В статье показана эффективность использования многофазных расходомеров в составе подводных добывающих комплексов при освоении шельфа. Сделан вывод о необходимости создания подводного многофазного расходомера (ПМФР) отечественного производства. В процессе создания ПМФР предложено опираться на технологию расходомера РВГ-1, разработанную в Российской Федерации и уже зарекомендовавшую себя в наземном применении.
Ключевые слова: многофазный расходомер, подводный добычной комплекс, освоение шельфа, импортозамещение, контрольно-измерительное оборудование.
На континентальном шельфе Мирового океана сосредоточены огромные ресурсы углеводородов. По разным оценкам – примерно половина мировых ресурсов [1].
В настоящее время в мире насчитывается более 130 морских месторождений, где применяются технологические процессы по добыче углеводородов на морском дне.
География распространения подводной добычи обширна: шельфы Северного и Средиземного морей, Индия, Юго-Восточная Азия, Австралия, Западная Африка, Северная и Южная Америка.
В России первый добычной комплекс установлен на шельфе Сахалина в рамках обустройства Киринского месторождения.
Подводные технологии добычи планируется также применять в проектах освоения Южно- Киринского и Штокмановского месторождений.
Одной из ключевых задач газодобывающих компаний при осуществлении добычи углеводородов является определение дебитов газа, углеводородной жидкости и воды.
Максимальная эффективность проведения измерений при выполнении данной задачи достигается при использовании многофазных расходомеров (МФР) [2]. Данный тип измерительного оборудования обеспечивает контроль раздельных дебитов непосредственно на выходе флюида из скважины реальном времени и, что самое важное, без сепарации потока.
В случае подводной добычи необходима доработка конструкции МФР, значительно повышаются требования к материалам и компонентам оборудования, к его надежности, точности и долговечности.
В настоящее время ведется работа по созданию соответствующих отечественных решений. В качестве технологической основы рассматривается многофазный расходомер РВГ-1 АО «Росатом Нефтегазовые технологии», уже зарекомендовавший себя в наземном применении.
МФР РВГ-1 разработан и успешно внедрен в серийное производство [3 – 7].
Создание МФР РВГ-1 изначально было нацелено на его использование для измерения потоков жирного газа. В процессе разработки РВГ-1 были выполнены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, включая:
- разработку математической модели многофазного расходомера;
- создание специализированного программного комплекса, обеспечивающего математическую обработку результатов измерений, сохранение результатов в базе данных и предоставление санкционированного доступа к информации со стороны оператора и внешних систем;
- подготовку конструкторской, технологической и эксплуатационной документации, обеспечивающей изготовление и дальнейшее использование оборудования;
- проведение испытаний оборудования в лабораторных, заводских и реальных условиях;
- проведение работ по сертификации и получению иной разрешительной документации для изготовления, транспортировки и эксплуатации изделия.
На разработанное программное обеспечение получены свидетельства о государственной регистрации.
Принцип работы многофазного расходомера РВГ-1 представлен на рис. 1.
Измерительная секция многофазного расходомера включает датчики давления и температуры, датчик дифференциального давления (трубка Вентури) и двухлучевой гамма-фракциомер, состоящий из источника ионизирующего излучения (Ва133) и детектора гамма-квантов (двухлучевого гамма‑спектрометра).
Используемый источник относится к 5-й категории радиационной опасности. Наличие лицензии на эксплуатацию оборудования с таким источником не требуется.
Датчики обеспечивают измерение давления (Р), температуры (Т), дифференциального давления ( P) и поглощения гамма-квантов двух энергий. Первичные данные обрабатываются с использованием физических и эмпирических моделей.
В результате определяются значения удельного объемного содержания газа, углеводородной жидкости и воды ( αг, αн, αв), скоростей их течения (Vг, Vн, Vв) и фазовые дебиты (Qг, Qн; Qв) при линейных (ЛУ) и стандартных (СУ) условиях.
