Отчет оп практике по бурению нефтяных и газовых месторождений

Подбор насосов аналогичен подбору ЭЦН.

В настоящее время разработаны  установки типа УЭВНТ 5А на подачу 16—200 м³/сут при напоре 1200—900 м, где Т означает тихоходный двигатель (частота вращения 1500 об/мин). Их подача меньше зависит от напора. Они оказались эффективными при работе на вязких жидкостях (до 6*10^-4 м/с²) и расходном газосодержании на приеме до 0,5. Область применения их ограничена температурой до 30—70°С. Вследствие теплового расширения это определяет различный натяг или зазор — посадку винта в обойме. Слабым звеном пока является резиновая обойма.

 

Бесштанговые  насосы других типов.

Разнообразие условий  подъема жидкости в скважинах  побудило также разработку насосных способов с использованием гидропоршневых, диафрагменных, гидроимпульсных и других насосов. Их использование пока находится в стадии промышленного испытания или освоения.

Отличительная особенность  эксплуатации скважин гидропоршневыми  насосными установками—передача энергии  к погружному поршневому насосу потоком  жидкости.

Гидропоршневая насосная установка (ГПНУ) включает скважинный насос и гидродвигатель с золотниковым распределителем, объединенные в один агрегат — гидропоршневой погружной насосный агрегат (ГПНА), НКТ, блок подготовки рабочей жидкости и силовой насосный блок.

ГПНА по принципу действия скважинного насоса можно разделить на три группы соответственно с насосами одинарного, двойного и дифференциального действия.

Рабочая жидкость непрерывно нагнетается с поверхности силовым насосом насосного блока по каналу в гидродвигатель. Золотник, совмещенный с гидродвигателем, переключает подачу рабочей жидкости поочередно в полости над и под поршнем гидродвигателя и соответственно выход отработанной жидкости в канал из полостей под и над поршнем. Так как давление нагнетаемой рабочей жидкости существенно больше давления отводной рабочей жидкости, то под действием перепада давления между этими полостями поршень гидродвигателя совершает возвратно-поступательное движение вверх и вниз.

Конструктивно золотник выполнен в виде фасонной втулки, которая перемещается в своем цилиндре с подводящими и отводящими каналами и управляется штоком  поршня гидродвигателя.

С поршнем гидродвигателя шток жестко связывает поршень скважинного  насоса, который также совершает возвратно-поступательное движение. Насос откачивает жидкость из скважины.

В насосе одинарного действия при ходе поршня вверх нагнетательный клапан закрыт, так как на него действует  значительно большее давление со стороны линии выхода скважинной жидкости. При ходе поршня вниз закрывается всасывающий клапан и открывается нагнетательный клапан, жидкость из цилиндра насоса вытесняется в линию выхода скважинной жидкости. Полость над поршнем через отверстие сообщается с затрубным пространством скважины.      

В насосе двойного действия подача скважинной жидкости происходит при ходе поршня вверх и вниз, то есть при прочих равных условиях почти в 2 раза больше подачи насоса одинарного действия. В них, например, при ходе поршня вверх одновременно происходит всасывание в полость под поршнем и нагнетание жидкости в линию из полости над поршнем.

Гидропоршневой насосный агрегат дифференциального типа работает за счет перепада давления, создаваемого разностью между давлением рабочей жидкости и давлением откачиваемой жидкости. Поршень насоса изготовлен сквозным, с расположенным в нем нагнетательным клапаном. Работает насос аналогично ШГН. Движение поршневой группы вниз происходит под действием силы, равной произведению этого перепада давления на площадь сечения штока. При этом закрывается всасывающий клапан, открывается нагнетательный клапан и в канал выталкивается часть откачиваемой жидкости в объеме штока, входящего в цилиндр насоса.

При крайнем нижнем положении  поршневой группы посредством продольной канавки в штоке над и под золотником создается давление рабочей жидкости. Поскольку нижняя головка золотника диаметром больше верхней, то золотник под действием разности сил (произведение давления на площадь) поднимается вверх и сообщает полость над поршнем двигателя с полостью выкида скважинной жидкости. Так как под поршнем двигателя всегда действует давление нагнетаемой рабочей жидкости, то на поршень двигателя начинает действовать сила, обусловленная перепадом давления, и система начнет движение вверх. При этом закрывается нагнетательный клапан, открывается всасывающий клапан, происходит нагнетание скважинной жидкости и всасывание свежей порции в цилиндр насоса.

