презентацию — 14,5 Mb

ОПЕРАЦИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА (ГРП)
Суть операции заключается в нагнетании в скважину по специальным насосно-компрессорным трубам
высоковязкой жидкости (геля), приготовленной на основе воды или углеводородной жидкости (нефть,
дизельное топливо). Давление, создаваемое жидкостью, разрывает породу пласта по плоскостям
минимальных напряжений горного давления. В результате в пласте образуется трещина. После разрыва
пласта, за счет продолжающейся закачки жидкости, образовавшаяся трещина увеличивается в размерах. При
достижении трещиной определенных размеров в жидкость разрыва начинает подаваться расклинивающий
агент, называемый проппантом (искусственный песок с частицами шаровидной формы, изготовленный на
основе бокситов). Расклинивающий агент транспортируется жидкостью разрыва в трещину. Его задача
удерживать трещину в раскрытом состоянии после прекращения подачи жидкости разрыва в скважину и
снятия избыточного давления. На заключительной стадии, оставшийся после заполнения трещины в
скважине проппант, продавливается гелем в пласт.
Таким образом, за счет созданной трещины, заполненной проппантом, расширяется область пласта,
дренируемая скважиной, подключаются ранее не участвующие в разработке участки залежи, создается
высокопроводящий канал для поступления нефти в скважину. Это позволяет увеличить дебит скважины в
несколько раз (в среднем по нефти в 3 раза), увеличить коэффициент извлечения нефти из пласта, и тем
самым переводить часть забалансовых запасов нефти в промышленные.
ТЕХНОЛОГИЯ ГРП В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Нефтесервисный рынок
Доля ГРП в
дополнительной добыче
нефти
гидроразрыв
10%
гидроразрыв
40%
Около 10 тысяч операций ГРП в год
Стоимость услуг по проведению ГРП
около 1 миллиарда долларов в год
Прирост добычи нефти –
от 2 до 8 тыс.тонн в год на одну операцию.
РЫНОК ОБОРУДОВАНИЯ ГРП В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оборудование комплексов
гидроразрыва пласта
Российское
оборудование: < 3%
Зарубежное
оборудование
Количество комплексов ГРП на территории РФ – более 80
Средняя стоимость комплекса ГРП – не менее 12 млн. долларов
Суммарная стоимость комплексов ГРП – около 1 млрд. долларов
РОССИЙСКИЙ КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА
НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ПЛАСТОВ
КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
Комплекс предназначен для вовлечения в разработку трудноизвлекаемых запасов
углеводородов и повышения эффективности их добычи.
Комплекс обеспечивает:
- транспортирование и доставку технологического оборудования, обеспечивающего процесс
гидроразрыва пласта на нефтяных и газовых промыслах, по дорогам от I до V категорий,
- подготовку и временное хранение жидких и сыпучих расходных материалов,
- приготовление рабочих жидкостей и смесей,
- закачку в скважину рабочей жидкости или смесей жидкостей с сыпучими компонентами, под
давлением и с производительностью, обеспечивающими процесс гидроразрыва пласта, а также
для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического воздействия на
призабойную зону скважины на нефтяных и газовых месторождениях,
- документирование и наглядное отображение протекания процессов приготовления рабочих
жидкостей и смесей и их закачку в призабойную зону скважины.
- выполнения других технологических процессов на нефтяных и газовых месторождениях.
КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
№
п.п.
1
2
3
4
5
Параметры
Значения
Максимальное давление закачки рабочих жидкостей и смесей на выходе из
85
УН, МПа
Максимальный расход рабочих жидкостей и смесей, обеспечиваемый
10
комплексом в процессе ГРП, м3/мин
Максимальная концентрация проппанта в рабочей жидкости, кг/м3
1800
Температурный диапазон эксплуатации, град С
- 45…+40
Обеспечивается автоматизированная работа комплекса в режиме ГРП, с поддержанием
заданного расхода рабочей жидкости и смеси, сухих и жидких химических реагентов,
концентрации проппанта с контролем и регистрацией необходимых параметров процесса
СОСТАВ КОМПЛЕКСА ГРП
В состав комплекса ГРП входит следующее основное оборудование:
- одна станция контроля и управления СКУ-10;
- четыре установки насосные УН-2250;
- одна установка смесительная УС-10;
- ёмкости гельные для рабочей жидкости;
- бункер для проппанта или саморазгружающийся проппантовоз;
- машина манифольдов типа ММ-105М с блоком манифольдов типа БМ-105.
СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ КОМПЛЕКСА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА
1 – СКУ-10; 2 – УН-2250; 3 – УС-10; 4 – БМ-105; 5 – ММ-105; 6 – емкость гельная; 7 – бункер проппанта.
КОМПЛЕКС ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
Комплекс обеспечивает
автоматизированное (компьютеризованное)
управление процессом ГРП под наблюдением руководителя работ, технолога и
оператора УН, находящихся в станции контроля и управления СКУ, а также
визуальный контроль
параметров ГРП на трех мониторах и пульте ОПУ
станции СКУ и мониторе установки смесительной УС.
В процессе проведения ГРП обеспечена возможность в любой момент
времени корректировать параметры ГРП вручную, а также полностью перейти
на ручное управление.
Элементы управления процессом
ГРП и контроля за параметрами
процесса ГРП, в том числе и визуального,
объединены в единую систему
автоматизированного управления и контроля САУК, включающую в себя:
• программное обеспечение системы;
• промышленные компьютеры ПК1 и ПК2 станции СКУ-10;
• три монитора станции СКУ-10;
• объединенный пульт управления установками насосными ОПУ станции
СКУ-10;
• Принтер станции СКУ-10;
• промышленный компьютер ПК установки смесительной УС-10;
• блок аппаратуры сопряжения БАС установки смесительной УС-10;
• пульт контроля и управления ПКУ с монитором и органами ручного
управления установки смесительной УС-10.
СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10
СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10
Станция контроля и управления СКУ-10, предназначена для автоматизированного
управления установками насосными УН-2250 (УН) и установкой смесительной УС-10
(УС) в режиме гидроразрыва нефтяных и газовых пластов (ГРП) с поддержанием,
заданных программой промышленного компьютера или оператором, расходов рабочей
жидкости, сухих и жидких химических реагентов, концентрации проппанта, а также
фиксации контролируемых параметров (прямых и расчетных), архивирования режимов и
параметров работы Комплекса, а также регистрации режимов и параметров на
бумажном носителе. Вид климатического исполнения «У1» ГОСТ 15150-69.
СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
№
п.п.
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.7.1
1.7.2
1.7.3
1.7.4
1.7.5
1.7.6
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
Параметры
Автомобиль специальный с кузовом-фургоном (на шасси MA3-5336A5-320)
Полная масса (эксплуатационная), не более
Количество отсеков в кузове-фургоне
Количество рабочих мест
Количество мест для представителей заказчика (супервайзеров)
Основное электропитание от внешней сети 220 В или собственного генератора
Дополнительное электропитание пост. тока 24 В
отаккумуляторов
аккумуляторовавтомобиля
автомобиля
Вот
Оборудование кузова-фургона
Дизель генератор (220 В, 9000Вт) , количество
Кондиционер ( 220В, 2000Вт) , количество
(24В),количество
количество
Автономный воздушный отопитель, дизельный (24В,
Обогреватель электрический, настенный (220В, 1500Вт), количество
Шкаф с вытяжной вентиляцией для лабораторных исследований, количество
Шкаф для размещения блоков компьютерного оборудования, количество
Специальное электрооборудование СКУ
Объединенный пульт управления УН, количество
Промышленный компьютер, количество
Мониторы, количество
Принтер, количество
Катушки с кабелем 50м, количество
Прожекторы стационарные/выносные, количество
Значения
12000
2
4
3
1
1
2
2
1
1
1
2
3
1
10
4/2
КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ СКУ-10
Шкаф с вытяжной
вентиляцией
Стойка с компьютерным
оборудованием
Кондиционер
Объединенный пульт
управления УН
Химик-лаборант
Супервайзер
Оператор УН
Руководитель
работ
Технолог
КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ СКУ-10
Дизель-генератор
Катушки с кабелем
Панель стыковочных
разъемов
СТАНЦИЯ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СКУ-10
ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛИРУЕМЫХ И РЕГИСТРИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГРП
Параметры времени и давления
- Дата, время, Заказчик, Исполнитель,
месторождение, скважина, плановые параметры ГРП.
