Бойко B.C. Розробка та експлуатація нафтових родовищ

Подождите немного. Документ загружается.

Цикл періодичного відпомповування (/ц) складається

двох періодів

(процесів): накопичення рідини (зростання

за

зменшення

Q);

відпомповування рідини (зменшення

за

збільшення Q). Недолік

періодичної експлуатації порівняно

неперервною — втрата

видобутку деякої кількості нафти. Разом із тим за певних умов вона

може бути економічно виправданою.

Свердловини

для

періодичного відпомповування вибирають

за

результатами аналізу геолого-технологічних факторів. Головними

них

такі:

а)

відносне

зниження дебіту

—

відношення середнього дебіту Q

який одержано

за

періодичного відпомповування,

до

дебіту

за

неперервного відпомповування Q^:

Фп

= Єп/Єнп<1; (9.86)

б) коефіцієнт запасу подавання

відношення можливого

подавання Q

даного устатковання

за

повного заповнення циліндра

рідиною до фактичного дебіту за неперевного відпомповування Q

£n

UvQr/Qm=Qu/Qm,

(9.87)

де

On -

фактичний коефіцієнт подавання нового насоса;

теоретичне подавання насоса.

Відносне зниження дебіту

оцінюють за формулою АзНДГОнафта

(або

за

номограмою)

умови,

що

собівартість нафти

за

періодичного відпомповування не повинна перевищувати собівартості

пн

за

неперервного відпомповування, тобто

<С

НП

Бажано

забезпечити

0,8...0,95.

А.Н.

Адонін рекомендує брати е

1,5..3,5.

531

Кґ\

, /н f. ,

, '••

Q»

л.

час

Рисунок 9.12 — Зміїш режимних параметрів під час періодичної експлуатації

свердловини штанговим насосним устаткованням (заштриховано

області накопиченного припливу за період /„ і накопиченого

відпомповування за період

Розв'язуючи разом формули для ф

і є

, можна узгодити тривалості

періодів накопичення

відпомповування

(див.

рис.

9.12):

бп = Фпбнп

Quh _ Qn

{

в +

н і + flL

Фпбнп =

Єн

^ =

(9.88)

Єн

'в

—

п і

Фп£нп 'в Фп

Тривалість періоду накопичення

визначаємо за зміною dV об'єму

рідини у свердловині за час

dt\

532

dV = Qdt

\^Qdt

^=>t

=^ 7 ^4(9.89)

— pg pg

Pmn

де F

- площа прохідного перерізу затрубного простору свердловини;

- підвищення вибійного тиску, яке відповідає підвищенню рівня

рідини у свердловині dh.

У процесі відпомповування рідини зниження вибійного тиску р

часі спричинюється подаванням насоса Q

, зменшеним на величину

припливу Q, оскільки р

<р

. Тоді аналогічно тривалість періоду

відпомповування

визначаємо зітдно з формулою:

ФЕ

dV = {Q

-Q)dt

dV = -F

-F

•F/

(9.90)

Рвнп

= (Є

-Є)А=*'в=^ J -^

pg _ Q-QH

Приплив Q є функцією вибійного тиску р

, тобто 0(р

).Ддя

розрахунку значин /„ і /

маємо різні за повнотою врахування чинників

формули

А.С.

Вірновського і О.С. Татейшвілі, А.Н. Адоніна,

В.І. Шурова, B.C. Бойка, які виведено для різних умов припливу

(напірний, безнапірний, напірно-безнапірний потоки, режим

розчиненого газу) і законів фільтрації (лінійний, квадратичний,

степеневий). У цих формулах взято або

Q(p

)

абоp

(Q).

У загальному випадку методика розрахунку така. Задаються

значиною коефіцієнта запасу подавання є

; із трансцендентного

рівняння (9.88) за використання формул (9.S9) і (9.90)

фафоаналітичним методом або послідовними наближеннями (з

використанням ПЕОМ) знаходять вибійний тиск р

або дебіт Q.

533

Потім за формулою (9.89) розраховують тривалість періоду

накопичення t

і з формули (9.88) за знайденим t

визначають

тривалість періоду відпомповування t

. Щоб уникнути незручностей

розв'язування трансцендентного рівняння, А.С. Вірновський і

О.С. Татейшвілі подали наближений

його

розв'язок.

