СДН_7_Сынбулатов. Контрольные вопросы по Разделу 7 по дисциплине Скважинная добыча нефти
 Скачать 119.28 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Институт дополнительного профессионального образования Программа профессиональной переподготовки «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Ответы на контрольные вопросы по Разделу № 7 по дисциплине «Скважинная добыча нефти» «Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами»
Уфа 2022 Классификация бесштанговых насосов 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). Принцип работы гидропоршневых насосов  Гидропоршневые насосы (ГПН) состоят из двух основных частей: гидравлического поршневого двигателя объемного типа D и соединенного с двигателем общим штоком поршневого насоса двухстороннего действия Н. Важным элементом ГПН, управляющим его работой, является золотниковое устройство 3. По принципу действия оно аналогично действию четырехходового крана. Внутренняя часть золотника с каналами может поворачиваться на 90° и занимать два положения. Такие переключения (повороты) осуществляются автоматически от штока двигателя. Под действием давления рабочей жидкости поршень 3 двигателя совершает ход вниз. Жидкость из-под поршня выходит через золотник в выкидной трубопровод 2 (кольцевое пространство). В конце хода вниз четырехходовой кран (золотник) автоматически поворачивается на 90°. Рабочая жидкость из трубопровода 1 (НКТ) благодаря новому положению золотника получает доступ в нижнюю полость цилиндра двигателя D, а отработанная жидкость из верхней полости цилиндра попадает в выкидную линию 2. Под действием давления рабочей жидкости, поступающей в нижнюю полость, поршень 3 совершает ход вверх. В конце хода вверх золотник, связанный со штоком двигателя, снова поворачивается на 90° в обратную сторону, а его каналы снова занимают первоначальное положение. Это обеспечивает поступление рабочей жидкости в верхнюю полость двигателя и ход вниз. Скорость перемещения поршня двигателя и число его ходов, очевидно, будет зависеть от скорости закачки рабочей жидкости. При малой скорости закачки число ходов поршня двигателя будет малым и наоборот. Однако число ходов не может увеличиваться беспредельно. Инерция поршневой группы агрегата, золотника и жидкости в каналах будет лимитировать число 1 ходов, которое обычно не превышает 100. Жестко со штоком двигателя связан поршень (плунжер) 4 скважинного насоса Н, который также совершает возвратно-поступательное движение. Цилиндр насоса имеет с обеих сторон по одному нагнетательному 5 и всасывающему 6 клапану. При ходе поршня 4 вниз пластовая жидкость под действием давления на глубине погружения насоса будет поступать в верхнюю полость цилиндра насоса, проходя по обводному каналу 7 и через верхний всасывающий клапан 6. Пластовая жидкость из нижней полости цилиндра при ходе поршня 4 вниз будет вытесняться через нижний нагнетательный клапан 5 в выкидной трубопровод 2 (кольцевое пространство), смешиваясь там с отработанной рабочей жидкостью. При ходе поршня 4 вверх в полости под поршнем будет происходить всасывание пластовой жидкости через нижний всасывающий клапан 6, а в полости над поршнем нагнетание пластовой жидкости через верхний нагнетательный клапан 5 в выкидной трубопровод 2, т. е. в кольцевое пространство. Конструктивно золотник выполнен в виде фасонной втулки, сидящей на штоке двигателя, которая может перемещаться в своем цилиндре с подводящими и отводящими каналами. В верхней и нижней частях штока двигателя имеются короткие пазы - каналы, через которые рабочая жидкость попадает в цилиндр золотника и смещает фасонную втулку для сообщения полостей цилиндра двигателя с трубопроводами 1 и 2. Благодаря двойному действию подача насоса почти в 2 раза больше подачи обычного плунжерного насоса одинарного действия при прочих равных условиях (диаметр, ход, габарит). Принцип работы струйных насосов Принципиальная схема струйного насоса представлена на рисунке Насос состоит из следующих основных элементов: канала подвода рабочего агента 1, активного сопла 2, канала подвода инжектируемой жидкости 3 (в области сопла этот канал часто называют приемной камерой), камеры смешения 4 и диффузора 5. Принцип работы струйного насоса заключается в следующем: рабочий агент при значительной потенциальной энергии подводится к соплу, где происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую. Струя рабочего агента, вытекающая из сопла, понижает давление в приемной камере, вследствие чего часть инжектируемой жидкости (продукция скважины) смешивается со струей рабочего агента и поступает в камеру смешения.
