Интеллектуальный манифольд

Скважины, входящие в состав одного куста или разных кустов газовых и газоконденсатных месторождений, обычно отличаются по давлению газа в устье скважин. Обычное подключение таких скважин в общий трубопровод приводит к тому, что отбор газа и конденсата из скважин с низким давлением минимален. При достижении устьевого давления в низконапорных скважинах давления в сборном коллекторе отбор газа из низконапорных скважин прекращается.

В то же время газовый поток из высоконапорных скважин просто дросселируется до давления в сборном коллекторе с помощью штуцера, установленного на устье скважины.

Для увеличения отбора газа из низконапорных скважин можно применять эжектора, в которых энергия газа высоконапорных скважин используется для подкачки газа из низконапорных скважин. Эжектор в этом случае является компрессором. Если использовать один эжектор, то газ из высоконапорных скважин будет направляться в высоконапорное сопло эжектора, а газ из низконапорных скважин — в низконапорное сопло эжектора.

В интеллектуальных блоках входных манифольдов ООО «Аэрогаз» использует сразу несколько эжекторов, что позволяет обеспечить максимально эффективную откачку газа из низконапорных скважин.

Для газоконденсатных скважин прямое использование эжекторных систем невозможно, так как конденсат и вода, содержащиеся в газе, мешают эффективному ускорению газа в соплах эжектора, что приводит к низкой эффективности процесса эжекции. В таких случаях ООО «Аэрогаз» использует эжектора в комбинации с внутритрубными сепараторами. Внутритрубные сепараторы представляют собой аксиальные циклоны, все газодинамические элементы которых монтируются внутри трубопроводных элементов. Разделение газожидкостного потока в таких сепараторах достигается за счет отделения капель от потока газа в поле центробежных сил, генерируемого закрученным потоком газа. Внутритрубные сепараторы устанавливаются в блоке входных манифольдов для отделения жидкости из потоков газов, направляемых в газовые эжектора. Отсутствие жидкости в эжекторах способствует максимально эффективному использованию энергии высоконапорного газа для сжатия низконапорного газа. При высоком содержании жидкой фракции в низконапорных газах также возможно использование в интеллектуальных блоках входных манифольдов внутритрубных сепараторов. Конфигурация интеллектуального блока подбирается индивидуально для каждого конкретного случая, в зависимости от профиля давлений в подключаемых скважинах, расходов и составов газов.

ООО «Аэрогаз» выпускает интеллектуальные блоки входных манифольдов, предназначенные для подключения газовых и газоконденсатных скважин на их кустах и в пунктах сбора и подготовки газа (УКПГ).

Принципиальное решение

На рисунке представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов интеллектуального блока входных манифольдов для четырех скважин. При этом две из скважин (1-я и 4-я) имеют повышенное давление газа. Данный пример относится к случаю применения блока на газоконденсатном месторождении. Для нормальной работы эжекторов предусмотрены два внутритрубных сепаратора С-1 и С-2, которые сепарируют жидкость из газов, подаваемых в высоконапорные сопла эжекторов. Отсепарированная в С-1 и С-2 углеводородная жидкость и вода подаются в смесь на выходе из эжекторов.

На графике показана зависимость степени сжатия εот коэффициента эжекции κэжекторов, выпускаемых в составе блоков входных манифольдов, в зависимости от перепада давлений в высоконапорных и низконапорных скважинах.

Интеллектуальные блоки входных манифольдов укомплектовываются расходомерными диафрагмами, позволяющими определять расходы потоков из всех подключенных скважин. Также в обязательном порядке в блоках устанавливаются манометры (или датчики давлений) для определения давлений во всех подключаемых к блоку трубопроводах.

При необходимости эжектора могут быть снабжены блоками регулирования, позволяющими автоматически изменять конфигурации внутренних газодинамических элементов эжекторов для обеспечения максимальной откачки газов из низконапорных скважин.

Все комплектующие, используемые при сборке блоков, производятся в России.

На рисунке показан общий вид интеллектуального блока входного манифольда, разработанного для одного из заказчиков ООО «Аэрогаз».

Как показывает практика, производство не всегда предсказуемо. Условия в скважинах меняются с течением времени, и технические средства должны быть в состоянии подстраивать работу блоков в соответствии с изменениями.

Эжекторы – это устройства неизменной конструкции. Каждый эжектор специально спроектирован под определенные технические условия заказчика. Вот почему мы разрабатываем универсальный эжектор со сменными внутренними элементами.

