Гибридное применение погружного электронасоса и газ-лифта для повышения добычи тяжёлой нефти: от проектирования системы до оптимизации в поле

Типичная задача при освоении месторождений тяжёлой нефти — неэффективная откачка из ствола скважины, вызванная сложными многокомпонентными потоками. Литература по моделированию гибридных систем искусственного подъёма (ИП) относительно скудна, и в этих работах обычно моделирование проводится на основе отдельных методов ИП. В статье представлен тематический случай проектирования и оптимизации гибридной системы ИП для повышения добычи тяжёлой нефти. Мы системно спроектировали и смоделировали гибридную систему погружной электронасос/газ-лифт (ESP/GL) для улучшения подъёма в стволе скважины и оптимизации добычи. Выяснено, что внедрение гибридной системы ESP/GL обеспечивает гибкость для увеличения добычи и снижает время простоя. Результаты пилотного испытания показывают, что дебит в гибридном режиме примерно на 30% выше, чем в режиме только ESP. Потребление электроэнергии в гибридном режиме на 3% ниже, чем в режиме только ESP. Кроме того, средний срок службы ESP превосходит 6 лет, что лучше ожидаемого по плану развития месторождения. Модель характеристики насоса построена с поправками на плотность и вязкость в связи с увеличением добычи воды. При фиксированной частоте ESP при инжекции газ-лифта наблюдается большее перепад давления. Инжекция газ-лифта снижает плотность столба жидкости над ESP, что приводит к меньшим потерям давления на насосе, меньшему потреблению мощности и потенциальному увеличению срока службы. Результаты нодального анализа показывают, что производительность насоса может быть существенно увеличена за счёт регулирования расхода газ-лифта вместо повышения частоты.