КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ИЗВЛЕКАЕМОГО СКВАЖИННОГО СТРУЙНОГО НАСОСА Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.276:658.58; 622.279:658.58

Конструктивные особенности и условия эффективного применения извлекаемого скважинного струйного насоса

Р.В. Роганов1*, Г.М. Квачантирадзе1, В.Д. Балашова1, В.Ю. Артеменков2, П.Л. Качурин2

1 Филиал ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухта, Российская Федерация, 169330, Республика Коми, г. Ухта, ул. Севастопольская, д. 1-а

2 ПАО «Газпром», Российская Федерация, 190000, г. Санкт-Петербург, BOX 1255 * E-mail: [email protected]

Тезисы. Многие месторождения ПАО «Газпром» вступили в стадию падающей добычи углеводородов: Вуктыльское, Вынгапуровское, Медвежье, сеноманские залежи Уренгойского, выработанность которых составляет более 80 %, сеноманские залежи Ямбургского, Ямсовейского и Юбилейного месторождений, где выработанность - более 70 %. Растет фонд бездействующих скважин, осложненных обводнением, низкими коллекторскими свойствами, техническим состоянием скважин и др.

Как правило, такие скважины характеризуются аномально низким пластовым давлением, сопровождаются серьезными проблемами при их капитальном ремонте, освоении и эксплуатации. Поэтому повышение эффективности освоения и эксплуатации скважин, интенсификации добычи углеводородов является актуальной задачей при эксплуатации месторождений ПАО «Газпром», особенно находящихся на завершающей стадии разработки.

Специалистами филиала ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухта разработан и прошел промысловые приемочные испытания опытный образец насоса струйного скважинного универсального в соответствии с ГОСТ Р 15.301-2016 [1]. Скважинные струйные насосы в основном применяют в нефтяной промышленности для освоения скважин методом создания депрессии на пласт, также могут быть использованы на любом этапе жизненного цикла скважины. Особенно целесообразно его применение в скважинах, осложненных обводнением и аномально низким пластовым давлением, после бурения, ремонтных работ и длительной консервации.

Ключевые слова:

добыча,

обводнение,

насос струйный,

извлекаемый,

освоение,

эксплуатация,

скважина.

Специалистами филиала ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г. Ухта по заданию ПАО «Газпром» разработан опытный образец насоса струйного скважинного универсального (НСУ), позволяющий как в едином цикле, так и раздельно проводить работы по освоению, воздействию на продуктивный пласт с последующей эксплуатацией скважины. Насос представлен малогабаритным комплектом, включающим корпус насоса и вставки различного назначения, извлекаемые инструментами канатной техники (без подъема насосно-компрессорных труб).

Сопоставительный анализ разработанного насоса с существующими аналогами струйной техники показал, что данная конструкция по совокупности отличительных признаков позволяет расширить область его применения в нефтегазовой промышленности (табл. 1).

При разработке НСУ была выбрана рациональная схема, учитывающая функциональное назначение его узлов и условия эксплуатации. Предлагаемая конструкция насоса выполнена в виде комплекта оборудования, в состав которого входят единый корпус и взаимозаменяемые многофункциональные извлекаемые вставки (рисунок).

Конструкция универсального струйного насоса позволяет поочередно в любой последовательности спускать вставки в скважину с фиксируемым размещением в стационарном корпусе и извлекать из него с применением канатной техники. Следует отметить, что количество используемых вставок и последовательность их спуска в скважину зависит от планируемого технологического процесса: опрессов-ка насосно-компрессорной трубы (НКТ) и пакера, обработка продуктивного пласта скважины с применением химреагентов, удаление отработавших химреагентов, добыча газа и газового конденсата с выносом попутной воды.

К

н

о к

и

т

£

С)

о

О

О о л я 8 ¡2 о

« Я

о я ¡5 О &

ч

я и

я ^

>я п

л С

я >я К

у

*

и

СО _

о О

£ °

! ^ £ Я оо^ >я

I к-.

> 2 3

О о л К

< & V н

«О Я

чо р ^ £ е

т £

х

И

3

я

я

§ и

[5 Й

с л

5 я Р

5 I

£ =

Я ЕТ Ч Я

л ^

^ а.» 8

X

Я

ч >я

X

Я

3

5 8

13 в

^ я

я ®

я

я

3

*

я

£

я

м I

я с

я Н

н ч

5 я

6 о

>я я

3

£

>я

8 я

=я я

3 «

Я л

3 !

ю ^

ь а

^ §

& я

чз ^

18 £

& о

я &

В 8

л ш

>я я

X

« X я ®

Я я

о 8

ч^ I

я

о

ЩИ

а

Комплект НСУ: 1 - корпус стационарный;

2 - вставка для освоения; 3 - вставка для эксплуатации; 4 - вставка герметизирующая

для опрессовки НКТ и пакера; 5 - вставка герметизирующая для подачи химреагентов

Состав и назначение составных частей насоса представлен в табл. 2.

