Кагарманов И.И. Учебное пособие по добычи нефти

Подождите немного. Документ загружается.

имеют примерно одинаковый к.п.д., то следует выбрать насос с

большим числом ступеней. Такой насос обеспечит

производительность, близкую к требуемому объему, даже в тех

случаях, когда напор в скважине будет намного больше или меньше

ожидаемого.

3. Если в продуктивном флюиде присутствует газ, то для

обеспечения эффективной эксплуатации может потребоваться

газосепаратор. Скорректированный объем влияет на выбор насоса и

на габариты остальных компонентов системы.

4. В скважинах, где флюид имеет высокую вязкость и (или)

тенденцию эмульгированию для обеспечения эффективной

эксплуатации необходимо внести некоторые поправки в выбор

насоса. В таких случаях рекомендуется консультироваться со

специалистами.

Тип насоса

По характеристике

выбранного типа насоса,

приведенной в каталогах

заводов- изготовителей,

по заранее рассчитанной

величине полного

динамического напора

можно рассчитать число

ступеней, необходимое

для достижения

требуемой

производительности. В

каталогах имеются

кривые, рассчитанные при

частоте тока 50 Гц

(импортные 60Гц), а также

при переменной частоте.

Следует отметить, что

кривые характеристики насосов представляют собой данные для одной

ступени, базирующиеся на перекачке воды (с удельным весом 1.00).

Проекция точки пересечения линий требуемой производительности

(нижняя шкала) и кривой «производительность -напор» (вертикальная

шкала) на левую шкалу дает значение напорa. Для определения числа

ступеней следует разделить значение полного динамического напора на

эту величину.

Полный динамический напор

Напор / ступень

Число ступеней

Рис.3.5. График зависимости подачи от динамического напора

для расчета количества ступеней насоса

Оптимальный выбор компонентов

Сепаратор

Информация о газосепараторах приведена в каталоге. Следует

соответственно откорректировать потребляемую мощность двигателя и

длину корпуса.

Электродвигатель

Для выбора требуемого двигателя для ранее выбранного насоса

необходимо прежде всего определить мощность, потребляемую насосом.

Значение мощности одной ступени указано на правой шкале кривой

характеристики выбранного насоса. Мощность, необходимая для привода

данного насоса, определяется по простой формуле:

ПЭД

= N

нас

/η

пэд

, где N

нас

=НQρ/η

Технические данные приведены в каталогах. По каталогам определяем

значения напряжения для оптимальной работы двигателя.

При работе насоса в скважине могут возникнуть различные ситуации,

требующие увеличения мощности электродвигателя (пуск насоса, откачка

раствора глушения и т.п.), поэтому при определении мощности следует

проектировать электродвигатель с параметрами на 15% превышающие

рабочие характеристики.

Кабель

При выборе кабеля следует определить:

1. размер кабеля

2. тип кабеля

3. длину кабеля.

Размер кабеля. Правильный выбор размера кабеля обуславливается

совместным влиянием факторов падения напряжения, величины тока и

имеющегося пространства между манжетами НКТ и обсадной трубой.

При выбранном значении номинального тока двигателя и данной

температуре в забое, рекомендуется выбирать кабель с падением

напряжения менее 30В на длине 305 м. По этой зависимости можно

определить требуемое напряжение для питания двигателя с поверхности

(напряжение на двигателе плюс падение напряжения в кабеле).

И, наконец, по таблицам каталогов можно определить, соответствует ли

выбранный размер кабеля размерам предлагаемых НКТ и обсадных труб

скважины. Диаметр кабеля плюс диаметр замков НКТ должен быть

меньше внутреннего диаметра обсадной колонны.

При определении оптимального размера кабеля следует учитывать

будущие задачи, которые могут потребовать применения кабеля большей

длины.

Тип кабеля. Выбор типа кабеля производится с учетом параметров

флюида, температуры в забое и пространственных ограничений в кольце

между НКТ и обсадной трубой

Длина кабеля. Полная длина кабеля должна, по меньшей мере, на 30 м

превышать замеренную глубину установки насоса, что позволит

выполнить поверхностные соединения на безопасном расстоянии от

скважины.

Условия установки клямс, протекторов, обратных клапанов, сбивного

клапана описаны в главе «Спуск УЭЦН в скважину»

Трансформаторы

Трансформаторы предназначены для питания установок погружных

центробежных насосов от сети переменного тока напряжением 380 или

6000 В частотой 50 Гц.

Трансформатор и комплектное устройство (станция управления)

преобразуют напряжение промысловой сети до величины, обеспе-

чивающей оптимальное напряжение на зажимах эл. двигателя с учетом

потерь напряжения в кабеле и обеспечивает управление работой на-

сосной установки и ее защиту при аномальных режимах.

