ru en

Инновационные решения НПО «Вымпел» для добычи газа

НПО «Вымпел» осуществляет разработку и производство средств автоматизации и контроля систем добычи, транспортировки и распределения газа на возобновляемых источниках энергии. Для повышения эффективности разработки месторождений на этапе падающей добычи предлагается автоматический технологический комплекс управления работой газовых скважин, оборудованных концентрическими лифтовыми колоннами с энергообеспечением от возобновляемых источников энергии.
Автор
  • Александр ДЕРЕВЯГИН,
    генеральный директор НПО «Вымпел»
Основными источниками природного газа, добываемого ОАО «Газпром», являются скважины сеноманских залежей газовых месторождений- гигантов, таких как Медвежье, Вынгапуровское, Уренгойское, Ямбургское. Ряд сопровождающих добычу газа процессов, таких как падение давления в призабойной зоне скважины и уменьшение скорости движения добываемой рабочей среды по эксплуатационной колонне, разрушение продуктивного пласта в призабойной зоне, сопровождаемое обводнением забоя, повышение количества выносимой из скважины жидкости, приводит к усложнению технологии добычи. Особенно значимо это проявляется на этапе падающей добычи и завершающем этапе эксплуатации месторождений. Учитывая то, что перечисленные месторождения находятся на заключительных стадиях разработки, все более актуальной задачей становится выбор и внедрение технологии, обеспечивающей бесперебойную добычу природного газа.
Повышение эффективности добычи на завершающей стадии разработки месторождений связано с изменением технологического процесса. Одним из способов, используемых в рассматриваемом случае, является технология двухрядного лифта. Подземное оборудование скважины дополняется центральной лифтовой колонной (ЦЛК), которая соосно опускается в эксплуатационную колонну, достигая при этом глубины забоя. Устье скважины оборудуется фонтанной арматурой, позволяющей отводить добываемую рабочую среду в два потока: один от ЦЛК, а второй от межтрубного концентрического пространства (МКП). Наземное прискважинное оборудование, включающее трубопроводы и устройства аварийного перекрытия шлейфа скважины, дополняется контрольно-измерительными устройствами, измеряющими вынос влаги из скважины, и средствами раздельного управления дебитом рабочей среды от ЦЛК и МКП. Конечной целью описываемой модернизации скважин является обеспечение повышенной скорости потока рабочей среды в стволе скважины и осуществление за счет этого непрерывного или периодического выноса жидкости на поверхность. При реализации режима непрерывного выноса жидкости из ствола скважины используется частичное перекрытие МКП. При этом давление и скорость потока рабочей среды в ЦЛК возрастают, и поступающая в ствол скважины жидкость выносится на поверхность.
МТССО с развернутыми площадками обслуживания
Рис. 1. МТССО с развернутыми площадками обслуживания
МТССО в составе контролируемого пункта телемеханики на возобновляемых источниках электроснабжения
Рис. 2. МТССО в составе контролируемого пункта телемеханики на возобновляемых источниках электроснабжения
Для удаления опустившегося в зону забоя скважины гидрозатвора предлагается на некоторое время полностью или в значительной мере перекрывать отвод от МКП. При этом давление в ЦЛК повышается, что обеспечивает вынос жидкости на поверхность. После поднятия жидкости на поверхность отвод от МКП должен быть полностью открыт для восстановления дебита скважины до момента возникновения следующего гидрозатвора.
Процессами эксплуатации скважин в описанных условиях можно управлять только при создании высокоэффективных систем телемеханики, регулирующих дебит скважины и вынос жидкости в автоматическом режиме. Устройство, позволяющее в автоматическом режиме осуществлять управление скважинами на этапе падающей добычи, должно реализовывать следующие функции:
  • телеизмерение давления рабочей среды на устье скважины;
  • телеизмерение температуры рабочей среды на устье скважины;
  • телеизмерение расхода рабочей среды;
  • телеизмерение расхода рабочей среды двухфазного состава;
  • телеизмерение расхода ингибитора гидратообразования;
  • телеуправление клапанами устройств, регулирующих дебит скважин по ЦЛК и МКП;
  • телеуправление подачей ингибитора гидратообразования в шлейфы скважин. Для осуществления рассмотренных функций необходим комплекс изделий, включающий:
  • двухфазный расходомер добываемой рабочей среды;
  • регулятор дебита добываемой рабочей среды;
  • систему подачи ингибитора;
  • контроллер, оснащенный программным обеспечением для осуществления эффективного согласованного управления перечисленными устройствами.
Общеизвестно, что строительно-монтажные работы в условиях Крайнего Севера сопряжены со значительными затратами. Снижение затрат при обустройстве и модернизации — вторая важнейшая задача. Для решения этой задачи Департаментом по добыче газа и газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» предложен модульный подход в конструировании комплексов технологического оборудования, устанавливаемого в обвязке скважин. Модульный подход при разработке комплексов технологического оборудования скважин позволяет проектировать и изготавливать модули скважинного оборудования, представляющие единое изделие, установленное на единой металлоконструкции.
ЗАО «НПО «Вымпел» предлагает технические решения, обеспечивающие реализацию технологии концентрического лифта, выполняемые в виде модулей скважинного оборудования технических средств. Подобный модуль представляет собой изделие полной заводской готовности, транспортируемое в собранном состоянии к месту установки при помощи железнодорожного и автомобильного транспорта, устанавливается вблизи скважины на свайное основание и подключается в разрыв шлейфа скважины. При этом на предприятии- изготовителе все оборудование в составе модуля соединяется кабельными проводками, выполняются все возможные проверки и настроечные операции.
В качестве примера модульной конструкции, включающей все необходимое скважинное оборудование и реализующей управление режимами работы скважин на этапе падающей добычи, может быть рассмотрен модуль технических средств скважинного оборудования (МТССО).
Модуль имеет общую несущую раму, площадки и перила, позволяющие безопасно обслуживать входящее в его состав оборудование (рис. 1).
МТССО представляет собой Y-образный участок трубопровода обвязки скважины с установленным на нем оборудованием и теплоизоляцией, смонтированный на несущей металлоконструкции. Такая форма необходима для того, чтобы с минимальными гидравлическими потерями соединить потоки добываемой рабочей среды, поступающие через ЦЛК и МКП, с возможностью частичного или полного перекрытия отвода фонтанной арматуры от МКП
С учетом того, что все устройства в составе МТССО управляются по цифровым линиям связи с интерфейсом RS 485 и имеют напряжение питания 24 В, все они подключены к системе телемеханики контролируемого пункта через два контроллера управления, что обусловливает существенное сокращение кабельных проводок.
Оборудование, входящее в состав МТССО, отличается низким уровнем энергопотребления и не требует обогрева, что обеспечивает возможность его установки на кустах газовых скважин, не оснащенных сетевым электроснабжением, в составе систем телемеханики с питанием от возобновляемых источников электроэнергии (рис. 2). МТССО также могут устанавливаться в системах телемеханики электрифицированных кустов скважин с дополнительным размещением в составе контролируемых пунктов системы телемеханики инвертирующих устройств 220В / 24В.
МТССО позволяет обеспечить эффективную добычу рабочей среды на скважинах, находящихся на этапе падающей добычи, и снижение капитальных затрат на этапе обустройства при модернизации месторождений.
А.М. Деревягин
(ЗАО «НПО «Вымпел»)
Связаться с нами