Для проведения работ со вставкой для освоения скважины в качестве рабочего потока применяется жидкость, подача которой производится насосным агрегатом в НКТ. Задаваясь глубиной установки насоса, требуемым коэффициентом инжекции и геометрическим параметром проточной части, определяется давление на насосном агрегате, обеспечивающее снижение забойного давления.

Вставка для эксплуатации скважины выполнена с фиксирующей цангой, что исключает ее выброс из стационарного корпуса при подаче рабочего потока по затрубному пространству. Применяется вставка как для добычи углеводородов, так и для освоения скважин с использованием газа или жидкости в качестве активного потока.

При проектировании рабочих вставок предусмотрено исполнение проточной их части со сменным соплом и камерой смешения в виде сменного вкладыша. Данное конструктивное решение позволяет производить подбор и оперативную замену сопла и камеры смешения расчетных диаметров и устанавливать их на оптимальном расстоянии друг от друга, что значительно влияет на производительность струйного насоса.

Расчеты показали, что при правильном подборе соотношения диаметров сопла и камеры смешения струйный насос может обеспечить необходимое снижение забойного давления.

1

4

5

Таблица 2

Состав и назначение составных частей насоса

Наименование Кол-во, ед. Назначение Направление подачи активного потока

Корпус стационарный 1 Размещение и герметизация извлекаемых вставок -

Вставка рабочая извлекаемая для освоения скважин 1 Снижение забойного давления; циклическое воздействие на пласт, вынос на поверхность продуктов распада после кислотной обработки, проведение гидродинамических исследований в скважине В НКТ

Вставка рабочая извлекаемая для освоения и эксплуатации скважин 1 Снижение забойного давления. Подъем продукции скважины с забоя на поверхность В затрубное пространство (ЗТ)

Вставка герметизирующая извлекаемая 2 Опрессовка НКТ и пакера. Проведение кислотной обработки пласта В НКТ и ЗТ

Таблица 3

Условия эксплуатации насоса

Параметр Значение

Максимальная глубина установки насоса, м 4500

Условный диаметр труб эксплуатационной колонны, мм, по ГОСТ 632-80 [2] 140...219

Условный диаметр колонны подъемных труб, мм по ГОСТ 633-80 [3] 60, 73, 89

Температура на забое, максимальная, °С 150

Следует отметить, что применение сменных деталей сопла и вкладышей камеры смешения, выполненных из материалов высокой прочности и коррозионной стойкости, продлит срок эксплуатации струйного насоса, снизит стоимость и продолжительность его технического обслуживания и ремонта.

Основные условия эксплуатации насоса приведены в табл. 3.

Таким образом, применение разработанного насоса струйного скважинного универсального позволит:

• производить обработку продуктивного пласта скважины закачкой химреагентов в НКТ;

• создать импульсно-депрессионное воздействие на пласт при освоении нефтяных и газоконденсатных скважин с выносом на поверхность продуктов реакции после кислотной обработки призабойной зоны пласта (ПЗП);

• снизить забойное давление для повышения производительности низкодебитных скважин;

• проводить гидродинамические исследования для оценки изменения фильтрационных характеристик ПЗП;

• ввести в эксплуатацию простаивающий фонд скважин, сократить эксплуатационные затраты на проведение их капитального

ремонта и обеспечить проектные показатели добычи углеводородов месторождений ПАО «Газпром».

***

Применение НСУ позволяет свести в единый технологический процесс работы по освоению, воздействию на продуктивный пласт и дальнейшую эксплуатацию скважины, что повлечет снижение эксплуатационных затрат на добычу углеводородов за счет сокращения количества спуско-подьемных операций при проведении капитальных ремонтов скважин ПАО «Газпром», а также увеличит доизвлечение защемленных в пласте запасов углеводородов.

Опытный образец НСУ успешно прошел промысловые приемочные испытания, подтвердив весь комплекс технологических работ в скважине при капитальном ремонте, интенсификации, освоении и последующем выводе ее на технологический режим газлифтной эксплуатации.

Предлагаемый вариант насоса [4] обладает совокупностью отличительных признаков и соответствует критериям новизны.

Список литературы

1. ГОСТ Р 15.301-2016 Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство. - Взамен ГОСТ Р 15.201-2000, введ. 01.07.2017. -

М.: Стандартинформ, 2016. - 15 с.

2. ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия (с изменениями). -

М.: Стандартинформ, 2010. - 32 с.

3. ГОСТ 633-80 Трубы насосно-компрессорные и муфты к ним. Технические условия. -

М.: Стандартинформ, 2010. - 30 с.

4. Пат. 193923 Российская Федерация. Струйный насос / Квачантирадзе Г.М., Погуляев С.А.; заявитель и патентообладатель ПАО «Газпром». - № 2019117373; заявл. 05.06.2019; опубл. 21.11.2019.