Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Технология и оборудование для эксплуатации скважин с боковыми стволами с применением канатной штанги

Технология эксплуатации скважин с применением канатной штанги была разработана ООО «ЭЛКАМ» совместно РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина и ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» для повышения эффективности добычи нефти из оборудованных УШГН скважин с боковыми стволами (БС) с внутренним диаметром 89 и 102 мм. В составе компоновки применяются канат высокой прочности и жесткости, заделки особой конструкции, а также специальный насос, устройство которого исключает зависание клапанов в условиях ВВЭ и повышенного содержания газа на приеме насоса.

28.05.2017 Инженерная практика №03/2017
Кропачев Артем Владимирович Старший менеджер департамента продаж по работе с нефтедобывающими компаниями России ООО «ЭЛКАМ»

Рис. 1. УШГН с канатной штангой
Рис. 1. УШГН с канатной штангой

ХАРАКТЕРИСТИКИ УШГН С КАНАТНОЙ ШТАНГОЙ

От стандартных УШГН данную технологию отличает наличие катаной штанги, которая устанавливается в месте максимальных темпов набора кривизны БС для устранения истирания колонны НКТ и штанг, а также для уменьшения сил трения в паре «штанги — трубы». Специальный насос в составе данной компоновки обеспечивает своевременное закрытие клапанов и принудительное движение плунжера вниз даже в случае отклонения оси скважины от вертикали до 65° (рис. 1).

Канат и НКТ в местах набора кривизны в составе УШГН с канатной штангой контактируют на значительном по длине участке, что снижает контактные напряжения, и как следствие протирание НКТ. При использовании данной установки исключается или значительно снижается поршневой эффект, обычно возникающий при муфтовых соединениях штанг, благодаря чему ускоряется движение штанг, а пробег и длина хода плунжера возрастают.

Также исключаются сложности с ослабленными или перезатянутыми соединениями, поломками из-за дефектов концов и коррозии соединений. Отсутствие муфтовых соединений способствует уменьшению износа и коррозионного разрушения штанг и труб.

Вес канатной штанги на 8-10% меньше веса обычной штанги, что снижает нагрузку на головку балансира станка-качалки. Кроме того, канат позволяет производить быстрый спуск и подъем скважинного оборудования.

При помощи УШГН с канатными штангами можно эксплуатировать наклонные стволы, в том числе БС с минимальным внутренним диаметром 89 мм. Угол отклонения от вертикали в месте установки насоса обычно составляет не более 65°, но при необходимости его можно увеличить до 90°. Установка рассчитана на применение в скважинах с глубиной зарезки БС 950-1800 м и длиной 400-600 м. Производительность установки зависит от внутреннего диаметра БС: при диаметре 89 мм и использовании НКТ 102 мм производительность составит 22 м3/сут, при диаметре 96 мм и 114 мм – 35 м3/сут.

Данный насос можно спускать на глубину до 2500 м.

Длина канатной штанги составляет до 2000 м при условии использования агрегата ПКС-5, при этом удлинение канатной штанги на 15% больше по сравнению с удлинением цельной штанги ШН19. Приведенное напряжение каната составляет 170 МПа, разрывное усилие – 470 кН. Масса каната достигает 2,4 кг/п.м, что примерно на 30% меньше по сравнению со стандартной стальной насосной штангой диаметром 22 мм, НнО – 5,5 млн циклов.

Хотелось бы подчеркнуть, что все приведенные критерии усреднены и зависят от многих факторов, поэтому при внедрении установки необходима детальная проработка каждой конкретной скважины-кандидата.

Рис. 2. Структура и внешний вид каната
Рис. 2. Структура и внешний вид каната

ХАРАКТЕРИСТИКА УЗЛОВ УШГН

В составе УШГН с канатной штангой используется специальный канат, разработанный и запатентованный РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Он представляет собой канат закрытой конструкции с внешним слоем Z-образной проволоки, одним слоем Х-О-образной проволоки и внутренней навивкой из О-образной проволоки (рис. 2; табл. 1).

Таблица 1. Характеристики каната
Таблица 1. Характеристики каната

Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость и прочность каната, а также исключает возможность его распушения в процессе эксплуатации и взаимодействие основной навивки каната с внешней средой.

Канат поставляется в двух исполнениях: обычном, рассчитанном на стандартные условия эксплуатации, и коррозионно-стойком – для эксплуатации в скважинах с высоким содержанием сероводорода.

