На одной из сильноискривленных горизонтальных скважин компании Xinchun (месторождение Шэнли) с зенитным углом около 74° при снижении температуры на устье до 50°C требовалось снижать рабочие параметры, однако добыча в таком режиме поддерживалась лишь 10 дней. При дальнейшем падении температуры до 40,5°C наблюдалось зависание устьевого штока на ленточном станке-качалке, что вынуждало останавливать добычу и переводить скважину под закачку пара. Традиционное насосное оборудование не позволяло реализовать интегрированный процесс закачки и добычи, характеризовалось низкой теплоэффективностью и высокими затратами на механизированную добычу.

I. Логика проектирования IntelliCPCP®

Данная скважина является сильноискривленной, что на поздних стадиях эксплуатации часто приводит к проблеме эксцентричного износа насосных штанг и НКТ. Для решения этой задачи система IntelliCPCP® использует специализированную противоизносную технологию RodSavior™. Она обеспечивает компенсацию веса жидкости в колонне и нагрузки на штанги, эффективно контролируя и снижая боковые усилия, вызванные неравномерным продольным изгибом колонны штанг. Это позволяет надежно предотвратить механические повреждения оборудования, возникающие из-за чрезмерного изгиба штанг.

Балансировка нагрузки

С помощью наземной подъемной системы IntelliCPCP® прикладывает растягивающее усилие к насосным штангам, компенсируя часть веса колонны. Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки, тем самым снижая спиральный продольный изгиб штанг, вызванный их собственным весом.

Система RodSavior™ в сочетании с подъемным узлом минимизирует боковые нагрузки на штанги, предотвращая чрезмерное прилегание колонны к внутренней стенке НКТ. Данное решение не только снижает сопротивление трения и эксплуатационное энергопотребление, но и позволяет избежать механического износа и усталостного разрушения оборудования, вызванных чрезмерным изгибом колонны.

Динамическое регулирование зазора между ротором и статором

На поздней стадии эксплуатации скважины температура на устье падает, а вязкость нефти возрастает. Это приводит к увеличению гидравлического сопротивления в рабочей полости насоса, росту крутящего момента, а также вызывает такие осложнения, как зависание устьевого штока на традиционном ленточном станке-качалке и критическое сокращение рабочего цикла. Для решения этих проблем система IntelliCPCP® применяет алгоритмы периферийных вычислений (Edge AI). Она в реальном времени анализирует эксплуатационные данные (крутящий момент, дебит жидкости, частоту вращения) и интеллектуально настраивает рабочий зазор между ротором и статором в точном соответствии с текущими скважинными условиями.

С помощью интегрированного наземного подъемного узла IntelliCPCP® регулирует осевое положение конического ротора внутри статора. Благодаря уникальной цельнометаллической конической геометрии профиля, осевое смещение ротора плавно преобразуется в изменение радиального зазора.

На завершающем этапе цикла добычи, когда внутрискважинная температура падает, а вязкость нефти достигает максимума, система IntelliCPCP® автоматически увеличивает зазор между ротором и статором. Это минимизирует сопротивление потоку высоковязкой жидкости, снижает рабочий крутящий момент и предотвращает перегрузку привода.

Система IntelliCPCP® обеспечивает адаптивное саморегулирование в ответ на любые изменения внутрискважинных условий, непрерывно поддерживая оптимальный и энергоэффективный режим механизированной добычи.

Поскольку традиционное оборудование не позволяло реализовать интегрированный процесс закачки и добычи, требовалось частое переключение между циклами нагнетания пара и добычи нефти. Возобновление эксплуатации после закачки неизбежно сопровождалось многократными спуско-подъемными операциями (СПО) с колонной НКТ, что приводило к низкой эффективности использования тепла и высоким затратам на механизированную добычу.

Система IntelliCPCP® решает данные проблемы за счет применения технологии интегрированной закачки и добычи без извлечения колонны НКТ:

Фаза закачки пара

На этапе закачки пара наземная подъемная система приподнимает колонну насосных штанг, уплотнительный механизм THERMOLOCK® герметизирует устье скважины, а внутрискважинный цельнометаллический конический ротор синхронно перемещается вверх, открывая проходной канал для нагнетания пара. Одновременно с этим устьевой паровой фильтр предотвращает попадание механических примесей в рабочую полость насоса, обеспечивая сохранение целостности устьевого оборудования в процессе термической обработки.

Фаза добычи

По завершении закачки пара подъемная система опускает ротор в исходное рабочее положение для возобновления добычи. Таким образом, переключение между проходными каналами для нагнетания пара и отбора жидкости осуществляется в рамках одной колонны.

Реализация единого бесшовного цикла «закачка-добыча» без извлечения колонны НКТ радикально сокращает количество спуско-подъемных операций (СПО), значительно повышает непрерывность эксплуатационных процессов и обеспечивает надежную целостность устья скважины.

II. Эксплуатационные результаты применения IntelliCPCP®

После внедрения системы IntelliCPCP® ключевые рабочие показатели скважины в течение производственного цикла значительно улучшились:

• Средний суточный дебит жидкости увеличился на 26,84%

• Средний суточный дебит нефти вырос на 3,55%

• Средняя экономия электроэнергии составила 61,13%

Система IntelliCPCP® эффективно балансирует нагрузку на колонну штанг, полностью устраняя механический эксцентричный износ, а динамическое регулирование зазора между ротором и статором гарантирует стабильный механизированный подъем высоковязких флюидов. Интегрированная технология закачки и добычи без извлечения НКТ обеспечивает бесшовное переключение между циклами нагнетания пара и отбора пластовой жидкости. Это радикально снижает эксплуатационные затраты (LOE) и тепловые потери, вызванные частыми спуско-подъемными операциями (СПО), а также существенно продлевает общий производственный цикл скважины.

III. Заключение

На поздней стадии эксплуатации данная скважина столкнулась с комплексом проблем: эксцентричным износом насосных штанг и НКТ, критически высокой вязкостью нефти и невозможностью реализации единого цикла закачки и добычи без извлечения колонны при использовании традиционного оборудования.

Система IntelliCPCP® комплексно решает эти задачи. Специализированная технология предотвращения износа минимизирует механическое трение колонны; динамическое регулирование зазора между ротором и статором снижает рабочий крутящий момент в периоды откачки высоковязких флюидов; а технология интегрированной закачки и добычи без извлечения НКТ радикально сокращает частоту дорогостоящих спуско-подъемных операций (СПО) при циклическом переходе между режимами нагнетания пара и возобновления добычи.

Для операторов нефтегазовых месторождений внедрение данного передового решения обеспечивает существенное продление производственного цикла и значительное снижение операционных затрат на механизированную добычу (LOE).