Группа проектов Кипинфо
Реклама

Реклама

Сдвиг по фазе, или перспективы развития многофазных измерений продукции нефтегазовых скважин новинка

К списку статей

Одной из современных технологий измерения потока нефти, газа и воды без предварительного разделения фаз являются многофазные исследования скважин. Во многих случаях они дают более точное представление о расходных параметрах потока в динамических режимах, и особенно эффективны для газоконденсатов и тяжелых нефтей, где традиционные способы измерений не пригодны из-за трудностей в сепарации фаз.

В течение десятилетий добывающая промышленность стремилась изобрести систему, которая могла бы измерять дебиты всех скважинных флюидов, не разделяя их на фазы, не используя движущиеся детали и не управляя процессом.

Сложность возникающих при этом проблем огромна. Впрочем, к настоящему времени многие из существующих проблем преодолены. Получены конкретные научно-практические решения, позволившие создать образцы многофазных расходомеров, не имеющих перечисленных недостатков.

Скромное обаяние мультифазы

Особенностью присущей всем стратегиям развития нефтедобычи, основанным на многофазных технологиях, является снижение авансируемых капитальных вложений. Исключение из эксплуатации сепаратора и сопутствующего оборудования обеспечивает снижение затрат, и кроме того позволяет минимизировать негативное воздействие на окружающую среду и риски разливов нефти. Эта технология используется на буровых морских платформах и плавучих основаниях, таких как морские нефтехранилища с беспричальным наливом (Spars), платформы с натяжными опорами (TLPs), плавучие нефтекомплексы (FPSO's) с целью снизить требования по объему и массе, связанные с измерением дебита продукции опережающе разбуренных или удаленных скважин.

Для подводных месторождений измерение многофазных потоков имеет большое значение, поскольку оно позволяет производить транспортировку смешанных нефтепродуктов по общему подводному нефтепроводу. В этом случае многофазный расходомер дает возможность распределять продукцию подводной скважины и осуществлять ее мониторинг. Измерение многофазных потоков открывает также новые захватывающие возможности для замера дебитов нефти, воды и газа в реальном масштабе времени; эта методика более совершенна по сравнению с замерными сепараторами, как в плане замеров скорости течения флюидов, так и качества самих измерений. Измерения, проводимые в реальном масштабе времени, позволяют по-новому подойти к решению проблемы разработки месторождений и оптимизации процесса добычи.

Рынок, где производители толкаются локтями за виртуальных покупателей

В конце 1990-х годов в России синонимом многофазных расходомеров было название единственной компании, которая их продвигала на нашем рынке – «Schlumberger». В основу устройства легла технология Vx, разработанная совместно с «Framo Engineering». Впервые она была применена на нефтяных скважинах в 1999 г., а в 2005 – на газоконденсатных скважинах.

В основе работы запатентованного мобильного расходомера Phase-Tester и технологии Vx лежит использование комбинации трубы Вентури и фракциомера с двухпиковым гамма - источником (спектр гамма излучения имеет пики на двух значениях энергии). Расчет расхода осуществляется на основе специально разработанной физической модели, учитывающей особенности многофазного потока.

Первоначально решения «Schlumberger» нашли практическое применение в исследованиях скважинного флюида в полевых условиях для последующей оценки рентабельности месторождения. Данные о физико-химических свойствах флюида, полученные по пробам на устье скважины, будут влиять на схему закачивания и режим эксплуатации объекта разработки. Первопроходцем в этом деле стало ЗАО «Роспан Интернешнл» (дочерняя структура «ТНК-ВР»). Пилотные замеры с использованием оборудования компании «Schlumberger» осуществлялись с 2007 г. на Уренгойском месторождении.

По мнению Сергея Ромашкина, начальника отдела разработки месторождений, ЗАО «Роспан Интернешнл», высказанному в журнале «Новатор» (№25, 2008) MPFM способны контролировать резкие изменения газоконденсатного фактора и наличие гидратов.

