Файл: Понятие о системе разработки залежей нефти. Рациональная система разработки. Параметры системы разработки.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Первичное и вторичное вскрытие продуктивного пласта
Методы вскрытия продуктивных пластов
Разновидности оборудования для перфорирования
Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин
Особенности эксплуатации с помощью штангового насоса
Особенности эксплуатации с помощью центробежного насоса с электроприводом
Общие сведения о поршневых насосах
чувствительны к присутствию в нефти газа, а попадание последнего в рабочие органы не вызывает срыва подачи. КПД насоса достигает 0,75.
Винтовой насос – насос объемного действия, следовательно, его теоретическая производительность прямо пропорциональна частоте вращения вала.
Установки винтовых насосов с поверхностным приводом включают винтовой насос и колонну насосных штанг в скважине, вращение которой обеспечивает работу скважинного винтового насоса. Колонну штанг вращает электродвигатель, расположенный на устье скважины.
Имеет высокую надежность и достаточно большой межремонтный период. Наиболее слабым местом в винтовых насосах является резиновая обойма, которая при недостатке смазки быстро выходит из строя. Винтовые насосы на вязкой жидкости работают лучше, чем на обводненной продукции скважин. Глубина подвески ПВН и параметры его работы определяются так же, как для ЭЦН.
Принцип действия установки струйного насоса основан на использовании гидравлической энергии жидкости, закачиваемой под высоким давлением по специальному каналу в скважинный струйный аппарат, который, засасывая добываемую продукцию, передает ей часть энергии (рис. 1). Именно эта энергия и обеспечивает подъем жидкости на поверхность (табл. 1).
В качестве канала для подвода жидкости используется колонна полых насосных штанг (ШНП), НКТ-48 или НКТ-60, а для отвода – колонна НКТ-89 или ЭК.
Для создания необходимого давления закачки применяются наземные насосные установки. При необходимости возможна установка дополнительной системы фильтрации.
К преимуществам данной установки можно отнести малые габариты и простоту конструкции, а также возможность замены рабочих органов без подъема колонны НКТ. Кроме того, за счет регулирования давления и объема закачиваемого рабочего агента достигается плавное регулирование и поддержание забойного давления на заданном уровне.
Из особенностей эксплуатации надо отметить, что данный способ добычи предполагает наличие развитой инфраструктуры: наличия шурфов или добывающих водяных скважин, силовых насосных станций, водоводов высокого давления, установок предварительного сброса воды (УПСВ)
Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ) предназначены для подъема пластовой жидкости из скважины на дневную поверхность. ШСНУ, как правило, применяют на скважинах с дебитом до 30...40 м3 жидкости в сутки, реже до 50 м3 при средних глубинах подвески 1000...1500 м. В неглубоких скважинах установка обеспечивает подъем жидкости до 200 м3/сут. В отдельных случаях может применяться подвеска насоса на глубину до 3000 м. Широкое распространение ШСНУ обусловливают следующие факторы: - простота ее конструкции; простота обслуживания и ремонта в промысловых условиях; удобство регулировки; возможность обслуживания установки работниками низкой квалификации; малое влияние на работу ШГНУ физико-химических свойств откачиваемой жидкости; высокий КПД; возможность эксплуатации скважин малых диаметров. Установка состоит из: привода; устьевого оборудования; насосных штанг; глубинного насоса; вспомогательного подземного оборудования; насосно-компрессорных труб.
Теоретическая производительность ШГН зависит от диаметра плунжера, длины хода плунжера и числа качаний в минуту. Теоретическая производительность ШГН равна , м3/сут.,
где: 1440 - число минут в сутках; D - диаметр плунжера наружный; L - длина хода плунжера; n - число двойных качаний в минуту. Фактическая подача Q всегда < Qt.
За один двойной ход плунжера ( двойным ходом плунжера считается движение плунжера вниз и вверх ) насос подает объем жидкости, равный: V=D2 рS/4 (м3), где D-диаметр плунжера; S-длина хода плунжера.
