Публикация посвящена одной из наиболее перспективных разработок компании Schlumberger REDA для эксплуатации скважин ЭЦН в арктических и осложненных условиях. Мы обсудим основные причины, которые, по мнению компании, в наибольшей степени препятствуют эффективной эксплуатации погружных установок ЭЦН на российских месторождениях, конструктивные и эксплуатационные особенности новой системы ЭЦН REDA Maximus и результаты опытно-промышленной эксплуатации прототипов новой системы ЭЦН на месторождениях российских операторов в Западной Сибири.

Основные факторы, осложняющие эксплуатацию УЭЦН Из всего многообразия внутренних и внешних факторов, осложняющих эксплуатацию оборудования ЭЦН на российских месторождениях, нами были выделены три группы. Первая группа связана непосредственно со скважинными условиями, в первую очередь, с высокими температурами, большим количеством мехпримесей и пагубным влиянием свободного газа, и обусловлена как вводом в механизированную эксплуатацию осложненных запасов, так и программами интенсификации добычи, ставящими целью обеспечить максимально возможные отборы из скважин. Вторая группа факторов обусловлена исторически сложившейся отечественной культурой разработки месторождений. В то время как в западной практике нефтедобычи затраты на тестирование скважин и уточнение геологических характеристик коллектора достигают 25-30% от стоимости реализации проекта и более (на оффшорных скважинах), в нашей стране они редко превышают 5%. Замеры основных промысловых параметров (таких, например, как дебит и динамический уровень) зачастую сопряжены со значительными погрешностями. В результате расчетный режим, базирующийся на устаревших, неполных или искаженных данных, может существенно отличаться от фактического режима работы оборудования в скважине. При эксплуатации осложненных запасов несомненной необходимостью является использование систем погружной телеметрии, обеспечивающих возможность непрерывного мониторинга работы оборудования и регулирования режима его работы в соответствии с реальными и изменяющимися скважинными условиями. Третья группа факторов не связана непосредственно со скважиной или пластом, но, тем не менее, оказывает большое влияние на наработку спущенного в скважину оборудования. Добыча нефти на многих российских месторождениях ведется в суровых условиях при экстремально низких зимних температурах. В таких условиях часто физически невозможно произвести монтаж оборудования с соблюдением всех технологических требований. Например, высокотемпературное диэлектрическое масло REDA #5 с рабочей температурой до 180^oС, используемое в двигателях серии Dominator, уже при температуре -15^oС превращается в желеобразную массу, заполнить которой погружной двигатель и гидрозащиту не представляется возможным. Такие процедуры, как подключение ленточного токоввода и регулировка валов при монтаже насосов компрессионного типа, производятся голыми руками, без перчаток. Любой, кто испытывал на себе прикосновение холодного металла в -30^oС, поймет, насколько это неприятно и как велика вероятность ошибки при выполнении этих важнейших операций, ошибки, которая впоследствии может стоить очень дорого. Установка REDA Maximus Нашей компанией была предпринята попытка создать насосную систему с возможностью обеспечения максимальной наработки на отказ за счет устранения или сведения к минимуму указанных негативных эффектов. К новой системе предъявлялись требования максимальной износостойкости и газовой защиты, а также возможности монтажа без снижения надежности оборудования в арктических условиях. Созданная установка получила название REDA Maximus. В основу положен принцип моноблочного исполнения элементов - в отличие от установки классической компоновки новая установка принципиально состоит из двух элементов: многофункционального узла Promotor (объединяющего в себе функции ПЭД, гидрозащиты и системы погружной телеметрии) и насосных секций. Кроме того, изменена конструкция токоввода - на смену классическому токовводу ленточного типа пришел усовершенствованный токоввод штекерного типа с системой устранения протечек масла при подключении/отключении кабельного удлинителя, по надежности не уступающий ленточному соединению. Моноблочное исполнение ПЭД позволяет выполнять наиболее ответственные операции по заполнению диэлектрическим маслом не на устье скважины, а в контролируемых условиях сборочного или ремонтного цеха, а также сократить время, требуемое на монтаж оборудования, более чем вдвое за счет сведения к минимуму числа операций и соединений на устье. Отмечу, что узел Promotor функционально совместим и может быть использован в сочетании со всем спектром насосов REDA. За основу при создании Promotor был взят высокотемпературный ПЭД серии Dominator, при этом удельная мощность была повышена на 25% (на примере двигателя 456 серии с 12 л.с. до 15 л.с. на один ротор). Изменена конструкция радиальных и осевых опор вала, что позволило устранить масляное голодание в предельных режимах эксплуатации. Все двигатели Promotor заполняются на заводе высокотемпературным маслом REDA #5 с допустимой рабочей температурой до 180^oС и оборудуются встроенными модульными гидрозащитами с камерами лабиринтного и диафрагменного типа в зависимости от скважинных условий. В нижней части узла Promotor расположен датчик системы погружной телеметрии Phoenix. Насосы серии Maximus выполнены в компрессионном износостойком исполнении с опорой рабочих ступеней на пяту гидрозащиты и промежуточными радиальными подшипниками из абразивостойкого циркония. Классическое компрессионное исполнение требует регулировки посадки валов во время монтажа оборудования. Эта операция выполняется голыми руками и в зимних условиях отнимает достаточно много времени и сил. Будучи проведена с отклонением от технологических требований, она неизбежно ведет к преждевременному износу