Как известно, первое свидание отнюдь не всегда заканчивается ночью пылкой любви. Первое знакомство нефтяников с производителями многофазных измерительных в этом отношении систем нельзя назвать удачным. Добытчиков «черного золота» не устроил подход «Schlumberger», предлагающей услугу по сервисному обслуживанию по замеру дебита (другими словами, аренду датчика) вместо продажи прибора. Весьма «романтически» возвышенным показался и прайс подобных услуг. «Покупаете у «Schlumberger» трехфазный расходомер за 200 000 $ для каждой скважины. Для «Татнефти» их понадобится около 10000. Умножаете и закрываете «Татнефть», – сокрушались метрологи в интернет-форумах. Отталкивающим фактором стал и невозможность проконтролировать правильность замеров без фактического доступа к приборам. Сильное сомнение вызывали возможности таких систем работать в суровых климатических условиях северных нефтегазовых месторождений.

Определенные подвижки наметились с принятием известного ГОСТа 8.615. 2005. Государство решило взять курс на практику развитых западных стран, где учет извлекаемых углеводородов ведется, в основном, со скважины. Достаточно продолжительное время достоверный учет углеводородов обеспечивался лишь на коммерческих узлах учета товарной продукции при передаче в систему магистрального трубопроводного транспорта АК «Транснефть» и потребителям.

Впрочем, как уже писал «КИПинфо» немногим, традиционная система измерений и учета добычи сырой нефти и нефтяного газа на скважинах совсем не собирается уходить на покой. Стратегия нефтяников – модернизация ГЗУ типа «Спутник», разработанными в 1970-80 годы. Основной сдерживающий фактор – чрезвычайная капиталоемкость перехода на многофазный учет.

Тем не менее, западные компании – «Roxar» (Норвегия), «Agar» (США), «Weatherford» (Швейцария) – ощутили «дуновение ветра перемен» и поспешили разбавить почти монополистически «одинокий эксклюзив» «Schlumberger» на российском рынке и продемонстрировать альтернативу. (См.Табл.1)

Табл. 1. Сравнение технических характеристик многофазных измерителей*

*Примечание. Информация получена с официальных сайтов компаний-изготовителей: www.slb.com www.ozna.ru, www.agar.ru, www.roxar.ru, www.weatherford.ru, www.emersonprocess.com, www.oaoapz.com.

Присоединившиеся к «клубу» новички пошли по проторенной «Шлюмберже» дорожке оказания комплексной услуги по поддержке жизненного цикла скважин: «Weatherford» в 2009 г. приобрела нефтесервисные активы «ТНК-BP». Концепция «Roxar» – технология интегрированного управления месторождением (IRPM).

«Weatherford» позиционирует как рентабельную замену 2- и 3-х фазных сепараторов и АГЗУ на многофазный расходомер REMMS, созданный на основе влагомера Red Eye®, оснащенного 3-х фазным поточным контроллером. Принцип действия – метод непрерывной циклонной сепарации. В основу принципа действия измерителей заложен принцип абсорбционной спектроскопии в ближней области инфракрасного излучения, при котором измерение оптической плотности осуществляется на нескольких длинах волн. Для мониторинга потоков газа и влажного газа на устье скважины предлагается использовать расходомер Alpha VS/R, без использования радиоактивного источника.

Продвигаемый «Roxar» (недавно компания вошла в состав Emerson Process Management) многофазный расходомер третьего поколения MPFM 2600. Гидроканал с внутренним диаметром 3 дюйма, массой 110 кг и длинной 650 мм, т.е. на 80% легче и на 50% короче своего предшественника. Как отмечается в пресс-релизе, стандартная модификация не включает в себя использование радиоактивных элементов. В основе системы лежит платформа Zector с новой электроникой, схемой расположения электродов и новым принципом проведения измерений.

«Agar» продвигает «мультирасходомер» MPFM-50 – переработанный и адаптированный расходомер Кориолиса с запатентованным высокоточным влагомером. Как отмечается в официальных рекламных проспектах, небольшой размер прибора позволяет его монтировать на прицеп или шасси для замера нескольких кустов скважин.

Наш ответ Чемберлену

Впрочем, наши конструкторы тоже, засучив рукава, впряглись в мирную гонку за потребителя, предложив свои ноу-хау по бессепарационному измерению дебитов. ОАО «ОЗНА» в кооперации с «Шлюмберже» разработала стационарную измерительную установку серии «ОЗНА Vx» на платформе многофазного расходомера PhaseWatcher. Первая установка прошла промиспытания в 2009 г. ООО «ИНДУСТРИАЛЬНАЯ КОМПАНИЯ» (г.Москва) разработало многофазный расходомер «УЛЬТРАФЛОУ» для измерения дебита нефтяных скважин, основанный на методах ультразвукового зондирования нефтеводогазовой смеси, запатентованных во многих зарубежных странах.

