В 2024 году доказанные мировые запасы газа оценивают в 209 трлн куб. м, и Россия уверенно сохраняет лидерство с объемом запасов 47 трлн куб. м. Однако обладание запасами — лишь часть задачи. Ключевая цель отрасли — эффективная и стабильная разработка этих ресурсов.
По мере выработки газовых скважин возникает проблема падающей добычи: дебит газа снижается, а приток пластовой жидкости увеличивается. Жидкость не выносится на поверхность из-за низкой скорости потока газа, и накапливается в стволе, что приводит к самозадавливанию и преждевременному выводу скважины из эксплуатации.
Как правило, чтобы стабилизировать работу скважины, основную колонну меняют на НКТ меньшего диаметра, либо проводят дорогостоящие геолого-технические мероприятия по ограничению водопритока. Для этого необходимо глушить скважину технологической жидкостью, что может привести к загрязнению пласта, снижению дебита и сложностям освоения после ремонта. Чем ниже пластовое давление, тем тяжелее проходят эти работы. А для скважин с аномально-низким пластовым давлением (АНПД) такие операции вовсе не подходят.
В ответ на этот вызов специалисты «ФракДжет-Волга» разработали и внедряют комплекс технологических решений по оснащению скважин концентрическими лифтовыми колоннами с мобильным информационно-технологическим комплексом управления (Комплекс КИТ.КЛК.М). Эта инновация кардинально меняет подход к эксплуатации скважин с падающей добычей, и является оптимальным решением для скважин с АНПД.
Комплекс КЛК стабилизирует работу газовых скважин и увеличивает их дебит благодаря постоянному выносу жидкости с забоя, предотвращая обводнение и самоглушение скважины.
Оборудование и принцип работы
В полость основной НКТ скважины спускается гибкая насосно-компрессорная труба (ГНКТ) меньшего диаметра. Диаметр ГНКТ рассчитывается под «новый» дебит скважины. Это позволяет доработать ее до полного истощения. Как правило, используют ГНКТ с наружным диаметром от 50,8 до 66,6 мм, что обеспечивает оптимальный поток флюида, а также спускать стандартные геофизические приборы в случае необходимости. Длина ГНКТ подбирается таким образом, чтобы исключить наличие застойных зон жидкости и улучшить дренаж пласта.
Процесс оснащения скважины концентрической лифтовой колонной (КЛК) начинается с переоборудования фонтанной арматуры. Для этого закрывают коренную задвижку и демонтируют часть арматуры над ней. Затем монтируют струйные задвижки, трубодержатель ГНКТ и поверхностное скважинное оборудование. С помощью колтюбинговой установки и дополнительной техники спускают компоновку ГНКТ, закрепляют колонну в узле подвески и обрезают. В верху конструкции устанавливают новую арматуру с датчиками и выводят скважину на режим.
Спуск ГНКТ проводят без глушения скважины. Это исключает риск повреждения призабойной зоны пласта и ускоряет процесс освоения скважины. В среднем полный цикл работ занимает 3–5 дней.
После установки дополнительной лифтовой колонны газ поступает из пласта и разделяется на забое на два потока: по ГНКТ и НКТ (по межтрубному кольцевому пространству — МКП). При подъеме к устью потоки газа соединяются и поступают в один газосборный коллектор.
Благодаря меньшему диаметру ГНКТ и управлению режимом работы скважины специальным контроллером, который выявляет начало самозадавливания, в нужный момент клапан на МКП закрывается, происходит увеличение отбора по ГНКТ и, соответственно, вынос жидкости. После очистки забоя вновь увеличивается отбор по МКП. Переключение режимов потока постоянно выносит жидкость из скважины и не дает ей скапливаться на забое. Таким образом, комплекс КЛК сводит к минимуму потери в добыче газа.
Интеллектуальное управление
Сердце системы управления скважинами с КЛК — автономный мобильный информационно-технологичный комплекс КИТ.КЛК.М, разработанный «ФракДжет-Волга».
