Вспомогательное оборудование систем ППД

На ряде нефтяных мес­торождений для закачки во­ды в пласт применяют се­рийные насосные установки УЭЦН, которые использу­ются для подъема продук­ции в добывающих скважи­нах. Для целей ППД приме­няют высокопроизводи­тельные установки типа УЭЦН 6-250-1400, УЭЦН 6-500-1100. В данной схеме один ЭЦН обеспечивает закачку воды только в одну нагнетатель­ную скважину. Такая систе­ма ППД получила название автономной системы. По схеме вблизи нагнетательной скважины бурится шурф, глубиной до 30 м. Шурф обсажива­ется трубами, диаметром до 700 мм. В шурф спускается стандартный ЭЦН. Характеристики ЭЦН выбираются в соответствии с плановой приемистостью скважины.      

Кроме шурфа для установки ЭЦН может быть использована добы­вающая скважина, продукция которой полностью обводнилась.       

По сравнению с централизованной схемой ППД, которая обслужи­вает несколько нагнетательных скважин, автономная схема обладает рядом преимуществ.

1. Не требуется сооружение насосных станций большой производи­тельности.

2. Применение для привода ЭЦН высоковольтных двигателей не требует строительства понижающих электрических подстанций (для привода насосов ЦНС).

3. Отсутствует необходимость строительства протяженных водово­дов высокого давления.

4. Низкая материалоемкость и простота обслуживания.

5. Низкая капиталоемкость.

6. Возможность создания различных режимов закачки воды в пласт с учетом текущего состояния разработки объекта в зоне располо­жения нагнетательной скважины.

7. Высокая эксплуатационная надежность схемы с меньшим количе­ством отказов и аварий.

8. Простота обслуживания и проведения ремонтных работ.

9. Более высокая экологическая надежность.

10. Высокий К.П.Д. по сравнению с централизованной схемой.

В случае если приемистость нагнетательной скважины выше рас­четной, для ограничения объема закачки воды в пласт до необходимо­го уровня на устье скважины устанавливается регулятор расхода [2].

На поздних стадиях разработки месторождений имеются скважи­ны, которые по тем или иным причинам не эксплуатируются (нерента­бельные, ожидающие ликвидации и т.п.) или находятся в «консерва­ции». В АНК «Башнефть» (Хасанов Ф.Ф., Исланов Ш.Г. и др.) для со­здания отдельных очагов заводнения была разработана технология, основанная на использовании обсадных колонн этих скважин для по­путного сброса воды в режиме саморегулирования процесса очистки сточной воды. В основе действия скважинного водоотделителя (СВО) лежит гравитационный метод разделения водонефтяной эмульсии. Подготовительные работы в простаивающих скважинах включают два этапа. Первоначально отключают интервалы перфорации. Затем в скважину спускают два ряда НКТ. Первый ряд с большим диаметром 89... 102 мм) на глубину 10... 15 м, второй с меньшим диаметром (48...60 мм) в зависимости от положения искусственного забоя и объе­ма прокачиваемой жидкости на глубину 500 м и более.         

Процесс водоотделения происходит в следующем порядке.

Водогазонефтяная смесь (НГВС) из системы сбора по при­емной трубе поступает в сепарационную камеру (пространство между экс­плуатационной колонной и лифтовой трубой). Газ и содержание воды через кольце­нефть с остаточным содер­жанием воды через кольце­вое пространство и выкид­ной трубопровод возвра­щаются обратно в систему сбора. Осажденная вода через лифт меньшего диа­метра направляется в на­гнетательную скважину. Взвешенные частицы, на­ходящиеся в попутно добываемой воде, осаждают­ся в зумпфе скважины. На ряде предприятий для обработки продукции скважин и отделения от попутно добываемой воды нефти используется нефтяной газ [2]. Газ применяется как флотационный агент в установках комплексной подготовки нефти и товарных парках.         

Технология очистки сточных вод с использованием нефтяного га­за имеет ряд преимуществ и недостатков. Основным преимуществом является то, что для очистки воды можно использовать любое количе­ство газа - как флотоагента. Поэтому может быть достигнута очень высокая степень очистки сточной воды. Недостатками технологии яв­ляются:

- высокая энергоемкость из-за необходимости применения компрессора для напорной флотации;

- высокая металлоемкость;

- низкий К.П.Д. процесса флотации с использованием попутного газа;

- высокая себестоимость технологии.