При этом измерение параметров потока - обводненность, скорость и истинное объемное газосо- держание производится в двух калиброванных каналах разного диаметра. Кроме того измеряются температура и давление потока. Полученные данные используется при вычислении расходов компонентов потока методом «двух сечений». В 2001 г. опытные образцы измерительной системы, изготовленные на ОАО «Арзамасский приборостроительный завод», установлены на Уньвинском месторождении «ЛУКОЙЛ-Пермь», где вплоть до 2009 г. проходили опытную эксплуатацию.

В 2006 г. первый серийный образец «УЛЬТРАФЛОУ-400» был установлен для опытной эксплуатации на Павловском месторождении ООО «ЛУКОЙЛ -Пермь». А в 2008-м компания ТНК- ВР на Самотлорском месторождении СНГДУ-2 проводила испытания ряда измерительных систем, в том числе и расходомера «УЛЬТРАФЛОУ», по которому, в частности, были отмечены его работоспособность и мгновенное реагирование на изменение режима течения нефтеводогазового потока. В сентябре 2008 года серийный образец расходомера был установлен на Таныпском месторождении ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» в качестве штатного средства измерения. Расходомер смонтирован в рамной конструкции на открытом воздухе и работает без замечаний по настоящее время. В 2011 г. поставлены 12 расходомеров «УЛЬТРАФЛОУ» разных типоразмеров на месторождения ОАО «ЛУКОЙЛ», а в октябре 2011-го один расходомер в моноблочном исполнении установлен на месторождении ООО «Белкамнефть»(ООО «РуссНефть»). В настоящее время успешно проведены испытания по сведению баланса дебита пяти кустов скважин, оснащенных системами «УЛЬТРАФЛОУ», во время которых проведена периодическая поверка этих расходомеров в течение четырех дней.

Как отметил в отзыве начальник отдела автоматизации и КИП, главный метролог ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» Михаил Волков, «за 8 лет эксплуатации измерительных систем «УЛЬТРАФЛОУ» они подтвердили свою надежность; не было зафиксировано ни одного выхода из строя элементов и блоков расходомеров.

C 2010 г. ОАО «АПЗ» серийно выпускает три типоразмера систем «УЛЬТРАФЛОУ» с различными диапазонами измерения расхода жидкости: «УЛЬТРАФЛОУ-400» (20-400 м3/сут),« УЛЬТРАФЛОУ- 1000» (50-1000 м3/ сут), «УЛЬТРАФЛОУ-2000» (100- 2000 м3/сут). Предприятие рассчитывает на поддержку государства в рамках федеральной комплексной целевой программы «Создание высокотехнологического оборудования и предоставление услуг для отраслей топливно-энергетического комплекса на основе научно-промышленного и инновационного потенциала оборонно-промышленного комплекса на 2010 -2020 годы», и готово приступить к серийному выпуску систем.

Погрешность+/- лапоть, или вручную надежнее … ?

Одна из основных причин недоверия нефтяников к многофазным системам – отсутствие достоверной информации о метрологических характеристиках многофазников, что стало предметом многочисленных обсуждений на форумах специалистов-метрологов.

Как отмечает пользователь под ником «Eugene» на форуме геологов и инженеров (heriotwatt.ru), в ветке «замер дебитов нефтяных и газовых скважин», «новомодные технологии трехфазного замера дают разбросы до 200%... несколько компаний в одно время встык друг за другом замеряли и одну скважину с перерывом разными установками».

«Когда надо померить три фазы (вода, нефть, газ) задача и вовсе переходит в разряд фантастики. В РФ не существует даже стенда для поверки трехфазных измерителей, как средств измерения, а, следовательно, если измерители не поверяются, то их результаты это всего лишь гадание на кофейной гуще, не более того», – иронически замечает пользователь под ником «Auton».

«Провести многофазные измерения без сепарации с требуемой точностью – задача аналогичная разработке «вечного двигателя», – пишет пользователь под ником «engineer64».

