Капиллярные системы для предотвращения в нефтедобыче

98
КАПИЛЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ В НЕФТЕДОБЫЧЕ
Шайдаков Владимир Владимирович
Директор Инжиниринговой компании «ИНКОМП-нефть», д.т.н., профессор
В направлении борьбы с солеотложениями на скважинном
оборудовании, системе нефтесбора, Группа компаний
«Нефтегазовый сервис», в которую входят «ПсковГеоКабель»,
«Уфанефтегазмаш», Инжиниринговая компания «ИНКОМП-нефть»
сосредоточили свои усилия на производстве капиллярных
систем и оказании сервисных услуг по предотвращению
осложнений в нефтедобыче. Отложения солей возникают
практически на всем пути следования скважинной продукции.
Традиционный метод, который сейчас в большинстве случаев
применяется — подача ингибиторов солеотложения в затруб —
зачастую оборачивается коррозионным поражением колонны,
насосного оборудования, кабеля. Применение армированных
капиллярных трубопроводов позволяет подавать минимальное
количество ингибитора целенаправленно в нужный интервал
скважины (в колонну НКТ, непосредственно на прием ЭЦН,
в интервал перфорации) что снижает вероятность
коррозионного поражения и повышает эффективность
работы самого ингибитора.
Е
сли вы обратитесь к истории применения ингибиторов солеотложений в старых нефтяных районах, в Башкирии и Татарии, то когда там начали
интенсивно бороться с солеотложениям, практически
все ощутили проблемы с коррозионным поражением
оборудования, и сейчас пожинают «плоды» в виде коррозионного поражения колонн. То есть, решая одну
проблему, получили еще одну.
Ингибитор солеотложений — это, как правило, кислоты, которые воздействуют на оборудование и колон-
Коррозионная агрессивность некоторых ингибиторов солеотложений
Скорость коррозии
в товарной форме, мм/год
pН товарной формы
Степень агрессивности
по РД39-0147103-362-86
Союз 4000 (БР, ВР1, ВРК, ВДК)
0,86... 1,57
1,30...1,74
сильноагрессивная
Акватек (511М, 512НМ)
0,03... 1,03
6,22...8,30
слабоагрессивная сильноагрессивная
Antisel (AC, АС/1, FC85, FC2)
0,11...0,70
6,93...7,30
среднеагрессивная сильноагрессивная
3,14
2,44
сильноагрессивная
Ингибитор солеотложений
ИССКИ
АзолЗОЮ
0,45
6,11
среднеагрессивная
ФОКС 03 Марка 1С
0,73
3,81
сильноагрессивная
Нарлекс ЛД54
0,90
5,09
сильноагрессивная
Сонсол (2002, 2001 А, 2001 Б,
0,15...1,34
5,50...8,30
среднеагрессивная сильноагрессивная
СШЖ (5312, 5311)
0,78...0,82
6,26...6,46
сильноагрессивная
0,41
6,73
среднеагрессивная
Дин (SB, 6В, SB)
0,47...0,75
1,42...1,53
среднеагрессивная сильноагрессивная
ХПС (001,005, 005К)
0,53... 1,23
4,58...6,58
сильноагрессивная
ЗАО «Гамма-Хим»
0,10...2,16
1,42...1,69
слабоагрессивная сильноагрессивная
Алден-КАМ-Ф
0,56...0,80
твердый компонент
сильноагрессивная
СинолИС001Т
Осложненные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Способы прогнозирования и предупреждения солеотложений
инженерная практика пилотный выпуск 99
ну (см. «Коррозионная агрессивность некоторых ингибиторов солеотложений»). Причем по коррозионной
агрессивности реагенты на деле не в лучшую сторону
отличаются от того, что декларируют заводы-изготовители. Это приводит к коррозионному поражению ЭЦН,
кабеля, НКТ. Колонну я не рассматриваю, потому что
эти проблемы возникнут несколько позже. Там, где интенсивно сейчас закачиваются в больших количествах
ингибиторы солеотложений, мы в итоге когда-то придем к значительному коррозионному разрушению обсадных колонн. Существующая технология подачи ингибитора солеотложений в затруб — это мина замедленного действия.
