Бойко B.C. Розробка та експлуатація нафтових родовищ

Подождите немного. Документ загружается.

Аналогічно записуємо добову витрату робочої рідини гідродвигуна

подвійної дії:

=1440(2Г

-У)5па

, (9.103)

де F

- площа поперечного перерізу циліндра

двигуна;

ос

- коефіцієнт,

який враховує витікання рідини через зазор між циліндром і поршнем,

у клапанах, протікання в золотниковому пристрої та в муфтових

з'єднинах НКТ.

Узявши відношення

до

дістаємо:

2F„ -/а„

Q =

•

(9.104)

JX~f а

Із співвідношення (9.104) випливає, що регулюванням витрати

робочої рідини можна змінювати відбір свердловинної продукції.

Під час роботи ГПНА подвійної дії на поршні двигуна та насоса

діють тиски нагнітальної робочої рідини на поршень двигуна р

відпрацьованої робочої рідини на поршень двигуна р

свердловинної

продукції з боку викидної лінії на поршень насоса р

св

і свердловинної

рідини з боку затрубного простору на поршень насоса р

сз

. Тоді

записуємо умови руху

поршнів

вверх

Р№

-Л

PcJ

H^P'vFd+pUF

-J)+PT

(9-105)

і вниз

+p"

-J)>p

-fl+p"

JI9

, (9.106)

де

Р-щ,

- сила тертя в ГПНА.

Із співвідношень (9.105) і (9.106) знаходимо невідомі тиски робочої

рідини на поршень двигуна під час руху вверхр

і вниз/?

Аналіз показує, що тиски р'

і р'\ різні, у результаті чого

відбуваються пружні деформації

НКТ.

561

Тиск робочої

рідини

на виході силового поверхневого насоса

Рси =Рд

4Рт-Дл> (9.107)

де др

- втрати тиску на тертя під час подавання робочої рідини;

jPcr - гідростатичний тиск, який створюється робочою рідиною у

свердловині.

Звичайно, тиск на вході в силовий насос

сн

=21

МПа, іноді його

підвищують до

МПа. ККД ГПНУ сягає 0,65.

Економічна ефективність застосування ГПНУ порівняно з насосним

обладнанням інших типів зростає зі збільшенням глибини

підвішування ПІНА. Збільшення висоти підняття та величини

подавання можна досягти, застосовуючи тандеми-агрегати, в яких в

одному корпусі вмонтовуються два і більше насосів, а також

гідродвигунів, які з'єднані загальним штоком

працюють паралельно.

Сучасні ГПНУ уможливлюють експлуатацію свердловин з висотою

підняттям рідини до 4500 м, з максимальним дебітом до 1200 м /добу

за високого вмісту у свердловинній продукції води (до 98%), піску

(до 2%) та агресивних компонентів.

Особливо доцільно застосовувати їх для експлуатації похилих

свердловин, в яких робота штангових насосів виявляється

неможливою, а також у випадку розбурювання родовищ, наприклад

морських, кущами свердловин, що дає змогу обслуговувати одним

ГПНУ кілька ГПНА.

Для експлуатації свердловин на промислах випробовують

гідроімпульсні, струминні насоси, устатковання занурених насосів із

гнучким валом від поверхневого двигуна, довгоходові насосні

устатковання зі стрічковим тяговим органом та ін. Розпочато

застосування устатковань діафрагмових електронасосів УЕДН, які

забезпечують подавання

4...16

м /добу за напору 650...1700 м.

562

§ 9.10 Одночасно-роздільна експлуатація кількох пластів одною

свердловиною

Одночасно-роздільна експлуатація (ОРЕ) уможливлює реалізацію

системи роздільної розробки об'єктів багатопластового родовища

(див.

§ 1.5) одною сіткою свердловин, а також є одним із методів

регулювання розробки родовища

(див.

4.1) за економії коштів.

