Глуходед Александр Владимирович Заведующий лабораторией техники и технологии добычи нефти института «ТатНИПИнефть» ПАО «Татнефть» имени В.Д. Шашина

Балбошин Виктор Александрович Старший научный сотрудник отдела эксплуатации и ремонта скважин института «ТатНИПИнефть»

По состоянию на октябрь 2014 года установками ОРД в ОАО «Татнефть» были оснащены в общей сложности 1523 скважины, 811 из которых эксплуатируются однолифтовыми установками и 246 — двухлифтовыми. На 168 скважинах применяются установки для ОРДиЗ, на 22 — установки ОРД для скважин малого диаметра, пять скважин оснащены установками с разделительным поршнем. Также внедрены четыре компоновки для ОРЭ трех объектов и одна — с разделительным поршнем для подъема продукции по эксплуатационной колонне.

При помощи компоновок ЭЦН-ШГН эксплуатируются 266 скважин, включая 30 с раздельным подъемом продукции. Суммарная накопленная добыча по фонду ОРД составляет более 6 561,2 тыс. т, средний прирост дебита на одну скважину — 3,61 т/сутки.

По состоянию на первое октября 2014 года установки для ОРЗ внедрены в 644 скважинах, общий накопленный объем закачки по подключенным пластам составил 24,7 млн м³ воды, а дополнительная накопленная добыча нефти реагирующими добывающими скважинам — 1399,7 тыс. тонн.

Наконец, установками внутрискважинной перекачки (ВСП) жидкости оснащены 30 скважин компании, общий накопленный объем закачки по ним составляет 1042,6 тыс. м³, дополнительная накопленная добыча нефти по реагирующим добывающим скважинам — 66,402 тыс. тонн.

ОДНОЛИФТОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОРЭ

Это одна из самых простых и недорогих установок для ОРЭ (рис. 1), позволяющая определять такие параметры по каждому из пластов, как дебит (по динамограмме и КВУ при кратковременной остановке), обводненность (путем переналадки насоса или химико-аналитическим методом), а также забойное давление — по динамограмме. Установки этого типа разработаны для эксплуатационных колонн (ЭК) диаметром 146 и 168 мм.

За счет оснащения компоновки измерительными приборами производства ООО «НПТ АлойлСервис» установка позволяет получать информацию о забойном давлении и температуре по каждому из объектов в процессе эксплуатации (рис. 2). Кроме того, установка может быть оборудована специальным прибором для определения обводненности производства ООО «НПТ АлойлСервис». Пока что данный прибор работает в тестовом режиме.

Отметим, что до внедрения компоновки этого типа при использовании однолифтовых установок для определения обводненности нам приходилось, меняя положения плунжера, переходить на один объект и работать в расчетной зоне. Это достаточно сложный и затратный процесс, требующий участия бригады ремонтников для выполнения технологических операций, включающих изменение параметров работы станкакачалки. В отдельных случаях выполнить спуск плунжера просто не получалось. Сейчас многие однолифтовые установки ОРЭ оснащаются гидравлическим приводом производства ООО «ТМС Групп», который позволяет легко проводить «переподгонку» плунжера и менять параметры работы привода фактически без выезда специалиста на скважину (рис. 3).

Несколько лет назад мы внедряли однолифтовые установки для ОРЭ на скважинах ПО «Белоруснефть». Из-за повышенного газосодержания установки оченьбыстро выводились в ремонт. Тогда для увеличения срока работы данного оборудования, специалисты ПО «Белоруснефть» самостоятельно произвели доработку оборудования, установив под пакер хвостовик специальной конструкции с отводом газа из подпакерного пространства (рис. 4).

ДВУХЛИФТОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОРЭ

Двухлифтовые установки для ОРЭ были специально разработаны для использования в скважинах с ЭК-146 и 168 (рис. 5). Их основное преимущество заключается в обеспечении раздельного подъема продукции одновременно из обоих пластов. В данном случае дебиты пластов и обводненность определяются
методом прямого замера, в то время как забойное давление верхнего пласта замеряется по уровню, а нижнего — по динамограмме.