- Давление 1 закачки (БМ-105), мПа. (max 85 мПа)
- Давление 2 закачки (УН-2250), мПа (max 85 мПа)
- Затрубное давление, мПа (max 20 мПа)
Расход смеси и Сумматоры
- Расход 1 на выходе УС, м3/мин (max 15 м3/мин)
- Расход 2 на выходе УС, м3/мин (max 15 м3/мин)
- Расход 3 с тахометров УН №1…4, м3/мин
(max 15 м3/мин )
- Сумматор смеси с расхода 1 на выходе, м3
- Сумматор смеси с расхода 2 на выходе, м3
- Сумматор смеси с расхода 3 от тахометров, м3
Расход чистой жидкости и Сумматоры
- Расход 1 на входе УС, м3/мин
- Расход 2 на входе УС, м3/мин
- Сумматор чистой жидкости от расхода 1
на входе УС, м3
- Сумматор чистой жидкости от расхода 2
на входе УС, м3
- Суммарный объем закачанной чистой жидкости из
цистерн, м3
Концентрация проппанта и Сумматоры
- Концентрация проппанта 1 (по плотномеру), кг/м3
- Концентрация проппанта 2, кг/м3
- Сумматор проппанта 1, кг
- Сумматор проппанта 2, кг
- Сумматор проппанта 3, кг
- Расход проппанта по оборотам шнека 1. кг/мин
- Расход проппанта по оборотам шнека 2. кг/мин
- Расход проппанта по оборотам шнека 3. кг/мин
- Сумматор проппанта по оборотам шнеков 1, 2, 3 кг
- Общая масса закачанного проппанта , кг
Концентрация жидких и сухих добавок и
Сумматоры
- Расход жидкой добавки 1, л/мин
- Расход жидкой добавки 2, л/мин
- Сумматор жидкой добавки 1, л
- Сумматор жидкой добавки 2, л
- Расход сухой добавки. Шнек 1, кг/мин
- Расход сухой добавки. Шнек 2, кг/мин
- Сумматор сухой добавки. Шнек 1, кг
- Сумматор сухой добавки. Шнек 2, кг
- Суммарная масса закачанной сухой добавки, кг
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СКУ-10
КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ПРОЦЕССА ГРП
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СКУ-10
ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРП
ГЕНЕРАЦИЯ ОТЧЕТА
УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250
УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250
Установка насосная УН-2250 предназначена для закачки в скважину рабочей
жидкости или смесей жидкостей с сыпучими компонентами, под давлением и с
производительностью, обеспечивающими процесс гидроразрыва пласта, а также
для осуществления гидравлического, гидропескоструйного или химического
воздействия на призабойную зону скважины на нефтяных и газовых
месторождениях. Вид климатического исполнения «У1» ГОСТ 15150-69.
УН обеспечивает следующие функции:
- автоматизированную работу в режиме ГРП;
- автоматическое переключение передач в трансмиссии без разрыва потока
мощности и управление режимами работы газотурбинных двигателей (ГТД);
- плавный диапазон регулирования с ОПУ в СКУ величины опрессовочного давления
манифольдов и насосно-компрессорных труб, создаваемого УН в диапазоне от 0 до 85
Мпа;
- плавный диапазон регулирования производительности УН с ОПУ в СКУ в
диапазоне от 0 до 2,5 м3/мин;
- автоматическое поддержание постоянной величины производительности (вне
зависимости от изменения давления, создаваемого скважиной) по команде с ОПУ
в СКУ;
- автоматический встроенный контроль состояния узлов и систем УН;
- прекращение подачи рабочей жидкости в скважину при срабатывании защиты от
превышения максимально допустимого давления на скважине без остановки ГТД.
УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
№
п.п.
1
2
3
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
5.
5.1
6.
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
Параметры
Шасси
Полная масса УН (эксплуатационная), не более
Масса технологического оборудования (эксплуатационная), кг
Силовая установка - два газотурбинных двигателя с обслуживающими
системами в моноблочном исполнении
Марка двигателей
Максимальная мощность одного двигателя, л.с.
Удельный расход топлива на режиме максимальной мощности, г/л.с.ч.
Масса одного двигателя в моноблочном исполнении (с системами), кг
Применяемое топливо
Трансмиссия, механическая с электрогидравлическим переключением передач,
включает две планетарные коробки передач и шестеренный суммирующий
редуктор
Количество передач в трансмиссии
Плунжерный насос
Модель
Число плунжеров
Диаметр плунжера, мм ( )
Максимальная производительность, м3/мин
Максимальное давление рабочей жидкости, МПа
Значения
МАЗ 6303А5
29600
19500
ГТД-1250
1250
235
1500
диз.