Различное расположение рабочих полостей в двигательной и насосной частях позволяет создать  много схем ГПНА. Реализованные серийные или опытные образцы представляют собой в основном агрегаты с двигателем и насосом двойного или дифференциального действия. Наиболее просты в конструктивном исполнении ГПНА дифференциального типа, однако у агрегатов двойного действия более высокий коэффициент полезного действия и более плавный режим работы.

По типу принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости различают открытые и закрытые ГПНУ. В установках с закрытой схемой рабочая жидкость из гидродвигателя и откачиваемая скважинная жидкость поднимаются на поверхность по своим отдельным каналам соответственно в блок подготовки и в нефтесборный промысловый трубопровод, то есть в скважине необходимо иметь три раздельных канала. В установках с открытой схемой рабочая жидкость, выйдя из гидродвигателя, смешивается с продукцией скважины и поднимается на поверхность по общему каналу, то есть в этом случае необходимо иметь только два раздельных канала. Три канала могут быть созданы тремя рядами НКТ или двумя рядами НКТ и пакером, а два канала—двумя рядами НКТ или одним рядом НКТ и пакером.

По способу спуска ГПНА в скважину различают ГПНА фиксированные (спускаемые на колонне НКТ) и свободные (сбрасываемые в скважину). Для монтажа  свободных ГПНА в нижней части  труб устанавливают герметизирующее седло, а на устье—ловитель и специальную обвязку, позволяющую изменять направления потоков в колоннах НКТ. При спуске агрегата колонны НКТ заполняют жидкостью, после чего спускают агрегат, который под действием потока жидкости, подаваемой силовым насосом, опускается, устанавливается в герметизирующем седле и фиксируется замком. Резиновые уплотняющие манжеты размещены на ГПНА. При подъеме создают обратный поток жидкости, под действием которого агрегат извлекается из замка и перемещается вверх к устью, где захватывается ловителем.

Сочетание рассмотренных  схем может быть различным. Максимальный отбор жидкости и простота установки достигаются в случае схем фиксированных или свободных ГПНА с использованием одного ряда труб и пакера.

При открытой схеме в качестве рабочей жидкости используется добываемая нефть. Для отделения газа, воды и механических примесей применяют сепараторы, отстойники и иногда деэмульгаторы—ПАВ. Достаточно снизить содержание воды до 5% и механических примесей до 0,5—0,3 г/л.

В настоящее время давление на выходе силового поверхностного насоса достигает 21 МПа, иногда его повышают до 35МПа. В целом коэффициент полезного действия ГПНУ невысокий. Экономическая эффективность применения ГПНУ по сравнению с насосным оборудованием других типов возрастает с увеличением глубины подвески ГПНА. ГПНУ позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 800 м^з/cyт. при высоком содержании в скважинной продукции воды (до 98%), песка (до 2%) и агрессивных компонентов. Увеличение высоты подъема и подачи можно достигнуть применением тандемов-агрегатов, у которых в одном корпусе монтируются два и более насосов, а также гидродвигателей, соединенных общим штоком, но работающих параллельно. Перспективы применения ГПНУ связывают с эксплуатацией скважин, в которых работа штанговых насосов оказывается невозможной, а также при разбуривании месторождений кустами скважин, что позволяет обслуживать одной ГПНУ несколько ГПНА.

Диафрагменные электронасосы  относятся к объемным насосам с электроприводом. Установка диафрагменного электронасоса (УЭДН) состоит из погружного насосного агрегата (насоса и электропривода), спущенного в скважину на НКТ, кабеля, оборудования устья и поверхностной станции управления. При вращении вала электродвигателя и угловой зубчатой передачи эксцентрик вращается и поршень, прижатый к эксцентрику пружиной, перемещается вверх и вниз. Полость над поршнем и полость у привода заполнены маслом. Полость имеет строго определенный объем масла. При ходе поршня вниз масло заполняет освобождаемый объем и диафрама опускается вниз (нижнее положение показано пунктиром). Давление в рабочей полости над диафрагмой под клапанами понижается, происходит всасывание жидкости из скважины через всасывающий клапан в рабочую полость. При ходе поршня вверх масло переместит диафрагму вверх и произойдет нагнетание жидкости через нагнетательный клапан в НКТ. Изменение объема полости из-за движения поршня компенсируется диафрагмой, полость за которой сообщена со скважиной.

