Карта сайта

Технология дискретной закачки системы ППД


Технологический процесс на основе технологии дискретных закачек

Возможности технологии дискретных закачек (ТДЗ) и условия для их реализации

Возможности ТДЗ в сфере разработки:

  • оперативное поскважинное управление закачками и организация систем воздействий на эксплуатационный объект (ЭО) с участием любого числа нагнетательных скважин (НС) участка добычи (УД);
  • расширение диапазона воздействий (расходы и давления закачки) до предела технических возможностей системы ППД, организация дожимов и прокачек отдельных скважин;
  • расширение набора режимов закачек в НС: непрерывные, прерывистые, периодические, волновые;
  • обеспечение высокой информативности процесса заводнения: получение характеристик НС по данным текущей закачки и динамики их изменения во времени, определение характеристик ЭО по совокупности данных закачки-отборы, организация зондирующих воздействий в НС с целью изучения, характеристик пласта;
  • организация оперативного информационного взаимодействия системы ППД с постоянно действующей геолого-технологической моделью пласта (ПД ГТМ пласта): задания по воздействиям формируются на основе ПД ГТМ, данные о пласте, полученные при ТДЗ, идут на уточнения и развитие модели.

Возможности ТДЗ в сфере эксплуатации систем ППД:

  • комплексное решение проблемы энергосбережения: устранение дросселирования потока на скважинах, создание благоприятных условий для работы насосных агрегатов КНС (КПД) организация оптимальных режимов закачки;
  • расширение эксплуатационных возможностей системы ППД за счет введения новых функций: местный ГРП нагнетательных скважин, задавка реагентов и добавок в пласт, регулирование графика электропотребления предприятия и района (функция РГЭП).
    Суть оптимального режима закачки (оптимальный график нагрузки сети в цикле) в том, чтобы в каждый момент времени цикла в сети поддерживался минимально необходимый режим, обеспечивающий при данных характеристиках скважин и сети водоводов выполнение задания по закачке Wзад.= Σ w зад.i без избыточных напоров.

    Оптимальные графики нагрузки при ТДЗ имеют вид как на рис.1 и состоят из трех частей:

    • головная часть, когда все скважины включены, расход максимальный, давление минимальное;
    • средняя часть, когда по мере отключения скважин расход уменьшается, а давление растет;
    • хвостовая часть графика, включающая работу скважин с непрерывной закачкой и (или) скважин, поставленных на дожимы и прокачки (в последнем случае давление может быть предельно высоким).
Highslide JS

Условия реализации возможностей ТДЗ:

  • введение оперативного поскважинного контроля и управления закачками (приводные запорные органы, телеизмерение расходов и давлений закачки);
  • обеспечение регулирующей способности КНС (РС КНС), достаточной для реализации заданного графика нагрузки: оснащение насосных агрегатов (НА) регулируемым приводом (РП), регулирование числом включаемых НА или их комбинаций;
  • повышение рабочего давления в системах ППД до уровня, определяемого принятым диапазоном воздействий на пласт (дожимы, прокачки) и набором дополнительных функций (ГРП, задавки в пласт реагентов и добавок).

Набор возможностей в области воздействий на пласт и их диапазоны, а тем самым и расчетное давление системы, устанавливаются службой разработки (с учетом возможностей оборудования скважин, сети водоводов и КНС).

Варианты оснащения КНС насосным оборудованием и алгоритмы управления процессами закачки

Плунжерные насосы (ПН) с регулируемым приводом (РП)

Регулирующая способность КНС максимальная, давление в расходы в процессе закачки могут быть плавно изменены от нуля до максимума, ведение процесса закачки точно по заданному графику Q (t), рис.1. Регулирование процесса ведется по Q на выходе КНС с воздействием на задающее устройство РП, кривая Р (t), величина расхождения расчетной и фактической, служит для контроля состояния (исправности) системы.