Пример расчета напряжения отпайки.

Дано: ПЭД 125-117, Uном=2000В, Iном=50А, кабель 16 мм

, L= 2400м. - глубина

спуска.

Расчет:

Uотпайки = Uном.дв. + L / 100 * Uп.каб. + Uп.су = 2000 + 2400м / 100м * 10В + 30В =

2270В.

Uп.каб. – напряжение потерь в кабеле.

Uп.су – напряжение потерь в станции управления.

Потери напряжения в погружном кабеле (в вольтах на 100м)

Ток двигателя, А

Сечение

кабеля

20 25 30 35 40 45 50 55 60

10 мм

5 6,5 8 10 11,5 13 15 16,5 18

16 мм

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

25 мм

2 2,5 3,5 4 4,5 5,5 6 7 7,5 9

35 мм

1,3 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Выбор вариатора частоты

При вышеописанных или иных условиях откачки следует также

рассмотреть целесообразность применении погружной насосной системы

с регулируемой частотой. Например, если параметры скважины точно не

известны, то вариатор переменной частоты эффективно превращает один

насос в целое семейство насосов. Таким образом, можно выбрать насос

для ожидаемого диапазона эксплуатационных режимов и

откорректировать его параметры после сбора дополнительных данных.

Система с регулируемой частотой с вариатором переменной частоты

позволяет улучшить работу насоса и других случаях, например, при

большой загазованности скважин, в скважинах с абразивной средой, в

низкодебитных скважинах и т.п. Система обеспечивает плавный пуск,

предотвращает прерывистые режимы работы, устраняет газовые пробки,

изолирует оборудование от переходных процессов в линиях

электропередач, сводит к минимуму нагрев зоны забоя.

Пропускная способность системы НКТ

При выборе лифта необходимо учесть следующее:

Гидростатическая составляющая напорной характеристики насоса должна

составлять не менее 90%, следовательно, если это условие не

соблюдается, то видимо, проблемы связаны с НКТ. Возможно, нужно либо

сменить трубы на трубы с большим диаметром, либо убрать из системы

ненужные механические препятствия вроде комбинированной колонны с

переменным диаметром труб, профильных патрубков, убрать

дублирующие обратные клапаны, либо провести очистку наслоений

солевых или парафиновых отложений на стенках НКТ.

С другой стороны, при выборе НКТ следует учесть возможность спуска и

работы кабеля в межтрубном пространстве, что является сдерживающим

фактором при выборе диаметра НКТ.

В колонне НКТ устанавливается обратный клапан для предупреждения

обратного вращения вала насоса при выравнивании уровня в трубном и

затрубном пространстве, а также для облегчения запуска насоса после

остановок. Рекомендуется устанавливать обратный клапан на второй или

третьей трубе для того, чтобы избежать срыва подачи при запуске из-за

газа, который собирается в верхних ступенях при остановках.

5.ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ПОДГОТОВКА СКВАЖИНЫ К СПУСКУ И СПУСК УЭЦН

Мелочи не играют решающей роли. Они решают все.

Харви Маккей

Качество подготовки оборудования, скважины, околоскважинной

территории, а также проведение глушения скважины, монтажа и

спуска УЭЦН в скважину имеют решающее значение в безотказной

работе установки. Основное правило – мелочей нет, всё важно!!!

Подготовка площадки для наземного оборудования, приема и монтажа

УЭЦН, размещения оборудования для ремонта скважин производится в

соответствии с проектом обустройства кустовых площадок, следует учесть

следующие требования:

• для размещения наземного электрооборудования (НЭО) в

соответствии с проектом обустройства кустов скважин, на

расстоянии не менее 25 м от скважины, должна быть подготовлена

специальная площадка;

• Площадка для размещения НЭО должна быть установлена

горизонтально, выше уровня затопления в паводковый период;

• Площадка у скважины должна позволять свободно монтировать и

демонтировать НЭО автокраном, к ней должны быть обеспечены

беспрепятственные подъезды;

• В 10-25 м от устья скважины должна быть установлена клеммная

коробка (КК);

• Силовые кабели шкафа внешних подключений (ШВП) до станции

управления (СУ) УЭЦН и от трансформаторной подстанции (ТП)

6/0.4 до СУ должны быть проложены по эстакаде либо заглублены

не менее чем на 0.5 м в грунт;

• Производится подготовка площадки для проведения ремонтных

работ;

• Подготавливается скважинное оборудование.

Подготовка установки к спуску в скважину

Предприятие добычи заказывает рассчитанную установку в ЭПУ–

сервис, указывается тип насоса, сроки

и место установки (скважина).

