специалисты отдела скважинной добычи нефти ООО «СП «Ваньеганнефть» провели исследование механических примесей по всем объектам разработки с целью изучения твердости, гранулометрического и минералогического состава, размера и формы частиц для выбора оптимального материла для изготовления оборудования в износостойком исполнении.
Оказалось, что механические примеси, выносимые из пластов Покурской свиты (ПК), на 40-70% состоят из частиц кварца остроугольной неокатанной формы, а также содержат обломки горных пород размером от 0,3 мм до 0,5 мм.
Средний вынос твердых абразивных частиц, кварца, плагиоклаза и обломков пород по пластам ПК составляет 300-500 мг/л, а в сложных случаях – до 2 000 – 5 000 мг/л и более. При наличии растворенного сероводорода и углекислого газа, такая жидкость способна за несколько месяцев вывести из строя насос любой степени износостойкости. Однако присутствие крупных частиц песка делает применение газосепараторов практически невозможным.
В то же время, добыча нефти по пластам ПК неуклонно растет: на конец 2008 года на их долю приходилось около 20% всей суточной добычи ООО «СП «Ваньеганнефть». Кроме того, текущие разведанные запасы нефти по пластам Покурской свиты составляют около 140 млн т или 64% от всех текущих запасов предприятия. Таким образом, решение проблемы выноса песка на сегодняшний день является для ООО «СП «Ваньеганнефть» наиболее актуальной задачей.
Первый опыт использования десендеров
Первые попытки применения механических устройств для защиты погружного оборудования в ООО «СП «Ваньеганнефть» были предприняты в 2004-2006 годах. Однако этот опыт оказался неудачным: проволочные фильтры с зазором между витками 0,2 мм, спускаемые на пакере, быстро забивались как с внешней стороны, так и изнутри.
После этого были испытаны десендеры SandCat компании Pumptools (в настоящее время принадлежит Weatherford). Принцип их действия основан на гравитационном эффекте: жидкость, поступая через приемные щели корпуса, двигается вниз и, доходя до приема фильтра-сердечника, резко меняет направление движения, при этом взвешенные частицы, обладая более высокой массой, оседают в контейнере.
Десендеры SandCat подвешивались на УЭЦН и включали пакерующую резиновую манжету и контейнер, состоящий из трех НКТ диаметром 73 мм, который, однако, наполнялся довольно быстро – в течение месяца. Переход на схему подвески десендера на легком пакере позволил использовать в качестве контейнера 10 НКТ диаметром 89 мм, таким образом, увеличив его объем в пять раз – с 0,072 м3 до 0,36 м3.
Основной же проблемой при эксплуатации десендеров SandCat стала неспособность обеспечить высокую степень сепарации частиц песка диаметром менее 0,15 мм при дебитах жидкости более 200 м3 в сутки. Решение этой задачи было возложено на специалистов ООО «Нефтеспецтехника» (Тюмень). Кроме того, учитывая ограниченный объем контейнера для сбора песка, десендер также должен был гарантировать защиту ЭЦН от залповых выносов песка в процессе освоения и эксплуатации скважины и обеспечивать сепарацию наиболее крупных абразивных частиц, вызывающих эрозионный износ.
Новые разработки для защиты от выноса песка
Для испытаний были предложены десендеры двух конструкций. Скважинное пескозащитное устройство УСПЗ основано на принципе изменения кинематических характеристик потока (жидкость + песок) и гравитационного разделения фаз за счет разности их плотностей. Пластовая жидкость с песком поступает через входные отверстия в переводнике в полость патрубка. В сопле поток смеси мгновенно ускоряется, и при развороте струи на 180о происходит сброс песчинок в контейнер, а очищенная жидкость через отверстия в переводнике попадает на прием ЭЦН.
К преимуществам конструкции относятся простота изготовления и большой диапазон применения по дебитам (30 – 500 м3 в сутки), регулируемый подбором соответствующего диаметра сопла. Однако сепарация частиц среднего и особенно малого диаметров (менее 0,25 мм) оказалась недостаточной, то есть десендеры УСПЗ будут наиболее эффективны в скважинах с выносом стабильных частиц проппанта и незначительным содержанием «дробленых» частиц и частиц пластовой породы (менее 20%).
