Технологии для поддержания пластового давления и утилизации попутного нефтяного газа

Oil & Gas Article
selected by
energybase

Для применения в системах поддержания пластового давления (ППД) и утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ) АО «Новомет-Пермь» были разработаны блочные насосные станции (БНС) и дожимные насосные станции (ДНС) на базе ЭЦН, станции для водогазового воздействия (ВГВ) на пласт, мобильные насосные станции, блоки распределения, измерения и фильтрации (БРИФ) для очистки воды и установки на базе ЦНС.

В предлагаемой Вашему вниманию статье приводятся технические особенности, параметры работы и результаты испытаний данного оборудования и технологий.

Авторы:

  • Политов Михаил Анатольевич, Начальник Отдела нестандартного оборудования АО «Новомет-Пермь»;
  • Хлебов Дмитрий Геннадьевич, Ведущий инженер-конструктор Отдела нестандартного оборудования АО «Новомет-Пермь»;
    • Контакты: +7 (342) 259-73-33

БНС на базе ЭЦН с наземным приводом

Оборудование для систем ППД на базе наземного электропривода АО «Новомет-Пермь» производит с 2001 года. В состав БНС входят: насосная установка, технологические трубопроводы (подводящий и напорный), автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП), система отопления и вентиляции, пожарная сигнализация и система пожаротушения.

В составе установки может использоваться электродвигатель (ЭД) в общепромышленном или взрывозащищенном исполнении мощностью до 630 кВт. Освоено производство установок производительностью до 6300 м3/сут, с давлением на входе до 20 МПа, на выходе — до 35 МПа.

В случае ожидаемого роста подачи, в зависимости от потребностей заказчика, могут быть параллельно установлены несколько агрегатов. При увеличении числа модулей пропорционально увеличиваются производительность и габарит БНС.

ДНС на базе ЭЦН с погружным электроприводом

ДНС на базе ЭЦН с погружным электроприводом предназначены для повышения давления закачки непосредственно на кустовой площадке. В данной конструкции отсутствует торцевое уплотнение, а привод насоса собран в герметичном кожухе, что обеспечивает полную герметичность установки и исключает утечки закачиваемой жидкости во внешнюю среду.

При работе ДНС жидкость сначала проходит по внутренней части колонны, омывая и охлаждая все оборудование, затем попадает во входной модуль, после чего поступает в насос.

Производительность одного насосного агрегата составляет до 6300 м3/сут, при необходимости несколько насосных агрегатов, как и в предыдущем случае, могут устанавливаться параллельно. Давление на входе составляет 21МПа, на выходе — 35 МПа, мощность двигателя — до 1000 кВт.

Все оборудование, используемое в составе данных ГНУ, производится серийно АО «Новомет-Пермь», что позволяет максимально сократить сроки поставок и ремонта установок.

Насосная установка размещается на жесткой модульной раме, длина которой подбирается в зависимости от длины установки. В состав установки входят: входной фланец, погружной блок телеметрии, кожух, погружной электродвигатель (ПЭД), центратор, гидрозащита (ГЗ) и входной модуль, который служит узлом подвода жидкости (рис. 1).

Схема ГНУ с погружным электроприводом
Рис. 1. Схема ГНУ с погружным электроприводом. Фото: www.novometgroup.com

На выходе насоса устанавливается запорная регулирующая арматура (ЗРА), которая позволяет плавно регулировать необходимый расход.

Все глубинно-насосные установки (ГНУ) укомплектованы шкафами управления с удобным интерфейсом, что дает возможность отслеживать и регулировать их работу.

Оборудование насосных станций вентильными электродвигателями (ВЭД) позволяет сделать их в два раза более компактными и на 25−30% увеличить их энергоэффективность (рис. 2; табл. 1). Использование ВЭД позволяет с легкостью регулировать частоту вращения от 3000 до 6000 об/мин.

Сравнение параметров энергоэффективной и серийной насосной станции
Рис. 2. Сравнение параметров энергоэффективной и серийной насосной станции. Фото: www.novometgroup.com

Таблица 1. Сравнение параметров энергоэффективной и серийной ГНУ с подачей 1600 м3/сут и напором 1000 м

Показатель, ед. изм.

Серийная

Энергоэффективная

N потр, кВт

375,9

284,1

η, %

48

64

L, м

20,9

10,6

Установка с ВЭД может быть врезана в существующий трубопровод с минимальными затратами (рис. 3). На время ремонта установка может быть отключена путем перекрытия задвижек.

Структурная схема врезки ДНС с ВЭД в трубопровод
Рис. 3. Структурная схема врезки ДНС с ВЭД в трубопровод. Фото: www.novometgroup.com

Станции для ВГВ на пласт

Станции для ВГВ на пласт используются для утилизации ПНГ, для ППД и повышения коэффициента извлечения нефти (КИН). Последнее возможно при условии оптимального содержания в закачиваемой смеси газовой составляющей в условиях пласта.

Станции производятся в модульном блок-боксе во взрывозащищенном исполнении (рис. 4). При работе станции в подводящий трубопровод одновременно поступают низконапорный ПНГ и вода с кустовой насосной станции (КНС) под давлением порядка 140−200 атм. Эта жидкость поступает в эжектор, где смешивается с газом и затем направляется на вход насоса. В результате образуется гомогенная водогазовая смесь (ВГС), которая закачивается в нагнетательные скважины (рис. 5). Стоит отметить, что в разработке эжектора (струйный насос), принял участие профессор департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии РУДН., д.т.н. А.Н. Дроздов.