Насос наполняется жидкостью и свободным газом. Влияние газа на наполнение и подачу насоса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса где - газовое число (отношение расхода свободного газа к расходу жидкости при условиях всасывания).
Коэффициент наполнения, характеризует долю пространства, т.е. объем цилиндра под плунжером при его крайнем нижнем положении от объема цилиндра, описываемого плунжером. Увеличив длину хода плунжера, можно увеличить степень наполнения насоса жидкостью. Коэффициент наполнения насоса зависит от множества факторов и может вычисляться по различным формулам, имеющимся в технической литературе. Коэффициент наполнения скважинного штангового насоса считается достаточно хорошим, если его значение находится в интервале от 0,7…0,9. Значение коэффициента наполнения, как и коэффициента подачи всегда меньше единицы из-за целогого ряда факторов, в том числе и наличия вредного пространства в насосе.
Коэффициентом подачи- Отношение фактической производительности к теоретической называется . Эта величина характеризует работу насоса в скважине и учитывает все факторы, снижающие его производительность. Работа глубинного насоса считается вполне удовлетворительной, если коэффициент подачи больше 0,6-0,7.
На коэффициент подачи ШСН влияют
постоянные и переменные факторы.
К постоянным факторам можно отнести:
- влияние свободного газа в откачиваемой смеси, газ, заполняя часть объема цилиндра насоса, уменьшает его наполнение жидкостью. Степень отрицательного влияния свободного газа зависит от его содержания в откачиваемой жидкости, а также от объема пространства, образующегося между нагнетательным и всасывающим клапанами насоса при нижнем положении плунжера. Это пространство, называемое вредным, есть во всех глубинных насосах. Отрицательное влияние свободного газа на работу насоса возрастает по мере увеличения объема вредного пространства и становится более ощутимым при меньшей длине хода плунжера. Его можно сократить следующими мерами: (увеличением длины хода плунжера; увеличением погружения насоса под уровень жидкости в скважине, вследствие чего жидкость поступает в насос под большим давлением с меньшим содержанием свободного газа; установкой на приеме насоса специальных приспособлений - газовых якорей, которые отводят часть газа в затрубное пространство).
- уменьшение полезного хода плунжера по сравнению с ходом точки подвеса штанг за счет упругих деформаций насосных штанг и труб; . В первый момент подъема точки подвеса штанг плунжер остается неподвижным и начинает двигаться вверх лишь после того, как штанги растянутся на некоторую величину. В результате этого полезный ход плунжера под нагрузкой оказывается меньшим, чем перемещение точки подвеса штанг. Таким образом, в результате деформации колонны штанг и труб длина хода плунжера насоса оказывается уменьшенной на величину. Равную сумме их растяжений от веса столба жидкости..
- уменьшение объема откачиваемой жидкости (усадка) в результате ее охлаждения на поверхности и дегазации в сепарационных устройствах.
К переменным факторам, изменяющимся во времени, можно отнести:
- утечки между цилиндром и плунжером, которые зависят от степени износа насоса и наличия абразивных примесей в откачиваемой жидкости;
- утечки в клапанах насоса из-за их немгновенного закрытия и открытия и, главным образом, из-за их износа и коррозии;
- утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ, которые все время подвергаются переменным нагрузкам.
- .Влияние числа качаний и длины хода плунжера насоса. Формула, по которой подсчитывается теоретическая производительность насоса, показывает, что с увеличением числа качаний производительность насоса возрастает. В действительности же с увеличением насоса сначала возрастает, а затем начинает снижаться. Это происходит потому, что при большом числе качаний скорость перемещения плунжера увеличивается и жидкость, поступающая в насос не успевает заполнять освобождающийся объем цилиндра. Поэтому чрезмерное увеличение числа хода плунжера глубинного насоса не рекомендуется, и для многих скважин считается нормальным число качаний до 12-15 в минуту. Более целесообразно увеличивать производительность насоса путем удлинения хода плунжера при меньшем числе его ходов, что улучшает условия работы всей глубиннонасосной установки.
