Для получения коммерческого предложения заполните, пожалуйста, опросный лист и отправьте на почту: vint@promhimtech.ru
Введение
Как правило, эксплуатационные газовые скважины производят не только природный газ. На поверхность из пласта поступает также определённое количество нефти и воды. Множество газодобывающих компаний, таких как Газпром Нефть, РуссНефть, Татнефть и многие другие испытывают сложности при заполнении газовых скважин водой, т.к. увеличение количества жидкости в газовой скважине приводит к повышению давления в её стволе и уменьшению отдачи газа. Дело в том, что для обеспечения определённого притока газа из пласта необходимо обеспечить разницу давлений в стволе скважины и в пласте (давление в стволе должно быть меньше давления в пласте). В старых газовых скважинах дебит газа снижается, и соответственно снижается его скорость. При этом также зачастую происходит увеличение дебита жидкости. На определённом этапе скорость газа становится недостаточной, чтобы поднимать жидкость на поверхность, и пузырьки газа начинают подниматься уже по неподвижному столбу жидкости. Производительность скважины снижается, со временем давление падает, и скважина глохнет. Для предотвращения этой ситуации необходимо обеспечить удаление жидкости из скважины.
Методы удаления жидкости
Традиционный метод удаления жидкости состоит в отключении скважины от трубопровода и подключении её к мобильному резервуару, в который происходит свободный излив до того момента, пока вновь не начинает идти газ. Давление в резервуаре специально понижается, газ выпускается через вентиляционный патрубок в атмосферу или сжигается. Летучие органические соединения попадают в окружающую среду, нанося вред экологии. Также при этом могут нарушаться требования действующего законодательства по допустимым выбросам. Жидкость, скопившуюся в резервуаре, необходимо утилизировать, как правило, с помощью автотранспорта. Всё это создаёт неудобства и увеличивает стоимость производства.
Существуют и другие способы, например, такие как применение ПАВ (химических шашек), штанговых насосов, плунжерных лифтов, ПЭЦН (Погружных Электро-Центробежных Насосов). Они являются не столь эффективными и дорогостоящими в установке и эксплуатации.
Наиболее современным и технологичным способом удаления жидкости из газовых скважин является применение мультифазных насосных станций и насосов. Мультифазные системы производства Leistritz позволяют откачать скважинный флюид (воду, жидкость), понизить давление на оголовке скважины и в насосно-компрессорной трубе (НКТ).
Таким образом, ещё одно преимущество мобильной мультифазной насосной станции Leistritz в том, что она позволяет избежать выброса газа в атмосферу или его сжигания, а вместо этого в полном объёме направить его на узел подготовки газа (УПГ).
Цикл удаления жидкости с помощью мультифазных станций Leistritz начинается так. Мобильная мультифазная станция подключается в режиме байпаса в линию транспортировки газа. Мультифазный насос запускается на полное противодавление напорного трубопровода. На входе в насос имеется давление на оголовке закрытой скважины. Через небольшой промежуток времени станция создаёт перепад давления, понижая при этом давление на оголовке, и откачивает жидкость и газ из скважины. Таким образом, отдача газа будет увеличиваться. С увеличением скорости газа в НКТ будет обеспечиваться непрерывное удаление жидкости из скважины, восстанавливая скважину до желаемого состояния с требуемым дебитом и давлением. После восстановления объема перекачки газа, мультифазная станция Leistritz может быть остановлена и отключена от трубопровода. Благодаря мобильности, станция может быть перевезена на следующий куст или месторождение к другим скважинам, нуждающимся в обработке. Цикл удаления жидкости может быть повторён с необходимой периодичностью.
Конструкция и принцип работы
Рассмотрим более подробно конструкцию мобильной мультифазной насосной станции. Она состоит из следующих компонентов:
- мультифазный двухвинтовой насос Leistritz (L4 в специальном исполнении);
- двигатель внутреннего сгорания, работающий на природном газе, оснащённый аккумуляторной батареей, радиатором, глушителем, коробкой отбора мощности и системой подготовки топлива;
- коробка передач / редуктор;
- муфта и кожух муфты;
- стальная сварная рама с бортами и общим дренажом, смонтированная на прицепе;
- теплообменник;
- всасывающий коллектор с фильтром и аварийным отсечным краном;
- нагнетательный коллектор с системой удержания жидкости, обратным клапаном, ручным отсечным краном и предохранительным клапаном, подключенным к всасыванию насоса;
- байпасный трубопровод с обратным клапаном;
- КИП (см. Рис. 4) и клеммные коробки, подключение к SCADA;
- резервуар сбора утечек с контролем уровня.
