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

Комбинированные системы поддержания пластового давления

Система поддержания пластового давления (ППД) в компании «Татнефть» была сформирована в конце 1950-х – начале 1960-х годов. На тот момент с ее помощью решалась задача утилизации пластовой воды. Со временем была создана централизованная система ППД, включавшая крупные кустовые насосные станции (КНС) с большим количеством обслуживаемых нагнетательных скважин. Позднее в связи со снижением объемов закачек был осуществлен достаточно радикальный переход на так называемые малорасходные насосы. Вместо ЦНС-180 стали внедряться насосы типа ЦНС-80, ЦНС-45 и ЦНС-63, а также индивидуальные низкопроизводительные насосные установки.

В последние 10-15 лет компания неоднократно разрабатывала разные концепции реконструкции и развития системы ППД. Текущий этап развития (2016-2020 годы) характеризуется повышенным вниманием к совместному решению вопросов разработки месторождений и технического переоснащения систем ППД. Сегодня отмечается тенденция увеличения доли низкопроницаемых пластов, что обуславливает необходимость индивидуального подхода к довыработке обособленных залежей с применением различных методов заводнения. Все это требует перевода инфраструктуры систем ППД на децентрализованную схему, внедрение которой сдерживается высокими затратами на «расшивку» водоводов, установку индивидуальных насосов, которые не окупаются только за счет экономии энергии, без учета «дополнительной» или «сохраненной» добычи.

19.06.2019 Инженерная практика №05/2015
Фаттахов Рустем Бариевич Заведующий лабораторией систем промысловых коммуникаций ППД ТатНИПИнефть, доцент, к.т.н.
Степанов Валерий Федорович Ведущий инженер института "ТатНИПИнефть" ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина.

Основной недостаток централизованной системы ППД состоит в отсутствии возможности эффективного управления закачкой, в связи с чем растет количество скважин, подключенных к одному и тому же водоводу. Количество штуцеров при этом может доходить до 2/3 на одну КНС, а число скважин на станцию зачастую достигает 50-70 единиц.

В рамках программы развития системы ППД ОАО «Татнефть» на период до 2020 года был разработан алгоритм анализа возможностей осуществления геолого-технических и инфраструктурных изменений, предусматривающий следующий порядок действий. В первую очередь, следует выбрать участки, которые характеризуются пониженным пластовым давлением, с одной стороны, и наличием больших остаточных запасов, – с другой. После отбора проблемных участков, отвечающих данным критериям, для них строится детальная геолого-гидродинамическая модель, на основе которой формируется перечень ГТМ и оценивается эффект от их применения. После получения необходимых данных проводится технико-экономическое обоснование (ТЭО) комплекса геолого-технических и инфраструктурных мероприятий. На основе ТЭО можно вносить конкретные изменения в структуру системы ППД: оптимизировать «расшивку» водоводов, производить индивидуализацию закачки по скважинам, очистку призабойной зоны, очистку или доочистку воды как на участках, так и на отдельных скважинах, а также принимать решение о применении частотного регулирования (ЧРП) режимов работы насосов ППД (что далеко не всегда себя оправдывает), внедрении дополнительных систем автоматизации и т.д.

КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ППД

Сам принцип централизованной закачки рабочего агента ППД не предполагает возможности осуществления «адресных» закачек. Поэтому неизбежен переход к комбинированной системе, которая, с одной стороны, позволит производить закачку в нагнетательные скважины с высокой приемистостью, используя все группы насосов, применяемых в настоящее время. Эти насосы достаточно эффективны при закачке, в которой не так важен контроль объемов и величин давлений. Элементы централизованной закачки могут сохраняться и для обособленной группы низкоприемистых скважин.

С другой стороны, в рамках комбинированной системы при необходимости в скважинах с низкой приемистостью и скважинах высокого давления можно дополнительно использовать различные элементы индивидуальной закачки.

