Технология одновременно-раздельной эксплуатации добывающих скважин.

При применение ОРЭ капитальные  затраты в среднем сокращаются  на 30%.

2.3.ОБОРУДОВАНИЕ

 

В скважину спускают специальное оборудование (установки), обеспечивающие транспортирование продукции каждого пласта на поверхность (или закачку с поверхности в каждый пласт) по самостоятельным (или совместному) каналам, независимое регулирование и отработку пластов, а также проведение исследований, операций по освоению и глушению каждого пласта, технологическое воздействие на его призабойную зону. Одновременно-раздельная эксплуатация скважины позволяет сократить затраты на разбуривание, обустройство и эксплуатацию месторождений. Технологические схемы одновременно-раздельной эксплуатации скважины классифицируют по количеству эксплуатируемых пластов; установки одновременно-раздельной эксплуатации скважины по конструктивному оформлению; с концентрическими, параллельными и одноколонными рядами насосно-компрессорных труб (HKT), а также с регулированием отбора или закачки продукции по каждому пласту.

Различают установки по добыче и  по закачке. Первые в зависимости  от способа добычи подразделяются на установки по добыче нефти и газа фонтанным или газлифтным (внутрискважинный газлифт) способами, а также добычи нефти глубиннонасосным или фонтанным и глубиннонасосным способами одновременно. Установки по закачке бывают с регулированием расхода на устье или на забое скважины. Добыча нефти из двух и трёх пластов фонтанным способом осуществляется установками с концентрическими и параллельными рядами HKT. Например, установка ЗУФК (трёхрядная установка фонтанная с концентрической подвеской HKT) обеспечивает эксплуатацию двух пластов, в продукции которых содержится парафин и песок; комплектуется тремя концентрическими рядами HKT (фонтанную арматуру дополняют двумя крестовинами). Добыча осуществляется по внутреннему и наружному HKT, средний ряд HKT и разобщитель пластов предназначены для операций по освоению скважины, глушению и др. Добычу газа из двух, трёх и более пластов фонтанным способом осуществляют установками с параллельными рядами HKT. В установках УГП (установки газовые с параллельными рядами HKT) в коррозионно-стойком исполнении предусмотрена возможность заполнения затрубного пространства ингибитором коррозии и гидратообразования, который подают в полость HKT через ингибиторный клапан. Для освоения скважины и промывки пробок используют циркуляционные клапаны. Независимое извлечение пакеров обеспечивается разъединителем колонн. Одновременно-раздельная эксплуатация скважины осуществляется также при газлифтной добыче нефти и газа, для чего скважину оборудуют установками внутрискважинного газлифта, например типа УВЛГ.

 Одновременно-раздельная добыча  нефти глубиннонасосным способом  с использованием штанговых или электроцентробежных насосов осуществляется установками с параллельными рядами HKT (или один ряд HKT) по схемам с последовательно или параллельно соединёнными насосами, а также с одним насосом (в зависимости от условий эксплуатации предусмотрены многочисленные модификации установок).

Одновременно-раздельная эксплуатация скважин (нефтяных) одновременно фонтанным  и глубиннонасосным способами осуществляют по схемам "фонтан — насос" (нижний пласт фонтанирует) и "насос —  фонтан" (верхний пласт фонтанирует). В случае нефтяных пластов с малым газовым фактором используются установки УНФ и УФН.

Здесь нефть и выделяющийся газ  добывают по одной колонне HKT. При  больших газовых факторах используют установки, в которых нефть и  выделяющийся газ добывают по параллельным рядам HKT.

 Одновременно-раздельная эксплуатация  скважин при закачке, например  воды одной скважиной в три  пласта осуществляется с автоматическим регулированием расхода закачиваемого агента на забое или устье скважины; изменение режима закачки производят без извлечения скважинного оборудования.

Возможности раздельной эксплуатации пластов через одну скважину существенно зависят от диаметра эксплуатационной колонны. Если он мал (меньше 168 мм), то диаметры подъемных  труб невелики и их гидравлическое сопротивление является повышенным, что отрицательно сказывается на дебите скважин.

Одновременно-раздельная эксплуатация (ОРЭ) позволяет реализовать систему  раздельной разработки объектов многопластового  месторождения одной сеткой скважин, а также является одним из методов  регулирования разработки месторождения при экономии ресурсов

Схема ОРЭ пластов по назначению классифицируется на три группы:

1) ОРЭ пластов; 

2) одновременно-раздельная закачка  рабочей жидкости;

3) ОРЭ пласта и закачки рабочего  агента.