Универсальная конструкция состоит из внешнего корпуса, представляющего собой участок трубы, в котором установлены два сменных элемента, отвечающие за рабочие параметры эжектора. Эти два компонента — сопло и диффузор, и в рамках универсальной конструкции они могут быть заменены на различные конфигурации в зависимости от требуемых конкретных технико-эксплуатационных параметров эжектора.

Так как скважинные условия меняются с течением времени, внутренние части эжектора также могут быть заменены на новые, более подходящие к изменившимся условиям.

Таким образом, заменяя внутренние компоненты через рекомендуемые интервалы времени, можно поддерживать эффективную высокую производительность в течение всего срока службы устройства, тем самым максимизируя газодобычу на низконапорных скважинах.

Сопла и диффузоры для универсального эжектора разрабатываются специально, чтобы позволить эжекторам работать в условиях разных технологических режимов.

Преимущества:

перенастраиваемый с учетом меняющихся с течением времени условий эксплуатации скважин;
внутренние сопло и диффузор эжекторной части блока легко заменяются, для оптимальной работы при различных условиях эксплуатации;
производство сопла и диффузора может быть отложено вплоть до последних нескольких недель договора, когда условия эксплуатации будут согласованы (например, при запуске новой скважины);
замена внутренних элементов эжекторов может быть произведена в течение двух часов;
меньше риска для проекта, в случае если прогнозируемые условия эксплуатации определены неправильно, новые внутренние элементы могут быть изготовлены в сжатые сроки, и их замена не повлечет каких-либо изменений в существующей схеме обвязки трубопроводов;
с универсальным подходом к проектированию гораздо легче понять краткосрочные возможности скважины;
без установленных внутренних элементов внешний корпус является частью трубопровода;
наличие возможности переустановить блок на другое месторождение с иными условиями эксплуатации, изготовив лишь новые внутренние элементы.

Перезапуск остановленных или обводнённых скважин

Интеллектуальные блоки входного манифольда являются наиболее эффективным решением для обеспечения дополнительной добычи на низконапорных скважинах в процессе увеличения сроков эксплуатации месторождений. Зачастую остановленные или обводненные газовые скважины могут быть легко восстановленынаряду со скважинами-спутниками или отработанными скважинами, «традиционное» восстановление которых до этого было слишком дорогим.

С помощью интеллектуального блока входного манифольда газ из высоконапорной скважины может быть использован для эффективной работы встроенной в блок эжекторной системы, которая не только доводит высоконапорный газ до требуемого давления, но также понижает устьевое давление на близлежащих низконапорных скважинах, возвращая их работоспособность.

Увеличение продуктивности скважин

Приведенная диаграмма показывает расходные характеристики типичной низконапорной скважины.

Желтая линия – рабочие параметры до установки интеллектуального блока входного манифольда. Используя энергию от соответствующего источника высокого давления (например, дросселируемое давление высоконапорной скважины), эжекторы, встроенные в блок входного манифольда, могут быть использованы дляснижения устьевого давлениянизконапорной скважины.

Если снижение давления, достигаемое с помощью эжектора в устье скважины, принять на диаграмме за ΔP, то увеличением производительности низконапорной скважины будет ΔQ.

В случае полностью закрытых и приостановленных скважин увеличение производительности может быть значительным, так как P-Q кривая в данной области почти плоская (незначительное падение давления вызывает значительное увеличение производства). Во многих случаях отработанные или приостановленные скважины могут быть перезапущены при понижении давления на устье.

Экономическая целесообразность

Особенно высокие экономические показатели удается достигать при использовании интеллектуальных блоков входных манифольдов на кустах, в которых давление в низконапорных скважинах сравнимо или даже ниже, чем давление в сборном коллекторе. Так, например, если давление газа в высоконапорных скважинах равно 150 атм., а расход газа из них — 30 000 нм3/час, то при давлении газа в сборном коллекторе 75 атм. из низконапорных газов с давлением 65 атм. с помощью блоков ООО «Аэрогаз» можно откачивать порядка 45 000 нм3/час.

Таким образом, для приведенного примера использование интеллектуальных блоков входного манифольда позволяет в 2.5 раза увеличить добычу газа.

Спецификация

Технические характеристики

Объем поставки:

коллектор с запорной арматурой для подключения скважин;
дренажный трубопровод с арматурой;
замерный трубопровод с арматурой;
эжектора;
внутритрубные сепараторы;
контрольно-измерительные приборы (датчики давлений, температур, расходомеры).

Опционально:

в манифольде предусматривается замерный коллектор с запорной арматурой;
блоки входныхманифольдов выпускаются на раме или в блок-боксе;
блок-бокс оснащается системами отопления, вентиляции, освещения, системами контроля загазованности и датчиками пожаротушения.