Файл: Еникеев В.Р. Автоматические скребки для очистки подъемных труб от парафина.pdf

Такая скоростыютока вблизи нижнего амортизатора будетобе- ■‘спечена при дебите скважины (замеренному на поверхности), рав­ ном

скребок УфНИИ-3 устойчиво работает при дебите 40—50 т/сутки. Расхождение с практическими данными вызвано, во-первых, неточностью формулы (20а) (формула дает завышенные значения)

и, во-вторых, возможным наличием свободного газа в зоне ниж­ него амортизатора. Выше отмечалось, что в тех интервалах экс­

плуатационных труб, где выделяется па-рафин, условия движения скребка являются наплучшпми.

Положительное влияние парафиновой корки па стенках труб

па условия подъема скребка можно видеть из опыта, проведен­

ного со скребком УфНИИ-3 (рис. 15). Этот эксперимент был проведен после длительной работы стенда па газо-нефтяной смеси при движении автоматических скребков, после этого был испытан скребок УфНИИ-3, но уже на дегазированной нефти.

Получено уравнение движения

г;с = — 8,5-f- 1,08 vn,

в котором первый член почти в полтора раза меньше, чем при эксперименте с трубами, на которых не было отложений парафина.

Эксперименты над скребками при движении через стенд газо­ нефтяной смеси под давлением 6—8 ат показали, что вследствие низкой плотности смеси характеристики скребков заметно из­

vc" = — 33 4" 0,83 vr. н.

Сравнение этих зависимостей с уравнениями движения скребка в потоке дегазированной нефти показывает, что скорость потока газо-нефтяной смеси, при которой обеспечивается подъем скребка, должна быть в 3—4 раза больше, чем скорость дегази­ рованной нефти. Несмотря на это, условия движения скребка в верхней части эксплуатационной колонны являются лучшими,

чем условия его движения около нижнего амортизатора, по­

скольку ухудшение характеристики скребков компенсируется ростом удельного объема жидкости (смеси) в 3—8 раз и вязкости

нефти почти в 2 раза. Во время экспериментов наблюдалась устойчивая работа скребка УфНИИ-ЗМ при расходе газо-нефтяной

■44

■о нижний амортизатор. Для каждой конструкции существует

некоторая минимальная абсолютная скорость падения, при ко­ торой кинетическая энергия подвижного узла оказывается не­

достаточной, чтобы преодолеть усилие возвратной пружины и

бок для высокодебитных скважин.

гидравлические сопротивления, возникающие при раскрывании клапанов. Утяжеление скребка приводит к некоторому увели­

чению скорости его падения, что позволяет использовать скре­ бок при несколько увеличенном дебите, но условия раскрывания

его на нижнем амортизаторе от этого улучшаются мало.

Почти для всех автоматических скребков инерционного типа минимальная скорость падения, при которой нарушается работа

механизма, равна 185—215 см/сек. Те же скребки при сбрасыва­ нии их с определенной высоты в воздухе будут нормально рас­

крываться, падая со скоростью 80—100 см/сек.

Зависимость абсолютной скорости падения различных скреб­ ков от скорости восходящего потока представлена на рис. 16.

Эти зависимости приближенные, так как точность прибора,

45

регистрирующего моменты прохождения скребком определенных точек, не была достаточной.

Уравнения движения скребка имеют вид (вес тот же, что и при подъеме):

для скребка УфНИИ-3

&п. с = 265 — 1,03 vn;

для скребка УфНИИ-ЗМ

vn, с = 240 — 1,08 г?п;

для скребка конструкции А. Ф. Гильманшина

^.0 = 290- 1,251/,,;

для скребка конструкции И. И. Фелька

с = 342 — 1,68 г>п.

Скребок УфНИИ для 2" труб имеет примерно такую же зави­ симость, что и скребок УфНИИ-3.

Экспериментальные данные для условий работы вблизи ниж­ него амортизатора в этом случае не пересчитываются, поскольку

влияние изменения вязкости на скребок со сложенными клапа­ нами проявляется в незначительной степени, а плотность нефти в интервале нижнего амортизатора мало отличается от плотности

в условиях опыта. Незначительна также и разность скоростей в условиях опыта и вблизи нижнего амортизатора (около 16%). Значения скорости падения скребка в экспериментах могут быть приближенно приняты как действительные скорости падения

скребка вблизи нижнего амортизатора.