Застосовувати ОРЕ доцільно з техніко-економічної точки зору за

наявності в розрізі багатопластового родовища окремих продуктивних

пластів, які різняться колекторськими властивостями (проникність,

пористість), властивостями (в'язкість, склад) і умовами залягання

флюїдів (пластовий тиск, газова шапка). При цьому пласти мають

складатись із стійких порід, а відстань між ними повинна бути

достатньо великою для створення цементного кільця між

експлуатаційною колоною і гірськими породами, що надійно запобігає

перетіканню рідини за максимально можливих перепадів тиску між

пластами, і для посадки пакера в експлуатаційній колоні. Перепад

тиску на

м висоти цементного кільця має не перевищувати 2 МПа, а

для надійної посадки пакера потрібна висота не менш як

м.

Обладнання для ОРЕ має забезпечувати надійне розмежування

пластів, створення заданого вибійного тиску напроти кожного пласта,

регулювання та вимірювання дебіту з кожного пласта, а також

виконання всіх інших технологічних операцій, які здійснюють у

свердловинах, що розкривають тільки один пласт (освоєння,

інтенсифікація продуктивності, ремонт та

ін.).

Стосовно свердловин великих діаметрів легше досягти виконання

всіх наведених вимог і створити надійне обладнання. У разі експлуа-

тації кожного пласта по окремому каналу у свердловині (без змішу-

вання продукції) істотно ускладнюється необхідне обладнання,

563

проте не спричиняє утруднень виконання регулювання та дослідження

дебітів. За можливості змішування продукції спрощується обладнання

й ускладнюється регулювання та дослідження дебітів кожного пласта.

Розрізняють одночасно-роздільне видобування нафти (ОРВ), запом-

повування води (ОРЗ) та їх поєднання (ОРВЗ). Одною свердловиною

переважно експлуатують тільки два пласти. Експлуатація трьох і

більше пластів утруднена

тому її застосовують дуже рідко.

ОРЗ розглянуто в главі 3.

Схеми обладнання

для ОРВ залежать від комбінації різних способів

експлуатації в одній свердловині. Технологічну схему ОРВ прийнято

називати за назвою способів експлуатації пластів з переходом знизу

вверх. Наприклад, під схемою насос-газліфт розуміємо таке: нижній

пласт експлуатується насосним способом, а верхній - газліфтним.

У випадку фонтанної експлуатації двох пластів можна

відокремити схеми обладнання із застосуванням одної колони,

концентричних

паралельних колон НКТ.

Обладнання із застосуванням паралельних колон НКТ

використовують

тоді,

коли змішувати продукцію пластів недопустимо.

Паралельне підвішування труб передбачається в устаткованні типу

УФ2П для експлуатаційних колон діаметром 146

168 мм (позначення:

У - устатковання; Ф - фонтанне; 2П - із двома паралельними рядами

НКТ).

Таке устатковання містить фонтанну арматуру типу АФП із

паралельним підвішуванням НКТ (здвоєну з двострунними викидами)

і пакер з гідравлічним якорем (опускають на одній колоні НКТ).

Конструкція фонтанної арматури дає змогу демонтувати фонтанну

ялинку без глушшня свердловини, а також виконувати технологічні

операції окремо по кожному пласту в процесі експлуатації та ремонту

свердловини.

564

Для фонтанної експлуатації двох пластів використовують також

устатковання

для

внутрішньосвердловинного газліфта УВЛГ

(див.

§ 8.10).

При цьому в дроселі замість штуцера встановлюють заглушку.

В устаткованнях УВЛГ, як і в УФ2П, відбувається відокремлене

транспортування продукції двох пластів.

В устаткованнях ОРЕ-2ФМ продукція двох роздільно фонтануючих

пластів змішується у свердловині і подається на поверхню по одній

колоні НКТ.

У разі використання двох концентричних рядів НКТ встановлюють

два пакери: один - між обсадною колоною та зовнішньою колоною

НКТ, інший - між

НКТ.

