Бойко B.C. Розробка та експлуатація нафтових родовищ

Подождите немного. Документ загружается.

вГ)

'•

''-

Л,

. 3

•т

, '.

Рисунок 8.9- Зміна вибійного тиску в часі за один цикл роботи переміжного газліф-

та:

- накопичення рідини; 2 - протискування;

3 —

викид рідини

роз-

рядка тиску газу у свердловині

Дебіт свердловини в разі періодичного газліфта завжди менший,

ніж за безперервного, оскільки середньоінтегральний вибійний тискр

за цикл перевищує сталий вибійний тиск р

о за безперервної

експлуатації. Чим менша тривалість циклу /

, тобто більша частота

циклів, тим більше тиск р

наближається до тиску />

о, тим менша

втрата у видобутку нафти. Зіставляючи економію від зменшення

питомої витрати газу, споживаної енергії та інших витрат із вартістю

недовидобутої нафти, можна оптимізувати роботу періодичного

і"азліфта,

встановити тривалість періоду накопичення

частоту циклів.

Періодичний газліфт

камерою заміщення

Ефективнішим є періодичний газліфт із камерою заміщення (насос

заміщення, ліфт

заміщення

або камерний газліфт), в якій накопичена

451

рідина заміщується газом. За допомогою ліфта заміщення можна

експлуатувати свердловини за дуже низьких вибійних тисків

(до

0,1

МПа) незалежно від коефіцієнта продуктивності.

Рисунок 810 - Схеми устатковань періодичного газліфта: 1 - регулятор циклів;

2-автомат газоподавання; 3 - насосно-компресорні труби;

4 - свердловинна газліфтна камера; 5 - робочий газліфтний клапан;

6 -

пакер,

7 - зворотний клапан; 8 - камера заміщення; 9 - розряд-

ний клапан; 10 - верхній амортизатор; 11 - викидний клапан;

плунжер;

- нижній амортизатор

Виділяють дво- й

однорядні ліфти заміщення

(див. рис. 8.10, б, в).

Чим більший об'єм камери заміщення на одиницю довжини, тим вища

ефективність роботи ліфта.

Для застосування дворядного ліфта заміщення (див. рис. 8.10, б) у

свердловині встановлюють два ряди труб 3: зовнішній для

запомповування газу і внутрішній для піднімання рідини. На кінці

зовнішнього ряду труб 3 встановлюють камеру заміщення 8, яку

обладнують зворотним клапаном 7. Відсікати газ можна на гирлі за

допомогою автомата 2 або на вибої за допомогою спеціального

пристрою.

452

У наш час для застосування періодичного газліфта випускають

однорядні устатковання типу ЛП (ліфт періодичний) (див. рис. 8.10, в).

Регулятор циклу часу

періодично відкриває газу доступ у затрубний

простір; при цьому відкривається знімний газліфтний клапан 5 і газ

надходить до камери заміщення 6, витіснюючи накопичену в ній

рідину. Відтак розряджаються піднімальні труби від тиску

запомповуваного газу за допомогою розрядного клапана 9. У момент

початку розрядки регулятор 1 спрацьовує і автомат газоподавання 2

перекриває доступ запомповуваного газу у свердловину. У міру зни-

ження тиску всередині камери відкривається приймальний клапан 7, і

вона знову наповнюється новою порцією рідини. Далі цикл

повторюється.

Оптимізацію роботи свердловини за максимальним дебітом і

мінімальною витратою газу здійснюють настроюванням регулятора

циклу часу.

Плунжерний і

гідропакерний ліфти

До періодичної газліфтної експлуатації відносять також плунжер-

ний і гідропакерний ліфти. Принцип їх роботи грунтується на Вико-

ристанні тільки пластового газу (без подавання газу у свердловину).

І \\

способи експлуатації застосовують як перехідні від фонтанного до

механізованих (газліфтного чи насосних) способів експлуатації, коли з

впровадженням останніх запізнилися або газ зриває роботу насосів. їх

застосовують, в основному, в таких свердловинах: а) які слабко

фонтанують з малим гирловим тиском; б) які періодично фонтанують;

в) які недавно припинили фонтанування, тобто у свердловинах з

питомою витратою пластового газу, якого достатньо для нестійкого

453

фонтанування. Таким чином, застосуванням цих способів дещо

подовжують тривалість фонтанної експлуатації.

Устатковання плунжерного ліфта складається з однорозмірної

колони піднімальних труб з нижнім пружинним амортизатором,

гирлової арматури з верхнім пружинним амортизатором і плунжера,

який має клапан, що закривається знизу вверх. Викид свердловини

постійно відкритий у збірну лінію.

Плунжер являє собою порожнистий циліндр довжиною

0,5...0,6

м і

масою до 6 кг. Існує багато різних конструкцій плунжерів. Зазор між

плунжером і внутрішньою стінкою НКТ становить усього

1,5...2

мм

(перед опусканням НКТ їх ретельно шаблонують). Плунжер виконує

роль рухомої перегородки між рідиною й газом і тим самим зменшує

ковзання газу.

