Главная / Статьи / Промышленные насосы / |
Технология многофазной откачки в нефтегазовой промышленности
Технология многофазной (мультифазной) откачки развилась настолько, что становится важным компонентом в самых различных схемах добычи. Перестав быть узкоспециализированной, технология многофазной откачки быстро становится стандартной составляющей современной системы добычи нефти и газа. С применением многофазной откачки обеспечивается экономия затрат и достигается технологическая гибкость в применении: спектр откачиваемого флюида включает в себя как тяжелую нефть наземных месторождений, так и обычную нефть морских и шельфовых месторождений. В будущем, по мере улучшения показателей эффективности и надежности, ожидается широкое использование этой технологии при работе с жирным газом и в подземном скважинном оборудовании.
В операциях по добыче нефти и газа применялись различные технологии однофазной откачки. Если большинство технологий откачки позволяет осуществлять пропуск очень небольших объемов газа в потоке жидкости, то только некоторые технологии позволяют обрабатывать потоки с большой объемной долей газа, которые встречаются во вновь открываемых месторождениях.
Двухвинтовые насосы объемного вытеснения, поршневые и винтовые насосы появились в качестве успешных технологий многофазной откачки в дополнение к спирально-осевым центробежным насосам. Каждая из этих технологий применялась в своём диапазоне, в котором ее специфические возможности были наиболее подходящими. Эти технологии, получившие промышленное применение, описаны ниже с разъяснением сути типов разработки нефтегазовых месторождений, обуславливающих применение каждой из этих технологий.
Поршневые насосы вероятно представляют собой наиболее простой тип многофазного (мультифазного) насоса. Многофазная смесь подается в цилиндр за счет всасывания. Затем объем цилиндра уменьшается приводя к повышению давления до такого значения, когда смесь может быть выпущена в трубопровод за насосом. Эта технология находит применение в установках со средним объемом откачки - между установками с винтовыми насосами малой мощности и более мощными установками с двухвинтовыми насосами. Эти насосы имеют достаточно малую мощность, чтобы применяться на одиночных скважинах, но этой мощности достаточно для откачки продукции из нескольких скважин. Они могут быть использованы в качестве компрессоров жирного газа и могут выдерживать значительные периоды при поступлении одной лишь газовой фазы в отсутствие жидкости. Такой тип насоса обеспечивает относительно высокое увеличение давления - до 1400 psi, и неплохой общий к.п.д. по сравнению с другими технологиями многофазной откачки. Анализ литературы на эту тему показывает, что механистическая модель рабочих характеристик поршневого насоса не публиковалась.
В промышленном применении находятся два типа поршневых многофазных насосов:
Насос переноса массы.
Первое промышленное применение насоса такого типа было осуществлено компанией National Oilwell в июне 1998 г.
В нем сочетаются обычный редуктор, применявшийся на нефтяных месторождениях, и привод, с которыми персонал хорошо знаком.
В насосе используется одинарный горизонтальный цилиндр и поршень двухстороннего действия. Большое количество таких насосов в настоящее время работают в провинции Aльберта, Канада.
Плунжерный насос.
Первое промышленное применение насоса такого типа было осуществлено компанией Weatherford в октябре 1999 г.
В насосе используется гидравлическая силовая система и два поршня одностороннего действия.
Вертикальная ориентация поршней обеспечивает малую занимаемую площадь, что позволило смонтировать такие насосы на нескольких морских платформах в Мексиканском заливе, США.
Эти насосы используются для глушения скважин с жирным газом и для разгрузки газовых скважин с малым дебитом.
Широко используемые в качестве забойных, винтовые насосы завоевали хорошую репутацию. В этих насосах часто используется стальной ротор, который вращается в резиновом статоре, хотя применяются также и статоры из композитных материалов и стали. Полости, формируемые при зацеплении ротора и статора, предоставляют собой эффективный и недорогой механизм откачки многофазной смеси. Такой насос весьма эффективен при наличии песка. Насосы такого типа часто используются при откачке малых объемов и при работе на одиночных скважинах, где их малая стоимость обеспечивает очевидное преимущество перед иными технологиями многофазной откачки.
Для многофазной откачки наиболее широко применяются двухвинтовые насосы. В двухвинтовом насосе рабочая объемная полость создается при зацеплении двух вращающихся винтов. В отличие от одновинтового насоса, где стальной ротор находится в физическом контакте с резиновым статором, в двухвинтовом насосе роторы не касаются друг друга - между ними и между каждым валом и корпусом имеется небольшой зазор. Двухвинтовые насосы наиболее часто применяются при откачке тяжелой нефти, но в настоящее время завоевывают применение в морских установках и для откачки обычной нефти. Большая объемная производительность этих насосов приводит к тому, что они находят применение в установках, обслуживающих несколько скважин/кустов скважин. В последнее время для описания технических характеристик двухвинтовых насосов было представлено несколько моделей.
Спирально-осевой центробежный насос был разработан и испытан в рамках проекта "Посейдон". В данной технологии используется спирально-осевой путь движения флюида с целью улучшения рабочих характеристик при откачке многофазной смеси. Было обнаружено, что такая технология имеет преимущества перед погружными центробежными насосами, обычно применяемыми на нефтяных месторождениях, в которых флюид движется в радиальном, а не в осевом направлении. Спирально-осевые насосы обычно применяются при откачке очень больших объемов нефти. Имеется тенденция применения таких установок для откачки смеси со средним объемным коэффициентом содержания газа.
Неустранимым недостатком, присущим центробежной технологии, является то, что потоки газа и жидкости разделяются в полости насоса и насос с некоторого момента теряет способность значительного поднятия давления. Общепринято, что при достижении объемного коэффициента содержания газа значения 80%, другие технологии откачки становятся более эффективными. В то время, как для увеличения данного верхнего предела объемного коэффициента содержания газа производители успешно применяют системы рециркуляции, спирально-осевая технология откачки имеет явное преимущество при средних значениях объемного коэффициента содержания газа.
Обычно установки со средним объемным коэффициентом содержания газа представляют собой установки с повышенным рабочим давлением, в которых низкий объемный коэффициент содержания газа является прямым следствием повышенного давления, при котором снижается объем газовой фракции в перекачиваемом потоке. В результате такие технологии очень часто удобны для применения в подводных установках.
Стюарт Л. Скотт, Техасский университет
Запрос цены, информации:
+7 (347) 281-65-13
+7 (347) 216-65-13
Идёт загрузка...