Применительно к данной установке хотелось бы обратить внимание на двухлифтовую устьевую арматуру (рис. 6). Дело в том, что при использовании стандартных видов арматуры (ООО «УК «ТМС Групп» и ООО «Завод НГО «ТЕХНОВЕК») в ряде случаев возникали проблемы при спуске ГНО вследствие невозможности установки превентора. В ОАО «Татнефть» мы с этим никогда не сталкивались, но вопросы, связанные с работой арматуры, другими компаниями поднимались не раз. Поэтому была разработана специальная арматура, рассчитанная на давление 210 атм и позволяющая производить безаварийный спуск установки.

Отметим также, что помимо станков-качалок, в сочетании с двухлифтовыми установками сегодня также может применяться гидравлический привод (рис. 7).

Еще одна проблема при ОРЭ двухлифтовыми компоновками состоит в том, что при использовании двух станков-качалок расстояние между траверсами очень незначительное, что также приводило к авариям из-за того, что одна траверса цеплялась за другую. Изначально мы просто ставили между ними защитную пластину. Впоследствии для исключения зацепов и поворотов траверс мы разработали специальное устройство, которое в настоящее время активно внедряем.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ОРД С РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫМ ПОРШНЕМ

Слабой стороной установок для ОРД с разделительным поршнем всегда были полые штанги. Мы пробовали использовать полые штанги разных конструкций и производителей, однако во всех случаях результаты были далеки от идеальных.

Тогда на базе установки для ОРЭ с разделительным поршнем (рис. 8) были разработаны и внедрены еще две компоновки с раздельным подъемом продукции. Это установка с разделительным поршнем и раздельным подъемом продукции по основной колонне НКТ и дополнительному лифту (рис. 9, слева). Фактически оборудование представляет собой двухлифтовую установку, но в отличие от классической двухлифтовой схемы в данном случае используются один насос и, соответственно, одна колонна штанг и один привод. По дополнительному лифту происходит только подъем продукции без работы штанг. Одна такая установка была внедрена в прошлом году в НГДУ «Ямашнефть». По состоянию на октябрь 2014 года компоновка отработала порядка восьми месяцев.

Также сегодня мы применяем установки для ОРД с разделительным поршнем и подъемом продукции одного из пластов по эксплуатационной колонне (рис 9, справа). Как правило, по ЭК поднимается более вязкая продукция. Продукция второго объекта поднимается по НКТ. Внедряя данную схему, некоторые предприятия смогли воспользоваться правом на получение льготы по НДПИ, поскольку в данной установке реализованы раздельный подъем и учет продукции. При эксплуатации данных установок дебиты пластов и обводненность определяются путем проведения раздельных замеров по каждому из каналов; забойное давление измеряется посредством спускаемого на геофизическом кабеле скважинного комплекса СПМ.АС (системы постоянного мониторинга).

Установкой для ОРД с разделительным поршнем и подъемом продукции по ЭК оснащена одна скважина компании. Внедрение состоялось в августе 2014 года. В других нефтяных компаниях также используются компоновки этого типа. Одна из них отработала больше двух лет и в настоящее время находится в работе; ремонтов на скважине не проводилось. Наработка второй компоновки составила порядка 1,5 лет. Учитывая положительный опыт внедрения, сейчас мы разрабатываем подобную установку для использования в скважинах с ЭК диаметром 114 мм.

УСТАНОВКА С НАСОСОМ И ПОЛЫМИ ШТАНГАМИ ДЛЯ ОРЭ ТРЕХ ОБЪЕКТОВ

Такие установки уже не раз применялись на объектах компании (рис. 10). Как и в других случаях, основные проблемы были связаны с работой полых штанг, и средний МРП установок данного типа был невысоким. Проблему удалось решить путем совмещения схем двухлифтовой установки и установки с разделительным поршнем. В итоге получилась конструкция, в которой один объект работает по короткой колонне, а два других — как в установке с разделительным плунжером (рис. 11). Дебит пластов оценивается путем прямого замера по одному объекту, и расчета по динамограмме — по двум другим. Для определения обводненности может быть использован метод перехода на один объект или химико-аналитический метод. Для получения данных по забойному давлению в скважину спускается комплекс измерительных приборов. Фактически данная схема представляет собой тандем двухлифтовой компоновки и установки с разделительным поршнем или однолифтовой установки. Внизу обязательно устанавливается датчик для замера параметров добычи на трех объектах. Сейчас в работе находятся четыре такие компоновки. Все скважины работают в штатном режиме, проблем при их эксплуатации не возникало.

ОДНОЛИФТОВЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОРД В СКВАЖИНАХ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Данные установки разработаны специально для применения в скважинах с ЭК-114, а также в скважинах с боковыми стволами диаметром хвостовика 114 мм. Дебиты пластов определяются по динамограмме и КВУ при кратковременной остановке; обводненность — переналадкой насоса или химико-аналитическим методом; забойное давление — по динамограмме и при помощи спуска измерительного комплекса СПМ.АС «Модуль-Мини» (рис. 12).

В конструкцию компоновок включен дополнительный всасывающий клапан, расположенный в нижней части насоса и связанный с ним специальным каналом. На рис. 13 представлены два варианта установок с боковым клапаном, который связан или с верхним, или с нижним пластом — в зависимости от того, на каком из них забойное давление выше.

На рис. 14 показана установка со спущенной системой измерения СПМ.АС. «Модуль-Мини» производства ООО «НПТ АлойлСервис». Данная система позволяет спустить кабель и прибор в скважину и произвести замеры призабойного давления обоих пластов.

В процессе эксплуатации данных установок на одной из скважин мы сделали интересное наблюдение: давление под пакером изменялось с большой амплитудой колебаний. На одной скважине перепад забойных давлений под пакером достигал 8 МПа. Причиной пульсаций давления стал малый объем подпакерного пространства и малая сжимаемость флюида, в результате чего приток жидкости из пласта не успевал за движением плунжера. При уменьшении числа качаний СК уменьшается и перепад давления (рис. 15).

В связи с этим определяющим фактором была признана именно сжимаемость флюида, поскольку появление газа приводит к резкому увеличению сжимаемости флюида по сравнению со сжимаемостью жидкости. Объем подпакерного пространства, то есть влияние диаметра скважин, а также производительность установки и продуктивность пласта оказывают значительное влияние только при нахождении в подпакерной области жидкости без газа.

С точки зрения воздействия на пласт пульсации достаточно полезны, поскольку они увеличивают приток и дебит пластов. С другой стороны, по оценке некоторых специалистов, такие пульсации могут привести к разрушению цементного камня за ЭК и, как следствие, к возникновению заколонных перетоков между объектами.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ОРД С ЭЛЕКТРОПОГРУЖНЫМ НАСОСОМ

Установки для ОРД с электропогружным насосом (ЭЦН-ШГН или ЭВН-ШГН) внедряются в ОАО «Татнефть» достаточно давно (рис. 16). За период эксплуатации в конструкцию данных компоновок был внесен ряд изменений. Так, изначально мы использовали штанговый насос с манжетным креплением, с помощью которого насос устанавливался в башмаке коммутатора. В отдельных случаях из-за заклинивания плунжера в цилиндре насоса происходил выход насоса из башмака, что приводило к разгерметизации.

Для решения данной проблемы была разработана альтернативная система крепления насоса в коммутаторе: цилиндр насоса жестко закреплен, а сам насос оборудован извлекаемым всасывающим клапаном. При необходимости в процессе эксплуатации вместе с плунжером также может быть извлечен для замены и основной всасывающий клапан. Неизвлекаемым остается цилиндр насоса, который извлекается только вместе со всей установкой.

Также для раздельного подъема продукции разработана еще одна конструкция установки ЭЦН-ШГН — с концентрично расположенными колоннами НКТ (рис. 17). Трубный насос спускается внутрь колонны НКТ большего диаметра в составе внутренней колонны и герметично стыкуется с коммутатором. В свою очередь, плунжер насоса спускается на обычных штангах. Данная схема — пусть она и ограничена габаритами насосов — все же позволяет уйти от использования полых штанг и обеспечивает раздельный подъем продукции. По состоянию на октябрь 2014 года в компании внедрено несколько таких установок.

КОНЦЕНТРИЧНАЯ КОМПОНОВКА ОРДИЗ

И последняя из рассматриваемых установок, представленная на рис. 18, предназначена для ОРДиЗ. Данная компоновка пока нигде не используется. Разработка велась специально для условий одной из скважин, однако проект так и не был реализован. В данном случае никаких технических ограничений на ее создание нет, все узлы существуют, соответственно, при необходимости компоновку можно без проблем собрать в течение двух-трех дней.