Практическая реализация варианта: КНС с 3-5 ПН, из них два ПН оснащаются РП, возможна схема с одним РП при условии обеспечения возможности его подключения в процессе эксплуатации к приводу любого насосного агрегата (переключаемый РП). При глубине регулирования по расходу в 50% от наминала будет обеспечена достаточно точная отработка заданного графика закачки.

Вариант ПН с РП является оптимальным для реализации ТДЗ в полной мере, т.е. всех ее возможностей как в сфере разработки, так и в сфере эксплуатации систем ППД. Он может служить базой для сравнения с другими вариантами.

Алгоритм управления процессом закачки:

  • построение графика закачки Q, Р (t), на предстоящий цикл - сутки (на основе задания W зад.=Σ w зад.i и характеристик скважин и водоводов) расчетным и экспериментальным способом: расчетный - для построения оптимального графика по критерию Эуд. min с помощью специальной методики и программы, экспериментальный - по результатам данных текущей эксплуатации. Поскольку в варианте ПН с РП обеспечивается ведение процесса закачки точно по заданному графику, построения дополнительного рабочего графика не требуется:
  • установка заданий по закачкам, по скважинам w зад..i осуществляется в соответствии с приятной системой диспетчерского контроля и управления (сбор, обработка и представление данных);
  • введение построенного графика Q (t) в задатчик регулятора расходов в качестве программы-задания с ее отработкой путем воздействия на РП ПН, а при нескольких ПН также путем изменения числа включенных агрегатов.

Вариант ПН с РП обеспечивает наибольшую простоту процесса управления закачками при ТДЗ и соответственно простоту и четкость реализации алгоритма управления.

Совместная работа центробежного и плунжерного насоса с РП

Для определения регулирующей способности (РС) такого сочетания насосных агрегатов требуется составить набор возможных комбинаций включения насосов и построить их характеристики Р(Q) и рабочие диапазоны. Эти данные приведены на рис.2, где условно принята производительность ПН в 100 единиц, ЦН – в 200 с рабочей зоной характеристики в диапазоне 100-200. Здесь при пяти комбинациях три из них включают ПН с РП и полностью перекрывают весь рабочий диапазон расходов комплекса 0-500 ед.

Highslide JS

Из графиков рис.2 видно, что при совместной работе ЦН и ПН (параллельное включение) их рабочие диапазоны складываются, а характеристикой комбинаций становится характеристика ЦН, смещаемая по оси Q на величину текущей производительности ПН. Диапазон смещения есть РС комбинации по производительности. Управление процессом закачки заключается в составлении графика закачки-задания на предстоящий период (цикл) и последующей его реализации с использованием регулирующей способности системы.

Последовательность операций – алгоритм управления при данном варианте насосного оборудования:

  1. построение оптимального графика закачки для сети (скважины и водоводы) по критерию Э уд.min расчетным путем по специальной методике либо экспериментальным путем по данным текущей эксплуатации, исходные данные для расчетного способа - задание по закачке W зад.=Σ w зад.i и характеристики скважин и водоводов высокого давления (ВВД);
  2. построение реального (рабочего) графика закачки Q (t) для системы, т.е. с учетом характеристик совокупности насосов и ее регулирующей способности с возможно более близким покрытием оптимального графика сети (рис. За);
    Highslide JS
  3. выделение из общего графика рис.3а графиков работы ЦН и ПН (рис.3б) и перевод графиков в программы для управления ЦН и ПН;
  4. реализация управляющих программ:

    • для ЦН – включение в начале цикла двух агрегатов, отключение одного из них по времени t1 с контролем по объему закачки W1;
    • для ПН – управление его производительностью в соответствии с графиком рис.3б путем воздействия на управляющее устройство регулируемого привода.

Вторая составляющая оптимального и рабочего графиков Р (t) используется для контроля за ходом процесса и состоянием (исправностью) системы, графики Р (t) при обоих способах получаются одновременно с графиками Q (t).