 

      2.5 Характеристики осложнений и аварий при эксплуатации систем ППД      

 

Все виды ремонтов промысловых трубопроводов (водоводов) под­разделяются на виды:

- аварийные ремонты;

- текущие ремонты;

-  капитальные ремонты.      

К аварийным ремонтам относят ремонты, связанные с ликвидацией аварий по причине коррозии труб, разрывов сварных стыков, разры­вов труб по телу, образования отложений вплоть до полного перекры­тия проходного сечения трубы, неисправности арматуры и т.д. Текущие ремонты в свою очередь подразделяются:

- на профилактические (планирование этих ремонтов произво­дится в зависимости от условий эксплуатации трубопроводов);

- на непредвиденные (ремонты, которые выполняются в сроч­ном порядке).    

К работам текущего ремонта относятся виды работ, выполняемые при техническом обслуживании, ликвидации мелких повреждений, ус­тройстве и очистке водоотводных канав, внутренней поверхности труб от отложений, проверке состояния и ремонте изоляции, ревизии и ре­монте запорно-регулирующей аппаратуры, колодцев и ограждений и др. Мероприятия по текущему ремонту и обслуживанию трубопрово­дов проводятся без остановки перекачки воды.      

Под работами капитального ремонта трубопроводов понимают на­ибольшие по объему и содержанию плановые ремонты, которые про­водятся при достижении предельных значений износа труб. Работы ка­питального ремонта трубопроводов проводятся с полной разборкой, восстановлением или заменой неисправных составных частей трубо­проводов.      

Большую потенциальную опасность для окружающей среды пред­ставляют аварии на высоконапорных и низконапорных трубопрово­дах системы ППД. При авариях утечки сточной воды и других загряз­нителей на участках трубопроводов, расположенных на суше и в ох­ранных зонах, могут быть обнаружены лишь по истечении какого-то отрезка времени. Они наносят серьезный ущерб окружающей среде. Наиболее тяжелым и опасным по последствиям является загрязнение сточными водами подземных и наземных пресных вод и почвы. Ос­новными причинами аварий водоводов системы ППД обычно бывают различные виды механических нарушений и коррозия материала труб. К механическим нарушениям трубопроводов обычно относят [3]:

- эрозию (износ труб под воздействием струи перекачиваемой жидкости);

- вибрацию труб (из-за неравномерной работы насосов);

- нарушения режима перекачки, приводящие к возникновению гидравлических ударов;

- замораживание трубопроводов в зимнее время при длительных остановках;

- разрушение внутренних защитных покрытий;

- забивка труб механическими частицами.   

Основным методом обнаружения неисправности служит контроль режимных параметров работы трубопроводов - давления и объемно­го расхода. В случае снижения расхода воды и давления, как правило, имеет место утечка воды из трубопровода. На участке падения давле­ния определяют место негерметичности трубопровода и после осмотра нарушения выбирают технологию ликвидации аварии.   

Технологии ликвидации аварий зависят от размеров нарушений трубопровода. Небольшие размеры негерметичности трубопроводов устраняются путем наложения гладких хомутов. В дальнейшем при проведении капитального ремонта водовода негерметичность устра­няется при помощи электросварки или наложения катушки. Для лик­видации трещин на теле трубы, коррозионных отверстий трубы заме­няются трубами большего диаметра со специальными муфтами, при затяжке которых происходит герметизация участка. Разрыв стыка тру­бы устраняется путем вырезания поврежденного участка и установки на участке катушки из труб такого же диаметра, длиной 0,5...0,8 м. За­мена изношенных участков труб проводится по следующей схеме. Вна­чале проводят подготовку всех необходимых узлов трубопровода и сваривают монтажные узлы. Затем демонтируют изношенный участок труб и монтируют новые трубы.   

По данным исследований причин порывов водоводов при перекач­ке сточных вод промыслов в АНК «Башнефть» (А.А.Гоник) было уста­новлено - доля аварий из-за нарушения технологии строительства и эксплуатации водоводов не превышает 10%. Основной поток отказов водоводов связан с воздействием на трубы агрессивных сточных вод - доля порывов из-за внутренней коррозии превышает 90 %.   

Анализ статистических данных выявил закономерность: чем боль­ше скорость потока сточной воды в водоводах, тем меньше удельная частота отказов. Так, по данным НГДУ «Южарланнефть» при скоро­сти потока менее 0,5 м/с удельное количество аварий водоводов соста­вило 7,63 аварии на 1 км длины. При скоростях движения воды выше 0,6 м/с этот показатель составил всего 0,45, т.е. уменьшился почти в 17 раз. Это свидетельствует о необходимости выбора скорости перекачки воды по трубопроводам с учетом состава и свойств перекачиваемых вод.       

