Процесс образования и выноса мехпримесей включает в себя три стадии. Сначала происходит образование частиц под действием горного давления. Затем под действием депрессии взвешенные частицы выносятся на поверхность, при этом большую роль играет вязкость флюида: чем выше вязкость, тем меньший градиент давления требуется для выноса мехпримесей. И наконец, под действием флотации (увлечение частиц глобулами нефти за счет сил поверхностного натяжения) осуществляется поднятие частиц до приема насоса. В структуре мехпримесей выделяются частицы горной породы от разрушения скелета пласта, и проппант, оставшийся после ГРП. Интенсивность выноса мехпримесей зависит от условий эксплуатации скважин, а именно от депрессии, дебита нефти и глубины залегания пласта.

ХАРАКТЕРИСТИКА ФОНДА

Основную долю действующего фонда УЭЦН «РНЮганскнефтегаза» составляют скважины с КВЧ от 100 до 500 мг/л, значительная часть скважин осложнена КВЧ до 100 мг/л, скважины с КВЧ 500 мг/л и более встречаются гораздо реже (рис. 1).

В настоящее время фонд, осложненный абразивами из пласта, примерно вдвое больше, чем фонд, осложненный абразивами после ГРП, что указывает на разрушение горной породы в качестве основной причины образования мехпримесей на скважинах «РН-Юганскнефтегаза».

На первом месте среди причин преждевременных отказов УЭЦН находится засорение мехпримесями (27% отказов), далее следуют солеотложения (16%) и необеспеченный приток (11%) (рис. 2).

На протяжении трех последних лет доля фонда, осложненного выносом мехпримесей, остается на уровне 40% (рис. 3). В 2011 году фонд, осложненный выносом мехпримесей, составит 38% от действующего фонда. Снижение этого показателя достигается путем проведения специальных мероприятий.

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ МЕХПРИМЕСЕЙ

Существующие методы защиты УЭЦН от воздействия механических примесей можно подразделить на три группы: технологические, технические и химические. Технологические подразумевают очистку забоя скважины с применением устройств для очистки забоя скважины (УОЗС), ГНКТ и т.д. Технические методы включают применение УЭЦН в износостойком исполнении и УЭЦН с открытой ступенью, а также использование специального оборудования по защите УЭЦН от мехпримесей (забойные фильтры, фильтры под УЭЦН, фильтры в составе УЭЦН, верхние шламоуловители). Среди химических методов можно выделить применение проппанта RCP (со смоляным покрытием) при проведении ГРП и обработку призабойной зоны пескопроявляющей скважины реагентом в целях ее закрепления.

Для профилактики засорения УЭЦН и в целях борьбы с отказами погружного оборудования по мехпримесям в «РН-Юганскнефтегазе» осуществляется несколько групп мероприятий.

Во-первых, подготовка скважины при ремонте (очистка призабойной зоны и ствола скважины, в том числе с помощью установки ГНКТ).

Во-вторых, проведение контрольных проверок качества вывода на режим и эксплуатации скважин. Все 100% выводов скважин на режим после ГРП производятся с использованием частотных преобразователей.

Во-третьих, непосредственная борьба с засорением мехпримесями, а также с высоким уровнем КВЧ, сопряженная с внедрением фильтров для защиты УЭЦН от мехпримесей, шламоуловителей ШУМ, входных фильтров-модулей ЖНШ, а также ЭЦН в износостойком исполнении.

В-четвертых, применение химических методов защиты — закачка полимерных композиций типа «Геотерм-01», связывание слабосцементированной породы химическими реагентами и т.д.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СКВАЖИН ОТ МЕХПРИМЕСЕЙ

С учетом особенностей скважин, осложненных мехпримесями, применение технологических методов защиты может решить проблему лишь отчасти. Более предпочтительно использование технических методов, в частности применение специальных фильтров для УЭЦН.

В настоящее время в «РН-Юганскнефтегазе» 120 УЭЦН действующего фонда скважин оборудовано фильтрами для защиты от мехпримесей и остатков проппанта, что соответствует 4,2% фонда, осложнен- ного мехпримесями. Применяются фильтры ЖНШ различных производителей, трех типов конструктивного исполнения — забойные, расположенные под УЭЦН и входящие в состав установки (табл. 1; рис. 4). Наибольшее предпочтение отдается последнему типу фильтров.

