Фастовец Андрей Викторович Руководитель инженерной службы механизированной добычи Schlumberger

Шарманов Сергей Анатольевич Директор по сервису и продажам KUDU в России

Емельянов Валерий Владимирович Старший инженер по информационным решениям в области добычи УВ подразделения Интегрированных программных решений «Шлюмберже»

Центр мониторинга УЭЦН «Шлюмберже» добился бесперебойного и качественного экспертного контроля эксплуатации механизированного фонда скважин за счет применения программного решения Avocet ESP Surveillance. Использование современной программной платформы управления промысловыми данными Avocet дает возможность сбора и анализа больших массивов промысловых данных, построения и визуализации отчетов, автоматизации рабочих процессов. Это позволяет максимально эффективно решать различные производственные задачи, связанные с наблюдением за скважинами, оснащенными системами механизированной добычи, и оптимизацией процесса выработки запасов или управлением активами.

К основным задачам, решаемым специалистами центра мониторинга УЭЦН компании «Шлюмберже», относятся увеличение наработки погружного оборудования на отказ (ННО); снижение внутрисменных простоев и потерь добычи (ВСП); оптимизация операций по отбору жидкости из скважин; снижение удельного энергопотребления оборудования; сопровождение вывода скважин на режим (ВНР); непрерывный мониторинг дебитов скважин при помощи методов виртуальной расходометрии; анализ неустановившихся режимов работы и состояния призабойной зоны пласта (ПЗП).

Организация процесса мониторинга добычи схематично представлена на рис. 1.

УДАЛЕННЫЙ СБОР ДАННЫХ

Преимуществом решения является возможность подключения к существующей инфраструктуре. Получаемые в реальном времени от систем погружной телеметрии и наземного оборудования данные поступают в Avocet напрямую из системы телемеханики (SCADA) заказчика. При отсутствии подключения к SCADA (например, при эксплуатации единичных, удаленных скважин) связь с контроллерами осуществляется через спутниковый канал посредством системы LiftWatcher производства «Шлюмберже» (рис. 2). Локальное кэширование данных дополнительно повышает надежность и производительность работы системы.

МОНИТОРИНГ И ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ

Для каждого отслеживаемого параметра обеспечивается возможность установки двух уровней срабатывания оповещений, что позволяет легко настроить систему защиты под конкретные скважинные условия и анализировать (корректировать) отклонения в режимах работы оборудования до момента физического срабатывания уставок защит в контроллере станции управления (СУ), предотвращая таким образом частые остановки скважин и потери добычи. Встроенные интеллектуальные алгоритмы позволяют отслеживать изменение нескольких параметров одновременно и автоматически идентифицировать типичные нештатные ситуации, приводящие к отказам УЭЦН (например, работу при закрытой задвижке, срыв подачи, засорение рабочих органов насоса и др.).

В отличие от базовых уставок и защит, реализуемых на уровне контроллера СУ и обеспечивающих отключение оборудования при достижении заданных пороговых значений контрольных параметров, удаленный экспертный контроль нацелен на своевременное обнаружение проблем и по возможности превентивное устранение причин, либо снижение негативного эффекта.

При выявлении нежелательных или потенциально аварийных режимов эксплуатации оборудования создаются три уровня оповещений с уведомлением по телефону, СМС и/или электронной почте согласно установленному регламенту взаимодействия с заказчиком. Первый уровень (незначительное событие, зеленый код) – это минимальный риск отказа УЭЦН (существует потенциал оптимизации, требуется разработка корректирующих мероприятий). Второй уровень (серьезное событие, желтый код) –потенциально опасный режим эксплуатации, требующий принятия действий для стабилизации работы УЭЦН. И третий уровень (критическое событие, красный код) подразумевает высокий риск отказа УЭЦН, который требует немедленного вмешательства.

Система позволяет ранжировать скважины по уровню отклонения от базовых рабочих параметров, предоставляя оператору возможность моментальной визуальной оценки состояния фонда и отбора скважинкандидатов для последующей оптимизации.