Плунжер за відкритого клапана в ньому падає в НКТ. Шток

клапана плунжера, ударяючись до нижнього амортизатора, закриває

клапан. Потоком газу із затрубного простору плунжер виштовхується

вверх разом із стовпом рідини над ним. Після викидання рідини тиск

під плунжером зменшується і за рахунок більшого тиску над

плунжером відкривається клапан. Регулювальний пристрій на гирлі

(типу соленоїда) затримує плунжер (регулювання циклу). Потім цикл

повторюється.

Плунжерний ліфт може працювати також із періодичним

підйомі ювуванням

і^азу

в затрубний простір.

Через велику трудомісткість робіт з підготовки НКТ і частих

неполадок плунжерний ліфт

не

набув поширення.

454

Відмітна особливість гідропакерного ліфта (інакше - ліфта з

вільним поршнем або з гідропакерним автоматичним поршнем,

періодичного газліфта з перекритим викидом) полягає в тому,

що викид свердловини перекритий (див. рис. 8.10, г), плунжер

розміщується з великим зазором у трубах і за потреби його можна

замінити поршнем 12 (без клапана). Устатковання є дієздатним також

без поршня (плунжера).

Робота устатковання у випадку використання поршня і

регулятора циклів, який діє від затрубного тиску (можливі й

інші принципи його роботи), полягає ось у чому. Після

перекривання викидного клапана потік газу в піднімальних

трубах практично припиняється і поршень падає на нижній

амортизатор 13. Газ, що надходить з пласта, в основному

поступає в затрубний простір, а рідина

—

у піднімальні труби 3.

Коли тиск газу в затрубному просторі доходить до заданої

значини, регулятор циклу

відкриває викидний клапан 11. Газ із

НКТ швидко скидається в збірну систему, а газ із затрубного

простору піднімає поршень 12 із стовпом рідини над ним до

гирла. Під час підходу поршня до гирла автомат закриває

викидний клапан і викидання рідини припиняється. Цикл знову

повторюється. Для успішної роботи устатковання пластовий

тиск має перевищувати 3 МПа.

Відомо також інші види періодичних газліфтів, які поєднують у

різній комбінації характерні елементи (перекриття викиду,

застосування автомату газоподавання, поршня чи плунжера).

Нині працює тільки кілька устатковань періодичного газліфта.

455

Контрольні питання

Запишіть і поясніть умову роботи газліфтної свердловини.

За яких умов доцільно застосовувати газліфтний спосіб експлуатації

свердловин?

Як обладнати глибоку газліфтну свердловину, в продукції якої є пісок?

Відповідь обгрунтуйте.

Опишіть послідовність операцій для пуску газліфтної свердловини,

обладнаної газліфтними клапанами, які керуються тиском газу. Як досягти

закривання пускових клапанів?

Як впливає поглинання рідини пластом на величину пускового тиску і

розміщення пускових газліфтних клапанів? Відповідь обгрунтуйте.

6. Яку інформацію треба мати, щоб запроектувати газліфтну експлуатацію

свердловини?

Що означає термін "трубний ефект" газліфтного клапана? Де і як його

враховують?

8. На якій глибині доцільно забезпечити введення газу в піднімальні труби

і чому? Як її визначити?

9. Як встановлюють режим роботи газліфтної свердловини за

результатами її дослідження?

10.

Який із різновидів газліфтного способу експлуатації свердловин є

найефективнішим? Відповідь обірунтуйте.

11.

Як виконують тарування конкретного газліфтного клапана?

456

ГЛАВА

НАСОСНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ СВЕРДЛОВИН

Припинення або відсутність фонтанування свердловин зумовило

використання інших способів піднімання нафти на поверхню, наприк-

лад,

за допомогою штангових свердловинних насосів. Цими насосами

на сьогодні обладнано більшість свердловин. Набули широкого вико-

ристання також занурені відцентрові електронасоси. Різноманітність

умов піднімання рідини у свердловинах зумовила розроблення

насосних способів ще й із використанням гвинтових, гідропоршневих,

діафрагмових, гідроімпульсних та інших насосів. Проте їх застосу-

вання поки що перебуває на стадії промислового випробування або

освоєння.

§ 9.1 Схема

принцип роботи штангового насосного устатковання.

Обладнання насосних свердловин

Відмітна особливість штангового свердловинно-насосного

устатковання (ШСНУ) полягає в тому, що у свердловині

встановлюють плунжерний (поршневий) насос, який приводиться в

дію поверхневим приводом за допомогою колони насосних штанг.

Схема

і принцип роботи устаткованая

Схема ШСНУ (рис. 9.1) містить таке обладнання: наземне -

верстат-гойдалку (ВГ), обладнання гирла; підземне - насосно-

компресорні труби (НКТ), штанги насосні (ШН), штанговий

свердловинний насос (ШСН) і різні захисні пристрої, які поліпшують

роботу устатковання в ускладнених умовах.