Мультифазный двухвинтовой насос является насосом объёмного типа, рабочими органами которого являются два ротора (винта). Ведущий винт приводится через муфту от двигателя. Необходимо отметить, что ведомый винт не находится в зацеплении с ведущим. Между кромками винтов всегда присутствует зазор, также как и между винтом и корпусом насоса. Отсутствие контакта винтов снижает износ и обеспечивает длительный срок службы. Ведомый винт приводится во вращение посредством синхронизирующих шестерней, установленных на валах, и расположенных с неприводной стороны насоса. Мультифазная среда, попадая в рабочую камеру, образуемую между витками винтов, перемещается вдоль винта из области всасывания в область нагнетания. Таким образом, насос создаёт расход. Перепад давления создаётся за счёт противодавления системы (трубопровода), на которую работает насос.
При перекачивании мультифазной смеси (газ, нефть и вода), жидкость в камере отбрасывается на периферию под действием центробежных сил, газ же находится ближе к центру ротора (Рис. 6.1, 6.2). При движении потока от всасывания к нагнетанию, внутренняя перетечка жидкости движется в обратном направлении, причём наибольшая перетечка имеет место в последних камерах винта. Это объясняется тем, что распределение давления по длине винта не является равномерным (см. Рис. 6.2). В первых камерах от всасывания давление растёт незначительно, а в камерах ближе к нагнетанию оно возрастает в квадратичной зависимости. В двухвинтовых насосах, работающих на жидкости, распределение давления по длине винта равномерно. Отметим также, что с увеличением давления в камере объём газа уменьшается, жидкости же в последних камерах по этой причине становится больше. В последних камерах именно противодавление системы создаёт внутреннюю перетечку в оратно направлении, и именно оно соверщает работу по сжатию газа. Насос, как мы сказали ранее, лишь перемещает среду из области низкого давления в область высокого давления.
В мультифазных двухвинтовых насосах используются двухпоточные винты, то есть мультифазный поток направляется от всасывающего патрубка к двум противоположным сторонам винта, проходит через рабочие камеры и выходит по центру ротора в область нагнетания (см. Рис. 5). Таким образом, увеличивается производительность насоса и обеспечивается баланс осевых сил.
Для нормальной работы мультифазного насоса зазоры между винтами и корпусом должны уплотняться жидкостью. Поэтому при перекачивании 100% газовой фазы в насосе должна быть жидкость. При сжатии газа происходит выделение тепла, и жидкость также выполняет функцию охлаждения. Для обеспечения постоянного нахождения жидкости в насосе мультифазная насосная станция оснащается системой удержания жидкости и теплообменником для охлаждения. В зависимости от параметров, приблизительно 3% расхода отбирается с нагнетания и подаётся в специальную ёмкость, где происходит сепарация жидкости и газа. Жидкость направляется обратно на всасывание насоса. Твёрдые частицы улавливаются и не направляются на всасывание вместе с жидкостью.
Испытания
Примеры применения
Испытания мультифазной станции Leistritz по удалению жидкости из газовой скважины в проводились в США в Университете Луизианы. Испытания подтвердили высокую эффективность использования мультифазной технологии для данного применения. На Рис. 9 видно падение давления на входе в станцию (давление на устье скважины) и увеличение расхода по газу.
Примером успешного применения мобильных установок для удаления жидкости из газовых скважин является месторождение Piceance корпорации Encana в США. Ниже представлены тренды до и после применения мультифазной технологии Leistritz удаления жидкости. Давление на оголовке скважины было высоким по причине скопления большого объема жидкости, и производительность по газу была низкая. Это было также обусловлено высоким давлением в газопроводе. Для обработки скважин была привезена и подключена мобильная мультифазная станция (Рис. 10). Видно, что после её включения давление на оголовке сразу понизилось, и производительность скважины возросла. После отключения мобильной установки скважина продолжала эксплуатироваться с уже установившимися улучшенными показателями.
Мобильная мультифазная насосная станция Leitstritz является прекрасным решением для решения задачи удаления жидкости и оптимизации эксплуатации газовых скважин.
Наиболее правильный и эффективный выбор мультифазной станции возможен при предоставлении подробных данных о месте установки, данных о процессе, о старых станциях, их марках и о проблемах с которыми сталкивались при работе со старыми станциями. Для подбора насоса необходимо заполнить опросный лист, либо обратиться к техническим специалистам. При необходимости специалисты нашей компании готовы совершить выезд на месторождение для сбора необходимой информации для подбора мультифазной насосной станции для откачки воды из газовых скважин.
В комплекте с насосами Leistritz и отдельно от насосов Ляйстриц наша компания в кратчайшие сроки может поставить запчасти (ЗИП) Leistritz:
- уплотнения вала;
- подшипники;
- рабочие колеса;
- сменные кольца;
- прокладки корпуса;
- валы насосов;
- корпусы;
- крышки корпусов;
- муфты для соединения насоса и электрических двигателей.
Кроме того, возможно проведение ремонта, модернизации оборудования и переоборудование насосов с одинарного уплотнения вала на двойное уплотнение вала в соответствии с требованиями Ростехнадзора РФ.
По вопросам подбора и расчета насосов просим обращаться в компанию ООО «Промышленные Химические Технологии» — официальному поставщику мультифазных насосов в России и СНГ.