СПД внедряет инновационную технологию затвердевающего трубного покрытия
Kомпания «Салым Петролеум Девелопмент» (СПД) – совместное предприятие, акционерами которого на паритетных началах являются концерн «Шелл» и компания «Газпром нефть» – тесно сотрудничает с компанией Shell Global Solutions (SGS) в сфере реализации новых технологий на Салымской группе нефтяных месторождений. В нефтегазовой отрасли Западной Сибири СПД считается одним из лидеров по внедрению инновационных технологий. Поимо крупного проекта в области повышения нефтеотдачи компания работает над рядом инициатив меньшего масштаба, которые направлены на сокращение эксплуатационных затрат и повышение эффективности в сфере стандартных операций. Одним из таких проектов является испытания технологии затвердевающего трубного покрытия (SHPD) на водонагнетательных скважинах.
Технология SHPD разработана SGS в г. Райсвайк (Нидерланды) и в настоящее время внедряется на Салымской группе месторождений, проходя проверку на прочность в условиях нефтепромысла. Основная идея SHPD заключается в использовании специального разбухающего эластомера (вместо стандартного состава для смазки резьбы) на насосно-компрессорных трубах (НКТ), имеющих низкую категорию по стандарту Американского нефтяного института (API), в качестве альтернативы дорогостоящим трубопроводным соединениям премиум-класса.
В настоящее время на Салымском нефтепромысле эксплуатируются 280 водонагнетательных скважин при ежегодном росте фонда на более чем 20 скважин. Нагнетательные скважины эксплуатируются при рабочих давлениях приблизительно 170 бар, что при нормальных обстоятельствах требует использования трубопроводных соединений премиум-класса. Соединения премиум-класса (в отличие от резьбовых соединений по типу API) обеспечивают прекрасные герметизирующие характеристики при высоких рабочих давлениях, но такая трубная продукция обходится значительно дороже. При монтаже требуются специальные «сборочные» услуги – привлечение услуг подрядных организаций для операций по спуску НКТ в скважину требует дополнительных затрат, а также увеличивает сроки логистики и спуска оборудования в скважину. Кроме того, в данных обстоятельствах критически важным фактором успеха является наличие опытных бригад капитального ремонта скважин.
SHPD – 3-компонентный состав, который может обеспечивать хорошие характеристики по герметичности при использовании на резьбе низкой категории по API, а также, в определенных пределах, даже в случае применения на поврежденной резьбе. Основная идея заключается в том, чтобы предотвратить и прекратить утечку в трубопроводных соединениях за счет активации механизма саморасширения и самозатягивания состава в присутствии внешней воды.
Несколько лет назад в г. Райсвайк проводились исследования по теме разбухающих эластомеров, которые могли бы применяться в виде жидкости и которые могли бы открыть целый спектр новых способов применения. Одним из выявленных способов применения эластамеров было их использование в качестве резьбового компонента для повышения герметизирующих качеств нефтепромысловых трубопроводных соединений. Наиболее сложная задача заключалась в том, чтобы подобрать правильные ингредиенты и определить правильный состав смеси, чтобы создать тонкий и разбухающий слой в соответствии с заданными параметрами. Материалы должны быть легко доступны, нетоксичны и просты в применении в условиях нефтепромысла. Кроме того, они должны обеспечивать достаточные и устойчивые герметизирующие свойства в условиях ствола скважины. После ряда испытаний было найдено верное сочетание компонентов.
Как и для обычных разбухающих эластомеров принцип механизма набухания основан на принципах осмоса. В матрицу эластомера подмешивается специальный компонент, который поглощает воду с целью создания осмотического баланса. Данный процесс вызывает объемное расширение матрицы эластомера, т.е. то, что обычно называется набуханием. При протечке трубопроводного соединения вода, проходя мимо заключенного между кольцами резьбы SHPD, вызывает его разбухание, за счет чего протечка перекрывается.