Раздельно эксплуатируют пласты способами:

1) оба пласта фонтанным (фонтан-фонтан);

2) один пласт фонтанными, а другой  – механизированным (фонтан-насос,  причем это означает, что нижний  пласт эксплуатируется фонтаном);

3) оба пласта механизированным (насос-насос).

В зависимости от условий применения каждой метод ОРЭ может быть осуществлен в нескольких вариантах.

Оборудование для ОРЭ пластов  состоит из наземных и внутрискважинных узлов. Наземные узлы оборудования, также  как фонтанная арматура, насосные установки и др. предназначены для герметизации устья скважин, передачи движения и обеспечения регулирования режимных параметров.

Подземные узлы обеспечивают герметизацию пластов, отбор (или закачку) заданного  объема жидкости и его подъем на поверхность.

Серийно выпускаемое оборудование, обязательный элемент которого – пакер, обеспечивает возможность эксплуатации пластов по одной колонне труб.

Для скважин с добычей нефти  по схеме фонтан-фонтан известны установки  двух типов: с двумя параллельно  расположенными рядами насосно-компрессорных труб типа УФ2П (УФЭ, УФП, УФП2) и с концентрически расположенными рядами НКТ – установка УВЛГ, применяемая также для внутрискважинной газлифтной эксплуатации.

Установки типа УФ2П (рис. 2.2) предназначены для эксплуатации колонн диаметрами 116 и 168 мм с допустимыми сочетаниями условных диаметров НКТ первого и второго рядов 48х48, 60х60, 73х48 мм.

Рис. 2.2. Схема установки для раздельной эксплуатации двух пластов с двумя  параллельными рядами труб по схеме  фонтан-фонтан:

 

1 – пакер; 

2 – насосно-компрессорные трубы;

3, 4 ‑ малогабаритные пусковые клапаны с принудительным открытие соответственно для первого и второго рядов труб;

5 – тройник фонтанной арматуры (для сообщения с затрубным  пространством);

6 – двухрядный сальник; 

7 – тройники для направления продукции в выкидные линии.

 

Для раздельной эксплуатации двух пластов  по схеме фонтан-насос и насос‑фонтан выпускаются установки с использованием штангового скважинного насоса и погружного центробежного насоса. В установках штангового типа одна из параллельно спущенных колонн НКТ берется большого диаметра, допускающего спуск вставного насоса. Для того чтобы во время спуска или подъема колонны НКТ не происходило зацепления муфт, над ними устанавливаются конические кольца. Схема с применением погружного центробежного насоса представляет более сложную конструкцию подземного оборудования.

 

Для раздельной эксплуатации двух пластов  по схеме насос-насос используются штанговые установки типа УГР  на месторождениях с низким газовым  фактором нижнего пласта, УНР –  с резко отличающимися давлениями пластов и УГРП – с раздельной транспортировкой продукции каждого пласта.

 

Рисунок 2.3. Установки для ОРЭ  двух пластов скважинами, оборудованными штанговыми скважинными насосами: а  – УТР невставного исполнения; б – УТР вставного исполнения; в – 1УНР вставного исполнения; г ‑ 1УНР невставного исполнения;

1 - оборудование устья;

2 – станок-качалка; 

3 – верхний насос; 

4 ‑ опора;

5 – нижний насос; 

6 – пакер; 

7 – автосцеп;

8 – автоматический переключатель  пластов

 

Установка УТР (рис. 2.3) состоит из наземного и подземного оборудования.

Наземное оборудование включает в  себя оборудование устья и станок-качалку, применяемые при обычной добыче нефти скважинными штанговыми насосами из одного пласта. Подземное оборудование выпускается в невставном (рис. 2.3, а) и вставном (рис. 2.3, б) исполнениях и включает в себя разобщающий пакер, нижний насос обычного типа ПНСВ1 с замковой опорой или НСН2. Насос для эксплуатации верхнего пласта – специальный, имеющий неподвижный плунжер и подвижный цилиндр. Работа верхнего и нижнего насосов синхронна. Возвратно-поступательное движение от станка-качалки передается через колонну насосных штанг цилиндру верхнего насоса, а затем через специальную штангу – нижней колонне штанг и плунжеру нижнего насоса. Жидкость, подаваемая нижним насосом, проходит через продольный канал в посадочном конусе верхнего насоса и попадает в подъемные трубы над верхним насосом. Жидкость, откачиваемая верхним насосом, через полый шток, всасывающий и нагнетающий клапаны, поступает в колонну подъемных труб, где смешивается с жидкостью из нижнего пласта.