Передается график движения бригад

текущего и капитального ремонта.

«ЭПУ-Сервис» разрабатывают

таблицы комплектации оборудования

УЭЦН, подбирает к насосу погружной

электродвигатель, комплектует

газосепаратором и другим

оборудованием.

Номера и типы узлов

скомплектованной УЭЦН заносятся в

эксплуатационный паспорт, паспорт

сопровождает УЭЦН на всех этапах

от монтажа до возврата на

Рис 5.1. Доставка и разгрузка насосного

оборудования производится специальной техникой

ремонтную базу.

Двигатель, насос, гидрозащита,

обратный клапан, кабельная линия,

должны пройти перед отправкой на

скважину полный цикл испытаний в

соответствии с техническими

условиями. Результаты испытаний

фиксируются в паспортах узлов ЭПУ.

После комплектовки установка

собирается и проводится испытание со

снятием всех характеристик.

Установка погружного центробежного

насоса при таких грандиозных

показателях как напор, к примеру, 2000

м. или подача 250 кубометров в сутки,

имеет диаметр всего около десяти

сантиметров и поэтому механизм её

очень хрупкий. Транспортировка его

требует большого внимания. Доставка

УЭЦН на скважину производится

только на специально оборудованном

транспорте, с обязательным

закреплением узлов всеми

предусмотренными приспособлениями.

Разгрузка погрузка УЭЦН на скважине осуществляется с

использованием грузоподъемных устройств.

Для приема оборудования мостки подъемной установки должны

быть чистыми, готовится к работе автонаматыватель.

Подготовка скважины

Комплекс подготовительных работ перед производством ремонта

производится в следующей последовательности:

• Производится выдача задания (плана) на ремонт скважины

• Производится прием скважины в ремонт

• Производится планировка территории вокруг скважины для

расстановки оборудования, сооружают, при необходимости, якори.

• Останавливают скважину и производят ее глушение

• Производится передислокация оборудования ремонтной бригады

• Расставляют оборудование и производят монтаж подъемного

агрегата

• Производится подъем мачты подъемного агрегата и монтаж

рабочей площадки

• Производится разборка устьевого оборудования и монтаж ПВО.

Следует обратить особое внимание на следующие аспекты:

Глушение скважины производится необходимым количеством циклов, не

допуская глушения в пласт (в лоб).

Плотность жидкости глушения должна быть такой, чтобы столб жидкости

не обеспечивал репрессии на пласт более 5 -10%. Замеры плотности

должны осуществляться в течение всего цикла закачки ЖГС в скважину.

Жидкость глушения на растворном узле должна проверяться на

содержание количества взвешенных частиц (КВЧ) с отметкой в журнале.

Вагон

блок

ГСМ

Вагон

ППУ

Якорь

Инструменталь

ная

10м

15м

25м

40м

Площадка для спецтехники

40м

20м

Схема расположения оборудования, агрегатов, приспособлений

при смене УЭЦН в скважине

Прожектор

Инструментальная

будка

Доливная

емкость

Подъемный агрегат

Приемный мост и стеллажи

АЦН

Автовымотка

Бытовые и служебные вагоны

Трансформатор

Стация управления

Кабельная эстакада

Рис.5.2. Схема расположения оборудования,

агрегатов и приспособлений при смене УЭЦН

ЖГС должна быть обработана спецдобавками

для снижения вредного воздействия на ПЗП.

Процесс глушения определяет всю

последующую работу скважины и напрямую

влияет на вывод установки на режим. Все

отклонения от технологии глушения приводят к

блокированию или уменьшению притока

жидкости из пласта и следственно к перегреву

погружного электродвигателя.

На скважинах, подготавливаемых к

эксплуатации установками ЭЦН необходимо:

§ Очистить внутренние стенки обсадной

колонны в интервале установки насоса

скрепером (см. приложение 1)

§ Тщательно промыть с допуском НКТ

(косой срез) до глубины ниже нижних

отверстий перфорации до искусственного

забоя, (объем промывочной жидкости не

менее 2 объемов скважины, темп прокачки

не менее 13 л/сек, окончание промывки

после прекращения выпадения осадков

«до чистой воды»). Промываются также

скважины перед каждым спуском УЭЦН, у

которых содержание мехпримесей в жидкости больше допустимой

нормы (0,1 г/л). Очень эффективны для очистки забоя вакуумные

гидрожелонки (см. приложение 2). Принцип их действия основан на

том, что в скважину спускается желонка, оснащенная специальным

клапаном. При спуске клапан закрыт и во внутреннее пространство

скважинная жидкость не поступает. После спуска гидрожелонки на

забой производится открытие клапана и скважинная жидкость из

затрубья устремляется в трубное пространство, подхватывая осадки

с забоя.