Скважинные диафрагменные насосы разработаны в СССР и не имеют аналога за рубежом. Они предназначены для работы в условиях больших пескопроявлений (значительного содержания механических примесей) или для откачки агрессивных жидкостей, так как перекачиваемая жидкость соприкасается только с клапанами, диафрагмой и стенками рабочей полости. Подача УЭДН отставляет 4—16 м³/сут при напоре 650—1700м. Межремонтный период их при откачке агрессивных сред с массовым содержанием механических примесей до 1,8% существенно больше, чем межремонтный период скважинных штанговых насосов и ЭЦН.

На промыслах испытываются также струйные, гидроимпульсные и другие насосы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Заводнение пластов. Система ППД. Состав

                оборудования КНС. Повышение нефтеотдачи пластов.

 

           Поддержание пластового давления, оборудование и работы, проводимые в системе ППД.

 

Нагнетание рабочего агента в пласт предназначено  для создания искусственного напорного режима. Поддержание пластового давления обеспечивает повышение нефтеотдачи, в конечном счете, ускоряет процесс разработки месторождения.

Проектирование системы  ППД:

- определение объема  нагнетаемой воды;                    

- местоположение нагнетательных  скважин;

- определение числа  нагнетательных скважин;

- предъявляемые требования к нагнетаемой воде;

- источник водоснабжения;

- система водонагнетания.

 

Суммарный объем  нагнетаемой воды зависит от:

- запроектированного  отбора жидкости из залежи;

- технических возможностей  технологического оборудования;

- коллекторских и упругих свойств пластов и насыщающих их жидкостей. Выбранная схема расположения нагнетательных скважин также влияет на объем нагнетаемой воды.

 

Местоположение  нагнетательных скважин определяется особенностями геологического строения залежи. Нагнетательные скважины располагаются так, чтобы фронт воды эффективно вытеснял нефть.

В зависимости от местоположения нагнетательных скважин применяются  следующие системы заводнения:

- законтурное;

- приконтурное;

- внутриконтурное;

- блочное и осевое (разновидности внутриконтурного заводнения);

- площадное;

- избирательное;

- очаговое;

- барьерное.

Некоторые системы заводнения могут использоваться совместно.

Требования к нагнетаемой воде

- Вода не должна  вступать в химическую реакцию  с пластовыми жидкостями, чтобы  не образовывались осадки, закупоривающие поры пласта.

- Количество механических  примесей до 40 мг/л с размерами  частиц до 10 мкм и содержание эмульгированной нефти до 40 мг/л.

 

- Вода не должна  быть агрессивной, вызывающей  коррозию оборудования.

- Биологически не активной, т.е. в ней не должны находиться бактерии или микроорганизмы, снижающие фильтрационные свойства пласта, или продукты жизнедеятельности, приводящие к выделению сероводорода.

- Рабочий агент должен  обладать хорошей отмывающей  способностью нефти от породы.

 

Источники водоснабжения могут быть как поверхностные, так и подземные, или используются сточные воды при предварительной подготовке нефти.

 

Поверхностными  источниками, как правило, являются открытые пресные водоемы. Пресная вода менее подходит по своим качествам как рабочий агент для нагнетания в пласт, но на первой стадии разработки нефтяных месторождений решает проблему водоснабжения. В НГДУ эту задачу выполняет Федоровский водозабор. Для отбора воды используются насосные агрегаты с индивидуальным электроприводом, которые монтируют в насосной станции. К сожалению, вода не проходит очистку и подготовку, что и сказывается на оборудовании КНС и приемистости нагнетательных скважин. В НГДУ построен водоподъем пресной воды в ЦДНГ-1. Водоподъем оснащен тремя насосами ЦН-1000-180.

 

Подземным источником служат водоносные горизонты, расположенные выше нефтепродуктивных пластов. Сеноманская вода по своим физико-химическим свойствам близка к пластовой. Поэтому при смешивании их не образуются осадки, и не снижается приемистость нагнетательных скважин. Для извлечения воды используют специально пробуренные водозаборные скважины.

В НГДУ применяли четыре типа конструкций водозаборных скважин. Первые три типа использовались только в ЦДНГ-2, первый и второй тип на данный момент не эксплуатируются.

1 тип:

- направление    D-530 мм L-до 50 м

- кондуктор         D-325 мм L-до 500 м

- колонна 1         D-219 мм L-до 500 м

- колонна 2         D-168 мм L-до 650 м

Перед спуском в скважину на устье монтировался сетчатый фильтр для более качественного освоения пласта и устанавливался в интервале 350-950 метров. Данный способ является дорогостоящим и длительным в исполнении.