Капиллярные трубопроводы
КАПИЛЛЯРНАЯ СИСТЕМА
Капиллярная система подачи химреагентов позволяет щадящим образом подойти к процессу ингибирования солеотложений, потому что мы подаем малые
количества регентов (1-5 л/сут) и именно в нужный интервал скважины. Это позволяет защищать оборудование от солеотложений с минимальным коррозионным воздействием. Капиллярная система включает в
себя наземную дозировочную установку и устройство
ввода, капиллярный трубопровод малого диаметра, который может доходить до интервала перфорации. Мы
поставляем наши системы с различными дозировочными установками. В основном это дозировочные
установки производства «Позитрон», и в меньшей степени — «Лозна». Мы также поставляем комплектующие для дозировочных установок данных производителей. В частности, соединительные рукава, которые
осуществляют доставку реагента до устья, устьевые
сальники, соединительные элементы, ремкомплект,
инструмент для монтажа, центраторы, протекторы,
клапанные устройства, узел подвески. Кроме того, сейчас рукава поставляются с устройством подогрева, то
есть позволяют подогревать поставляемый регент,
чтобы в зимнее время он не загустевал и не замерзал.
Все технические устройства запатентованы.
К сожалению, кризис задержал производство установок совместно с группой компаний «МИРРИКО», разработанных применительно к условиям их сервиса. Предприятие «Уфанефтегазмаш» разработала и подготовила к испытаниям новую дозировочную установку.
Капиллярные трубопроводы для подачи химических
регентов — это металлический, бронированный, полимерный, одножильный и другие варианты исполнения.
В «Башнефти» разработана конструкция и выпускается
кабель УЭЦН с капиллярным трубопроводом. Но мы
пропагандируем применение полимерного армированного трубопровода Мы запантетовали полимерный армированный трубопровод совместно с «Псковгеокабелем», который освоил их производство и сейчас поставляет в больших количествах. В этом году оснастили более 200 скважин. Материал — полипропилен. Сейчас
освоено производство капиллярных трубопроводов
фторполимера.
Стоимость металлического капиллярного трубопровода с двухслойной проволочной оплеткой) составляет порядка 150 руб./метр. Наша продукция — полимерный трубопровод с двухслойной проволочной
оплеткой, в два раза дешевле. По результатам промысловых и стендовых испытаний в конструкцию и
Наземное оборудование
технологию капиллярного трубопровода были внесены изменения, и, благодаря творческому подходу наших Псковских партнеров, в ближайшее время появится трубопровод стоимостью не более 35 руб./м.
Капиллярный трубопровод с наружным диаметром
12…14 мм и с внутренним диаметром 4…5 мм поставляется в бухтах и размещается в скважине на внешней
поверхности колонны насосно-компрессорных труб,
оснащается центраторами. Полностью разработан и поставляется комплект для того чтобы оснастить скважину, соединить и срастить трубопровод, отремонтировать
его в случае разрушения.
Подача химреагента в колонну НКТ
Осложненные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Способы прогнозирования и предупреждения солеотложений
100
Подача химреагента на прием глубинного насоса
Подача химреагента в интервал перфорации
Способ запуска и вывода на режим УЭЦН
Применение капиллярных систем подачи химических
реагентов
ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДА
Мы разработали систему защиты трубопровода, когда он находится на колонне НКТ, на поверхности погружного электродвигателя, насоса. Наиболее вероятно
разрушение капиллярного трубопровода под действием
радиальной деформации. Проведенные стендовые испытания показали, что металлический бронированный
трубопровод разрушается при радиальной деформации, схлопывается и больше не восстанавливается. То
же самое мы наблюдаем у полимерного неармированного трубопровода, полимерного неармированного с
бронированной лентой. Полимерный армированный
трубопровод с двухслойной проволочной оплеткой, в
принципе, не разрушается при радиальной деформации и восстанавливается при снятии нагрузки. Упругость проволоки позволяет удерживать данный трубопровод в рабочем состоянии.
Для тогочтобы проанализировать влияние различных разрушающих факторов на капиллярный трубопровод, была проведена серия стендовых испытаний.