Таким образом, при осуществлении комбинированной закачки сохраняются все основные преимущества централизованной схемы, прежде всего, простота обслуживания и низкие эксплуатационные затраты, но при этом элементы децентрализации позволяют осуществить гарантированную закачку в наиболее «ответственные» (приоритетные) скважины. В этом случае обеспечивается дополнительное снижение затрат на эксплуатацию низконапорных трубопроводных систем. Кроме того, появляется возможность проведения регулировочных мероприятий по ограничению мощности насосного оборудования КНС в контрольный период, что позволяет достичь высокого экономического эффекта без критического изменения параметров пластового давления.

Наиболее распространенный тип КНС, применяемый при комбинированной закачке, – это станции с множеством блоков гребенок, выносных пунктов и десятками подключенных скважин, в том числе со штуцерами. Несмотря на то, что подобная система хорошо отлажена, она достаточно легко может выходить из баланса.

Рис. 1. Зависимость расхода воды от давления на штуцерах и регуляторах расхода пружинного типа
Рис. 1. Зависимость расхода воды от давления на штуцерах и регуляторах расхода пружинного типа

При использовании штуцеров, как известно, может происходить перерасход воды и избыточная закачка, что невозможно в случае применения регуляторов расхода пружинного и револьверного типов, широко применяемых в ОАО «Татнефть» в последнее время (рис. 1).

При росте давления в системе, например, при отключении скважин или увеличении давления на входе насоса (так как система общая и от одних очистных сооружений работает множество КНС, что провоцирует колебания давления) возможна избыточная закачка воды в высокоприемистые скважины, при этом возникает риск недостаточной закачки в низкоприемистые скважины. Ограничить закачку в высокоприемистые скважины позволяет использование регуляторов давления.

ПРИМЕРЫ ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ППД

Рассмотрим несколько практических примеров децентрализации (индивидуализации) системы ППД. Сегодня в компании функционируют две системы КНС (КНС40 и КНС40М), к которым подключены скважины смешанной приемистости. Было принято решение закольцевать эти две КНС посредством «расшивки», то есть выделения в отдельные группы высокои низкоприемистых скважин (рис. 2). В некоторые из них была произведена индивидуальная закачка отдельным насосом, что обеспечило дополнительную добычу нефти. Срок окупаемости в данном случае составляет около трех лет. В тех случаях, когда КНС были расположены на одной площадке срок окупаемости составил 2,3 года за счет снижения затрат на их обслуживание.

Рис. 2. Варианты оптимизации КНС 40 и КНС 40М
Рис. 2. Варианты оптимизации КНС 40 и КНС 40М

Благодаря использованию ЭЦН на диктующих скважинах удалось снизить давление и расход воды в системе, однако экономический эффект в основном обусловлен снижением расхода электроэнергии.

Второй пример – это высоконапорная система, построенная на участке дамбы на реке Кама. В данном случае закачка пресной воды осуществлялась под высоким давлением. При оптимизации системы был выполнен переход на низконапорную схему, что позволило использовать тонкостенные трубы. В каждую скважину были установлены индивидуальные насосы, тем самым была обеспечена возможность закачки сточных вод на этом сложном с экологической точки зрения объекте.

Переход на низконапорные системы возможен по двум направлениям: построение системы «с нуля» (изначально используются тонкостенные трубы, так как давление составляет не 10-20, а менее 4 МПа) и использование старых труб (более 10 лет эксплуатации). При втором варианте отмечается статистически значимое снижение частоты порывов при понижении давления на 10-20 атмосфер.

ОРГАНИЗАЦИЯ МЕЖСКВАЖИННОЙ ПЕРЕКАЧКИ ПРЯМОГО ДОЖИМА

Классическая схема децентрализованной закачки, применяемая в компании, – это межскважинная перекачка (МСП) прямого дожима, при которой водонапорная скважина-донор подает воду в 1-2 нагнетательные скважины. К преимуществам этой технологии можно отнести экономию, достигаемую за счет снижения расходов на прокладку труб и энергообеспечение. Говоря о недостатках МСП, стоит отметить, что при работе скважины-донора на 1-2 скважины и выходе из строя одной из нагнетательных скважин приходится останавливать всю систему, при этом ситуацию не спасает даже использование частотно-регулируемого привода.