На періодичну експлуатацію доцільно переводити свердловини, які

характеризуються малими коефіцієнтами продуктивності, великими

пластовими тисками, великими діаметрами експлуатаційної колони.

Чим більша тривалість часу накопичення рідини

тим вигіднішим є

періодичне відпомповування, оскільки при цьому збільшується час

простоювання обладнання, а отже, економиться електроенергія і

менше зношується обладнання. Чим більші частота ремонтів і вартість

кожного ремонту, тим більшою мірою свердловина підходить для

періодичного відпомповування.

За наявності зумпфа у свердловині, коли рівень рідини знаходиться

нижче підошви пласта, можна уникнути втрат у видобутку нафти,

періодично відпомповуючи з нього рідину за постійного її припливу. У

карбонатних пластах з такою ж метою створюють накопичувальні

камери на вибої.

Переведення на періодичне відпомповування не рекомендується за

обводненості, що перевищує 80-90%,

вмісту піску понад 1%.

У міру зношування насоса для підтримування дебіту свердловини

на певному рівні необхідно весь час інтенсифікувати режим роботи

усталювання за рахунок запасу подавання та збільшувати тривалість

періоду відпомповування. Насос рекомендується замінити, коли

тривалість періоду відпомповування

збільшиться в 10-15 разів.

Аналітичне визначення режимних параметрів звичайно не дає

надійних результатів (наявність різних ускладнень, відсутність якісних

досліджень).

534

На практиці за допомогою динамографа встановлюють момент,

коли рівень рідини досягає входу в насос і підсмоктується газ із

затрубного простору, тобто встановлюють тривалість періоду

відпомповування /

А періоди накопичення підбирають дослідно,

змінюючи їх тривалість, щоб одержати потрібне (див. вище) відносне

зниження дебіту ф

. Період відпомповування змінюють за допомогою

автоматичних пристроїв, які вмикають

вимикають

ВГ.

їх робота може

грунтуватися на різних принципах: а) реле часу (не враховано ступінь

поточного зносу насоса); б) за припиненням подавання;

в) опосередковане вимірювання рівня рідини у свердловині;

г)

динамографічне

реле;

ґ)

давачі сили

тиску та ін.

У випадку правильно організованої періодичної експлуатації кален-

дарний міжремонтний період, який пов'язаний з заміною зношеного

насоса, збільшується порівняно

неперервною експлуатацією

2-3

рази.

§ 9.8 Експлуатація свердловин зануреними відцентровими та

гвинтовими електронасосами

Особливість устатковань занурених електронасосів відцентрового

(УЕВН) і гвинтового (УЕГН) - перенесення первинного двигуна у

свердловину до насоса.

Область застосування і принципова схема УЕВН

Область застосування - це високодебітні і глибокі, а також

обводнені та похилі свердловини з дебітом

25...

1300

м /добу і висотою

підняття 500...2000 м.

УЕВН складається із зануреного агрегату, обладнання гирла,

електрообладнання

НКТ

(рис.

9.13). Залежно від поперечного розміру

зануреного агрегату УЕВН поділяють на

чотири

умовні

групи:

5, 5А, 6

і 6А

(табл.

9.2).

535

Таблиця

9.2 -

Технічна характеристика

відцентрових електронасосів

Устатковання

Подавання

номінальне,

/добу

Напір, м

Рекомендовані

робочі параметри

Подавання,

/добу

Напір, м

Група

У2ЕВН5-40-1400

УЕВН-80-1200

УЗЕВН5-130-1200

У2ЕВН5-200-800

УІ-;ВІ

1-80-1550

УЕВІ1-130-1400

УЕВН5-80-1800

УЕВН5-40-1750

130

200

130

1400

1205

1165

795

1600

1460

1780

1800

25...70

60...

115

100...155

145...250

60..115

100...

155

60...115

25...70

1425...1015

1285...715

1330...870

960...545

1680...970

1700...