Оценивали внутренее давление при различном виде
нагружений и состоянии трубопровода. При 20-23
МПа трубопровод разрушался на расстоянии 10…20
мм от заделки. Была разработана усиленная заделка
и мы довели внутреннее давление при испытании до
35 МПа. Трубопровод не разрушается и держит внутреннее давление.
Повреждения внешнего полимерного слоя в районе
заделки снижает разрушающее давление до 20% . Повреждение внешнего полимерного слоя за пределами
заделки практически не влияет на внутреннее давление. Также разрушение идет при 23 МПа. Повреждения
внешнего полимерного слоя и одной внешней оплетки
также не влияет на заделку, только повреждение второго слоя оплетки снижает разрушающее внутреннее
давление до 13 МПа. Разрушение происходит также в
районе заделки.
При прокладке таких трубопроводов по поверхности возможен их перегиб. При перегибе радиусом менее 25 мм трубопровод также разрушается при 20
МПа. Повреждения достаточно легко ремонтируются.
Вырезается требуемый участок, и в пределах 15 минут можно этот трубопровод соединить, скомплектовать и вновь запустить в эксплуатацию. Для того чтобы осуществить подвеску и обеспечить спуск трубопровода в интервал перфорации оценивалась его несущая способность. Мы пошли по пути создания упрощенного устройства в заделке, чтобы всю нагрузку
принимал на себя внешний полимерный слой. Трубопровод выдерживает нагрузку максимум 1450 кг. Мак-
Осложненные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Способы прогнозирования и предупреждения солеотложений
инженерная практика пилотный выпуск 101
симально мы осуществляли спуск трубопровода на
глубину 1500 м ниже насоса.
В комплект, который мы поставляем, входит также
дозировочная установка, наземный трубопровод,
устройства ввода. Устройство ввода может быть осуществлено через боковой отвод или традиционный кабельный ввод, модернизировав его конструкцию. Для
подачи химического реагента непосредственно в колонну НКТ есть эксцентриковая муфта, которая позволяет вводить химический реагент выше насоса.
Для подачи на прием насоса разработано клапанное
устройство — распылитель, который позволяет непосредственно подавать на приемную сетку насоса химический реагент.
Для предотвращения разрушения трубопровода на
внешней поверхности НКТ, ПЭД, насоса поставляются
центраторы, протекторы. По нашему заказу изготовлена специальная трубка из нержавеющей стали
овальной формы с внешним габаритом 4 мм, которая
позволяет проводить трубопровод по насосу и ПЭД в
условиях ограниченного радиального зазора.
Другой вопрос связан с разогревом насоса и электродвигателя в процессе эксплуатации. Для того чтобы
не происходила температурная деструкция материала
используется капиллярный трубопровод из фторполимера, с температурой эксплуатации до 230°С.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Для подачи химических реагентов в интервал перфорации разработаны узлы, которые позволяют раз-
ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос. При спуске трубка не схлопывается из-за давления в
трубах?
В.Шайдаков. Нет. Мы ее опускаем заполненную.
Вопрос. Каким образом?
В.Ш. Пружина обратного клапана настроена таким образом,
чтобы жидкость не выливались.
Вопрос. На барабане трубка заполняется?
В.Ш. Совершенно верно. Приводится барабан, заполняется
трубка, и потом спускается.
Вопрос. Вы принимаете капиллярный трубопровод в
утилизацию для повторного использования?
В.Ш. Мы не используем российские полимеры.
местить капиллярный трубопровод ниже ЭЦН. В комплект входит специальный груз, оснащенный обратным клапаном, распылителем.
Мы также разработали устройство, которое позволяет создавать вибрацию в процессе спуска. Таким
образом обеспечивается прохождение капиллярного
трубопровода в требуемый интервал скважины без зависания.
В «РИТЭКе» капиллярные трубопроводы использовались для так называемых «насосов-перевертышей»
для того, чтобы стравливать и замерять давление.
Для того чтобы определить область рационального
применения, у нас есть опросный лист, на основе которого проводится анализ эффективности (см. «Применение капиллярных систем подачи химических реагентов»).
Осложненные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Способы прогнозирования и предупреждения солеотложений