РВГ-1 сертифицирован для целей наземного применения, включая наличие сертификата об утверждении типа средства измерений. Расходомер внесен в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства средств измерений.
Производство всех деталей и компонентов МФР налажено на российских производственных площадках. Разработанная технология обеспечивает интеграцию многофазного расходомера РВГ-1 в автоматизированные системы управления и контроля месторождений российских добывающих компаний.
Первичные данные измерений полностью защищены от модификации, методики измерений прозрачны для недропользователя. Это гарантирует надежность и прослеживаемость результатов определения фазовых дебитов.
Разработанная технология уже зарекомендовала себя при использовании на газоконденсатных объектах Уренгойского месторождения.
Испытания измерительных комплексов на базе РВГ 1 проведены на действующих наземных скважинах. В рамках испытаний расходомера подтверждено его соответствие требованиям ГОСТ Р 8.1016-2022.
Получен практический опыт интерпретации данных и ввода оборудования в работу в условиях промысла.
Успешная практика эксплуатации месторождений и объем компетенций добывающих компаний России, производственные возможности, научный потенциал и имеющиеся технологии Госкорпорации «Росатом» в области расходометрии в итоге могут дать максимальный синергетический эффект и уверенность в успешности проекта по созданию и использованию отечественного ПМФР.
Литература
- Маркелов В.А., Крылов П.В., Шарохин В.Ю. под редакцией Мартынова В.Г. Технология и техника подводного освоения нефтегазовых месторождений континентального шельфа. Оборудование для подводной добычи. – Москва:Издательский центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2023, 520 с.
- Гречко А.Г., Новиков А.И. Обзор подводных многофазных расходомеров // Газовая промышленность. – 2019 – Спецвыпуск №1 (782), с. 71 – 78.
- Badazhkov D., Usov E., Tyazhev A., Serdyuk D., Tailakov D.O., Ulyanov V.N., Vinnik A., Skakunov M., Shaymerdenova L., Tolbanov O., Mashnin A., Spirin A., Stenin V., Alekseev I. The fractional composition calculation of two-component mixtures using direct and scattered X-rays: a new methodology testing // Journal of instrumentation: electronic journal. 2023. Vol. 18, № 1.
- Бадажков Д.В., Тайлаков Д.О., Сердюк Д.И., Усов Э.В., Ульянов В.Н. Реализация модели многофазного расходомера и апробация его на реальных и модельных данных // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2021 – 11(580), с. 35 – 42.
- ПАТЕНТ № 2789623 Рос. Федерация, МПК G01F 1/58 (2022.08), Многофазный расходомер, № 2022108861: заявл. 04.04.2022: опубл. 06.02.2023 / Бадажков Д.В., Тайлаков Д.О., Ульянов В.Н., Гривастов Д.А., Козлов М.Г., Павлюченко Д.В., Сердюк Д.И., Соловьев Б.С., Усов Э.В., Шевцов Г.В. – 9 с.
- ПАТЕНТ № 2807432 Рос. Федерация, МПК G01F 25/10 (2023.08), Способ калибровки многофазного расходомера, № 2023117280: заявл. 30.06.2023: опубл. 14.11.2023 / Ульянов В.Н., Гривастов Д.А., Павлюченко Д.В. – 8 с.
7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022617488 Российская Федерация. РВГ-Расходомер-1: № 2022616564: заявлено 12 апреля 2022: опубликовано 21апреля 2022, Бюл. № 5 / Бадажков Д.В., Флиппов В.П., Шевцов Г.В., Козлов М.Г., Гривастов Д.А., Павлюченко Д.В., Богданов К.А., Соловьев Б.С., Нежнов А.В., Сердюк Д.И.; правообладатель АО «Росатом Нефтегазовые технологии»: изменение опубликовано 14.10.2024 Бюл. № 10.
🔗 Многофазный расходомер российского производства для подводных добычных комплексов