Кукиев Петр Дмитриевич Начальник отдела ЭСУ ООО «НПП «ПСМ-Импэкс»

ГПШСН «Гейзер» может использоваться вместо УШСН и УЭЦН на скважинах периодического фонда, малодебитных, глубоких и искривленных скважинах, а также скважинах осложненного фонда с высоким содержанием механических примесей, АСПО и воды (рис. 1). Замена гидроприводом станка-качалки (СК), работающего в периодическом режиме, или ЭЦН, работающего в режиме автоматического повторного включения (АПВ), позволяет снизить засоренность и увеличить проницаемость призабойной зоны пласта.

Стандартная комплектация гидропривода включает мачту-опору, гидроцилиндр, блок-бокс, гидростанцию и электронную систему управления (ЭСУ) (рис. 2). Подача рабочей жидкости в гидравлический цилиндр приводит к возвратно-поступательным движениям штока гидроцилиндра и полированного штока колонны штанг.

Применение гидропривода позволяет повысить интеллектуализацию процесса добычи за счет оптимизации производительности (дебита) скважины и снижения затрат на электроэнергию и обслуживание. Кроме этого, увеличивается наработка подземного оборудования на отказ, а благодаря наличию электронных систем дистанционного мониторинга и управления сокращается время на перенастройку режимов работы оборудования.

К другим преимуществам гидропривода ШСН можно отнести возможность независимого регулирования скоростей подъема/опускания и ускорений штока, создания паузы (рис. 3). Например, за счет увеличения длины хода штанг обеспечивается сокращение числа циклов нагружения штанговой системы и клапанов скважинного насоса.

ГПШСН достаточно прост в транспортировке, монтаже, демонтаже и отладке. Монтаж «Гейзера» не требует фундамента: блок-бокс и мачта-опора монтируются на дорожные плиты. Весь процесс монтажа занимает от трех до шести часов. Таким образом, снижаются капитальные затраты на обустройство приустьевой площадки.

ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГПШСН

В ГПШСН реализованы ручной, автоматический и дистанционный режимы работы. Электронная система управления «Гейзером» полностью контролирует и регистрирует весь процесс работы ГП. В частности, она обеспечивает плавный пуск гидропривода, плавный реверс движения штока и бесступенчатое регулирование числа качаний. Система осуществляет контроль рабочих параметров гидропривода: нагрузки на шток гидроцилиндра, давления в гидросистеме, уровня и температуры масла, общей наработки, количества двойных ходов, а также позволяет выводить эти параметры в систему телеметрии верхнего уровня.

Помимо этого, ЭСУ предупреждает возникновение аварийных ситуаций, таких как заклинивание штока, обрыв колонны штанг и т.д., и может выполнять автоматический перезапуск гидропривода после отключения электроснабжения (или в случае возникновения других нештатных ситуаций), а также позволяет осуществлять дистанционное изменение параметров работы оборудования.

При необходимости к электронной системе управления ГПШСН можно подключить контрольно-измерительные приборы (КИП) состояния скважины: эхолот, датчик давления в коллекторе, СКЖ и скважинную часть ТМС (рис. 4). При подключении эхолота возможен режим работы гидропривода с автоматическим изменением параметров работы для поддержания динамического уровня в заданных пределах. Так, при росте уровня жидкости выше заданного максимального значения ЭСУ автоматически увеличивает скорость ее откачки. И наоборот — при падении уровня жидкости ниже заданного минимального значения скорость откачки автоматически снижается.

ПРИМЕНЕНИЕ ГПШСН ПРИ ОРЭ

Гидропривод «Гейзер» может применяться в сочетании как с однолифтовыми (без изменения конструкции), так и двухлифтовыми системами ОРЭ (параллельной конструкции) (рис. 5). В обоих случаях ГПШСН способен заменить собой стандартные схемы с одним илидвумя станками-качалками. В состав конструкции включаются два гидроцилиндра, установленные на одной мачте-опоре (без фундамента), один блок-бокс и одна гидростанция. Стандартная нагрузка на шток составляет 80 кН, максимальная — до 120 кН; длина хода устьевого штока — до шести метров (рис. 6).

