Программы для выбора узлов установки ЭЦН по условиям добычи нефти из скважины

Установка погружного центробежного электронасоса для добычи нефти состоит из погружного агрегата (электронасоса), спускаемого в скважину на насосных трубах, специального кабеля, питающего двигатель электроэнергией, и станции автоматического управления (рисунок А.1 из приложения А).

Электронасос представляет собой агрегат, состоящий из специального погружного маслозаполненного электродвигателя переменного тока 1 (рисунок А.1 из приложения А), гидрозащиты 2, предохраняющей двигатель от проникновения в него окружающей жидкости, и центробежного многоступенчатого насоса 3.

Корпуса электродвигателя, протектора и насоса соединены между собой посредством фланцев. Валы имеют шлицевые соединения. В собранном агрегате электродвигатель расположен внизу, над ним протектор, а над протектором насос.

Из рисунка А.1 из приложения А видно, что электронасос 1 спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 8 и подвешивают на подвесной шайбе без дополнительного крепления в скважине. Питание двигателя электроэнергией осуществляется по специальной нефтестойкой трехжильной кабельной линии 4 в гибкой ленточной броне, которая проходит через подвесную шайбу и укрепляется к насосным трубам металлическими поясами 7. На поверхности устанавливают лишь станцию управления 10 и КТУ 5, а на устье скважины 9 манометр и задвижку.

Применение такого оборудования позволяет вводить скважины в эксплуатацию сразу же после бурения в любой период года без больших затрат времени и средств на сооружение фундамента и монтажа тяжелого оборудования.

Выбор узлов установки ЭЦН ведется по алгоритмам, в основу которых положены многократно апробированные в нефтяной промышленности положения и результаты работ, посвященных изучению фильтрации жидкости и газа в пласте и в призабойной зоне пласта [3], движению водогазонефтяной смеси по обсадной колонне скважины и по колонне НКТ, законам изменения газосодержания, давления, плотности, вязкости, и т.д.; изучении теории и работы скваженных центробежныхнасосов на реальные пластовые жидкости. При этом необходимо знать точные значения температуры как перекачиваемой жидкости, так и элементов насосной установки, поэтому в методике подбора важное место занимают термодинамические процессы взаимодействия насоса, погружного электродвигателя и токонесущего кабеля с откачиваемым многокомпонентным пластовым флюидом, термодинамические характеристики которого меняются в зависимости от окружающих условий.

На Самотлорскомместорождении разрабатываемом ОАО «СНГ» в период с1969 по1994 года для подбора оборудования УЭЦН использовалась методика разработанная Богдановым и Филипповым. Также она использовалась всеми дочерними предприятиями АООТ “Нижневартовскнефтегаз”, т.к. была признана самой лучшей для данного месторождения.Эта методика разрабатывалась для нового месторождения; а сейчас Самотлорское месторождение находится на 4 стадии разработки и средняя обводненность составляет 89%, поэтому пришлось отказаться от нее. В настоящее время в ОАО «СНГ» применяют две электронные программы для подбора оборудования УЭЦН: «SubPump» (перевод: под насос) используется уже в течение нескольких лет и за этот период довольно не плохо себя зарекомендовала. Она позволяет опытному пользователю в течение 5-7 минут подобрать необходимое оборудование для УЭЦН любого завода-изготовителя имеющегося в базе данных такие как: Алнас, Алмаз, Борец, ODI, ESP, Centrilift, и др. Также позволяет просмотреть все рабочие характеристики выбранного оборудования и выбрать оптимальные.

Программа имеет развитый интерфейс, позволяющий работать с различными системами единиц (СИ, американская и канадская нефтепромысловые системы и другие), библиотеки соотношений «давление – объем – температура» для различных пластовых флюидов, аппарат для использования данных по вязкости при изменении температуры для расчетов движения жидкости по колоннам обсадных и насосно-компрессорных труб, при движении в погружном насосе.

База данных программы SubPUMP™ содержит информацию о характеристиках насосов, двигателей, кабелей, ступеней, гидрозащиты, производимых крупнейшими поставщиками установок погружных центробежных насосов – компаниями Centrilift, ESP, ODI, REDA, АЛНАС. Кроме базы данных в программе есть возможность изменять характеристики узлов и установок в целом по итогам их стендовых испытаний.

