Тема 6 Добыча нефти бесштанговыми насосами

 

Студент должен:

знать: схемы установок бесштанговых насосов, назначение основных узлов установки, монтаж и эксплуатацию скважин УЭЦН, пуск и вывод установки на режим; технически и технологические мероприятия по увеличению межремонтного периода работы скважин;

уметь: производить расчет и подбор оборудования для эксплуатации

скважин УЭЦН.

Схема установки погружных электрических центробежных насосов (УЭЦНМ), область их применения. Основные, узла установки и их назначение. Техническая характеристика УЭУНМ. Классификация УЭЦНМ, по напору, подаче, габариту и исполнению. Методика подбора УЭЦНМ для скважин. Оборудование устья скважин. Монтаж и эксплуатация. Автоматизация скважин, оборудованных УЭЦНМ. Пуск установки ЭЦНМ и вывод ее на режим после подземного ремонта.

Влияние газа на работу УЭЦНМ и применение газосепараторов, снижающих влияние газа. Технические и технологические мероприятия, обеспечивающие увеличение межремонтного периода работы скважин.

Винтовые насосы для добычи вязкой нефти; устройство, принцип действия, техническая характеристика, достоинства и недостатки. Другие виды бесштанговых насосов (гидропоршневые, диафрагменные, струйные), их устройство, техническая характеристика, область применения.

Техника безопасности при эксплуатации УЭЦНМ.

Практические занятии №6

Литература: 1, с. 358...378; 2, с. 309...333; 3, с. 137...148; 12, с. 113...175

 

Методические указания

Недостатками штанговых насосов является громоздкость, возможность обрыва штанг, ограниченность применения в наклонных и сильнообводненных скважинах, недостаточно высокая подача, небольшие глубины эксплуатации.

В связи с этим в последние годы при эксплуатации нефтяных скважин все шире применяются бесштанговых насосы. Для отбора из скважин больших количеств жидкости используют лопастной насос с рабочим колесами центробежного типа, обеспечивающий большой напор при заданных подачах жидкости и габаритах насоса - это установки центробежных электронасосов (УЭЦН). В скважинах с вязкой нефтью необходима большая мощность привода относительно подачи, где более эффективны установки погружных винтовых электронасосов (УЭВН). Эти установки носят название электропогружных электронасосов.

Для отбора агрессивных пластовых жидкостей или жидкостей со значительным содержанием механических примесей (песка) используются диафрагменные скважинные насосные становки. Они относятся к объемным плунжерным насосам с электроприводом. При этом жидкость, проходя через приемный и нагнетательный лапаю, не имеют контакта с другими подвижными частями насоса и его привода, так как отделена на них резиновой диафрагмой. При отборе обводненной жидкости (до 90%) с содержанием песка до 1,8% МРП работы насоса в 2-3 раза выше, чем для насосав ЭЦН и СШН.

Кроме скважинных бесштанговых установок с электроприводом имеется ряз установок с гидроприводом. К ним относятся лопастные турбонасосы, струйные, гидропоршневые насосы. Во всех этих случаях к гидравлическому двигателю с поверхности подается под давлением рабочая жидкость. На поверхности располагаются силовой насос, подающий рабочую жидкость, и система подготовки рабочей жидкости.

Одним из перспективных для нефтепромысловой практики видов оборудования являются установки структурного насоса (СН), который работает на принципе инжекции добываемой жидкости с помощью нагнетательной рабочей жидкости. Может использоваться в сильнообводненных скважинах, с дебитом (до 1500 т/сут). Первое промышленное использование струйных аппаратов в добыче нефти в бывшем СССР началось с 1958 г, которые нашли широкое применение в самых различных отраслях промышленности, что связано с простатой их конструкции, высокой надежностью с возможностью работать в очень сложных условиях. В настоящее время СН широко применяются для добычи нефти, при освоении скважин на месторождениях Западной Сибири в России, Белоруссии, Украине, США.

Опытные образцы турбонасосов представляют собой лопастную турбину, вал которой соединен свалом центробежного насоса. Центробежный насос подает из скважины жидкость состоящую из рабочей жидкости и добытой жидкости.

Приступая к изучению настоящей темы студент должен раскрыть тему техника и технология добычи нефти бесштанговыми насосами (по каждому типу установок) в следующих аспектах:

- область применения, преимущества и недостатки;

- схема и принцип работы установки;

- назначение, конструкция, техническая характеристика оборудования, входящего в состав установки;

- условия работы;

- контроль и управление работой установки.

Наиболее распространенным способом эксплуатации скважин УЭЦН, особенно при дебитах по жидкости 30 м3/сут. Гидростатическое давление в местеподвески погружной установки должно быть не более 25 МПа. при больших подачах УЭЦН имеют достаточный КПД (до 0,35), МРП работы в скважинах достаточно высок и составляет 600 сут. По дебитам центробежные насосы превосходят СШН, а по энергоемкости они предпочтительнее газлифта.

Однако для УЭЦН существуют ограничения по условиям скважин, например, высокий газовый фактор, большая вязкость, высокое содержание механических примесей. Изучая данную тему нельзя обойти вопрос эксплуатация осложненных скважин бесштанговыми насосами. Следует иметь ввиду, что существенное влияние на работу УЭЦН имеет рост обводненности продукции скважины, так как растет ее вязкость. Наиболее напряженные условия работы насосов создаются при обводненности продукции в интервале 40-80%. Это связано с образованием стойких эмульсий.

