Во-первых, ученым бюро удалось разработать специальную схему с обратным клапаном. Данные схемы имеют достаточно большое количество преимуществ. С одной стороны, они дают возможность беспроблемно организовать промывку. С другой стороны, обеспечить быстрое опрессовывание пакерных устройств. Эта технология активно используется в современной практике. В современной практике, эта технология применяется достаточно часто, однако новые возможности, позволили ее улучшить и модернизировать. Так, при помощи модернизации, внедрены специальные автономные клапаны с чипом. В этот чип записана программа, которая может быть далее реализоваться по определенному сценарию.
Бюро также потрудилось над тем, чтобы создать схемы, которые позволяют не смешивать межу собой продукты, при отборе нефти из различных пластов в скважинах. Таким образом, получилось добиться того, что при отборе нефти как из верхнего, так и из нижнего пласта, нефть не смешивается. Такая же технология активно используется и в современной практике. При этом, она значительно усовершенствована и является ключевым компонентом в системе новых конструкторских решений.
Конструкторское бюро проделало работу и в области создания таких конструкций, которые обеспечат более стабильную и надежную работу. Учеными, работающими в бюро, разработана такая конструкция, которая позволяет включить в работу сразу несколько пластов. При этом, использование того или иного пласта может регулироваться, либо они могут эксплуатироваться одновременно. Конструкция также позволяет определить, какой объем нефти был откачан с каждого пласта.
Одну из современных схем, используемых по сей день, отобразим на рисунке 1.2. Представленная на рисунке 1.2. схема, отображает вариант оборудования с использованием инжекторов и/или струйного насоса.
Рисунок 1.2 – Оборудование для одновременно-раздельной эксплуатации с применением инжекторов:
На рисунке изображено: а – прямая схема; б – обратная схема; в – инжектор с отодвинутым соплом; I и II низконапорный и высоконапорный пласты; 1 – колонна насосно-компрессорных труб; 2 – разобщитель; 3 – замок; 4 – диффузор; 5 – камера смешения; 6 – камера для входа подсасываемой жидкости; 7 – сопло; 8 – манжеты; 9 – кольцо упорное; 10,17 –распорная втулка; 11 – направляющий патрубок; 12 – упорная втулка; 13 – муфта; 14 – паркер; 15 – обсадная колонна; 16 – хвостовик; 18 – подвижная гайка; 19 – заглушка.
Отдельно стоит отметить, что учеными и испытателями конструкторского бюро, проводилась разработка и некоторых других схем. При этом, эти схемы не используются на данный момент в отечественной практике. Например, к таким схемам стоит отнести ту, в которой используется гидропоршневый насос. Причиной того, что они не используются в отечественной практике, является их неактуальность. Действительно, по состоянию на 2021 год, гидропоршневые насосы – это оборудование, что утратило актуальность и они малоэффективны в современных условиях. В работе со скважинами, на территории РФ, этот вид насосов перестал использоваться.
При этом, в тот период, когда нефтаная промышленность активно развивалась, данные схемы были актуальны. Они активно применялись в работе со скважинами, поддерживались и для них разрабатывались новые схемы работы. Таким образом, гидропоршневые насосы – это один из ключевых инструментов в период развития нефтяной промышленности СССР.
Одновременно-раздельная эксплуатация преподалает определенные конфигурации. Известно, что общее число основных конфигураций одновременно-раздельной эксплуатации, является, с одной стороны, использование параллельной колонны НКТ, а с другой стороны, использование концентричной колонны.
На рисунке 1.3. отобразим схему ОРЭ, которая позволяет осуществлять раздельный отбор нефти из пластов в скважинах. Автором этой технологии в отечественной практике, является В. Н. Беленький. Впервые данная схема использована была в найденных скважинах в одной из областей Российской Федерации. В основном, первые скважины, где использовалась такая технология – это территория Куйбышевского района [15].
