Способ нагревания газожидкостной смеси и устройство для его осуществления
Ю.С. Лопатин, к.т.н. М.М. Минулин, нач. ПТО Службы нефтепромыслового сервиса ООО «Борец», С.В. Савельев, зам. нач. РСЦ Службы нефтепромыслового сервиса ОО «Борец»
В 1990 году на базе цементировочного агрегата ЦА-320 создана первая самоходная ГБУ, получавшая газ из внешнего источника. Позднее создана ГБУ, в состав которой был введен воздушный компрессор в качестве автономного источника газа. Первое применение этих установок обеспечило испытание 25-км лупинга диаметром 1420 мм магистрального газопровода «Союз» в небывало короткий срок. Две установки за неделю подали в лупинг 560 тыс. м3 природного газа из действующей нитки газопровода, подняв давление с 7 до 8,3 МПа. После успешного испытания второго лупинга длиной 16 км была осуществлена обратная откачка испытательного газа из лупинга в действующий трубопровод. В 1993 году самоходная ГБУ прошла приемочные испытания при освоении природным газом из шлейфа глубоких скважин (до 4600 м) на Зайкинском и Росташинском месторождениях в Оренбуржье. В 1997 году конструкция газобустерного насоса была удостоена золотой медали на 46-м салоне новаций, изобретений и новых технологий «БРЮССЕЛЬ-ЭВРИКА 97». С 1999 года — по настоящее время. Начало масштабного проекта с участием ООО «Борец» (компрессорный завод «Борец», г. Москва) и НИК «Бустер» в производстве самоходных насосно-компрессорных установок нагнетания инертных газов (УНГ). Совместная разработка ООО «Борец» и НИК «Бустер» позволила создать новую установку, которая наряду с газобустерным насосом имела в своем составе генератор газа, безопасногопо условиям воспламенения углеводородной среды. 2000 год — опытный образец установки УНГ 8/15 прошел приемочные испытания в ТПП «Когалымнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь». 2001 год — серийное производство УНГ 8/15. Установка освоена на двух типах шасси УРАЛ 4320 и УРАЛ 532361. На начало 2004 года силами службы испытаний завода «Борец» выполнено более 200 демонстрационных и экспериментальных внутрискважинных операций с применением УНГ 8/15. Операции проводились на объектах нефтяных компаний России: «ЛУКойл», «ЮКОС», «Сургутнефтегаз», «ТНК-БП», «Сибнефть», и главных газовых месторождениях страны в Западной России, Урало-Поволжье и Республике Коми. Работы проводились в 22 НГДУ, в том числе на 38 нефтяных месторождениях, в том числе и на четырех крупнейших газоконденсатных месторождениях: Уренгойское, Вуктыльское, Ямбургское, Западно-Соплесское. Глубины скважин при проведении экспериментальных работ охватывают практически полный диапазон глубин скважин нефтяных и газовых месторождений (от 1000 до 4500 м). Весьма эффективным, особенно на газовых месторождениях, оказалось сочетание установки УНГ с колтюбинговой установкой. Нагнетание газа в виде газового тумана, в составе газированной жидкости или пены в гибкую непрерывную трубу (ГТ), спущенную до забоя скважины обеспечивало в течение 1–2 ч удаление жидкости из обводнившихся скважин и ввод их в эксплуатацию. Такое сочетание особенно эффективно в условиях аномально низкого пластового давления (АНПД) при высокой проницаемости пласта, исключая репрессию на пласт и поглощение промывочной жидкости. Газобустерные установки показали высокую эффективность при испытании участков магистрального газопровода природным газом и промысловых трубопроводов как нефтяным, так и сгенерированным газом.
В отличие от азотных и газовых компрессорных установок ГБУ имеют следующие главные преимущества.
1. Универсальность:
• по газовой фазе — способность нагнетать попутный газ от внешнего источника с давлением на приеме не менее 0,5 МПа, а также сгенерированный газ с безопасным содержанием кислорода (подготовка газа не требуется);
• по жидкой фазе — использование воды и водных растворов, дегазированной нефти и стабильного конденсата.