Шламоуловитель ШУМ применяется для защиты отечественных УЭЦН при работе со средой с КВЧ более 100 мг/л для УЭЦН обычного исполнения и более 500 мг/л для УЭЦН износостойкого исполнения. Шламоуловители типа ШУМ можно устанавливать с УЭЦН 5-го габарита производительностью не более 125 м³/сут и УЭЦН габарита 5А производительностью не более 199 м³/сут.

Фильтр МВФ используется для защиты отечественных УЭЦН в скважинах после ГРП, а также с КВЧ более 100 мг/л для УЭЦН обычного исполнения и более 500 мг/л для УЭЦН износостойкого исполнения. Фильтры МВФ принято использовать с УЭЦН 5-го габарита производительностью от 45 до 360 м³/сут (в зависимости от длины МВФ от 3 до 6 м) и УЭЦН габарита 5А производительностью от 170 до 360 м³/сут (в зависимости от длины МВФ от 3 до 6 м). При комплектации УЭЦН также необходимо учитывать максимальную допустимую нагрузку на вал МВФ: для МВФ 5-го габарита она должна составлять не более 108 кВт, для МВФ 5А габарита — не более 179 кВт.

Фильтр ЖНШ применяется для защиты отечественных УЭЦН в скважинах после ГРП, а также при КВЧ более 100 мг/л для УЭЦН обычного исполнения и более 500 мг/л для УЭЦН износостойкого исполнения. ЖНШ применяются для УЭЦН 5-го габарита производительностью от 115 до 440 м³/сут (в зависимости от длины ЖНШ от 3 до 12 м) и для УЭЦН габарита 5А производительностью от 120 до 460 м³/сут (в зависимости от длины ЖНШ от 3 до 12 м). При комплектации УЭЦН также необходимо учитывать максимальную допустимую нагрузку на вал ЖНШ: для ЖНШ 5-го габарита она должна составлять не более 65 кВт, для ЖНШ габарита 5А — не более 178 кВт.

Фильтр-насадка ФНТ применяется для защиты отечественных УЭЦН в скважинах после ГРП и при КВЧ, превышающей 100 мг/л для УЭЦН обычного исполнения и более 500 мг/л для УЭЦН износостойкого исполнения. Пропускная способность фильтра находится в пределах 300 м3/сут.

Следует отметить, что в компании особое внимание уделяется внедрению новой техники, ведется мониторинг новых разработок в области борьбы с засорением мехпримесями. В 2011–2012 годах планируется провести испытания гидравлического центробежного (ФГЦ-114-250), входного (ФЩ-МВБ) и блочного регулируемого фильтров (ФБР) и сепаратора мехпримесей (СМ-ШБ).

Фильтры, применяемые на скважинах компании, показали свою эффективность, что подтверждается приростом НнО:для ЖНШ – +22%, для ШУМ – +70% (рис. 5). В среднем в результате применения фильтров наработка УЭЦН увеличивается в 1,2–1,7 раза. Дефектов, связанных с конструкцией фильтров, при разборе не выявлено.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ СКВАЖИН ОТ МЕХПРИМЕСЕЙ В 2011–2012 ГОДАХ

В 2011–2012 годах для защиты скважин от мехпримесей мы планируем провести следующие мероприятия:

• завершить испытания фильтра-насадки ФГЦ-114-250 производства ЗАО ПО «Стронг» и фильтра блочного регулируемого ФБР производства ООО «Русэлком» (до конца 2011 года);
• выполнить испытания пескоотделителей центробежного типа, в частности сепаратора мехпримесей — шламосборника СМ-ШБ5 (5А) производства ООО «ПК Борец» (2012 год);
• закончить испытания фильтра щелевого — модуля входного ФЩ-МВБ5 (5А) производства ООО «ПК Борец» и фильтра ФВПР РЕАМ-РТИ производства ООО «РЕАМ-РТИ» (2012 год);
• провести работы с заводами-производителями по конструктивному усовершенствованию применяемых фильтров (расширение диапазона по производительности, прочностным свойствам и т.п.);
• продолжить испытания по ограничению выноса мехпримесей из высокопроницаемых пластов с использованием полимерной композиции «Геотерм01», уже зарекомендовавшей себя на Мамонтовском месторождении;
• провести испытания технологии химического связывания слабосцементированной породы реагентом SECURE 2020 компании Champion Technologies.