«Выход один – почаще ручной замер делать», – можно подвести итог рассуждениям форумчан. Тем не менее, время и научный прогресс не стоит на месте и подобного рода рассуждения можно отнести на недостаточную осведомленность дискутирующих.

Еще в 1998 году силами специалистов ООО «ИНДУСТРИАЛЬНАЯ КОМПАНИЯ» и ОАО» Арзамасский приборостроительный завод» был создан первый стенд для проливки и поверки многофазных расходомеров, сертифицированный Росстандартом РФ. Стенд использовался для исследования течений многофазных потоков и отработки конструкции расходомера «УЛЬТРАФЛОУ». В последующем были созданы еще три проливочных стенда для калибровки и первичной поверки расходомеров «УЛЬТРАФЛОУ» разных типоразмеров, которые также сертифицированы Росстандартом РФ.

Относительно недавно свершилось одно судьбоносное для продвижения в России технологий многофазных измерений событие – в декабре 2011 года в рамках реализации программы развития Национальной эталонной базы ФГУП «ВНИИР» успешно сдан в эксплуатацию Государственный первичный специальный эталон единицы массового расхода газожидкостных смесей. Это дает возможность официально осуществлять поверку, а также сравнительные испытания многофазников на эталонном оборудовании.

С 21 по 24 декабря 2011 года на Государственном специальном эталоне единицы массового расхода газожидкостных смесей были проведены исследования многофазного ультразвукового расходомера "УЛЬТРАФЛОУ", которые полностью подтвердили заявленные технические характеристики системы «УЛЬТРАФЛОУ».

Также в настоящее время ВНИИР разрабатывает технический регламент Таможенного союза

«О требованиях к средствам измерений показателей нефти и продуктов её переработки», в котором будут прописаны требования к погрешностям измерительных систем (см. Табл. 2 и Табл.3).

Табл. 2. Требования к погрешности измерений измерительных систем массы сырой нефти для всех методов измерений в рабочих условиях эксплуатации

Табл.3. Требования к погрешности измерений измерительных систем объема нефти и продуктов ее переработки

 

Уровень приемлемой погрешности при измерении дебитов изменяется в широких пределах в зависимости от области их применения. Инженеры-промысловики могут быть довольны, когда относительная погрешность замеров дебита жидкости составляет 10%. Однако при смене собственника углеводородов финансовые органы обычно требуют, чтобы замеры дебитов нефти или газа осуществлялись с точностью до 0,5%. Поэтому средства измерения, способные удовлетворять таким требованиям, могут также сильно различаться. Для удовлетворения указанной точности экономичным способом измерительные приборы должны быть разными, причем уровень их сложности, стоимость и надежность должны соответствовать требующейся точности измерений.

Комментарий эксперта

Радик Мусалеев, заместитель генерального директора по разработке новых продуктов ООО «ОЗНА-Измерительные системы»

– Потенциальных потребителей отчасти отпугивает источник ионизирующего излучения (гамма-плотномер) в составе прибора. Нефтяники также весьма консервативны и не спешат инвестировать средства в новинки. Среди последних проектов следует выделить поставку двух установок ОЗНА Vx на месторождение в ООО «ЛУКОЙЛ- Коми» для решения задач измерений в системе мультифазного транспорта продукции скважин.

Специалисты отрасли, начиная активно применять новое поколение измерительных установок «ОЗНА Vx», получают действительно новые возможности измерений, связанные с непрерывным мониторингом расхода и состава измеряемой среды. Об этом, в частности, свидетельствует рост реализованных проектов по установке на месторождениях мультифазных насосных установок.

Преимущества в мультифазных измерительных установок – малые габариты, сравнительно небольшая металлоемкость, высокая надежность, точность измерительной системы, постоянный мониторинг параметров потока, а также меньшая стоимость затрат при эксплуатации. Так что, мультифазники, постепенно, но уверено пробивают себе дорогу в широкую практику использования и завоевывают все большее признание и нефтяников.

Подготовил Денис Базыкин


Реклама


Реклама


Реклама

Реклама


Яндекс цитирования Яндекс.Метрика Яндекс.Метрика
© 2006-2013 Kipinfo.ru
При использовании информации ссылка на сайт “Kipinfo” обязательна.
Контактная информация Размещение рекламы
16+