Разработка многофазной откачки в нефтегазовой индустрии
Разработка многофазной (мультифазной) откачки развилась так, что становится принципиальным компонентом в самых разных схемах добычи. Перестав быть узкоспециализированной, разработка многофазной откачки стремительно становится стандартной составляющей современной системы добычи нефти и газа. С применением многофазной откачки обеспечивается экономия издержек и достигается технологическая упругость в применении: диапазон откачиваемого флюида содержит в себе как томную нефть наземных месторождений, так и обыденную нефть морских и шельфовых месторождений. В дальнейшем, по мере улучшения характеристик эффективности и надежности, ожидается обширное внедрение этой технологии при работе с жирным газом и в подземном скважинном оборудовании.
В операциях по добыче нефти и газа применялись разные технологии однофазовой откачки. Если большая часть технологий откачки позволяет производить пропуск очень маленьких объемов газа в потоке воды, то только некие технологии позволяют обрабатывать потоки с большой большой толикой газа, которые встречаются во вновь открываемых месторождениях.
Двухвинтовые насосы большого вытеснения, поршневые и винтообразные насосы появились в качестве удачных технологий многофазной откачки в дополнение к спирально-осевым центробежным насосам. Любая из этих технологий применялась в своём спектре, в каком ее специальные способности были более подходящими. Эти технологии, получившие промышленное применение, описаны ниже с объяснением сущности типов разработки нефтегазовых месторождений, обуславливающих применение каждой из этих технологий.
Поршневые насосы возможно представляют собой более обычный тип многофазного (мультифазного) насоса. Многофазная смесь подается в цилиндр за счет всасывания. Потом объем цилиндра миниатюризируется приводя к увеличению давления до такового значения, когда смесь может быть выпущена в трубопровод за насосом. Эта разработка находит применение в установках со средним объемом откачки — меж установками с винтообразными насосами малой мощности и поболее сильными установками с двухвинтовыми насосами. Эти насосы имеют довольно малую мощность, чтоб применяться на одиночных скважинах, но этой мощности довольно для откачки продукции из нескольких скважин. Они могут быть применены в качестве компрессоров жирного газа и могут выдерживать значимые периоды при поступлении одной только газовой фазы в отсутствие воды. Таковой тип насоса обеспечивает относительно высочайшее повышение давления — до 1400 psi, и хороший общий к.п.д. по сопоставлению с другими технологиями многофазной откачки. Анализ литературы на данную тему указывает, что механистическая модель рабочих черт поршневого насоса не публиковалась.
В промышленном применении находятся два типа поршневых многофазных насосов:
Насос переноса массы.
1-ое промышленное применение насоса такового типа было осуществлено компанией National Oilwell в июне 1998 г. В нем смешиваются обыденный редуктор, применявшийся на нефтяных месторождениях, и привод, с которыми персонал отлично знаком. В насосе употребляется одинарный горизонтальный цилиндр и поршень обоестороннего деяния. Огромное количество таких насосов в текущее время работают в провинции Aльберта, Канада.
Плунжерный насос.
1-ое промышленное применение насоса такового типа было осуществлено компанией Weatherford в октябре 1999 г. В насосе употребляется гидравлическая силовая система и два поршня однобокого деяния. Вертикальная ориентация поршней обеспечивает малую занимаемую площадь, что позволило смонтировать такие насосы на нескольких морских платформах в Мексиканском заливе, США. Эти насосы употребляются для глушения скважин с жирным газом и для разгрузки газовых скважин с малым дебитом.
Обширно применяемые в качестве забойных, винтообразные насосы захватили неплохую репутацию. В этих насосах нередко употребляется металлической ротор, который крутится в резиновом статоре, хотя используются также и статоры из композитных материалов и стали. Полости, создаваемые при зацеплении ротора и статора, предоставляют собой действенный и дешевый механизм откачки многофазной консистенции. Таковой насос очень эффективен при наличии песка. Насосы такового типа нередко применяются при откачке малых объемов и при работе на одиночных скважинах, где их низкая цена обеспечивает явное преимущество перед другими технологиями многофазной откачки.
Для многофазной откачки более обширно используются двухвинтовые насосы. В двухвинтовом насосе рабочая большая полость создается при зацеплении 2-ух крутящихся винтов. В отличие от одновинтового насоса, где металлической ротор находится в физическом контакте с резиновым статором, в двухвинтовом насосе роторы не касаются друг дружку — меж ними и меж каждым валом и корпусом имеется маленький зазор. Двухвинтовые насосы более нередко используются при откачке тяжеленной нефти, но в текущее время завоевывают применение в морских установках и для откачки обыкновенной нефти. Большая большая производительность этих насосов приводит к тому, что они находят применение в установках, обслуживающих несколько скважин/кустов скважин. В ближайшее время для описания технических черт двухвинтовых насосов было представлено несколько моделей.
Спирально-осевой центробежный насос был разработан и испытан в рамках проекта «Посейдон». В данной технологии употребляется спирально-осевой путь движения флюида с целью улучшения рабочих черт при откачке многофазной консистенции. Было найдено, что такая разработка имеет достоинства перед погружными центробежными насосами, обычно используемыми на нефтяных месторождениях, в каких флюид движется в круговом, а не в осевом направлении. Спирально-осевые насосы обычно используются при откачке очень огромных объемов нефти. Имеется тенденция внедрения таких установок для откачки консистенции со средним большим коэффициентом содержания газа.
Неискоренимым недочетом, присущим центробежной технологии, будет то, что потоки газа и воды делятся в полости насоса и насос с некого момента теряет способность значимого поднятия давления. Принято, что при достижении большого коэффициента содержания газа значения 80%, другие технологии откачки становятся более действенными. В то время, как для роста данного верхнего предела большого коэффициента содержания газа производители удачно используют системы рециркуляции, спирально-осевая разработка откачки имеет очевидное преимущество при средних значениях большого коэффициента содержания газа.
Обычно установки со средним большим коэффициентом содержания газа представляют собой установки с завышенным рабочим давлением, в каких маленький большой коэффициент содержания газа является прямым следствием завышенного давления, при котором понижается объем газовой фракции в перекачиваемом потоке. В итоге такие технологии очень нередко комфортны для внедрения в подводных установках.
Стюарт Л. Скотт, Техасский институт