Следующим потенциально опасным объектом системы ППД явля­ются нагнетательные скважины. В качестве примера для описания ус­ловий эксплуатации нагнетательных скважин приведем данные за 2003 г. по цеху ППД Арланского управления по добыче нефти и газа. Общее время простоев скважин превысило 34 тыс. суток. В общее вре­мя простоя нагнетательных скважин вошли простои по причинам:

- ожидание и проведение КРС;

- ожидание замены водоводов;

- нарушение технологического режима работы скважин;

- отсутствие приемистости;

- неисправности устьевого оборудования;

- ремонт наземного оборудования;

- ремонт линий электропередач;

- ремонт насосного оборудования;

- отключение электроэнергии;

- исследование скважин;

- из-за остановки других скважин;

- отсутствие воды;

- циклическая закачка;

- изменение схемы водоводов;

- технологические причины:

- реконструкция КНС;

- ликвидация порывов водоводов;

- отсутствие необходимости закачки;

- прочие причины.

Наибольшее количество простоев скважин было связано с отсутст­вием рабочего агента - воды, проведением циклической закачки воды в пласт и технологическими причинами. Всего эти причины простоя скважин составили около 70%. Без неизбежных и запланированных причин простоя нагнетательных скважин, основную долю в простоях составляют простои по причине отсутствия приемистости, ожидания КРС и ремонта скважин.

Большинство видов осложнений при эксплуатации скважин связа­но с активизацией действия осложняющих факторов. Наибольшее от­рицательное влияние на показатели работы скважин оказывают следу­ющие факторы:

- состав и свойства вод системы ППД (наличие механических примесей, остатков нефти, коррозионная активность вод и др.);

- технологические режимы закачки воды в продуктивные пласты (давление закачки, приемистость скважин, коэффициент и про­филь приемистости скважин);

- интерференция скважин и изменение пластового давления в зо­не расположения нагнетательной скважины.    

Следовательно, эксплуатация нагнетательных скважин без ослож­нений возможна при следующих условиях:

- закачиваемая вода не должна снижать проницаемость заводняемых пластов и вызывать коррозию оборудования;

- вода системы ППД должна обеспечивать вытеснение нефти, длительную и устойчивую приемистость нагнетательных сква­жин в заданных объемах при оптимальном давлении закачки;

- конструкция забоя нагнетательной скважины должна иметь максимально открытую фильтрующую поверхность вскрытого пласта;

- герметичность и антикоррозионное исполнение системы тру­бопроводов закачиваемой воды и эксплуатационной колонны скважины;

- соблюдение режима и технологии закачки воды в пласт приня­тому проекту разработки.

Остальные мероприятия по повышению надежности и снижению аварийности водоводов разделены на категории.

1. Обеспечение надежности на стадии проектных решений за счет:

- применения труб заданного диаметра, толщины стенок, марки сталей в соответствии с технологическими расчетами;

- применения труб с внутренним и внешним покрытием - стой­ким к антикоррозионным местным условиям;

- обеспечения заданного уровня заглубления труб в грунт и на­дежности переходов через автомобильные и железные дороги и в местах пересечения с другими трубопроводами;

- возможности обеспечения на стадии проектных решений кон­троля и диагностирования технического состояния объектов и сооружений;

- применения технологий электро- и химзащиты труб.

2. Обеспечение надежности на стадии строительства путем:

- контроля труб и сварных соединений неразрушающими мето­дами контроля;

- выбраковки труб с дефектными участками;

- соблюдения требований нормативов и стандартов при прове­дении земельных работ;

- обеспечения при укладке труб целостности наружной изоляции.

3. Обеспечение надежности высоконапорных водопроводов на стадии
эксплуатации за счет:

- строгого соблюдения технологических режимов и регламентов, руководящих документов, должностных инструкций и т.д.;

- контроля фактического состояния трубопроводов (средства диагностики, определители утечек, каждодневный обход 100% трубопроводов операторами и т.д.);

- оптимизации и своевременного проведения планового техниче­ского обслуживания и ремонта объектов и сооружений трубо­проводов системы ППД;

- обучения персонала современным методам ликвидации от­казов;

- технического оснащения ремонтно-восстановительных работ.

4. Применение химических методов защиты водоводов:

- применение ингибиторов коррозии;

- применение ингибиторов солеотложений и химических реа­гентов.