Установки с использованием насосов  типа НСН2 более производительны.

В установке типа 1УНР (рис. 2.3, г) при ходе плунжера вверх происходит заполнение цилиндра насоса сначала жидкостью пласта с меньшим давлением, а затем (после прохождения плунжером отверстия на боковой поверхности цилиндра) – жидкостью пласта с высоким давлением.

При ходе плунжера вниз жидкость обоих  пластов нагнетается в НКТ. Поступление  жидкости из верхнего и нижнего пластов, разобщенных пакером, на прием насоса через канал «б» (рис. 2.3, в, г) и на боковой поверхности через отверстие «а» регулируется с помощью переключателя пластов.

Установки УВКС-2Р, УВГК-2Р и УВК-2СР служат для одновременного раздельного  нагнетания в пласты морской, речной, сточной и пластовых вод.

2.3.ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

 

ТНК-ВР покоряет новый рубеж. Третий по величине производитель нефти в России впервые в стране реализует проект одновременно-раздельной эксплуатации скважин ЭЦН-ЭЦН на Усть-Тегусском месторождении.

Большинство месторождений ТНК-ВР содержит множество переслаивающихся нефтяных пластов. Во многих случаях  свойства флюидов, геологические параметры и пластовое давление таковы, что каждый пласт должен разрабатываться раздельно, как требует законодательство. Это означает дополнительные сетки бурения или добычу из пластов последовательно во времени, используя одну скважину.

Альтернативой является технология ОРЭ. Преимущества технологии ОРЭ включают снижение объемов и затрат бурения, ускорение добычи, независимое управление и оптимальную депрессию на каждый пласт, исключение нежелательного смешения жидкостей, возможность продолжения работы в случае отказа одного из насосов, исключение остановки скважин для исследования отдельных пластов, снижение воздействия на окружающую среду и полное соответствие законодательным требованиям.  

Основное требование к разрешению эксплуатации нескольких пластов в  одной скважине определено Постановлением федерального горного и промышленного надзора России от 06.06.2003 года № 71 «Об утверждении „Правил охраны недр“». Постановление гласит следующее: «Одновременно раздельная эксплуатация нескольких эксплуатационных объектов одной скважиной допускается при наличии сменного внутрискважинного оборудования, обеспечивающего возможность реализации раздельного учета добываемой продукции, промысловых исследований каждого пласта раздельно и проведения безопасного ремонта скважин с учетом различия давлений и свойств пластовых флюидов». В целом, такие требования применимы к 33 месторождениям ТНК-ВР и существует потенциал ускорения добычи более чем в 800 млн барр. нефти  с потенциальным количеством скважин более 4 тыс.

Существует диапазон технологий ОРЭ и мониторинга, которые могут применяться для обеспечения требований законодательства с определенной степенью точности. Выбор правильной технологии является критичным для получения максимальной пользы от инвестиций. Технологии ОРЭ, используемые в РФ, могут быть разделены на следующие категории:

1. Однолифтовые системы (системы  мониторинга без разделения пластов  (1.1); системы мониторинга / управления  с разделением пластов и одним  способом механизированной добычи (1.2); системы мониторинга / управления с разделением пластов и двумя способами механизированной добычи (1.3)).

2. Двухлифтовые системы – 100% независимые системы ОРЭ (параллельный  дизайн (2.1); концентрический дизайн (2.2)).

Технологии в категории 1 имеют  ряд недостатков, основными из которых являются взаимовлияние пластов, смешение добываемых флюидов, сложные процедуры для исследований каждого пласта, отложенная добыча и менее точный учет продукции. Технологии в категории 2 являются идеальными для ОРЭ и обеспечивают независимую добычу из каждого пласта. В то же время, они ассоциируются с технической сложностью и стоимостью, что требует целевого применения и надежности. Опция 2.1 (с двумя УШГН) успешно применяется несколько лет на месторождениях ОАО «Татнефть». Однако операционные условия ТНК-ВР очень сильно отличаются (98% скважин добывают механизированным способом, 90% из них работают с УЭЦН на глубинах более 2 тыс. м). Эти условия побудили экспертов ТНК-ВР протестировать альтернативную технологию УЭЦН-УЭЦН с концентрической конструкцией (опция 2.2) впервые в России.