• Прошаблонировать до интервала установки УЭЦН. Спуск шаблона

производится для проверки проходимости установки в местах

искривления скважины. Длина шаблона должна соответствовать

длине УЭЦН, но не менее 18 м; шаблон должен быть сплошной,

жесткой конструкции. Диаметр шаблона выбирается в зависимости от

типоразмера установки (см. таблицу 1).

• Таблица 4.1. Диаметры шаблонов

Группа установки Максимальный

диаметр УЭЦН, мм

Мин. внутренний диаметр

обсадной колонны, мм

Диаметр шаблона, мм

ЭЦН-5;ПЭД-103-В5 116,4 121,7 117

ЭЦН-5;ПЭД-117-ЛВ5 119,6 123,7 120

ЭЦН-5А;ПЭД-117-ЛВ5 126 130 127

Скрепер через переводник

соединяется с насосно-

компрессорными трубами

или бурильными трубами и

спускается в скважину к

интервалу очистки, как

правило в нижнюю его зону.

При этом лезвия ножа

направлены вверх - очистка

производится снизу вверх.

Создается избыточное

давление жидкости от 10 до

50 атм и производится

подъем на длину рабочей

трубы. Очистка колонны на

подъем одной трубы (свечи)

повторяется 3-5 раз, при

этом спуск скребка вниз в

первоначальное положение

производится без давления.

С целью упрощения

технологии и сокращения

времени на очистку

колонны, т.е. очистка

производится как снизу

вверх, так и сверху вниз

путем спуска в скважину

двух скребков, соединенных

между собой патрубком.

Рис.5.3. Схема очистки стенок

скважины скрепером

Диаметр и длина шаблона, используемого при подготовительных работах,

указываются в плане работ и паспорте-

формуляре.

Эксплуатирующиеся УЭЦН скважины

должны иметь зумпф не менее 2 метров, в

случае его отсутствия необходимо

произвести очистку забоя.

Рекомендуется в процессе подготовки

(после промывки забоя) провести

обработку призабойной зоны пласта

(например, кислотная обработка, обработки

растворителями, виброобработки и т.п.)

Подготовка НКТ

Очень важное значение при работе УЭЦН

имеет состояние труб. К сожалению,

современная практика далека от идеала по

контролю движения НКТ, их подготовки.

Подготовка насосно-компрессорных труб

(НКТ) осуществляется в соответствии с РД

39-2-132-78.

На трубной базе производятся

гидравлические испытания,

шаблонировка, маркировка и сортировка

труб, а также калибровка резьб.

Непосредственно на скважине

осуществляется наружный осмотр,

повторное шаблонирование, укладка

труб в порядке спуска в скважину и замер

их длины. (См. Приложение 3)

Транспортировка труб на скважину

производится специальным транспортом.

При погрузке между рядами труб

прокладываются деревянные прокладки,

предохраняющие трубы от ударов. При этом

концы труб не должны свешиваться или

выступать за габариты транспортного

средства более, чем на 1метр. При

разгрузке и укладке труб у скважины

необходимо, чтобы муфтовые концы были

обращены к устью скважины. При этом не

допускается сбрасывание труб, ударение

друг о друга, перетаскивание волоком.

При подготовке труб необходимо иметь

запас из расчета на каждые 1000 - 50м

дополнительного резерва.

При визуальном осмотре труб на скважине

определяется состояние наружной

поверхности трубы, муфты и их резьбовых

частей.

Рис.5.4. Кабельный ролик

подвешивается на высоте 5-6м, радиус

ролика не менее 420мм

Рис.5.5. Автонаматыватель

располагается на расстоянии не менее 15

м от устья, через каждые 2-3м

устанавливаются подставки под кабель

Рис.5.6. Кабель укладывается на

насосе в специальный паз и крепится к

корпусу клямсами

Шаблонирование труб необходимо производить специальным шаблоном

при подъеме труб с мостков для спуска в скважину.

Подготовленные трубы необходимо уложить

штабелями на стеллажи в порядке очередности

спуска в скважину, а между рядами поместить

деревянные прокладки. Торцы муфт каждого

ряда труб должны находиться на одной общей

прямой линии, а последующие вышележащие

ряды - ступенчато отступать от каждого

уложенного ряда на длину муфты.

Измерение длины трубы необходимо

производить от свободного торца муфты до

конца резьбовой части трубы с помощью

проверенной стальной рулетки. Все сведения о

подготовленных к работе трубах должны быть

занесены в журнал "Мера труб".