топливо,
ТС, РТ
4
НТП-2250
3
127 (5,0)
2,5
85
УСТАНОВКА НАСОСНАЯ УН-2250
РАБОЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
На характеристике указаны
расходы, при которых
система автоматического
управления режимами
производит переключение
передач в КП1 и КП2
РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ УН-2250
Газотурбинные двигатели
ГТД-1250
Насос НТП-2250
Бак топливный
Автоматическая
трансмиссия
Привод управления
Бак системы смазки
двигателями
приводной части насоса НТП-2250
РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ УН-2250
Баллоны воздушной
системы
Муфта
Аккумуляторные
батареи
Аппаратура запуска
двигателей
Система смазки
уплотнений плунжеров
ПАНЕЛЬ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ УН-2250
Оперативный контроль Переключение технологических
систем
режимов
Контроль рабочих параметров
Переключение режимов управления
Автоматическое поддержание
заданного расхода
Автоматическая защита
от превышения давления
ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС НТП-2250
Максимальная мощность -2250 л.с.
УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10
УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10
Установка Смесительная предназначена для приготовления рабочих жидкостей и
смесей в составе мобильных комплексов для гидравлического разрыва пласта и
подачи жидкостей и смесей к УН при осуществлении гидравлического воздействия на
призабойную зону скважины на нефтяных месторождениях.
Установка Смесительная обеспечивает:
- автоматическую работу в режимах приготовления жидкостей, смесей и ГРП;
- приготовление рабочих жидкостей и смесей с использованием гуаровой муки,
активаторов, загустителей, стабилизаторов глин, деэмульгаторов, сшивателей,
сыпучих химреагентов, деструкторов, проппантов;
- регулируемую подачу жидких химических реагентов при приготовлении рабочих
жидкостей и подаче жидкостей и смесей к УН в процессе ГРП;
- регулируемую подачу в процессе проведения ГРП деструктора и проппанта в
приёмный бункер смесителя.
УСТАНОВКА СМЕСИТЕЛЬНАЯ УС-10
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
№
п.п.
1
2
3
3.1
3.2
3.3
4
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
Параметры
Шасси (полуприцеп-тяжеловоз), модель
Полная масса УС (эксплуатационная), кг
Силовая установка
Марка двигателя
Число цилиндров
Номинальная мощность при 2100 мин-1 кВт (л.с.)
Механизм отбора мощности с редуктором, модель
Технические характеристики рабочего оборудования
Максимальный расход технологических жидкостей, м3/мин
Избыточное рабочее давление в нагнетательном коллекторе УС, не
менее, МПа
Расход проппанта через смеситель УС, т/мин
Расход жидких добавок, л/мин
Расход сухой добавки (деструктора):
- I диапазон, кг/мин
- II диапазон, кг/мин
Расход сыпучего химреагента (гуаровая мука), кг/мин
Максимальная концентрация проппанта, кг/м3
Значения
94622
21400
ЯМЗ
12
500 (680)
АМ450ВД BD 3300
TECHNODRIVE
10
0,2
0,1..6
0,5..20
0,5..4,0
3,0..30,0
1,0..25,0
1800
КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ УС-10
Дизельный привод
Баки жидких добавок
Расходомеры жидких
добавок
Смеситель
Механизм подачи
проппанта
Всасывающий насос
Дозировочные насосы
КОМПОНОВКА И ОБОРУДОВАНИЕ УС-10
Механизм ввода сухих добавок
Электромагнитный
расходомер
Нагнетательный насос
Измеритель
плотности
Турбинный
расходомер
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УС-10
Система управления работой УС обеспечивает в автоматическом режиме:
-
запланированный во времени расход рабочих жидкостей (смесей) в процессе их
приготовления и проведения ГРП;
-
запланированный во времени расход жидких добавок в процессе приготовления
жидкостей и смесей и при их подаче на УН;
-
запланированный во времени ввод сухих добавок (деструкторов) в жидкости и
смеси при проведении ГРП;
-
запланированную во времени концентрацию проппанта в смеси при проведении
ГРП;
-
обработку информации контрольно-измерительных приборов и передачу данных
в СКУ.
В случае необходимости, оператор
может оперативно включить ручной режим
управления на пульте контроля и управления, расположенном в кабине УС.
ПУЛЬТ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ УС-10
Контроль
гидросистемы
Панель управления
двигателем ЯМЗ
Отображение
рабочих параметров
Управление
затворами
Управление
электрооборудованием УС
Переключатель
режимов
управления
Ручное
управление
рабочим
оборудованием
ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ УС-10