и выходу из строя насоса. Важнейшей отличительной особенностью насосов Maximus является то, что регулировка высадки валов производится при сборке насоса и не требует корректировки при монтаже, что позволяет провести монтаж установки в рекордные сроки. Для обеспечения надежной работы в условиях большого количества свободного газа на приеме насосы серии Maximus комплектуются газодиспергирующими ступенями AGH и эффективными газосепараторами вихревого типа. Идет работа по расширению линейки оборудования, предлагаемого в исполнении Maximus, на весь спектр насосов REDA. Телеметрия У большинства из вас, уважаемые коллеги, есть в личном пользовании автомобиль. Представьте, что вам предложили приобрести автомобиль без привычной панели приборов, без спидометра, датчика уровня топлива и температуры двигателя. Уверен, вы сочли бы такое предложение абсурдным, а эксплуатацию подобного автомобиля весьма затруднительной. Установка REDA Maximus стандартно комплектуется датчиком погружной телеметрии Phoenix, параметры которого приведены в таблице (см. "Система телеметрии Phoenix MultiSensor"). Хочется отметить, что совместно со специалистами ЗАО "Электон" была осуществлена адаптация системы погружной телеметрии, предлагаемой нашей компанией для работы с частотными преобразователями компании "Электон" через протокол ModBUS, что существенно упрощает процесс подключения и организации текущего мониторинга и защиты УЭЦН с использованием показаний погружного датчика. Эксплуатация установок Суммируя сказанное выше, можно отметить, что преимущества системы Maximus перед стандартным оборудованием ЭЦН заключаются в повышенной надежности и эксплуатационной эффективности оборудования. Повышенная надежность является следствием того, что большинство операций выполняется не на устье скважины, как было ранее, а в благоприятных и контролируемых заводских условиях. Эксплуатационная эффективность выражается в снижении затрат на подземный ремонт скважин, более раннем вводе скважин в эксплуатацию и увеличении наработок на отказ за счет практически 100%-ного устранения отказов, связанных с ошибками при монтаже оборудования. Позвольте предложить вашему вниманию результаты опытно-промышленной эксплуатации образцов-прототипов Maximus на месторождениях Западной Сибири. Всего в период с декабря 2004-го по февраль 2005 года спущено пять установок Maximus. Все они на данный момент находятся в работе. Из пяти установок позвольте вам представить результаты работы на двух скважинах. Первая скважина характеризуется высоким содержанием свободного газа. Несмотря на то, что обводненность достаточно велика, при работе скважины забойное давление опускается заметно ниже давления насыщения газом. Это приводит к тому, что содержание свободного газа на приеме оборудования существенно превышает допустимые пределы. Стандартное оборудование в этой скважине работало неэффективно, со срывом подачи. Было принято решение спустить в скважину установку REDA Maximus. Монтаж установки занял менее четырех часов при температуре окружающего воздуха -32^oС. Заметим, что монтаж аналогичной установки в классическом исполнении с двухсекционным ПЭД, датчиком ТМС, ленточным токовводом и насосами компрессионного типа (требующими регулировки посадки валов при монтаже на устье скважины) занимает в зимних условиях от 8 до 10 часов и более. Две предыдущие установки отечественного производства проработали в скважине соответственно 20 и 14 суток, после чего был зафиксирован отказ по электрической части (R-0). Заметим, что обе установки монтировались в зимних условиях в ноябре и декабре 2004 года. На настоящий момент наработка системы Maximus составляет 453 дня. Установка работает устойчиво с содержанием газа на приеме значительно выше 40%. Газосепаратором установка не оборудована. Скважина #2 характеризуется выносом значительного числа механических примесей. Несмотря на то что регистрируемое количество примесей составляет всего лишь 320 мг на литр ("всего лишь" потому, что в ходе нашей конференции звучали цифры, значительно превосходящие эту величину), стандартное оборудование в этой скважине не работало - "клинило", выходило из строя. Предыдущая наработка оборудования в скважине составляет порядка 20 суток. Было принято решение спустить в скважину установку REDA Maximus, насос D3050N, 359 ступеней, что соответствует номинальной подаче в 400 кубов при напоре 1500 метров при 50 Гц. Опять-таки, без газосепаратора, с газодиспергирующими ступенями AGH в нижней секции насоса. На сегодняшний день наработка системы составляет 457 дней, установка работает устойчиво, давление на приеме насоса составляет менее 20 атм. В заключение хочу сказать, что по результатам опытно-промышленной эксплуатации было принято решение, что новая установка REDA Maximus является надежным и эффективным решением для осложненного фонда скважин в суровых арктических условиях. Насколько они могут быть суровыми, многие из нас знают - прошлая зима показала. Конструктивное исполнение установки исключает влияние погодного фактора и позволяет произвести монтаж в ускоренные сроки. В настоящее время пять установок-прототипов работают на месторождениях различных операторов Западной Сибири, еще пять установок спущено на общих основаниях. Отмечу, что сегодня установка REDA Maximus является полностью коммерческим продуктом и планируется к производству на недавно открытом заводе REDA в Тюмени. Перед тем, как закончить свой доклад, хотелось бы отметить, что не далее как вчера Александр Исаакович обрисовал свое видение установки 2010 года - эта магическая цифра звучала несколько раз. И затем не менее авторитетные эксперты, представители как нефтедобывающих компаний, так и заводов-изготовителей дополнили это мнение. Не побоюсь сказать, что, по нашему мнению, установка REDA Maximus в значительной степени соответствует приведенным требованиям.