Для соединения стандартных насосных штанг с канатом используются верхняя и нижняя заделки специальной конструкции (рис. 3; табл. 2). На нижней заделке расположен срезной винт, который в случае заклинивания оборудования позволяет беспрепятственно и с минимальными потерями поднять канат.

Рис. 3. Заделки канатной штанги
Рис. 3. Заделки канатной штанги
Таблица 2. Заделки канатной штанги
Таблица 2. Заделки канатной штанги

Срезной винт тарирован на усилие 80 кН+5% и срабатывает вне зависимости от глубины и нагрузки. Заделки в сборе с канатом испытываются на усилие 200 кН (20 000 кгс).

Поскольку данная технология рассчитана на применение в наклонно-направленных скважинах и в БС с углом установки хвостовика до 90°, стандартный ШГН в составе установки не всегда применим из-за риска подвисания шайбы клапана в насосе. Поэтому мы разработали насос специальной конструкции, состоящий из двух частей: собственно насоса и гидроусилителя в виде штока. Всасывающий и нагнетательный клапаны работают принудительно, исключая зависание клапанов из-за влияния газа и высокой вязкости жидкости.

Данный насос способен работать в условиях высокого содержания газа на приеме насоса, а также образования высоковязкой эмульсии (ВВЭ) вязкостью до 2500 мПа·с. Гидроусилитель создает дополнительное усилие вниз, необходимое для преодоления всех сил сопротивления при движении колонны штанг вниз (сил механического трения штанг о трубы и плунжера в цилиндре, гидродинамического сопротивления течению жидкости через нагнетательный клапан и др.).

Специалисты ООО «ЭЛКАМ» разработали линейку таких насосов для БС с внутренним диаметром 89 и 102 мм (табл. 3). Несмотря на установленное ограничение по глубине спуска 2200 м, на практике насосы способны работать на глубине порядка 2500 м. Нагнетательный клапан типа «седло-картель» в составе насоса используется в случае высоковязкой нефти, низком содержании асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ) и угле наклона более 60°, «седло-шар» – при высоком содержании АСПВ и угле наклона 40-60°.

Таблица 3. Характеристики специального насоса в составе компоновки УШГН с канатной штангой
Таблица 3. Характеристики специального насоса в составе компоновки УШГН с канатной штангой

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МОНТАЖА УШГН

Для монтажа УШГН с канатной штангой необходима следующая специальная техника (рис. 4):

  • специальный подъемник ПКС-5М;
  • комплект роликов для монтажа: БРН-1500 (блок роликовый нижний) и БРВС-1500 (блок роликовый подвесной);
  • зажим каната ЭНМ-2097.000;
  • зажим канатной штанги КШ20-01.000 производства ООО «Регион-Станко».
Рис. 4. Оборудование для монтажа УШГН с канатной штангой
Рис. 4. Оборудование для монтажа УШГН с канатной штангой

Бригада по монтажу канатной штанги располагает данным набором техники. Весь монтаж УШГН может быть произведен силами ООО «ЭЛКАМ».

Таблица 4. Показатели работы одной из скважин ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» до и после внедрения УШГН с канатной штангой
Таблица 4. Показатели работы одной из скважин ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» до и после внедрения УШГН с канатной штангой

ВНЕДРЕНИЕ УШГН С КАНАТНОЙ ШТАНГОЙ

По состоянию на ноябрь 2016 года на месторождениях ПАО «ЛУКОЙЛ» были внедрены и находились в работе порядка 36 УШГН с канатной штангой. В результате применения УШГН на скважинах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» дебит нефти участвовавших в испытаниях скважин увеличился в два раза и более. Кроме того, внедрение компоновок способствовало увеличению коэффициента подачи насоса и частоте качаний, а также снижению влияния свободного газа на приеме насоса на работу скважин, благодаря заглублению насоса (табл. 4; рис. 5).

Рис. 5. Работа скважины ООО ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ до и после внедрения УШГН с канатной штангой
Рис. 5. Работа скважины ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» до и после внедрения УШГН с канатной штангой

Результаты ОПИ УШГН в АО «Самаранефтегаз» также свидетельствуют об улучшении показателей работы скважин. Размещенные благодаря применению канатных штанг специальные насосы СПР 44/24-04 на глубинах 1025 и 970 м обеспечили прирост добычи (табл. 5; рис. 6).