1100

1905...1030

1850...1340

Група 5А

УЕВН5А-100-1350

У1ЕВН5А-160-1100

УЕВ115А-160-1400

У1ЕВІІ5А-250-800

У1ЕВ115А-250-1000

У1ЕВП5А-360-600

У2ЕВН5А-360-700

У2ЕВН5А-360-850

У2ЕВН5А-360-1100

У1ЕВН5А-500-800

УЕВІ

А-160-1750

100

160

250

360

500

160

1380

1070

810

1000

575

700

850

1120

810

1755

80...

140

125...205

190.330

190...330

290...430

420...580

125...205

І520...1090

1225...710

890.

.490

1160...610

660...490

810...550

950...680

1260...920

850...700

1920...1290

Група

У1ЕВН6-100-1500

У2ЕВН6-160-1450

У4ЕВН6-250-1050

У2ЕВН6-250-1400

У2ЕВН6-350-850

УЕВІ 16-500-750

УЕВІ 16-100-1700

УЕВН6-350-1100

УЕВІ 16-250-1600

100

160

250

350

500

100

350

250

1500

1590

1185

1475

890

785

700

1120

1580

80...

145

140...200

190...340

200...330

280...440

350...680

80...

145

280...440

200...330

1610...1090

1715...1230

1100...820

1590...1040

1035...560

930...490

1820...1230

1280...700

1700...1075

Група 6А

У1ЕВН-500-1100

У1ЕВІ1-700-800

500

700

1090

800

350...680

550...900

1350...600

850...550

536

Рисунок 9.13

—

Усталювання зануреного відцентрового електронасоса;

- експлуата-

ційна колона; 2 - компенсатор; 3 - електродвигун; 4 - протектор;

5 - відцеїггровий електронасос; 6 - зворотний і спускний клапани;

7 - насосно-компресорні

труби;

- електричний кабель; 9 - кріпиль-

ний пояс; 10-зворотний перепускний клапан; 11 - обладнання

гирла; 12 - барабан для кабелю; 13 - станція управління;

- трансформатор.

Залежно від кількості агресивних компонентів, які містяться у

відпомповуваніи рідині, насоси устатковань мають

звичайне виконання

(УЕВН)

підвищеної

корозійно-

(УЕВНК) та

зносостійкості

(УЕВНЗ).

Умови застосування УЕВН за перепомповуваними середовищами:

рідина із вмістом механічних домішок для УЕВН і УЕВНК не більше

0,1 г/л, для УЕВНЗ - не більше 0,5 г/л; вільного газу на вході в насос -

не більше 25%; сірководню - не більше 0,01 г/л і 1,25 г/л - для

УЕВНК; води - не більше 99%; водневий показник (рН) пластової во-

ди для УЕВН - у межах 6...8,5. Температура в зоні розміщення елект-

родвигуна залежно від його виконання має

не

перевищувати 50...90 С.

537

Устатковання випускають за II групою надійності в кліматичному

виконанні П (для помірного клімату). Для районів із холодним кліма-

том устатковання комплектують поверхневим електрообладнанням у

виконанні ХЛ1.

Як приклад, наведемо шифри устатковань: УЕВН 5-130-1200,

УЗЕВНЗ 6-350-110 і УЕВНК 5-130-1200, де крім УЕВН позначено:

З - модифікація; 5 - група насоса; 130 - подавання, м /добу;

1200 - напір, який забезпечує насос, м вод. ст.; З - зносостійке

виконання; К - корозійностійке виконання (решта позначень

аналогічні).

Занурений агрегат (див. рис. 9.13) складається з відцентрового

електронасоса 5, гідрозахисту й електродвигуна 3. Його опускають у

свердловину на колоні НКТ 7, підвішеній за допомогою гирлового

обладнання 11, яке встановлено на колонній головці експлуатаційної

колони

Електроенергія від промислової

мережі

через трансформатор

14 і станцію керування 13 по кабелю 8, прикріпленому до зовнішньої

поверхні НКТ кріпильними поясами 9 (хомутами), подається на

електродвигун 3, із ротором якого пов'язаний вал відцентрового

електронасоса 5 (ЕВН). Останній подає рідину по НКТ на поверхню.