Для более глубокой очистки жидкости разработано устройство УСПШ.01-114, использующее принцип разделения фаз в поле центробежных сил и ускорения струи в кольцевом ускорителе. Пластовая жидкость с песком поступает через входные отверстия в полость корпуса и далее в рабочую область шнекового сепаратора. В процессе закручивания потока в поле центробежных сил происходит разделение твердой и жидкой фаз: твердые частицы, имеющие более высокую плотность, «отжимаются» к периферийной части шнека. Затем поток смеси поступает в кольцевой ускоритель со спиральными пазами, на выходе из которого он резко увеличивает скорость – как линейную составляющую, так и угловую, что позволяет улучшить качество сепарации. Песок попадает в контейнер-пескосборник, очищенная жидкость через всасывающий патрубок поступает в насос.
Несмотря на очевидные преимущества УСПШ.01-114 – более высокая степень очистки жидкостей от песка и большой диапазон применения по дебитам (30 – 500 м3 сутки) – основным его недостатком является сложность конструкции. Так, диапазон работы устройства по дебитам ограничивается конструктивными параметрами шнека и кольцевого ускорителя, следовательно, для работы при разных значениях дебита потребуются шнеки и ускорители соответствующих размеров. Проектирование и изготовление шнеков доверили специалистам компании "Самакс" - специализирующейся на проектировании, изготовлении и комплексных поставках запчастей и комплектующих для оборудования промышленного назначения.
Помимо этих конструкций испытания были проведены и для десендера УСПГ2-114 КБ, конструкция которого была предложена специалистами ООО «СП «Ваньеганнефть». Он также был изготовлен компанией «Нефтеспецтехника».
По результатам испытаний было выявлено, что десендеры не сепарируют все абразивные частицы полностью, хотя контейнеры всегда заполнены песком. Так, анализ фракционного состава песка, взятого из десендера и отфильтрованного из добываемой жидкости на скважине №3449, показал, что десендер SandCat сепарирует, в первую очередь, наиболее крупные фракции.
Однако даже сепарация лишь наиболее крупных зерен песка позволяет значительно увеличить наработку ЭЦН. В 2006-2008 годах на Ваньеганском месторождении было внедрено 20 десендеров: 15 – импортного производства и пять – российских. Анализ работы скважин до и после применения десендеров показал, что наработка увеличилась с 88 суток до 159 суток, значительно снизилось количество отказов из-за засорения песком, а также уменьшилось количество «полетов» ЭЦН.
Таким образом, применение десендеров хотя и не решает проблему полностью, но позволяет увеличить наработку оборудования на отказ за счет частичной сепарации крупных фракций механических примесей и защиты насоса от залповых выбросов песка, однако использование этого оборудования будет наиболее эффективным в сочетании с технологиями крепления призабойной зоны пласта.
Примеры использования десендеров
До внедрения десендера на скважине №328 средняя наработка оборудования составляла 73 суток. Основными причинами отказов были заклинивание ЭЦН и отсутствие подачи. В пробе жидкости, взятой через несколько часов после запуска скважины в эксплуатацию, содержание абразивных частиц составило 3 980 мг/л, что приводило к засорению, износу и, следовательно, быстрому снижению производительности насоса. После установки десендера в процессе вывода на режим содержание абразивных частиц уменьшилось до 490 мг/л. И хотя такое количество выносимого песка все еще остается высоким, удалось достичь увеличения наработки УЭЦН до 142 суток.
До установки десендера скважина №859 находилась в часто ремонтируемом фонде со средней наработкой 85 суток. Основными причинами отказов были заклинивание насоса и отсутствие подачи, случались аварии, связанные с расчленением по телу газосепараторов и НКТ. После установки десендера SandCat скважина отработала 375 суток и была остановлена из-за отсутствия притока по причине пересыпания забоя скважины.
На 1 июня 2008 года в ООО «СП Ваньеганнефть» было уже 30 скважин, оборудованных десендерами, а наработка на отказ по пластам ПК составила 220 суток, что является лучшим результатом за всю историю эксплуатации данных объектов разработки. С 2009 года было принято решение увеличить объем контейнера-пескосборника, используя 20 НКТ диаметром 89 мм. Экономические показатели применения десендеров оказались очень высокими – индекс доходности (PI) равен 10. В первую очередь, это обусловлено сокращением затрат на ремонт скважин и оборудования, увеличением продолжительности наработки ЭЦН на отказ и снижением потерь нефти во время простоев.
Оцените новость
5 из 5
рейтинг
рейтинг
3
голосов
голосов
8734
просмотров
просмотров
Понравилась новость?
Похожие новости:
1 комментарий
Пылаев технолог Спам
20.01.2017 в 20:23
0