Каждому нарушению нормальной работы насоса соответствует своя характерная форма динамограммы. Зная, как изменяется форма динамограммы при тех или иных нарушениях, по динамо-грамме можно определить эти нарушения, не поднимая насоса на поверхность.
Таким образом, результирующий коэффициент подачи насоса можно представить как произведение нескольких коэффициентов, учитывающих влияние на его подачу различных факторов:
где η1 - коэффициент наполнения цилиндра насоса жидкостью, учитывающий влияние свободного газа; η2 - коэффициент, учитывающий влияние уменьшения хода плунжера; η3 - коэффициент утечек, учитывающий наличие неизбежных утечек жидкости при работе насоса; η4 - коэффициент усадки, учитывающий уменьшение объема жидкости при достижении ею поверхностных емкостей.
При работе глубиннонасосной установки на штанги и на трубы действуют различные виды нагрузок – статические от веса штанг и жидкости, силы инерции движущихся масс и др. После закрытия нагнетательного клапана статическая нагрузка от столба жидкости над плунжером перед началом его хода вверх передается на штанги, вызывая их растяжение. При этом трубы разгружаются и сокращаются. Плунжер остается неподвижным относительно труб, и полезный ход его начинается лишь после растяжения штанг и сокращения труб. Всасывающий клапан закрывается, вес жидкости со штанг передается на трубы, нагнетательный клапан открывается, и плунжер движется вниз. При этом статическая (постоянно действующая) нагрузка на головку балансира будет равна весу штанг в жидкости. Так как головка балансира с подвешенной к ней колонной штанг движется неравномерно, возникают ускорения и соответствующие инерционные и другие динамические нагрузки. Кроме того, в начале хода плунжера вверх, когда скорость его движения равна нулю, головка балансира уже движется с некоторой скоростью, которую она набрала в процессе растяжения штанг и сокращения труб. Вследствие этого следует удар плунжера о жидкость, в результате на штанги и головку балансира действуют динамические нагрузки
Винтовой насос – насос объемного действия, следовательно, его теоретическая производительность прямо пропорциональна частоте вращения вала.
Установки винтовых насосов с поверхностным приводом включают винтовой насос и колонну насосных штанг в скважине, вращение которой обеспечивает работу скважинного винтового насоса. Колонну штанг вращает электродвигатель, расположенный на устье скважины.
Имеет высокую надежность и достаточно большой межремонтный период. Наиболее слабым местом в винтовых насосах является резиновая обойма, которая при недостатке смазки быстро выходит из строя. Винтовые насосы на вязкой жидкости работают лучше, чем на обводненной продукции скважин. Глубина подвески ПВН и параметры его работы определяются так же, как для ЭЦН.
УСТАНОВКА СТРУЙНОГО НАСОСА
Принцип действия установки струйного насоса основан на использовании гидравлической энергии жидкости, закачиваемой под высоким давлением по специальному каналу в скважинный струйный аппарат, который, засасывая добываемую продукцию, передает ей часть энергии (рис. 1). Именно эта энергия и обеспечивает подъем жидкости на поверхность (табл. 1).
В качестве канала для подвода жидкости используется колонна полых насосных штанг (ШНП), НКТ-48 или НКТ-60, а для отвода – колонна НКТ-89 или ЭК.
Для создания необходимого давления закачки применяются наземные насосные установки. При необходимости возможна установка дополнительной системы фильтрации.
К преимуществам данной установки можно отнести малые габариты и простоту конструкции, а также возможность замены рабочих органов без подъема колонны НКТ. Кроме того, за счет регулирования давления и объема закачиваемого рабочего агента достигается плавное регулирование и поддержание забойного давления на заданном уровне.