2. Многофункциональность — способность нагнетать ГЖС, в том числе пену, в самом широком диапазоне изменения газосодержания: от чистой жидкости до газового тумана. Способность ГБУ нагнетать газ в составе ГЖС имеет важные технологические преимущества по сравнению с компрессорным нагнетанием газа в скважину:
• снижение устьевого давления при одной и той же глубине нагнетания;
• возможность нагнетания жидких реагентов (ПАВ, антигидратных составов, деэмульгаторов и т.п.);
• возможность создания газовых, газожидкостных, в т. ч. пенных и жидкостных оторочек.
В отличие от мультифазных насосов, которые так же способны дожимать попутный газ в составе ГЖС, ГБУ практически не имеют ограничения по давлению. Если мультифазные насосы повышают давление газожидкостного потока на 2,5 МПа (российские) или до 4,0 МПа (импортные), то ГБУ может поднимать давление на 15-20 МПа и более. Универсальность установки позволяет выполнить требования в н у т р и с к в а ж и н н о й п о ж а р о взрывоопасности, а многофункциональность — расширяет технологические возможности проведения операций, выполняемых с использованием ГБУ — УНГ 8/15 при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин, при опрессовкетрубопроводов и оборудования газом безопасного состава (ГБС). Производительность Г Б У п о газу в автономном режиме —8 м3/мин, в комбинированном режиме, при давлении на приеме 6–6,8 МПа, установка нагнетает до 40 м3 /мин природного газа. Стандартное давление, создаваемое установкой УНГ 8/15 — максимум 15 МПа. Имеется возможность повышения давления, создаваемого установкой, до 18–18,5 МПа, как в комбинированном, так и в автономном режиме, что было использовано уже в нескольких скважинах на газовых месторождениях. Очистка от песка и пропанта ствола и призабойной зоны скважин после ГРП, особенно в условиях АНПД, достаточно трудоемка, когда циркуляция обычной промывочной жидкости невозможна или возможна при значительном ее поглощении. Замена промывочной жидкости на ГЖС или пену, нагнетаемую УНГ, обеспечивает режим равновесия- депрессии в системе скважина-пласт и качественную очистку скважин от пропанта и значительное уменьшение времени на эту операцию. Создание депрессии и вызов при тока для определения приточной характеристики пласта геофизическими методами и методом КВД осуществляются с использованием УНГ эффективнее, чем свабированием или компрессированием азотом с помощью серийных азотных компрессорных установок СДА-5/101 и СДА-5/250. При этомне требуется предварительной подготовки НКТ — райберования при свабировании, установки пусковых муфт при использовании азотных установок, установка пакера при использовании струйных насосов. Особенно эффективно применение ГБУ там, где имеется внешний источник газа: газовые месторождения, эксплуатирующися на истощение, нефтяные месторождения с высоким газовым фактором (более 100 нм3/м3). В отличие от установки для свабирования или гидрожелонки установки УНГ совместимы с любым видом оборудования: подъемником, буровой и колтюбинговой установками, фонтанной арматурой, когда операция проводится без ремонтной бригады. Кроме более низкой стоимости газа безопасного состава установка УНГ по сравнению с азотными установками обладает большими технологическими возможностями: нагнетает жидкость, пену, газированную жидкость, газовый туман в зависимости от необходимости. Применение УНГ 8/15 уменьшает время вывода скважин на режим. За счет создания регулируемой депрессии на пласт происходит лучшее очищение ПЗС по сравнению с другими способами освоения. Использование пенокислотных составов и глубоких депрессий при очистке ПЗС и освоении скважин с применением УНГ 8/15, показывает лучшие результаты по сравнению с традиционными технологиями. Нормализация забоев скважин в режиме равновесия или регулируемой депрессии с применением УНГ 8/15 значительно уменьшает время проведенияоперации, также увеличивается наработка оборудования на отказ, уменьшается количество «насосов-жертв» (для построения диаграммрис. 1–4 использованы данные, полученные при работе со скважинами Самотлорского месторождения). Практический опыт применения УНГ8/15 показал широкий диапазон использования бустерных технологий, снижение затрат на проводимые операции, их эффективность ивостребованность.