Подготовка оборудования

Подъемный агрегат, оборудование и инструмент

для ремонта скважин устанавливается в

соответствии со схемой расстановки

оборудования при ремонте скважин.

Мостки, НКТ и площадка на устье скважины

должны быть очищены от песка, грязи и

парафина, должно быть подготовлено место для

разгрузки узлов УЭЦН, в темное время

освещенность устья должна быть не менее 100

лк, кабельный барабан не менее 13 лк, талевая

система - отцентрирована относительно оси

устья скважины. Это тоже очень важный момент,

т.к. отклонение спускаемой установки от центра

скважины может привести к задиру кабеля.

Очень ответственен процесс разгрузки

оборудования, напоминаю ещё раз – установка

очень хрупкая. При разгрузке необходимо

оберегать узлы УЭЦН и кабель от ударов и

повреждений.

Автонаматыватель (см. схему расстановки

оборудования на кусте) размещается не менее

15 м от устья скважины в зоне видимости

бригады. Продольная ось барабана

автонаматывателя должна быть

перпендикулярна поперечной оси барабана

проведенной через ось скважины. Кабель

должен сходить с верхней части барабана.

Между устьем скважины и автонаматывателем

через 2-3 метра должны быть установлены

подставки под кабель высотой около 1 метра,

препятствующие контакту кабеля с

поверхностью земли. Кабельный ролик подвешивается на мачте

Рис.5.9. Затяжку резьбовых соединений

фланцев узлов насоса производить с

моментом 5,5

0,27 кг.м (усилие 35-39кг

на ключе длиной 15см),

Рис.5.8. Монтаж насоса

Рис.5.10. При свинчивании кабель

отводить в сторону от рабочей зоны

Рис.5.7. Производится проверка на

легкость вращения валов

подъемника, на высоте 5-6 м, радиус ролика

должен быть не менее 420 мм. Оси вращения

кабельного ролика и барабана должны быть

перпендикулярны линии, условно проложенной от

устья скважины к барабану, а центры ролика и

барабана должны находиться на этой линии.

Монтаж УЭЦН

Основным условием качественного монтажа

УЭЦН является последовательность, чистота и

осознанное выполнение каждой операции согласно технологическому

процессу. Монтажник должен знать и четко представлять себе

конструкцию, принцип работы и комплектацию монтируемого агрегата.

Монтаж УЭЦН производится в соответствии с технологическими

инструкциями на производство работ монтажником ЭПУ-сервис и

бригадой ТКРС. Бригада ТКРС устанавливает хомуты на головки узлов

УЭЦН, поднимает узлы над устьем скважины после готовности

монтажника «ЭПУ-Сервис» к выполнению операций, разматывает и

прокладывает погружной кабель от автонаматывателя до устья

скважины. При этом не допускается попадание песка, грязи на узлы

УЭЦН, кабель.

После размещения узлов на мостках, сверяются номера узлов, в

паспорте делается пометка о произведенной сверке.

Монтаж ПЭД осуществляется посекционно. После соединения ПЭД

с компенсатором залить масло в двигатель, проверить наличие «звезды»,

соединив вместе жилы на конце кабеля. Разъединив жилы, проверить

величину сопротивления между каждой из трех жил и броней (в норме не

менее 200 МОм), проверить токоввод. Соединить удлинитель кабеля с

головкой ПЭД. Опрессовать систему – двигатель, муфта кабеля, нижнее

фланцевое соединение ПЭД – маслом при давлении 3 атм в течение 5

минут. Далее ПЭД соединить с протектором. После соединения с

предыдущей секцией производится проверка на легкость вращения валов.

Кабель крепится к телу протектора пояса.

0собенности монтажа насоса

Монтаж насоса производится в соответствии с Руководством по

эксплуатации УЭЦНМ. Монтаж производится посекционно, проверяется

свободное вращение вала, к корпусу крепится кабель. Ниже перечислены

особенности монтажа насоса, требующие повышенного внимания.

Предусмотренные для защиты удлинителя кабеля направляющие

должны располагаться на секциях насосов на одной линии.

Перед стыковкой каждой секции насоса необходимо проверять

вращение валов отдельных секций и всей сборки. Валы отдельных секций

должны проворачиваться равномерно (без заеданий) с моментом

вращения не более 0,6 кг/м (усилие не более 4 кг на ключе длиной 15 см).

Перед соединением каждой секции насоса должно проверяться

свободное вхождение шлицевых муфт на шлицевые концы валов насосов

Рис.5.11. На расстоянии 25-30см от

муфты кабель фиксируется к телу трубы

клямсами