Из особенностей эксплуатации надо отметить, что данный способ добычи предполагает наличие развитой инфраструктуры: наличия шурфов или добывающих водяных скважин, силовых насосных станций, водоводов высокого давления, установок предварительного сброса воды (УПСВ)
-
Подача скважинной штанговой установки. Коэффициент подачи. Факторы, влияющие на коэффициент подачи установки. Основные пути его повышения.
Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ) предназначены для подъема пластовой жидкости из скважины на дневную поверхность. ШСНУ, как правило, применяют на скважинах с дебитом до 30...40 м3 жидкости в сутки, реже до 50 м3 при средних глубинах подвески 1000...1500 м. В неглубоких скважинах установка обеспечивает подъем жидкости до 200 м3/сут. В отдельных случаях может применяться подвеска насоса на глубину до 3000 м. Широкое распространение ШСНУ обусловливают следующие факторы: - простота ее конструкции; простота обслуживания и ремонта в промысловых условиях; удобство регулировки; возможность обслуживания установки работниками низкой квалификации; малое влияние на работу ШГНУ физико-химических свойств откачиваемой жидкости; высокий КПД; возможность эксплуатации скважин малых диаметров. Установка состоит из: привода; устьевого оборудования; насосных штанг; глубинного насоса; вспомогательного подземного оборудования; насосно-компрессорных труб.
Теоретическая производительность ШГН зависит от диаметра плунжера, длины хода плунжера и числа качаний в минуту. Теоретическая производительность ШГН равна , м3/сут.,
где: 1440 - число минут в сутках; D - диаметр плунжера наружный; L - длина хода плунжера; n - число двойных качаний в минуту. Фактическая подача Q всегда < Qt.
За один двойной ход плунжера ( двойным ходом плунжера считается движение плунжера вниз и вверх ) насос подает объем жидкости, равный: V=D2 рS/4 (м3), где D-диаметр плунжера; S-длина хода плунжера.
Насос наполняется жидкостью и свободным газом. Влияние газа на наполнение и подачу насоса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса где - газовое число (отношение расхода свободного газа к расходу жидкости при условиях всасывания).
Коэффициент наполнения, характеризует долю пространства, т.е. объем цилиндра под плунжером при его крайнем нижнем положении от объема цилиндра, описываемого плунжером. Увеличив длину хода плунжера, можно увеличить степень наполнения насоса жидкостью. Коэффициент наполнения насоса зависит от множества факторов и может вычисляться по различным формулам, имеющимся в технической литературе. Коэффициент наполнения скважинного штангового насоса считается достаточно хорошим, если его значение находится в интервале от 0,7…0,9. Значение коэффициента наполнения, как и коэффициента подачи всегда меньше единицы из-за целогого ряда факторов, в том числе и наличия вредного пространства в насосе.
Коэффициентом подачи- Отношение фактической производительности к теоретической называется . Эта величина характеризует работу насоса в скважине и учитывает все факторы, снижающие его производительность. Работа глубинного насоса считается вполне удовлетворительной, если коэффициент подачи больше 0,6-0,7.
На коэффициент подачи ШСН влияют
постоянные и переменные факторы.
К постоянным факторам можно отнести:
- влияние свободного газа в откачиваемой смеси, газ, заполняя часть объема цилиндра насоса, уменьшает его наполнение жидкостью. Степень отрицательного влияния свободного газа зависит от его содержания в откачиваемой жидкости, а также от объема пространства, образующегося между нагнетательным и всасывающим клапанами насоса при нижнем положении плунжера. Это пространство, называемое вредным, есть во всех глубинных насосах. Отрицательное влияние свободного газа на работу насоса возрастает по мере увеличения объема вредного пространства и становится более ощутимым при меньшей длине хода плунжера. Его можно сократить следующими мерами: (увеличением длины хода плунжера; увеличением погружения насоса под уровень жидкости в скважине, вследствие чего жидкость поступает в насос под большим давлением с меньшим содержанием свободного газа; установкой на приеме насоса специальных приспособлений - газовых якорей, которые отводят часть газа в затрубное пространство).