Рисунок 1.3 – Схема одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов с применением концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб (НКТ):
На рисунке изображено: а – трубная головка: 1 – 48-мм НКТ; 2,6,8 – фланец; 3 – подвижная гайка; 4 – резиновое уплотнение; 7 – шпилька; 5 – упор; 9 – уплотнительное кольцо; б – подземное оборудование: 1 – 48-мм НКТ; 3 – обсадная колонна; 4 – башмак 48-мм НКТ с конусом; 5 – клапан; 6 – переводник с седлом; 7 – пакер; 8 – направление.
Отдельно стоит отметить, что исторически сложилось, что главные наработки конструкторского бюро, в период СССР, использовались по большей части на территории Башкортостана. При этом, общее количество скважин, которые были обнаружены и включены в разработку, составляло более 500. Конечно, для внедрения разработок бюро, использовались и скважины других территорий.
В 1953 году на Ромашкинском месторождении в скважину диаметром 168 мм на глубину 1725 и 1740 м были спущены две колонны НКТ 60 мм с пакером (рисунок 1.4). В неглубокие скважины двухколонные компоновки спускались еще до Великой Отечественной войны.
Рисунок1.4 - Схема оборудования скважины параллельными рядами НКТ.
На рисунке изображено: 1 – 273-мм обсадная колонна; 2 – 60-мм НКТ; 3 – переводник 273?219 (мм); 4 – 200-мм обсадная колонна; 5 – пакер; 6 - переводник 219?168 (мм); 7 - 168-мм обсадная колонна.
В практике СССР не редки случаи использования установок, в которых использованы специальное насосное оборудование. Такие установки предполагали откачку нефти при помощи специально оборудованного насоса. В основе таких установок были дифференциальные насосы. Отдельно стоит отметить, что такая разработка, имеет популярность и на сегодняшний день. Установки с дифференциальным насосом применяется работе со скважинами и по сей день и для того, чтобы откачивать газ, нефть и т.д. Таким образом, данная разработка активно используется в современной практике. На рисунке 1.5 отобразим схему такой установки.
Рисунок 5 - Отбор нефти из двух пластов штанговыми насосами
При этом, конструкторским бюро разработана система, в которой также предполагается использование системы с дифференциальными насосами. Однако в этой схеме откачка нефти происходит из двух пластов скважины (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 - Установка с дифференциальным насосом для одновременно-раздельной эксплуатации.
I, II – верхний и нижний пласты, 1 – колонна штанг, 2 – колонна НКТ, 3, 4 – цилиндр и плунжер верхнего насоса, 5 – полый шток, 6,12 – верхний и нижний патрубки, 7 – нагнетательный клапан, 8 – специальная верхняя муфта, 9,18 – верхний и нижний пакеры, 10 – специальная нижняя муфта, 11 – всасывающий клапан, 13 – узел замка, 14 – труба, 15 – нижний насос, 16 – уплотняющий конус, 17 – седло с левой резьбой, 19 – хвостовик с фильтром.
Таким образом, можно сделать следующие выводы. В послевоенные годы, нефтяная промышленность развивалась достаточно активно. К тому же, направление одновременно-раздельной эксплуатации, также не осталось в стороне. Специальное конструкторское бюро, открытое под руководством Н. К. Бабайков, разработало достаточно большое количество технологий и схем. Достаточно большое количество наработок применяется и сегодня.
Одновременно-раздельная эксплуатация обладает достаточно большим количеством преимуществ. В рамках ВКР требуется рассмотреть главные преимущества, а также недостатки системы ОРЭ. Начнем с преимуществ.
Первое преимущество. Одним из важнейших преимуществ метода одновременно-раздельной эксплуатации, является то, что он дает возможность значительно сократить время на возведение новых скважин.
Второе преимущество. Технология ОРЭ позволяет значительно сократить затраты на разработку и поддержание скважины. Таким образом, ОРЭ не требует какого-либо сложного оборудования.
Третье преимущество. Технология ОРЭ дает возможность значительно ускорить темы добычи нефти.
Таким образом, исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: метод одновременно-раздельной эксплуатации, имеет достаточно большое количество весомых преимуществ.