Вище насоса встановлено зворотний кульовий клапан 6, який

полегшує запускання устаткування після його простою (ЕВН повинен

бути заповнений рідиною), а над зворотним клапаном - спускний

клапан для зливання рідини з НКТ під час піднімання агрегату із

свердловини.

Відцентровий електронасос — це занурений, відцентровий,

секційний, багатоступінчастий електронасос. У корпуси секцій

встановлюють пакет ступенів, які являють собою зібрані на валу

робочі колеса і напрямні апарати. Кількість ступенів змінюється в

межах 127...413. Знизу в корпус вгвинчують основу насоса з вхідними

538

отворами та фільтр-сітку, через які рідина із свердловини надходить у

насос. У верхній частині насоса розміщується ловильна головка із

зворотним клапаном, до якого прикріплюють НКТ.

Як привод насоса використовують занурений, трифазовий,

асинхронний із короткозамкненим багатосекційним ротором

вертикального виконання, маслонаповнений електродвигун ЗЕД.

Обмотка статора з'єднується з колодкою кабельного вводу, який

розміщується в головці.

Гідрозахист складається з протектора 4, який встановлюють між

ЕВН і ЗЕД, і компенсатора 2, приєднаного до основи ЗЕД. Вони

забезпечують мащення і захист ЗЕД від проникання в його порожнину

свердловинної рідини.

Від поверхні до зануреного агрегату йде живильний,

поліетиленовий (ізоляція в один або два шари), броньований

(еластична сталева оцинкована стрічка), круглий

кабель

(типу КПБК), а

в межах зануреного агрегату - плоский (типу КПБП). Перехід від

круглого кабеля до плоского зрошується гарячим способом у прес-

формах. Будівельна довжина кабеля -

800...

1800 м. Надлишок кабеля

після опускання агрегату залишається на кабельному барабані 12.

Втрати напруги в кабелі становлять

25...

125

В на 1000 м.

Станція керування 13 забезпечує вмикання та вимикання

устатковання за ручного і автоматичного керування, самозапуск після

появи зниклої на короткий період напруги і аварійне вимикання

(перевантаження, коротке замикання, коливання тиску, відсутність

припливу в насос та ін.).

За допомогою

трансформатора 14

збільшують напругу подавання

електроенергії від напруги промислової мережі (380 В) до напруги

живильного струму в ЗЕД (350...6000 В) з урахуванням втрат напруги в

кабелі.

539

Обладнання гирла типу ОГЕ забезпечує муфтове підвішування

НКТ, герметизацію гирла (вивід кабеля і НКТ), подавання продукції та

регулювання режиму експлуатації, відведення затрубного газу через

зворотний клапан 10 у лінію нафтогазозбирання та можливість

виконання різних технологічних операцій. Герметичності виведення

кабеля і НКТ досягають за допомогою рознімного конуса, вставленого

у хрестовину, гумового ущільнення та фланця. Для цього

використовують також фонтанну арматуру АФК1Е-65х140.

Для збільшення дебіту та висоти підняття, зменшення

металомісткості УЕВН було розроблено безтрубні конструкції із

застосуванням вантажоносійного (100 кН) кабеля-канату, наприклад

УЕВНБ 5А-250-1050, де буква Б означає безтрубне устатковання.

У свердловині розміщуються знизу вверх насос, гідрозахист і

електродвигун. Це уможливило збільшення діаметра зануреного

агрегату

відповідно напору, який розвиває один ступінь, майже вдвічі.

За допомогою НКТ, штанг чи троса у свердловину опускають і

закріплюють на внутрішній стінці експлуатаційної колони шліпсовий

пакер. На кабелі-канаті опускається занурений агрегат і садиться на

сідло пакера. На гирлі кабель-канат герметизується в сальнику

арматури. Рідина подається по обсадній колоні на поверхню. Дана

конструкція ускладнює боротьбу зі шкідливим впливом піску,

відкладами парафіну.

Вплив газу та в'язкості рідини на робочі характеристики

ЕВН

Підбираючи УЕВН до свердловини, керуються паспортною

(заводською) характеристикою насоса - залежностями напору Н,

споживаної потужності N і ККД

г)

від подавання Q насоса (рис. 9.14).

її одержують усередненням результатів випробувань кількох насосів

установочної групи на воді.

540