Способ максимизации добычи флюида с использованием электрического погружного насоса
METHOD OF MAXIMIZING FLUID EXTRACTION USING ELECTRIC SUBMERSIBLE PUMP

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, к способам для регулирования потока добываемой жидкости в скважинах, включая измерение температуры или давления, предназначено для максимизации добычи флюида с использованием электрического погружного насоса.
Измерение параметров двигателя и/или электрического погружного насоса в скважине с целью максимизации, интенсификации или оптимизации добычи флюида является широко распространенной практикой в области нефтедобычи.
Известным является способ эксплуатации электрического погружного насоса, включающий измерение характеристики скважины или характеристики устройства, связанного со скважиной; генерирование первого управляющего сигнала для указания изменения в работе насоса; генерирование второго управляющего сигнала для указания изменения в работе другого устройства, связанного со скважиной; причем степень изменения каждого из первого и второго управляющих сигналов зависит от результата измерения и от известного воздействия, вызванного отправкой по меньшей мере одного из упомянутого первого управляющего сигнала в насос или упомянутого второго управляющего сигнала в дополнительное устройство; и отправку первого управляющего сигнала в насос и второго управляющего сигнала в дополнительное устройство, связанное со скважиной [US10125584 (B2). Well control system / Aske Elvira Marie Bergheim et al.; applicant Statoil Petroleum AS. – Appl. No. US201315036599; applied 14.11.2013; pub. date 13.11.2018]. Недостатком способа, реализующего данную систему, является необходимость вмешательства оператора после сбора измеренных данных для проведения соответствующих действий для защиты насоса, что свидетельствует об ограниченной функциональности системы.
Известным является способ извлечения жидкости из скважины, включающий: определение первой настройки первого устройства с использованием процессора, в котором первое устройство используется для извлечения флюида из скважины с первой скоростью потока; выбор набора параметров с использованием процессора, причем набор параметров включает в себя параметр, относящийся к работоспособности второго устройства, и множество параметров, выбранных из группы, включающей скорость потока, давление, температуру, наличие выбранного химического вещества, содержание воды, содержание песка и скорости впрыска химикатов; определение второй настройки для первого устройства с использованием процессора, что обеспечивает увеличенный срок службы второго устройства, и второй скорости потока для жидкости из скважины относительно первой скорости потока, используя выбранный набор параметров в качестве входных данных для компьютерной модели, в которой вторая настройка определяется после первой настройки; а также сохранение конкретной второй настройки на подходящем носителе [US7711486 (B2). System and Method for Monitoring Physical Condition of Production Well Equipment and Controlling Well Production / Thigpen Brian L et al.; applicant Baker Hughes Inc. – Appl. No. US20070737313; applied 19.04.2007; pub. date 04.05.2010]. Способ дополнительно включает эксплуатацию скважины, соответствующей второй настройке первого устройства, и определение производительности скважины на основе определенной настройки. Способ дополнительно включает прогнозирование возникновения одного из следующих факторов: прорыв воды, состояние поперечного потока, поломка устройства, установленного в скважине; а также определение второго параметра на основе такого прогноза. Способ дополнительно включает отправку сообщения, относящегося ко второй настройке, по меньшей мере, одному из: оператору; отдаленное от скважины место. Параметр, относящийся к работоспособности второго устройства, относится по меньшей мере к одному из: электрическому погружному насосу; клапану; вентилю; обсадной колонне; трубе, несущей жидкость из скважины на поверхность; песчаному фильтру.
Как и предыдущий аналог, в процессе реализации данный способ предполагает вмешательство оператора, что снижает уровень автоматизации. Кроме того, использование прогностических моделей усложняет его реализацию. Также в способе в процессе увеличения добычи флюида ограниченно реализуется установление диапазонов по указанным параметрам скорости потока, давления, температуры и т.д., что снижает функциональность оборудования и адаптивность его к динамическим изменениям. Практически отсутствует возможность фильтрации сигнала, что может иметь негативный эффект, например, в условиях помех на линии.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ интенсификации добычи нефти и газа [RU2188934C2. Способ интенсификации добычи нефти и газа / М. П. Пасечник, Е. П. Молчанов, А.С. Коряков; заявители ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегазгеофизика", Пасечник Михаил Петрович, Молчанов Евгений Петрович, Коряков Анатолий Степанович. – З. № 2000117226/03 ; заявл. 04.07.2000 ; опубл. 10.09.2002]. По способу контролируют параметры процесса добычи, проводят на основе данных контроля геолого-технические мероприятия, направленные на воздействие на пласт для увеличения притока флюида. Воздействие на пласт выполняют в процессе добычи путем варьирования в геолого-технических мероприятиях параметров процесса добычи и непрерывного контроля этих параметров. Это осуществляют в автоматическом режиме. В качестве параметров процесса добычи выбирают наиболее значимые для увеличения притока: давление скважинной жидкости, температуру, влажность и плотность жидкости. Их фиксируют с динамикой изменения этих параметров в зависимости от частоты вращения электродвигателя. Вышеназванные параметры процесса добычи и величину притока флюида настраивают через блок управления на поддержание оптимальных значений варьированием частоты вращения электродвигателя. Время окончания геолого-технических мероприятий определяют по моменту оптимизации параметров процесса добычи и величины притока флюида. Для возможности воздействия параметров процесса добычи на пласт систему подачи и систему всасывания добычного насоса закольцовывают нижними и верхними отверстиями в колонне насосно-компрессорных труб и отделяют от зоны пласта пакером.