Пласти експлуатують по окремих каналах.

Для експлуатації трьох пластів можна використовувати дві

паралельні колони НКТ

два пакери або три колони НКТ і три пакери.

Аналогічно діють у випадку експлуатації чотирьох і більше пластів,

причому застосовують багатотрубні пакери. Для експлуатації великої

кількості пластів (до 8) застосовують паралельні та концентричні ряди

труб.

У випадку поєднання фонтанного та

будь-якого

механізованого

способів

експлуатації свердловин

можливі різні комбінації: фонтан -

газліфт; фонтан - ШСН, фонтан

ЕВН, фонтан - НІН

навпаки.

Порівняно просто реалізується схема ШСН - фонтан, коли

опускають один ряд НКТ (або два паралельних ряди) із пакером і

якорем, а продукцію відбирають по НКТ і затрубному простору (або

по другому ряду НКТ).

Схема фонтан - ШСН потребує застосування двох пакерів для

видбирання продукції з верхнього пласта по НКТ і з нижнього - по

обвідній трубі та затрубному простору.

565

В устаткованні типу 1УФН продукція двох пластів змішується в

НКТ; в устаткованні типу 2УНФ продукція фонтануючого пласта

подається по затрубному простору, а пласта, що експлуатується

насосом - по НКТ.

Відомо схеми фонтан - ЕВН, які передбачають використання за

допомогою струминного насоса надлишкової енергії високонапірного

пласта або ЕВН з метою інтенсифікації відбору зі слабкофонтануючого

(низьконапірного) пласта.

Найважче реалізувати схеми поєднання різних механізованих

способів

експлуатації:

насос - газліфт, ШСН - ШСН, ЕВН - ЕВН та ін.

За таких схем немає можливості достатньою мірою проводити дослідні

роботи по кожному пласту, утруднюється сепарація газу. Комбінації

різних типів насосів істотно ускладнюють обладнання.

За схемою ШСН - газліфт у свердловину опускають дві колони

НКТ із пакером, а газ подають по затрубному простору.

Оскільки ЕВН має великі габарити, то щодо схеми ЕВН - ЕВН

запропоновані конструкції обладнання передбачають використання

одної колони НКТ, одного або двох ЕВН, вибійних регуляторів дебіту,

а також виконання почергового відбирання із кожного пласта.

Серед запропонованого обладнання з використанням ШСН щодо

схеми ШСН - ШСН можна відокремити схеми з підвішуванням двох

насосів (вставних, невставних, диференціальних) на одній колоні

штанг, із застосуванням паралельних колон НКТ (для експлуатації

двох і трьох пластів). Роздільне видобування нафти з двох пластів,

коли допустимо змішувати їх продукції, можна здійснити за

566

допомогою одного ШСН шляхом застосування вибійних штуцерів або

почерговою експлуатацією пластів. Для ОРЕ двох пластів штанговими

насосами призначені устатковання УГРП, УГР

1УНР.

Устатковання УГРП забезпечує роздільне транспортування

продукції кожного пласта, що досягається опусканням двох паралель-

них колон НКТ (на одній із них встановлено пакер). Надземне облад-

нання містить верстат-гойдалку (ВГ), до якого прикріплюється спеці-

альна канатна підвіска ГТКР-12 для підвішування двох колон насосних

штанг і обладнання гирла ОГП-168 (здвоєного для паралельних рядів

труб).

Устатковання розроблено в трьох виконаннях: зі звичайними

вставними, з невставними насосами або з їх комбінацією.

В усталюваннях УГР і 1УНР (рис. 9.19) забезпечується спільне

транспортування продукції

по

одній колоні НКТ.