Подобная проблема обуславливает переход от децентрализации к некоторой централизации. Скважины-доноры обвязываются несколькими нагнетательными скважинами, что позволяет повысить гибкость системы. При остановке одной из, например, десяти нагнетательных скважин, сохраняется возможность управления этой скважиной при помощи частотно-регулируемого привода. При этом исключается необходимость остановки всей системы.

Рис. 3. Технологическая схема совместной закачки воды насосами систем КНС и МСП
Рис. 3. Технологическая схема совместной закачки воды насосами систем КНС и МСП

Для повышения стабильности работы МСП, особенно при наличии одиночных скважин-доноров, целесообразно производить подключение КНС к общей централизованной системе (рис. 3). В этом случае добывающая скважина-донор будет подавать воду не в индивидуальную скважину, а в общую систему в постоянном режиме. Важно лишь соблюдать принцип совместимости вод, требования к качеству воды и т.д. Подобная схема может применяться не только для МСП, но и для осуществления кустового сброса воды.

Рис. 4. Технологическая схема совместной закачки воды насосами систем КНС и шурфовой КНС
Рис. 4. Технологическая схема совместной закачки воды насосами систем КНС и шурфовой КНС

ПРИМЕНЕНИЕ СХЕМ ШУРФНОЙ ЗАКАЧКИ И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ НАСОСОВ

В последнее время в ОАО «Татнефть» также используются различные схемы шурфной закачки. Например, сочетание централизованной и децентрализованной систем, при котором закачка ведется до определенного уровня давления по общей схеме (от общей КНС), а начиная с определенных значений производится дозакачка при помощи индивидуальных насосов (рис. 4).

Наряду с этим повышенное внимание уделяется в том числе совершенствованию индивидуальных насосов для нагнетательных скважин. На данный момент разработаны и внедрены различные варианты таких конструкций насосов как погружных, так и с верхним приводом. При осуществлении индивидуальных закачек необходимо тщательно контролировать качество воды, которая зачастую нуждается в доочистке. В этом отношении хорошо зарекомендовали себя трубные делители фаз. Для высокообводненной продукции скважин, представляющей собой воду с легко отделяющейся нефтяной «пленкой», которая сбрасывается в систему нефтесбора, требуется проектирование дополнительных очистных систем.

В заключение хотелось бы отметить, что если в 2000 году доля закачиваемой централизованными КНС воды в ОАО «Татнефть» составляла 100%, то в настоящее время она приближается к 90%. Таким образом, происходит постепенный переход на децентрализованные и комбинированные схемы. Учитывая положительный эффект как с точки зрения геологии и разработки отдельных участков, так и с точки зрения энергоэффективности, работы в этом направлении планируется продолжить.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Использование устройства «штуцер-клапан» в системе ППД
Стеклопластиковые трубы – импортозамещение и экономическая эффективность для систем ППД и утилизационных скважин
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №01/2021

Инженерная практика

Выпуск №01/2021

Поддержание пластового давления. Повышение нефтеотдачи. промысловые трубопроводы. Подготовка нефти
Матрица применения потокоотклоняющих технологий на карбонатных коллекторахПовышение экономической и технологической эффективности системы поддержания пластового давленияБорьба с гипсовыми отложениями на внутренней поверхности водоводов высокого давления и другого оборудованияОчистка подтоварной воды от нефтепродуктов и твердых взвешенных частицУвеличение нефтеотдачи с применением закачки в пласт дымового газа и комбинации пара и диоксида углеродаБетонные покрытия для промысловых трубопроводов с теплогидроизоляцией и морских трубопроводов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Поддержание пластового давления
ДОБЫЧА ‘2021.
Ежегодная научно-практическая отраслевая конференция

ДОБЫЧА’ 2021: Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин, ППД.

Новые даты: 27-29 апреля 2021 г., г. Москва
27-29 апреля 2021 года ООО «Инженерная практика» проводит IV Ежегодную производственно-техническую конференцию «ДОБЫЧА 2021: Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин, ППД». Ежегодное совещание носит рабочий характер и направлено на обсуждение применения лучших практик в области актуальных вопросах механизированной добычи нефти. К участию приглашаются Эксперты вертикально-интегрированных компаний, научных центров, поставщиков технологических решений, производителей оборудования и нефтепромысловой химии. Форма участия: очная/заочная (по запросу).