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.

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.

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.

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.

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.