В устаткованні УГР (див. рис. 9.19, а) два послідовно з'єднаних

насоси приводяться в дію з допомогою одної колони штанг. Нижнім

насосом є насос звичайного виконання типу НСВ1 або НСВ2, а для

експлуатації верхнього пласта використовують спеціальні насоси типу

НСВЦ або НСНЦ, які мають нерухомий плунжер і рухомий циліндр

(буква Ц означає рухомий циліндр). Зворотно-поступальний рух

колони штанг передається циліндру верхнього насоса, а потім через

спеціальну штангу - нижній колоні штанг і плунжеру нижнього на-

соса. В устаткованні невставного виконання колона насосних штанг

з'єднується із циліндром верхнього насоса за допомогою автозчепу

типу 4АШ.

Устатковання типу 1УНР (див. рис. 9.19, в) з одним насосом

забезпечує відбирання рідини з двох пластів із дуже різними висотами

567

динамічних рівнів (вибійними тисками). Відмінність від звичайних

устатковань (див. § 9.2) полягає у використанні спеціального

штангового насоса 1НШСВ або 1НШС, автоматичного перемикача

пластів

пакера ПД-ЯГМ.

Під час руху плунжера насоса вверх циліндр спочатку заповнюється

рідиною пласта з меншим тиском, а потім (після проходження

плунжером отвору на боковий поверхні циліндра) - рідиною пласта з

високим тиском. Під час руху плунжера вниз рідина нагнітається в

піднімальні труби. У разі зменшення значили вибійного тиску у

високонапірному пласті нижче значини тиску низьконапірного пласта

перемикач пластів автоматично (під дією перепаду тиску) змінює

напрям потоків (переміщується його золотник).

Різні способи експлуатації можуть поєднуватися і так. Для

форсування відборів рідини із глибокої свердловини, яка розкриває

тільки один продуктивний пласт, можна

послідовно

комбінувати різні

способи експлуатації, наприклад поєднувати газліфт з відцентровим

насосним способом видобування нафти. У нижній частині стовбура

свердловини рідина піднімається за рахунок енергії, яку розвиває ЕВН,

верхній - за рахунок енергії газорідинного піднімача.

Відоме також одночасно-роздільне видобування нафти і

запомповування води шляхом використання одного або двох рядів

НКТ

одного

або

двох пакерів.

Нині тривають роботи з вдосконалення та розроблення обладнання

для ОРЕ, проте поки що ОРЕ застосовують дуже в малих обсягах.

568

Рисунок 919

—

Схеми устатковань для одночасно-роздільного видобування нафти

штанговими насосами з двох

пластів:

а - УГР вставного виконання,

б- УГР невставного виконання; в - ГУНР вставного виконання;

г-

ГУНР

невставного виконання,

- обладнання іирла, 2 - верстат-

гойдалка;

- верхній насос; 4 - опора, 5 - нижній насос, 6 - пакер

ГПІ-ЯМ;

- автозчеп 4

АШ;

- автоматичний перемикач пластів

569

Контрольні питання

Наведіть технологічну характеристику основних елементів штангового

насосного устаткованім. Як її можна покращити? Обгрунтуйте відповідь.

Що таке коефіцієнт подавання і як його розраховують? Як практично

здійснюють оптимізацію коефіцієнта подавання?

Як навантаження, що виникають під час роботи ШСНУ, впливають на

штанги

хід плунжера?

Розкажіть, як враховують особливості експлуатації насосних свердловин

в ускладнених умовах?

Назвіть основні переваги та недоліки безштангових свердловинних

насосних устатковань.

6. Як підібрати ЕВН для конкретних умов свердчовини?

У чому полягає принцип роботи гвинтового насоса? Ув'яжіть це із

областю застосування такого насоса.

8. Поясніть роботу гідропоршневого насоса диференціальної дії. Чим

обмежується величина

його

подавання?

9. Охарактеризуйте одночасно-роздільну експлуатацію двох пластів

насосним способом.

10.

Зіставте умови застосування різних свердловинних насосів (ШСН,

ЕВН, ЕГН, ПІН)

для

експлуатації свердловин.

570