Перейдем к рассмотрению недостатков данного метода. Во-первых, такая система позволяет охватить точно точечно добычу нефти. Во-вторых, на сегодняшний день, отсутствует продолжительный опыт эксплуатации такого метода на крупных объектах. В-третьих, достаточно низкие показатели надежности компоновок. В-четвертых, в случае возникновения неполадок и технических сложностей, такие системы достаточно дорого и непросто ремонтировать.
Одновременно-раздельная эксплуатация (ОРЭ) пластов на многопластовых месторождениях - один из основных методов регулирования разработки. Создание независимых систем разработки объектов с использованием технологии ОРЭ - это целенаправленное изменение условий разработки продуктивных пластов в рамках принятых технологических решений. ОРЭ необходима для тех пластов (одного объекта разработки), эксплуатация которых общим фильтром нежелательна по геолого-промысловым параметрам.
При совместной работе высоко- и низкопроницаемых пластов объекта целесообразно эксплуатировать его с применением ОРЭ, разделив на две части (высоко- и низкопроницаемые пласты).
Сегодня большинство крупных месторождений находятся на 3 или 4-ой стадии разработки, а новые вводятся с трудноизвлекаемыми запасами с низким уровнем рентабельности. Большинство нефтяных месторождений содержит больше одного пласта. Многие из них очень сильно отличаются своими геологическими характеристиками и при совместной эксплуатации, будут вырабатываться сильно различающимися темпами.
Совместная нераздельная эксплуатация двух и более объектов связана с целым рядом сложностей и проблем, в частности, с такими как отсутствие депрессии на каждый пласт в отдельности, возникновение перетоков из одного пласта в другой вследствие различных пластовых давлений, что ведет к потере дебита скважины на 20%, а то и 40%, отсутствие раздельного учета добываемой продукции (т.н. лицензионные риски), невозможность эксплуатации из-за несовместимых PVT-свойств пластовых флюидов [21].
Для того, чтобы ввести в разработку объекты, которые находятся в сложном геолоическом строении, необходимо использовать высокоэффективные методы. Наиболее эфективным методом, является именно введение одновременно-раздельной разработки [18].
Отдельно стоит отметить, что для работы в условиях территории Западной Сибири, необходимо внедрить инструмент ОРЭ, с применением конструкции, предполагающей использование одного насоса. При этом, конструкция должна обладают разобщающие пакеры и запорные устройства.
Одновременно-раздельная добыча (ОРД) — совместная эксплуатация двух и более продуктивных пластов одной скважиной. Скважина оснащается специальным оборудованием для контроля и управления притоком из каждого пласта.
На практике выделяют два основных вида компоновок: однолифтовые и двухлифтовые,то есть состоящие из одной или нескольких колонн насосно-компрессорных труб (НКТ). Такжесуществуют системы с одним или двумя способами механизированной добычи с электро-центробежными насосами (ЭЦН) и штанговыми насосами (ШГН). В свою очередь существуетдва основных типа конфигураций системы ОРЭ с несколькими колоннами: концентрические ипараллельные[25].
В настоящее время в России данные технологии предлагает множество отечественных изарубежных сервисных компаний «Лифт-Ойл», «НПФ Геофизика», «Новые НефтяныеТехнологии», «Новомет», «НПФ Пакер», ООО НПФ «Геоник», «Weatherford», «Halliburton»,«Schlumberger» и др. Существует множество патентов на разработку подземного оборудованиядля ОРЭ.
На сегодняшний момент известны следующие основные схемы одновременно-раздельной эксплуатации: «фонтан-фонтан», «фонтан-насос», «насос-насос», «газлифт-газлифт», «нагнетание-нагнетание», «нагнетание-отбор»[24].
Несмотря на большое разнообразие технологических решений, перед инженерамиразработчиком всегда будет стоять вопрос об определении индивидуальных параметровпластов. К сожалению не все компоновки позволяют проводить необходимые по регламенту РД153-39.0-109-01 исследования, характеризующие параметры притока и выработки из пластовиндивидуально[31]. Также следует отметить, что информативность исследований напрямуюзависит от схемы заканчивания скважины (тип компоновки ОРЭ).