Таблица 5. Показатели работы скважин в АО «Самаранефтегаз» до и после внедрения УШГН с канатной штангой
Таблица 5. Показатели работы скважин в АО «Самаранефтегаз» до и после внедрения УШГН с канатной штангой
Рис. 6. Работа скважин АО Самаранефтегаз до и после внедрения УСШН с канатной штангой
Рис. 6. Работа скважин АО «Самаранефтегаз» до и после внедрения УСШН с канатной штангой

По результатам проведенных в АО «Самаранефтегаз» ОПИ Департамент нефтегазодобычи ПАО «НК «Роснефть» рекомендовал применение данного оборудования в скважинах всех дочерних обществ компании.

В 2017 году 10 компоновок УШГН с канатной штангой будет поставлено в АО «Самаранефтегаз», 23 – в АО «Самотлорнефтегаз». В перспективе мы планируем внедрение этого оборудования на месторождениях других нефтяных компаний, работающих на территории Западной Сибири.

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КАНАТНОЙ ШТАНГИ

При внедрении УШГН с канатной штангой следует учитывать, что использование канатной штанги не позволяет устанавливать скребки-центраторы. Поэтому для борьбы с АСПО следует использовать термохимические методы.

Также необходимо учесть, что применение данного оборудования требует наличия инфраструктуры – автолебедок, специального инструмента, а также работы специальной бригады. В ООО «ЭЛКАМ» создан цех по эксплуатации канатной штанги, позволяющий осуществлять все необходимые виды сервисных работ, включая единовременный завоз и вывоз всей компоновки на скважину и со скважины; своевременное проведение ревизии, ремонта и подготовки оборудования к дальнейшей эксплуатации; оптимизацию процесса внедрения оборудования; оперативное реагирование на изменения условий эксплуатации скважин; и комплексный анализ работы оборудования и причин его отказов.

ООО «ЭЛКАМ» выражает готовность поставить компоновки для ОПИ и внедрения другим компаниям, работающим в Западной Сибири, и обеспечить их последующее полное сервисное обслуживание.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Артем Владимирович, может ли данная технология использоваться в условиях пластовых температур 90-100°С?
Артем Кропачев: Да, может – технология рассчитана на применение при температуре до 140°С.
Вопрос: Был ли у вас практический опыт применения технологии при столь высоких температурах?
А.К.: Пока такого опыта не было, но, поскольку конструктивных ограничений у оборудования в этом плане нет, мы готовы провести соответствующие ОПИ.
Вопрос: Применяются ли центраторы в местах максимальных темпов набора кривизны БС для предотвращения истирания НКТ?
А.К.: Нет, не применяются, поскольку данная технология как раз позволяет работать без центраторов, и при этом исключить истирание НКТ. Это связано с тем, что протир обычно происходит в штангах с трубами в месте расположения муфт, а в составе данной УШГН муфт нет.
Вопрос: Были ли отмечены в процессе ОПИ обрывы канатов?
А.К.: Да, обрывы канатов происходили два раза. Первый случай был связан с проведением СКО скважины, из-за чего проволоки каната деформировались, вызвав снижение прочности. Второй случай был связан с отсутствием у плунжера хода вниз, что вызвало перегиб и последующий обрыв каната.
Реклама Дисковый фильтр производства АО «Новомет-Пермь» помог увеличить наработку УЭЦН в семь раз!
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Новые разработки в области композитных трубных изделий для осложненного фонда скважин
Оборудование для работы УЭЦН в условиях интенсивного выноса механических примесей
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №07/2017

Инженерная практика

Выпуск №07/2017

Управление разработкой месторождений. Механизированная добыча. Промысловые трубопроводы
Гелеполимерное заводнение карбонатного коллектораМетодика проектирования нестационарного заводненияТрансформация системы разработкиПроектирование разработки многозабойными скважинамиМикробиологическое и водогазовое воздействие на залежиНасосное оборудование и скважинные компоновки для ППДИспытания компоновок ОРЭ с управляемыми клапанамиВнутренняя защита сварных швов трубопроводов втулкамиИспытания трубопровода из гибких армированных труб высокого давления
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
Мониторинг — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

Мониторинг ‘2017 Системы мониторинга и управления для эксплуатации мехфонда и контроля разработки месторождений

19-21 сентября 2017 г., г. Пермь
Интеллектуализация процессов добычи нефти (автоматизация, телемеханизация, интеллектуальные станции управления) с целью сокращения затрат, повышения наработки оборудования и дебита жидкости, увеличения энергоэффективности и контроля разработки месторождений, внедрение нового программного обеспечения, геофизического оборудования, интеллектуализация систем одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и др.
Общая информация Планируется
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — сентябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

11 - 15 сентября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми (отель «Урал») в рамках авторского курса С.Балянова.