Сравнение варианта ТК ИС ППД (два ЦН и один ПН с РП) с базовым вариантом (ПН с РП)

В базовом варианте обеспечивается точное следование процесса закачки оптимальному для сети графику, в варианте ЦН плюс ПН с РП из-за жесткой связи Q и Р в характеристике ЦН возможны заметные отклонения рабочего графика от оптимального. Это является результатом того, что при совместной работе ЦН и ПН их совместной характеристикой Р (Q) является характеристика ЦН, сдвигаемая ПН по оси Q. Точного следования оптимальному графику можно добиться путем введения дросселирования потока на выходе ЦН, но при этом будут иметь место потери энергии и, значительное усложнение аппаратуры и алгоритма управления.

Указанные отклонения рабочего графика от оптимального могут стать значительными только для крупных систем ППД с большим энергопотреблением.

Возможности хвостовой части цикла по Q неограниченные в базовом варианте, в варианте ТК ИСППД определяются производительностью одного ПН, что в случае Западнр-Крапивинского нефтяного месторождения не критично.

При ТДЗ есть еще один способ регулирования графика нагрузки – это распределение работы скважин с t раб. < Тц внутри цикла. Этим способом при достаточном количестве скважин нагрузка может быть практически выравнена и условия работы для ЦН будут такими же как и при технологии непрерывных закачек. Но при этом по сравнению с оптимальным режимом будут иметь место крупные дополнительные затраты энергии, а в алгоритм управления должна быть введена методика формирования графика нагрузки и программа управления скважинами.

Возможности опытного участка ИС ППД в части испытаний и отработки ТДЗ

Возможности

Испытания технических средств ТДЗ:

  • испытания и отработка плунжерного насоса с регулируемым приводом в режимах и диапазонах, требующихся для ТДЗ;
  • отработка технических средств оснащения нагнетательных скважин (приводные задвижки, телеизмерение расходов и давлений закачки);;
  • отработка технических средств и алгоритмов управления для диспетчерского контроля при ТДЗ.

Испытания перевода скважин с непрерывного на дискретный режим работы:

  • определение реакции пласта, изменений приемистости скважин и других характеристик;
  • оценка состояния поведение забоев скважин в части возможного отложения мехпримесей;
  • определение влияния низких температур на водоводы и мер по предотвращению их замерзания.

Ограничения

Значительный физический износ водоводов и оборудования скважин ограничивает возможности повышения давления в системе и реализацию целого ряда возможностей ТДЗ: расширение диапазона воздействий в сфере разработки – дожимы, прокачки, пробные воздействия с целью изучения характеристик пласта, реализация дополнительных функций системы ППД – местные ГРП, задавки реагентов и доставок в пласт. Величина повышения давления определяется службой разработки, по предварительным оценкам она составляет 15+20% от номинального давления закачки.

Пути расширения испытательных возможностей участка

Переоборудовать часть (хотя бы одну-две) нагнетательных скважин и водоводы к ним в расчете на указанное повышение давлений закачки и с использованием ПН (без участия ЦН) отработать на них расширение диапазона воздействий по давлению и расходу, зондирование пласта, новые функции системы ППД, а также разновидности режимов прерывистые, периодические, волновые. Указанные операции относятся к основным преимуществам ТДЗ, имеют принципиальное значение для организации совместной работы системы ППД и ПД ГТМ, поэтому следует вести поиск для их реализации на опытном участке.

В план работ участка при соответствующем обосновании могут быть включены испытания местного ГРП и задавок в пласт реагентов и добавок также и по добывающим скважинам куста. Определение ТК как ТК ИСППД определяет приоритет испытаний возможностей ТДЗ в сфере разработки.




Связь со специалистом

Вы можете задать вопрос. Для этого заполните все поля и отправьте сообщение. Ответ будет отправлен на указанный электронный адрес в ближайшее время.

  

Заказать звонок

Мы перезвоним вам в ближайшее время. Пн-Пт с 9:00 до 18:00 по Мск.