Итогом работы программы SubPUMP™ вне зависимости от подхода пользователя к проблеме подбора УЭЦН всегда является система с максимальным КПД или с минимальными общими затратами на добычу единицы скважинной продукции. Программа SubPUMP™ работает под управлением Windows.У программы SubPUMPTM есть один существенный недостаток – она к сожалению не имеет русифицированной версии. В связи с этим была внедрена новая программа NeoSel-Pro разработанная в городе Новосибирске. В данный момент она находится в стадии опытного применения, но в скором времени полностью заменит «SubPump», так как по все параметрам превосходит ее. NeoSel-Pro имеет новейшую базу данных, позволяет подобрать оборудование с высокой точностью для любой скважины. Это в конечном итоге приведет к увеличению МРП, и снизит количество отказов из-за неточного подбора оборудования. Однако и у этой программы есть недостаток: приходится вручную обрабатывать, а потом вводить инклинограмму, что увеличивает время подбора. Но эта проблема в ближайшее время будет устранена.

Порядок ввода данных для программы NeoSel-Pro.

1. Для определения коэффициента продуктивности вводятся:

- дебит свкажины, обводненность, интервал перфорации, инклинограмма, диаметр НКТ, давление пластовое, давление в затрубном пространстве, давление буферное, глубина спуска.

2.Программа запрашивает подтверждение введенных параметров и выдает готовый коэффициент продуктивности, выводится динамический уровень.

3.Выбирается из предложенного списка:

- насос

- погружной электродвигатель

4.Получается список подобранного оборудования и его характеристики.

Подбор закончен.

Фирмой «ОКБ БН – КОННАС» со второй половины 1980-х годов активно внедрялся на нефтяных промыслах Советского Союза пакет прикладных программ (ППП) СПИНАКЕР, который, по утверждению авторов, представляет собой экспертную систему, призванную обеспечивать высокую эффективность эксплуатации нефтяных пластов, скважин и погружных центробежных насосов. В данном пакете существует и решение задачи о подборе УЭЦН к нефтяной скважине, использующее большую базу данных.

Данная база содержит сведения о конструкции скважин, свойствах пластовых флюидов, о характеристиках электроприводного насосного оборудования, и ретроспективы параметров технологического оборудования. Необходимо отметить, что в данной методике, переложенной для расчета на совместимые с PC IBM компьютеры, применяется один из самых полных и имеющих наименьшее количество допущений алгоритмов подбора оборудования к нефтяным скважинам. Однако отсутствие допущений, упрощающих алгоритм подбора, требует оперативного получения самой полной и достоверной геолого-технической информации, без которой применение ППП СПИНАКЕР становится нецелесообразным.

Несколько особняком стоит программный продукт, разработанный на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина и являющийся частью программно-аппаратного комплекса системы диагностики работоспособности скважинных насосных установок.

Данная программа подбора и диагностики скважинного насосного оборудования (как штангового, так и бесштангового– УЭЦН, УЭВН, УЭДН) имеет, кроме развитой базы данных (практически все выпускаемые в мире типоразмеры УЭЦН, винтовых и диафрагменных насосов) большое число первичных датчиков, установленных на добывающих скважинах. Это позволяет получить оперативную промысловую информацию, необходимую для качественного подбора оборудования. Методически программа подбора УЭЦН (работает в оболочке Windows) основана на положениях, рассмотренных в разделе 1 настоящей главы. Пакет указанных прикладных программ известен у нефтяников России под именем «Диагност», а ее более поздние версии, направленные на подбор насосных установок для добычи нефти, – «Автотехнолог». В настоящее время программа «Автотехнолог» имеет очень широкое распространение в нефтяной промышленности России и позволяет производить подбор всех типов насосных установок для добычи нефти (УЭЦН, УЭВН, УЭДН, УШСН, УВНПП и т.д.) выпускаемых в мире, а также проводить виртуальную оптимизацию работы системы «пласт – скважина – насосная установка». Программа имеет также конверторы, позволяющие использовать существующие на нефтяных промыслах базы данных по конструкции скважин и инюшнометрии, по пластовым данным, по наличию оборудования на базах производственного обслуживания и на складах. Уточненные алгоритмы, удобный интерфейс и наличие нескольких «ноу-хау» привели к тому, что к концу 2001 г. программа «Автотехнолог» заняла доминирующее положение на нефтяных промыслах Российской Федерации.