Искусственный подъем нефти: виды, преимущества, недостатки и выбор оптимальной системы 

Узнайте, какие существуют методы искусственного подъема нефти, чем отличаются ШГН, ЭЦН, PCP, Gas Lift и гидравлические насосы, а также как выбрать оптимальную систему для различных условий эксплуатации нефтяных скважин.

Введение

На начальном этапе разработки нефтяного месторождения пластовая энергия зачастую достаточна для того, чтобы нефть самостоятельно поднималась на поверхность. Однако по мере эксплуатации пластовое давление постепенно снижается, увеличивается обводненность продукции, изменяется газовый фактор, возрастает вязкость добываемой жидкости. В результате естественного давления уже недостаточно для стабильной добычи.

Именно на этом этапе применяется искусственный подъем нефти (Artificial Lift) — комплекс инженерных решений, позволяющих обеспечить непрерывную эксплуатацию скважин при недостаточной пластовой энергии.

Сегодня системы искусственного подъема используются на большинстве действующих нефтяных месторождений мира. При этом универсального решения не существует: каждая технология имеет собственные преимущества, ограничения и оптимальную область применения. Ошибка при выборе системы может привести к снижению добычи, увеличению энергопотребления и сокращению межремонтного периода оборудования.

В этой статье рассмотрим основные виды искусственного подъема нефти, сравним их технические особенности и разберем, какие параметры необходимо учитывать при выборе оборудования.

Что такое искусственный подъем нефти?

Искусственный подъем нефти — это совокупность технологий механизированной добычи, предназначенных для подъема пластовой жидкости на поверхность в случаях, когда естественного пластового давления уже недостаточно.

Главная задача любой системы искусственного подъема заключается не только в увеличении дебита скважины, но и в обеспечении ее стабильной, безопасной и экономически эффективной эксплуатации на протяжении длительного времени.

Современные технологии позволяют адаптировать систему подъема практически под любые геолого-технические условия, включая:

• малодебитные и высокодебитные скважины;

• глубокие и сверхглубокие скважины;

• добычу тяжелой и высоковязкой нефти;

• эксплуатацию скважин с высоким содержанием песка;

• месторождения с высоким газовым фактором;

• коррозионно-активные среды.

Почему естественной энергии пласта становится недостаточно?

На протяжении жизненного цикла месторождения характеристики пласта постоянно изменяются.

Основными причинами перехода на механизированную добычу являются:

• снижение пластового давления;

• увеличение содержания воды в добываемой продукции;

• изменение газожидкостного соотношения;

• рост вязкости нефти;

• увеличение глубины эксплуатации;

• ухудшение фильтрационных характеристик пласта.

По мере развития месторождения эти факторы приводят к снижению естественного дебита, поэтому применение систем искусственного подъема становится необходимым условием дальнейшей эксплуатации скважины.

Основные виды искусственного подъема нефти

В современной нефтедобыче наиболее широко используются шесть технологий.

Ниже рассмотрим особенности каждой технологии.

Штанговый глубинный насос (SRP / ШГН)

Штанговый глубинный насос считается наиболее распространенной системой механизированной добычи нефти в мире. Его работа основана на передаче возвратно-поступательного движения от наземного привода к плунжеру, расположенному внутри насосного цилиндра.

Основные преимущества

• простая конструкция;

• соответствие стандарту API 11AX;

• высокая ремонтопригодность;

• относительно низкая стоимость обслуживания;

• возможность замены отдельных компонентов без полной замены насоса;

• широкий выбор типоразмеров и специальных исполнений.

Ограничения

Несмотря на высокую надежность, ШГН имеет и ряд ограничений:

• снижение эффективности при очень больших дебитах;

• ограничение по глубине эксплуатации;

• чувствительность к неправильному подбору длины хода и частоты качания;

• необходимость применения специальных конструкций при высоком содержании газа или песка.

Когда рекомендуется применять ШГН?

Штанговые насосы наиболее эффективно работают на:

• зрелых месторождениях;
• малодебитных и среднедебитных скважинах;
• наземных нефтяных промыслах;
• объектах с длительным сроком эксплуатации.

Электроцентробежный насос (ESP)

Электроцентробежный насос устанавливается непосредственно в скважине и приводится в действие погружным электродвигателем.

Основным преимуществом ESP является возможность перекачивания очень больших объемов жидкости.

Преимущества

• высокая производительность;

• возможность эксплуатации глубоких скважин;

• эффективная работа при больших объемах добычи.

Недостатки

• высокая стоимость оборудования;

• сложность капитального ремонта;

• чувствительность к содержанию механических примесей;

• снижение ресурса при работе с большим количеством свободного газа.

Винтовой насос (PCP)

Прогрессивно-камерные насосы широко применяются при добыче тяжелой и высоковязкой нефти.

За счет вращения металлического ротора внутри эластомерного статора жидкость перемещается к поверхности практически без пульсаций.

Преимущества

• эффективная работа с вязкой нефтью;

• устойчивость к содержанию песка;

• плавная подача жидкости.

Ограничения

• износ эластомерного статора;

• ограничения по температуре;

• необходимость правильного подбора материалов.

Газлифт (Gas Lift)

Газлифт основан на подаче сжатого газа в колонну НКТ.

Газ снижает плотность столба жидкости, благодаря чему пластовая энергия снова становится достаточной для подъема продукции.

Преимущества

• отсутствие движущихся деталей в забое;

• высокая надежность;

• возможность эксплуатации искривленных скважин.

Недостатки

• необходимость наличия компрессорной станции;

• дополнительные затраты на подготовку газа;

• снижение эффективности при недостаточном давлении газа.

Гидравлические насосные системы

Гидравлические насосы используют энергию рабочей жидкости высокого давления для приведения в действие глубинного насоса.

Такие решения применяются значительно реже и обычно используются в специальных проектах, где другие способы добычи оказываются менее эффективными.