ДИАГНОСТИКА, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ

Использование единой платформы Avocet обеспечивает глубокую интеграцию со специализированными программными продуктами «Шлюмберже», такими как DesignPro, симулятор PIPESIM, (рис. 3) для моделирования работы УЭЦН и системы скважина – пласт в текущих условиях. Это позволяет постоянно производить расчет дебита скважины с учетом влияния свободного газа и КПД, оперативно выявлять отклонения работы оборудования от начальных характеристик с оценкой остаточного ресурса, получать качественные входные данные для последующего анализа текущих показателей разработки пластов с использованием специализированных пакетов, а также рекомендовать варианты оптимизации работы УЭЦН, включая изменение режима эксплуатации, промывку насоса, проведение обработок ПЗП, смену типоразмера насоса и др.

УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОВИНТОВЫХ НАСОСОВ

За счет своих конструктивных особенностей винтовые насосы обладают рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с другими способами механизированной добычи нефти. В сочетании с погружным вентильным электродвигателем (ВЭД) спектр применения винтового насоса как наиболее эффективного способа добычи высоковязких нефтей значительно расширяется. Отсутствие штанговой колонны позволяет эксплуатировать скважины с осложненным профилем, на больших глубинах, а также использовать механический метод очистки лифта колонны НКТ от парафинистых отложений.

Предлагаемая компанией «Шлюмберже» компоновка установки электровинтового насоса состоит из винтового насоса (пары ротор – статор), приемного модуля с гибким валом, интегрированного опорного модуля с гидрозащитой, низкооборотного ВЭД и погружного блока ТМС (рис. 4).

Применение погружного низкооборотного ВЭД в качестве привода винтового насоса предоставляет следующие преимущества. Прежде всего, из компоновки исключается понижающий редуктор. В свою очередь, отсутствие зависимости крутящего момента от скорости вращения вала ВЭД обеспечивает необходимую производительность винтового насоса в диапазоне оптимальной частоты вращения 100 750 об./мин. Энергоэффективные характеристики ВЭД делают способ эксплуатации скважин установками электровинтовых насосов наиболее экономичным/наименее энергозатратным на малодебитном фонде (рис. 5).

В структуре малодебитного фонда скважин ПАО «НК «Роснефть» доля ШГН резко сокращается на скважинах с глубиной спуска насоса свыше 1500 метров. Отсутствие штанговой колонны позволяет рассматривать электровинтовые погружные установки как наиболее предпочтительный способ эксплуатации скважин данного фонда.

Технические характеристики установок ЭВН производства «Шлюмберже» обеспечивают широкий диапазон по напорным характеристикам и производительности и позволяют расширить область применения винтовых насосов (см. таблицу).

К основным преимуществам винтовых насосов с низкооборотным погружным ВЭД можно отнести высокую энергоэффективность (снижение энергопотребления на 30-50% по сравнению с УЭЦН аналогичной производительности); возможность эксплуатации скважин с высоким объемным содержанием мехпримесей (до 30%); отсутствие обрывов колонны насосных штанг; увеличенную глубину спуска установки (более 2000 м) и свободный лифт, который позволяет использовать механические методы очистки, например, скребкование.

В совокупности все это делает данный способ эксплуатации скважин одним из самых эффективных и привлекательных по сравнению с другими методами механизированной добычи.

Подразделением механизированной добычи компании «Шлюмберже» взят курс на максимальное импортозамещение с использованием производственных и инженерных центров на территории РФ, что позволяет в текущих рыночных условиях предлагать нефтяникам надежные и энергоэффективные решения по конкурентным ценам. Применение погружного оборудования и решений в области удаленного мониторинга и оптимизации механизированного фонда скважин, предлагаемых нашей компанией, обеспечивает существенное продление срока службы оборудования и снижение общих эксплуатационных затрат.