Помимо управления клапанной системой по МКП, КИТ.КЛК.М оснащен системой дозирования поверхностно-активных веществ (ПАВ) для более интенсивного выноса жидкости. В зависимости от модификации один комплекс позволяет управлять одновременно до пяти скважинами на кусте, оптимизируя режимы работы для максимального выноса жидкости на каждой из них.
В состав комплекса входит блок-бокс, где размещены:
- основные системы управления и контроля
- системы генерации электроэнергии и аккумуляторная батарея
- насос для дозирования жидких ПАВ с емкостью
- рукава высокого давления для соединения насоса со скважиной
Интеллектуальная система контроля позволяет удаленно собирать, анализировать и передавать данные с различных датчиков и устройств на скважине. Сбор данных осуществляется с дискретностью от 15 секунд и с возможностью автоматического отображения данных на графиках. Анализируя полученные данные от датчиков на скважине, комплекс автоматически управляет скважиной по различным алгоритмам, обеспечивает регулирование клапана по МКП и подачу ПАВ в ствол скважины. Архивация данных происходит на АРМ и в самом комплексе, и выводится на флеш-накопитель.
Управляют комплексом удаленно через АРМ или на скважине через пульт. Данные передают через GPRS, спутниковую связь или радиоканал с дальностью до 30 км.
Конструкция мобильна: оборудование могут перенести с одной скважины на другую 2–3 людьми за 8–12 часов, в зависимости от удаленности.
Комплекс абсолютно автономен. Он работает как от сети, так и от солнечных батарей и даже энергии ветра. Электричество от возобновляемых источников накапливается во встроенном аккумуляторе большой емкости. Это делает установку идеальным решением для площадок без стационарного электроснабжения.
Количество источников генерации энергии и емкость АКБ подбирают в зависимости от условий объекта. Значения мощности достигают 5 КВт, а напряжения — до 220 В. Встроенная АКБ гарантирует надежную работу системы — более 10 лет без снижения емкости. Зарядка АКБ адаптирована для совместной работы с альтернативными источниками энергии.
«Комплекс управления скважинами, оснащенными КЛК, успешно прошел проверку в сложных региональных условиях Ямало-Ненецкого АО. Короткий световой день и низкие температуры не помещали его эффективной работе» — отмечает директор по развитию бизнеса «ФракДжет-Волга» Артем Гайсин.
Преимущества комплекса КЛК
Мобильность — комплекс компактный, что сокращает затраты на его транспортировку. Для перемещения оборудования достаточно одной кран–манипуляторной установки и стропальщика. Мобильное исполнение сокращает время на монтаж, ПНР и демонтаж, и не требует капитальных вложений, как для стационарных управляющих систем.
Автономность — комплекс не требует внешнего питания и может быть оснащен альтернативными источниками питания и генераторами электроэнергии. Он обладает высокой энергоэффективностью и стабильно работает даже при низких температурах. Это подтвердили успешные опытно-промышленные испытания в 2024 году на полностью автономной скважине в ЯНАО.
Функциональность — комплекс оснащен системой дозирования подачи жидких химических реагентов и запорно-регулирующими клапанами. Он объединяет в себе преимущества двух подходов к оптимизации добычи: управление КЛК и подачи ПАВ. Причем может управлять и подавать ПАВ одновременно на 2 скважинах кустовой площадки.
«Около 300 скважин ПАО «Газпром» в Надым-Пур-Тазовском регионе оборудованы концентрической лифтовой колонной и нуждаются в оснащении управляющими комплексами. Для промышленного внедрения нашей разработки, в настоящее время комплекс КИТ.КЛК.М проходит процедуру включения в Единый реестр материально-технических ресурсов ПАО «Газпром»» — поделился Артем Гайсин.
Технология оборудования скважин концентрическими лифтовыми колоннами в сочетании с мобильным информационно-технологическим комплексом от «ФракДжет-Волга» — это прорывное решение для поддержания действующего фонда скважин отечественной газовой отрасли.