Как показали лабораторные испытания, SHPD способно в течение короткого периода герметизировать целый спектр типов соединений – даже поврежденные и растянутые соединения. На фотографии выше показана стандартная нефтепромысловая труба размера 9-5/8”, законченная стандартным соединением типа API Buttress и обработанная SHPD. Была обнаружена протечка соединения после первоначальной сборки в условиях окружающего давления. После применения внутреннего давления в несколько этапов герметизирующие свойства соединения повысились за счет разбухания SHPD между кольцами резьбы, и протечка прекратилась. В конечном итоге корпус трубы вышел из строя (лопнул), в то время как резьбовое соединение надежно сопротивлялось перепадам давления.
Все компоненты SHPD можно легко приобрести зачастую на месте или с доставкой в любую точку мира. Стоимость химических компонентов относительно низкая, и, если суммировать все статьи затрат на подготовку трубы, итоговая стоимость НКТ по типу API, обработанных SHPD, обычно примерно на 35% ниже, чем стоимость НКТ, законченных соединениями премиум-класса.
Перед применением в полевых условиях трубы проходят предварительную подготовку в механической мастерской, прежде чем их можно будет использовать на скважинах. SHPD используется на всех муфтах (образующих конец трубы с навинченной муфтой), а затем соединение проходит опрессовку под давлением в 100 бар в течение 24 часов после сборки. Обычно опрессовку проходят все соединения, но если какие-либо соединения по-прежнему протекают, то требуется более длительный период времени, пока покрытие расширится и перекроет путь протечки.
Как показали лабораторные испытания, применение SHPD помогает добиться герметичности резьбовых трубопроводных соединений при перепадах давления до 700 бар. В настоящее время использование SHPD ограничено температурой в 90oC. Проводятся новые испытания, которые могут дать возможность применения этой технологии в высокотемпературных скважинах.
По завершении всех подготовительных работ все трубные изделия проходят консервацию и отправляются в зону хранения, которая содержится в сухом виде. Трубы, обработанные технологией SHPD, не должны храниться более года.
Для операций по спуску в скважину предварительно подготовленные трубные стыки отвозятся на площадку скважины, где проводится окончательная подготовка к установке, т.е. SHPD наносится на безмуфтовые резьбовые концы НКТ. Технология подготовки и нанесения покрытия на трубные стыки проста, а обучение бригады капитального ремонта скважин применению нужных процедур занимает около 10 минут. Время спуска в скважину трубы, законченной с применением SHPD, сравнимо со временем, необходимым для стандартных операций с использованием необработанных НКТ. Когда все трубы спущены в скважину, колонна опрессовывается после 24-часового периода ожидания.
Результаты опробования SHPD компанией СПД на Салымской группе месторождений воодушевляют. На сегодняшний день 13 нагнетательных скважин СПД освоены с применением труб 3-1/2” NUE и технологии SHPD, а общее число установок увеличится до 18 до конца года. В среднем эксплуатация скважин продолжается 5 месяцев, самый длительный период составляет чуть более одного года. На сегодняшний день подтверждена целостность НКТ без аномальных давлений в затрубном пространстве на всех скважинах, кроме одной. На данной скважине был проведен ремонт, но причину аномального затрубного давления установить так и не удалось. Подводя итог, следует отметить, что статистические данные, собранные на сегодняшний день, предполагают, что технология SHPD в значительной мере конкурентоспособна относительно трубных соединений премиум-класса.
Количество примеров успешного применения технологии продолжает расти, растет и уверенность в инновационной технологии затвердевающего трубного покрытия. Вероятнее всего, использование SHPD станет стандартной практикой в компании СПД. Специалисты СПД рассматривают вариант замены данной технологией НКТ с дорогостоящими соединениями премиум-класса на всех будущих нагнетательных скважинах. SHPD позволит в значительной мере снизит затраты на первоначальное освоение и ремонт скважин в СПД.
В.Бесижн (Shell Global Solutions)
К. Роденбог, Э.Юсипов, К.Шервитцель («Салым Петролеум Девелопмент»)