Режимы работы гидропривода регулируются дистанционно: можно менять длину хода штока, частоту качаний, число двойных ходов, скорость подъема/опускания колонны штанг, добавлять паузу в верхней или нижней мертвых точках. В свою очередь, возможность регулирования интенсивности разгона и торможения в верхней и нижней мертвых точках позволяет оптимизировать работу подземного оборудования и увеличить дебит по сравнению с использованием типовых станков-качалок.

ПРИМЕНЕНИЕ ДЛИННОХОДОВОГО ГИДРОПРИВОДА ШСН

Еще одна область применения ГПШСН — это добыча нефти объемными насосами с глубины более 2500 м, которая требует применения специального оборудования: длинноходового наземного привода с ходом штока до шести метров и усилием 16-20 тонн (рис. 7). В настоящее время станки-качалки с требуемыми параметрами в России не производятся.

В 2013 году на одном из месторождений ХМАО (Няганьский регион) мы ввели в эксплуатацию шестнадцатитонные гидроприводы, предназначенные для добычи трудноизвлекаемых запасов с больших глубин. В этом году в Нефтеюганском регионе проводятся опытно-промысловые испытания двадцатитонных ГПШСН. В последнем случае глубина спуска ШСН составляет 2760 метров. Эксплуатация данной скважины с помощью ЭЦН закончилась неудачей — оборудование регулярно выходило из строя. В результате скважина почти два года провела в бездействующем фонде и была вновь введена в эксплуатацию после установки ГПШСН «Гейзер». На данный момент наработка оборудования составляет несколько месяцев,ни одного случая отказа гидропривода с момента запуска не зафиксировано.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ АСПО

Гидропривод «Гейзер» может использоваться в том числе для решения проблемы АСПО. При возникновении клина вследствие образования парафиновых отложений ГПШСН настраивается на специальный режим, цель которого — плавно возобновить работу насоса путем расхаживания колонны штанг. Дополнительно есть возможность применения скребков совместно со штанговращателем (рис. 10).

УДАЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Как известно, эксплуатация ШСН в скважинах с пластовой жидкостью, содержащей механические примеси (песок и пр.), приводит к повышенному износу оборудования и увеличению утечек через клапаны. Для решения данной проблемы в ГПШСН «Гейзер» был реализован специальный алгоритм, который переводит гидропривод в режим ускоренной прокачки пластовой жидкости через ШСН. При этом уменьшается длина хода и одновременно увеличивается число двойных ходов на определенный период (15-20 мин). На рис. 11 приведены две динамограммы, построенные до и после включения алгоритма удаления примесей. Первая показывает увеличение нагрузки в верхней точке хода и свидетельствует о наличии механических примесей в ШСН. На второй отчетливо видно, что увеличение нагрузки в верхней точке хода исчезло. Следовательно, проблему удалось решить.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ РАБОТЫ

В настоящее время нами разрабатываются и тестируются различные интеллектуальные алгоритмы работы ГПШСН «Гейзер». Один из таких алгоритмов позволяет на основании анализа динамограммы определять коэффициент заполнения насоса и дебит скважины, а также осуществлять пересчет поверхностной динамограммы в глубинную (рис. 12). Анализ динамограммы выполняется на каждом двойном ходе ЭСУ «Гейзер». По рассчитанному коэффициенту заполнения насоса система определяет параметры работы гидропривода для обеспечения режима оптимальной добычи.

Другой «интеллектуальный» алгоритм ЭСУ «Гейзер» позволяет на основе анализа формы динамограммы определять возможные проблемы с подземным оборудованием (рис. 13). На данный момент алгоритм также находится на этапе тестирования.