К недостаткам приведенного изобретения относится необходимость проведения специальных геолого-технических мероприятий для повышения добычи, что увеличивает трудоемкость реализации способа. Также в способе в процессе увеличения добычи флюида практически не реализуется установление диапазонов по оцениваемым параметрам, что снижает функциональность оборудования и адаптивность его к динамическим изменениям.
Заявляемое изобретение направлено на снижение трудоемкости реализации способа при удовлетворительной функциональности оборудования и адаптивности его к динамическим изменениям.
Решение задачи обуславливается совокупностью следующих существенных признаков.
Способ максимизации добычи флюида с использованием электрического погружного насоса включает задачу максимального количества ходов двигателя на основании измерений, по меньшей мере, температуры двигателя и давления на приеме насоса. Максимальное количество ходов двигателя поддерживают в диапазоне, предел которого не превышает значение аварийного уровня температуры двигателя и значения полной декомпрессии на приеме насоса, увеличивая или уменьшая количество ходов двигателя в зависимости от нормального функционирования, охлаждения, нагрева или аварийного уровня температуры двигателя, а также нормального функционирования, насыщения, начальной декомпрессии или полной декомпрессии на приеме насоса, определяя при этом посредством микроконтроллера валидность получаемых значений температуры и давления, устанавливая их соответствие предварительно сформированному диапазону валидных значений, посредством чего корректируют временные интервалы изменения ходов двигателя, учитывая условия получения измеренных значений, при этом формирование диапазона измеренных значений осуществляют на основании выборки предварительно полученных данных, которую формируют учитывая предварительно установленную допустимую погрешность и количество значений, входящих в диапазон значений, при этом каждое измеренное значение, повторяющее предыдущее или превышающее предварительно установленную погрешность, не учитывают, а каждый новый диапазон значений формируют после последовательного получения нескольких измеренных значений превышающих предварительно установленную допустимую погрешность относительно предыдущего диапазона и не превышающих предварительно установленную допустимую погрешность относительно данного диапазона, при этом предварительно установленную допустимую погрешность сохраняют на протяжении процесса максимизации добычи флюида в независимости от среднего значения измеренных значений каждого диапазона.
Сущность заявляемого технического решения поясняется, но не ограничивается, графическим материалом, представленным на фиг. – пример реализации способа максимизации добычи флюида с использованием электрического погружного насоса.
На фиг. приведен пример реализации, согласно которого изменением ходов двигателя варьируют показатели давления на приеме насоса и температуры двигателя для достижения оптимальных условий для максимизации добычи флюида с использованием электрического погружного насоса.
В процессе осуществления способа вводят данные диапазонов по температуре двигателя и давлению на приеме насоса, а также могут задавать временные интервалы реагирования системы для конкретных условий. Временной диапазон могут определять и корректировать, учитывая условия получения измеренных значений, например, учитывая наличие или отсутствие помех на линии, увеличивают или уменьшают данный диапазон соответственно. В качестве выходных данных получают статусы по температуре двигателя, давлению на приеме насоса и ходам двигателя.
Указанные статусы по температуре могут иметь, например, следующие обозначения: охлаждение, нормальное функционирование, нагрев и аварийный уровень температуры двигателя, невалидность данных.  Указанные статусы по давлению могут иметь, например, следующие обозначения: насыщение, нормальное функционирование, начальная декомпрессия и полная декомпрессия на приеме насоса, невалидность данных. Эмпирически установлено, что такие диапазоны между указанными статусами являются наиболее значимыми для эффективной и точной корректировки ходов двигателя в процессе добычи флюида.
Измеренные данные получают посредством соответствующих датчиков, установленных в погружном оборудовании. Результаты задают и обрабатывают, а также управляют двигателем посредством микроконтроллера.
Диапазон валидных значений и допустимую погрешность формируют, на основании, например, предварительно полученных эмпирических данных, при этом каждое измеренное значение, повторяющее предыдущее или превышающее предварительно установленную погрешность, не учитывают, а каждый новый диапазон значений формируют после последовательного получения нескольких измеренных значений превышающих предварительно установленную допустимую погрешность относительно предыдущего диапазона и не превышающих предварительно установленную допустимую погрешность относительно данного диапазона, при этом предварительно установленную допустимую погрешность сохраняют на протяжении процесса максимизации добычи флюида в независимости от среднего значения измеренных значений каждого диапазона.
Способ осуществляют с использованием датчиков, обеспечивающих получение точных данных, что позволяет констатировать наличие невалидного значения при получении значения, повторяющего предыдущее.
Например, при реализации заявленного способа использовали линейный двигатель, на котором увеличивали количество ходов в минуту от 1-го до 17-ти до достижения максимально допустимой температуры двигателя 150°С с погрешностью ±1°С. Увеличивали количество ходов в минуту до достижения минимально допустимого давления на приёме ±4 атм. Поддерживали максимальное количество ходов двигателя в минуту при достижении заданных диапазонов по температуре и давлению, что позволяло достичь максимизации добычи флюида.
Приведенная автоматизация реализации способа при использовании таких показателей как давление на приеме насоса и температура двигателя позволяет снизить трудоемкость реализации способа. Данный технический результат достигается при удовлетворительной функциональности оборудования и адаптивности его к динамическим изменениям за счет создания диапазонов измеренных значений, определяющих необходимость увеличения, уменьшения или поддержания ходов двигателя для достижения максимальной добычи флюида, за счет создания алгоритма адаптивного изменения временных интервалов изменения ходов двигателя, а также за счет реализации алгоритма определения валидности измеренных значений.