Скважинный приустьевой отбойник

ООО «НПО КБ Кочубея» в рамках реализации проекта «Техническое перевооружение, реконструкция, расширение действующих мощностей Уренгойского НГКМ» приступили к разработке и производству принципиально новых устройств для разделения газо-жидкостных потоков на фазы газ-жидкость-механические примеси «Скважинных приустьевых отбойников жидкостей и механических примесей» (СПО).

Перед нами была поставлена задача разработать оборудование по очистке газа на скважинах для месторождений углеводородного сырья, находящихся на поздней стадии разработки, с наличием проблем вызванных снижением пластового давления, расхода и температуры газа и при отсутствии электроэнергии, т.е. при большом диапазоне производительности по газу, давлению и большом удельном содержании воды и песка. Основной проблемой при разработке было отсутствие источников для обогрева емкости, в которой скапливается вода и песок перед их удалением в систему утилизации. Это обязательное условие для предотвращения замерзания воды в накопительной части.

К моменту постановки задачи у нас имелся многолетний опыт разработки и эксплуатации сепараторов СЦВ в различных отраслях промышленности. Мы разрабатывали сепараторы для очистки сжатого воздуха при пневмотранспортировке муки и цемента, при управлении станками, роботами, полуавтоматами и другими видами оборудования, где давление воздуха менялось от ноля до максимума, а расход был дискретным, либо значительно изменялся во время технологического процесса.

Сепараторы СЦВ успешно применяются в серийно выпускаемых станциях дегазации метана, где присутствует повышенный вынос воды и угольной пыли. Более десяти лет 26 сепараторов эффективно работают на Прибугском ПХГ в Беларусии в условиях больших перепадов расхода газа. При реализации газовой программы ООО «Роснефть Самаранефтегаз» на протяжении нескольких лет использует сепараторы СЦВ на ДКС, МКУ на кустах скважин, УКПГ и т.д. и ежегодно закупает несколько десятков сепараторов. Учитывая, что месторождения там разрабатываются с 1936 года, условия эксплуатации там аналогичны. В 2004 году сепаратор СЦВ был признан «Лучшей промышленной инновацией года», а в 2008 вошел в каталог «100 лучших товаров России».

Необходимо было решить проблему эксплуатации сепаратора в условиях низких температур и отсутствия внешних источников электро и тепловой энергии. Мы использовали особенность газовых скважин – температура потока продукции на выходе скважин в основном положительная.

В новой конструкции мы применили двухкорпусную конструкцию (по принципу термоса), где во внутреннем корпусе происходит отделение жидкости и песка из газожидкостного потока и накопление отсепарированной жидкости и мехпримесей. Очищенный газ, имеющий положительную температуру, поступает в межкорпусное пространство, где движение газа с помощью завихрителей, расположенных в межкорпусном пространстве верхней части СПО, осуществляется по спирали сверху вниз к выходному патрубку, расположенному в нижней части внешнего корпуса СПО, что предотвращает замерзание жидкости в накопительной части внутреннего корпуса.

Слив отсепарированной жидкости с песком осуществляется через вертикальную сливную трубку расположенную по оси СПО и проходящую сквозь верхнюю крышку сосуда. Такое расположение предотвращает замерзание воды в сливной трубке. Управление сливом может осуществляться с помощью пневмоприводов или электроприводов и дублироваться ручным сливом.

Оборудование может эксплуатироваться в условиях большого выноса песка, что повлечет за собой абразивный износ дефлектора и сепарационного пакета СПО. С учетом этого фактора, эти конструкции разработаны съемными и заменяемыми, а внутренняя поверхность дефлектора покрывается полиуретаном.

СПО размещен в обогреваемом или не обогреваемом контейнере в близи устья скважины. Обогрев осуществляется каталитическим нагревателем, топливом для которого используется газ скважины. Расход газа 0,23м3/час.

При неблагоприятных факторах может возникнуть ситуация, когда вода в накопителе замерзнет. Для предотвращения разрыва корпуса в этом случае нижняя часть накопителя выполнена в форме конуса. При замерзании конусная часть ледяной пробки будет выталкивать лед вверх и корпус накопителя не разрушится. Кроме этого мы рассматриваем возможность изготовления внутреннего корпуса и конструкций СПО из упругого материала. В случае, если рабочая температура газа превысит 10°С, наружный подогрев СПО не понадобится.

Таким образом при конструировании СПО максимально учтены возможные аварийные ситуации и найдены инженерные решения повышающие надежность конструкции.

Габариты СПО сопоставимы с габаритами скважинной арматуры и при рабочем давлении в 1,6 МПа и расходе газа 6000-70000нм3/сут имеют диаметр сепарационной части — 219мм, диаметр накопительной части – 426мм и высота — не больше 2 метров.

СПО можно рассматривать в качестве мобильного или стационарного разделителей потока для периодических исследований скважин или осуществления постоянного контроля интенсивности выноса механических примесей абразивно опасных для промыслового оборудования, уточнения технологических режимов работы скважины в процессе эксплуатации.

Также СПО можно рассматривать в качестве сепаратора в составе МКУ, устанавливаемой на кусте скважин. В этом случае внешний корпус может быть горизонтальным.

На кустах скважин в подразделениях ОАО «Газпром» широко применяются, эффективные и зарекомендовавшие себя коллекторы «Надым-2.2М», предназначенные для проведения специальных газодинамических исследований скважин без выпуска газа в атмосферу, определения технологических параметров в процессе их эксплуатации на любой стадии разработки, с замером количественного содержания механических примесей и жидкостей, выносимых из призабойной зоны пласта, а также замера расхода сухого газа.

Мы предлагаем провести промысловые испытания СПО в составе существующей обвязки коллектора «Надым-2.2М» на действующих скважинах для оценки возможности использования нашего отбойника для исследования скважин.

В продукции более половины фонда скважин отмечено присутствие песчаной фракции. На ряде скважин удельное содержание песка требует осуществление комплекса геолого-технологических мероприятий по предотвращению абразивного разрушения устьевого оборудования. Рабочие дебиты скважин ограничивают, чтобы не допустить вынос песка и абразивный износ средств используемых для ограничения рабочего дебита скважин. Для защиты фонтанной арматуры ее регулирующих штуцеров и трубной обвязки могут использоваться СПО. Их предлагается использовать на скважинах сеноманских залежей дебит которых ограничивается из-за выноса песка и опасности абразивного износа регулирующих штуцеров. В этом случае песок будет накапливаться в накопительной части СПО, а вода поступать в шлейф. Удаление песка будет осуществляться в автоматическом режиме или вручную по мере его накопления через нижний дренажный узел. Для предотвращения остановок СПО из-за абразивного износа дренажа, он будет съемный и заменяемый.

В настоящее время мы изготавливаем первый промышленный образец блочной установки СПО для проекта “Технологического комплекса контроля и управления режимами работы устройства утилизации пластовой жидкости газовой скважины № 514 Уренгойского НГКМ”, а также разработали техническое предложение для аналогичного комплекса газовых скважин №105 и № 809 месторождения Медвежье, в которые предполагается спустить длинномерные лифтовые колонны.

«Научно-производственное объединение Конструкторское Бюро Кочубея», ООО

620144, Свердловская обл., г. Екатеринбург, ул. Фурманова 109, оф. 807

Тел.: +7 (343 69) 97-250 office@generation.ru

Скачать опросный лист