457

Рисунок 9.1- Схема

ШСНУ:

- експлуатаційна колона; 2 - всмоктувальний клапан;

З - циліндр насоса; 4 -

плунжер;

- нагнітальний клапан; 6 - насосно-

компресорні труби; 7 - насосні штанги; 8 - хрестовина; 9 - гирловий

патрубок; 10 - зворотний клапан для перепуску газу; 11 - трійник;

12-гирловий сальник; 13 - гирловий шток; 14 - канатна підвіска;

- головка балансира; 16 - балансир; 17 - стояк; 18 - балансирний

вантаж; 19 - шатун; 20 - кривошипний вантаж; 21 - кривошип;

22 -редуктор; 23 - ведений шків (із протилежного боку - гальмівний

шків);

24 - клинопасова передача; 25 - електродвигун на поворотній

полозці;

- ведучий

шків;

- рама;

- блок керування

458

Основні елементи ВГ - це стояк 17 із балансиром 16, два

кривошипи 21 з двома шатунами 19, редуктор 22, клинопасова

передача 24, електродвигун 25 і блок керування 28, який під'єднується

до промислової лінії силової електромережі.

Штанговий свердловинний насос складається з циліндра З,

плунжера 4, клапанів всмоктувального 2 і нагнітального 5. Циліндр

ШСН прикріплюється до НКТ 6. На нижньому кінці циліндра

встановлено нерухомий всмоктувальний кульковий клапан, який

відкривається під час ходу плунжера вверх.

Плунжер є порожнистим (із наскрізним каналом), має нагнітальний

кульковий клапан, який відкривається під

час

ходу плунжера вниз.

Електродвигун 25 через клинопасову передачу 24 і редуктор 22

надає двом масивним кривошипам 21, розміщеним із двох боків

редуктора, обертовий рух.

Кривошипно-шатунний

механізм у цілому перетворює обертовий

рух кривошипів на зворотно-поступальний рух балансира 16, який

гойдається на опорній осі, закріпленій на стояку 17.

Балансир

передає зворотно-поступальний рух штангам 7 і через них

- плунжеру ШСН.

Під час ходу плунжера вверх нагнітальний клапан під дією рідини

закривається і вся рідина, яка міститься над плунжером, піднімається

на висоту, що дорівнює довжині ходу плунжера. У цей же час

свердловинна рідина через всмоктувальний клапан заповнює циліндр

насоса. Під час ходу плунжера вниз всмоктувальний клапан

закривається, рідина під плунжером

стискається

і відкривається

нагнітальний клапан. У циліндр занурюються штанги, пов'язані з

плунжером. Таким чином, ШСН - поршневий насос одинарної дії, а в

цілому комплекс із насоса і штанг - подвійної дії. Рідина з НКТ

витісняється через трійник

у нафтозбірний трубопровід.

459

Верстати-гойдалки

Верстати-гойдалки —

це

індивідуальний балансирний механічний

привод

ШСН. На

верстати-гойдалки типу

ВГ

другої модифікації

чинним стандарт (ТОСТ 5866-76), який передбачає

типорозмірів

ВГ

(табл. 9.1). Наприклад,

шифрі ВГ5-3-2500

зазначено:

максимальне

навантаження

Р^^ на

головку балансира

точці підвішування штанг,

помножене

на

10 кН; 3

найбільша довжина ходу гирлового штока,

м;

2500

максимальний крутний момент Мфщах

на

веденому валі

редуктора, помножений

на 10 кНм.

Додатково верстати-гойдалки

характеризуються кількістю гойдань

балансира (подвійних

ходів),

які

змінюються в інтервалі

5...

хв .

Таблиця

9.1-

Технічна характеристика верстатів-гойдалок

Верстат-гойдалка

ВГ2-0,6-250

ВГЗ-1,2-630

ВГ4-2,1-1600

ВГ5-3-2500

ВГ6-2Д-2500

ВГ8-3,5^000

ВП2-2,5-4000

ВГ8-3,5-5600

ВП0-3-5600

ВП0Ч5-8000

ВП2-3,5-80000

ВП5-6-12500

ВГ20Ч5-12500

"гжі

К"

120

100

120

150

200

Номінальна довжина

ходу

штока,

0,3...0,6

0,5...1,2

0,9...2,1

1,3-3

0Д..2Д

1,8-3,5

1,2...2,5

1,8-3,5

1,5.-3

2,3...4,5

1,8.-3,5

ЗД..6

2,3...4,5

кНм

2,5

6,3

125

Змінили,

м/хв

1Д..9

2,2...18

4.2...31

6,5...45

4,5...31

83...42

6,0...30

8,3...42

6,5...36

9...45

10...35

8,3...35

8,3...42

460