- уменьшение полезного хода плунжера по сравнению с ходом точки подвеса штанг за счет упругих деформаций насосных штанг и труб; . В первый момент подъема точки подвеса штанг плунжер остается неподвижным и начинает двигаться вверх лишь после того, как штанги растянутся на некоторую величину. В результате этого полезный ход плунжера под нагрузкой оказывается меньшим, чем перемещение точки подвеса штанг. Таким образом, в результате деформации колонны штанг и труб длина хода плунжера насоса оказывается уменьшенной на величину. Равную сумме их растяжений от веса столба жидкости..
- уменьшение объема откачиваемой жидкости (усадка) в результате ее охлаждения на поверхности и дегазации в сепарационных устройствах.
К переменным факторам, изменяющимся во времени, можно отнести:
- утечки между цилиндром и плунжером, которые зависят от степени износа насоса и наличия абразивных примесей в откачиваемой жидкости;
- утечки в клапанах насоса из-за их немгновенного закрытия и открытия и, главным образом, из-за их износа и коррозии;
- утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ, которые все время подвергаются переменным нагрузкам.
- .Влияние числа качаний и длины хода плунжера насоса. Формула, по которой подсчитывается теоретическая производительность насоса, показывает, что с увеличением числа качаний производительность насоса возрастает. В действительности же с увеличением насоса сначала возрастает, а затем начинает снижаться. Это происходит потому, что при большом числе качаний скорость перемещения плунжера увеличивается и жидкость, поступающая в насос не успевает заполнять освобождающийся объем цилиндра. Поэтому чрезмерное увеличение числа хода плунжера глубинного насоса не рекомендуется, и для многих скважин считается нормальным число качаний до 12-15 в минуту. Более целесообразно увеличивать производительность насоса путем удлинения хода плунжера при меньшем числе его ходов, что улучшает условия работы всей глубиннонасосной установки.
Каждому нарушению нормальной работы насоса соответствует своя характерная форма динамограммы. Зная, как изменяется форма динамограммы при тех или иных нарушениях, по динамо-грамме можно определить эти нарушения, не поднимая насоса на поверхность.
Таким образом, результирующий коэффициент подачи насоса можно представить как произведение нескольких коэффициентов, учитывающих влияние на его подачу различных факторов:
где η1 - коэффициент наполнения цилиндра насоса жидкостью, учитывающий влияние свободного газа; η2 - коэффициент, учитывающий влияние уменьшения хода плунжера; η3 - коэффициент утечек, учитывающий наличие неизбежных утечек жидкости при работе насоса; η4 - коэффициент усадки, учитывающий уменьшение объема жидкости при достижении ею поверхностных емкостей.
-
Нагрузки, действующие на колонну штанг. Максимальные и минимальные нагрузки. Влияние вязкости скважинной продукции и кривизны скважины на максимальные и минимальные нагрузки.
При работе глубиннонасосной установки на штанги и на трубы действуют различные виды нагрузок – статические от веса штанг и жидкости, силы инерции движущихся масс и др. После закрытия нагнетательного клапана статическая нагрузка от столба жидкости над плунжером перед началом его хода вверх передается на штанги, вызывая их растяжение. При этом трубы разгружаются и сокращаются. Плунжер остается неподвижным относительно труб, и полезный ход его начинается лишь после растяжения штанг и сокращения труб. Всасывающий клапан закрывается, вес жидкости со штанг передается на трубы, нагнетательный клапан открывается, и плунжер движется вниз. При этом статическая (постоянно действующая) нагрузка на головку балансира будет равна весу штанг в жидкости. Так как головка балансира с подвешенной к ней колонной штанг движется неравномерно, возникают ускорения и соответствующие инерционные и другие динамические нагрузки. Кроме того, в начале хода плунжера вверх, когда скорость его движения равна нулю, головка балансира уже движется с некоторой скоростью, которую она набрала в процессе растяжения штанг и сокращения труб. Вследствие этого следует удар плунжера о жидкость, в результате на штанги и головку балансира действуют динамические нагрузки