Станция для ВГВ на пласт
Рис. 4. Станция для ВГВ на пласт. Фото: www.novometgroup.com
Схема работы БНС для ВГВ на пласт
Рис. 5. Схема работы БНС для ВГВ на пласт. Фото: www.novometgroup.com

Помимо основного насоса и эжектора станция содержит резервные элементы, оснащена системой КИПиА, вентиляцией и пожаротушением. Станции выполняются на базе серийно выпускаемых насосов АО «Новомет-Пермь».

В одном из реализованных проектов подача воды с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ) при работе стации составила 1600 м3/сут, подача ПНГ — 2000−20000 м3/сут. Благодаря работе станции была произведена утилизация ПНГ, а также достигнуто повышение нефтеотдачи пласта (ПНП).

Для транспортировки ГЖС за счет создания необходимого давления была разработана ГНУ на базе модуль-секций центробежного насоса и насоса струйного наземного (табл. 2).

Таблица 2. Параметры работы ГНУ для транспортировки ГЖС

Наименование параметра

Значение

Номинальная подача, м3/сут

60

Напор при номинальная подаче, м

453

Частота вращения приведенная, об/мин

2910

Номинальная потребляемая мощность, кВт

13,3

КПД, %

53

Частота напряжения питающей электросети, Гц

50

Номинальная мощность электродвигателя, кВт

15

Рекомендуемая рабочая часть характеристики:

—  подача, м3/сут

40−80

—  напор, м

547−267

Мобильные БНС

Для решения задачи оптимизации эксплуатационных затрат специалисты подразделения ГК «Новомет» в Эквадоре разработали мобильную систему, выполненную на базе горизонтальной насосной установки, смонтированной на платформе автомобильного шасси. Мобильная насосная система предназначена для быстрой доставки оборудования к скважине, быстрейших подключения к системе с помощью гибкого трубопровода и начала работы.

Система включает в себя горизонтальные насосные агрегаты, трубопроводы, клапаны и фланцы, станцию управления (СУ) для контроля всех рабочих параметров, а также датчики давления, температуры, тока, вибрации, расхода и грузовое шасси.

Три таких системы были установлены на месторождении Eden в Эквадоре в марте 2018 года.

БРИФ

При помощи БРИФ производится очистка пластовой воды или другой технологической жидкости от мехпримесей, осуществляются дозированная закачка ингибитора и распределение воды по скважинам системы ППД, производится измерение, регулирование и архивирование параметров технологического процесса в базу данных.

В составе блок-бокса БРИФ размещаются один или два каскада очистки, система дозирования (ингибирования), АСУ ТП, а также вспомогательные системы грузоподъемных механизмов, отопления, освещения, вентиляции и др. (рис. 6; табл. 3).

Системы и приборы БРИФ
Рис. 6. Системы и приборы БРИФ. Фото: www.novometgroup.com

Таблица 3. Показатели работы БРИФ

Наименование показателя

Значение показателя

Максимальная пропускная способность, м3/сут

2000

Максимальное рабочее давление, МПа

21

Содержание твердых частиц после очистки, мг/л

30

Тонкость фильтрации, мкм

5−200

Количество отводов гребенки, шт

1−6

Производительность дозировочного насоса ингибитора, л/ч

0,04−1,6

Масса, кг

Не более 25000

Установки на базе насосов ЦНС

В предыдущие годы в АО «Новомет-Пермь» были разработаны и испытаны ступени из нирезиста четырех номинальных размеров в составе насосов с номинальной подачей 70, 120, 210 и 670 м3/ч (1680, 2880, 5000, 16000 м3/сут). КПД составил до 84%.

Так, для ступени ЦНС 670 м3/час был получен КПД 78%, напор при номинальной подаче составил 81 м, мощность при номинальной подаче — 189 кВт. Для ступени 210 м3/час был получен КПД 84%, напор при номинальной подаче составил 68 м, мощность при номинальной подаче — 46 кВт. Для ступени 120 м3/час был получен КПД 79%, напор при номинальной подаче составил 70 м, мощность при номинальной подаче — 29 кВт (рис. 7).

Характеристики ступеней 670 и 210 м³/ч, полученные в ходе стендовых испытаний
Рис. 7. Характеристики ступеней 670 и 210 м³/ч, полученные в ходе стендовых испытаний. Фото: www.novometgroup.com

В рамках инновационного проекта «Насосы ЦНС для ППД» до конца 2020 года заключен контракт на поставку насосов номинальной производительностью 210 и 670 м3/час насосы в герметичном корпусе.

Выдержки из обсуждения

Дмитрий Геннадьевич, из недавних пресс-релизов АО «Новомет-Пермь» следует, что компания планирует увеличить долю зарубежных поставок оборудования до 70%. Не могли бы Вы прокомментировать, с чем связано такое намерение?

Дмитрий Хлебов: Такое намерение связано с высоким спросом на наше оборудование на сервисных базах Южной Америки и других зарубежных стран.

На основе каких данных подбирается оборудование для ВГВ на пласт?

Дмитрий Хлебов: Это оборудование подбирается на основании данных опросного листа, который заполняется заказчиком. Там указываются особенности перекачиваемой среды, содержание газа и т. д.

В составе установок могут использоваться только ЦНС или возможно использование насосов объемного действия?

Дмитрий Хлебов: Возможно использование и того и другого вида насосов в зависимости от условий среды.