При соблюдении оптимального погружения насоса под динамический уровень жидкости. можно добиться недопущения осложнений из-за вредного влияния свободного газа на работу насоса.

Эксплуатация скважин установками бесштанговых насосов также может быть осложнена отложениями АСПО, солей, коррозионной активностью среды, выносом механических примесей и другими факторами. Следует вспомнить материал предыдущих разделов, проанализировать методы борьбы с отрицательными факторами и задастся вопросом в чем состоит отличие методов борьбы в скважинах оборудованных УЭЦН от методов борьбы при способах эксплуатации скважин.

Наиболее сложным и важным вопросом данной темы является вопрос подбора УЭЦн к нефтяным скважинам. Под подбором УЭЦН к нефтяным скважинам в узком смысле поднимется определение конкретного типоразмера или типоразмеров установок, обеспечивающих заданную добычу пластовой жидкости из скважины с заданной глубины при оптимальных рабочих показателях-подачи, напоре, мощности, наработке на отказ.

В более широком смысле под подбором понимается определение основных рабочих показателей взаимосвязанной системы “продуктивный пласт-скважина насосная установка” и выбор оптимальных сочетаний этих показателей. Оптимизация может вестись по различным критериям, но в конечном итоге, все они должны быть направлены на минимизацию себестоимости добываемой продукции. Для этого необходимо стремиться к длительному (оптимальному) межремонтному периоду (МРП) скважины.

Максимальную наработку погружного оборудования, в вою очередь, можно обеспечить только при условии выполнения всех ограничений н. параметры эксплуатации УЭЦН, их агрегатов и элементов, которые приведены разработчиками оборудования в соответствии с ТУ.

Задачей при выборе оборудования является также определение места расположения его в скважине по глубине подвески, которая определяется глубиной динамического уровня; глубиной погружения ЭЦН под динамический уровень; противодавлением на устье скважины; потерями напора на преодоление сил трения в НКТ; работой выделяющегося из жидкости газа. Как правило, величина пгруженияпод уровень принимается такой, чтобы за счет давления столба жидкости обеспечить газосодержании потока на приеме насоса, не превышающее 0,15-0,25. Студентам рекомендуется обратить особое внимание при решении задач по выбору УЭЦН к конкретной скважине, целесообразно посещение консультаций по графику учебного заведения.

Повсеместное внедрение персональных компьютеров не могли не вызвать стремление использовать их для ускорения проведения сложных расчетов при подборе УЭЦН, при этом повышается точность подбора за счет отказа от многих упрощений, требующихся при ручном счете.

Существует большое разнообразие методик программ подбора УЭЦН, предлагаемых отечественными и зарубежными разработчиками: АО “КОММАС”, г. Мостка, АО “Самарнефтегаз”, АО “Башнефть”, ОАО “Татнефть”, фирма TRW Reda идр., которые широко применяются в нефтедобывающих предприятиях.

Нельзя также оставлять без внимания вопросы контроля работы УЭЦН в процессе эксплуатации, пуск УЭЦН и вывод ее на режима после ПРС.

Эксплуатация скважин погружными электронасосами включает в себя монтаж, обслуживание и ремонт установок погружных центробежных электронасосов. Для обеспечения промышленной безопасности при эксплуатации нефтедобывающих скважин установками бесштанговых насосов должны соблюдаться все требования действующих “Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности” [17], утвержденные Госгортехнадзором России.

Настоящая тема является зарубежной при рассмотрении способов добычи нефти. Нужно иметь ввиду, что в определенных условиях эксплуатация скважин может осуществляться несколькими способами добычи нефти. В этих случаях становится актуальной проблема выбора наиболее экономического способа эксплуатации. Эксплуатация эффективность использования того или иного способа эксплуатации определяется целым рядом основных факторов:

- стоимость комплекта оборудования;

- технический срок службы оборудования;

- величина переменных эксплуатационных затрат (с учетом перехода с одного способа эксплуатации на другой);

- влияние способа эксплуатации на коэффициент эксплуатации, а следовательно годовую добычу нефти.

Студентам необходимо проанализировать вопрос выбора способа добычи нефти.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Область применения бесштанговых насосов, их преимущества и недостатки.

2. На какие группы делятся бесштанговых насосы по типу передачи энергии?

3. Принцип работы УЭЦН, УЭВН, УЭДН и др.

4. Какие параметры входят в шифр установок?

5. Чему соответствует группа насоса?

6. Конструктивные особенности электроцентробежного, винтового, диафрагменного насосов?

7. От чего зависит мощность погружного двигателя ЭЦН, необходимая для работы насоса? Какие

двигатели применяются?

8. Назначение гидрозащиты.

9. Какие условия должны соблюдаться при выборе типоразмера насоса?

10. Как определяется место расположения погружного агрегата в скважине?

11. Как обеспечить длительный межремонтный период скважины, оборудованной УЭЦН, УЭВН

и т.д.

12. Методы снижения влияния газа на работу УЭЦН.

13. Какие параметры работы установок контролируются в процессе эксплуатации?

14. Мероприятии по борьбе с отложениями солей АСПО, с образованием эмульсий в скважинах,

оборудованных бесштанговыми насосами.

15. Основные правила техники безопасности при монтаже и эксплуатации УЭЦН.