Используя экспериментальные точки, приведенные на рис. 16г можно найти максимальные пределы применения различных скребков по дебиту.

Пример. Определить максимальный дебит скважины, при котором обеспечивается устойчивая работа скребка УфНИИ-3- весом 2700 г.

Из соответствующего графика видно, что при скорости паде­ ния менее 180 см/сек скребок не раскрывается.

Используя уравнение, характеризующее скорость падения скребка УфНИИ-3, находим скорость потока, при которой скре­

бок падает со скоростью 180 см/сек-.

q = Vit Ун'86400 = 0,785 (0,°62 ж)20,82 м!сек х

X 0,848 т/м* • 86400 — 182 т/сутки.

46

Очевидно, что при большем дебите скребок весом 2700 г будет работать неустойчиво. Увеличив вес скребка, можно незначительно повысить значение максимального дебита. Ожидаемый эффект определяется элементарным расчетом. Известное значение мак­

симального дебита умножается на поправочный коэффициент:

где Р2 — вес скребка с дополнительным грузом; Р± — вес скребка без дополнительного груза (2700 г).

Увеличение веса скребка происходит и при небольшом дебите скважины, если буферное давление менее 4—5 ат. Это необхо-

состояния нефти около нижнего амортизатора.

димо для того, чтобы обеспечить достаточно быстрое падение скребка в зоне интенсивного выделения газа и парафина. В против­ ном случае корпус скребка может запарафиниться и скорость его падения около .нижнего амортизатора значительно уменьшится.

Области применения скребков различной конструкции могут быть приближенно определены из графика, представленного на рис. 17. В графике минимальные и максимальные значения деби­ тов найдены расчетом по результатам экспериментов при условии,

что около нижнего амортизатора нефть движется в однофазном со­ стоянии.

Исключение сделано для скребка УфНИИ-3, для которого предел дебита зависит от прочности корпуса.

Так как предельные расчетные значения дебптов не являются абсолютно точными, в зависимости от местных условий вполне

47

возможна устойчивая работа скребков при дебите на 8—10 т меньше и на 10—15 т больше, чем указано в графике. Это поло­ жение подтверждается опытом; на графике точками отмечены условия, при которых была обеспечена устойчивая работа скребков: соответствующих конструкций. Пределы применения автомати­ ческих скребков по буферному давлению приняты на основе ре­

можно применять в скважинах с дебитами от 50 до 200 т/сутки. В условиях девонских нефтяных месторождений Приуралья это обеспечивает автоматизацию процесса очистки парафина в 70— 80% фонтанных скважин.

Пределы применения автоматических скребков, приведенные на рис. 17, справедливы только для фонтанных скважин, в сква­

жинах с погружными электронасосами могут быть достигнуты положительные результаты при меньших значениях дебита. Например, известен случай устойчивой работы 2" скребка УфНИИ в скважине, оборудованной погружным электронасо­ сом ЭН-40 с дебитом 48 т)сутки. Это объясняется тем, что нефть,

вязкости и в большем объеме. Устойчивой работе скребка способ­ ствует также повышенная турбулентность потока над насосом. Можно предположить, что максимальные пределы применения скребков в этом случае также снижаются.

Автоматические скребки весьма чувствительны к качеству

регулировки. Исключительное влияние на работу скребка оказы­ вает площадь щелей и зазоров между корпусом, клапанами скребка и стенками труб. Если регулировка скребка произведена

небрежно и клапаны, удерживаемые фиксаторной планкой, не касаются кромками стенки труб, то характеристика скребка резко ухудшается. Например, скребок УфНИИ-ЗМ при такой регулировке не имеет никаких преимуществ по сравнению со скреб­ ком УфНИИ-3. Аналогичное явление наблюдалось и при испыта­ нии 2" скребков.

Дальнейшее усовершенствование автоматических скребков наверняка позволит применять их в скважинах с дебитами да

35—40 т сутки.

Подъемная сила и перепад давления, создаваемые автоматическим скребком

Подъем скребка начинается при определенной скорости движения потока относительно скребка. Например, скребок УфНИИ-3 начинает подниматься при скорости потока 12 см!сек..

Во время подъема скребка скорость движения потока относительно»

48