Принцип работы погружных вибрационных насосов Внутреннее устройство вибрационного насоса довольно простое, всего несколько основных элементов, определяющих специфику работы агрегата.  Силовой элемент насоса. Вибратор Нагнетающая камера Всасывающая камера. Амортизатор Шайбы. Шток. Обратные клапаны. Гайка, Резиновый поршень Каналы для отвода воды в трубопровод. Принцип работы вибрационного насоса Вибрационный насос работает за счет изменения давления в нагнетающей камере насоса. Подсос воды во всасывающую камеру обеспечивается возвратно-поступательными движениями резиновой диафрагмы/поршня. Если рассматривать более детально, то выглядит это примерно так. Когда агрегат включается в электрическую сеть, на обмотку катушки подается ток и вокруг образуется магнитное поле. В результате катушка П-образного сердечника (1) намагничивается и притягивает к себе вибратор (2) – катушку, находящуюся в нагнетающей камере. В результате этого резиновый поршень/диафрагма (10) через шток (7) изгибается внутрь и подтягивается ближе к нагнетающей камере, поэтому во всасывающей камере (4) создается разрежение, давление уменьшается. Пространство всасывающей камеры заполняется водой, которая подсасывается через обратные клапаны (8) из источника. Сама суть переменного тока такова, что на некоторое мгновение намагничивание исчезает, шток (7) отбрасывается обратно с помощью амортизатора (5). Поршень начинает давить на воду, находящуюся внутри всасывающей камеры, там повышается давление. Так как обратные клапаны (8) закрыты давлением воды, ей не остается ничего другого, как устремляться в нагнетающую камеру (3). Когда намагничивание снова появляется и шток оттягивается назад вместе с поршнем, в нагнетающей камере повышается давление и вода вытесняется по каналам (11) к трубопроводу. В это же самое время во всасывающей камере происходит разрежение и нагнетание воды из источника. Такие такты – намагничивание/размагничивание – происходят с частотой 100 раз в секунду. Возвратно-поступательные движения штока, по сути, являются вибрациями, за что данный вид насосов получил название «вибрационный». Примеры использования этих типов насосов Бесштанговые скважинные насосные установкиК ним относятся установки погружных центробежных (УЭЦН), винтовых и диафрагменных электронасосов. Электроэнергия в этом случае подается по кабелю, закрепленному на НКТ. Область применения УЭЦН - это высокодебитные обводненные, глубокие и наклонные скважины с дебитом 10 ¸ 1300 м3 /сут и высотой подъема 500¸2000м. Межремонтный период УЭЦН составляет до 320 суток и более. Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении типов УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки продукции нефтяных скважин, содержащих нефть, воду, газ и механические примеси. Установки типа УЭЦНМ имеют обычное исполнение, а типа УЭЦНМК - коррозионностойкое. Установки погружных винтовых сдвоенных электронасосов типа УЭВН5 предназначены для откачки из нефтяных скважин пластовой жидкости повышенной вязкости (до 1×103 м2 /с) температурой 70о С, с содержанием механических примесей не более 0,4 г/л, свободного газа на приеме насоса - не более 50% по объему. Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса состоит из насоса, электродвигателя с гидрозащитой, комплектного устройства, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода. В состав установок с подачами 63, 100 и 200 м3 /сут входит еще и трансформатор, так как двигатели этих установок выполнены соответственно на напряжение 700 и 1000 В. Установки погружных диафрагменных электронасосов УЭДН5 предназначены для эксплуатации малодебитных нефтяных скважин преимущественно с пескопроявлениями, высокой обводненностью продукции, кривыми и наклонными стволами с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм. Содержание попутной воды в перекачиваемой среде не ограничивается. Максимальная массовая концентрация твердых частиц 0,2% (2 г/л); максимальное объемное содержание попутного газа на приеме насоса 10%; водородный показатель попутной воды рН=6,0¸8,5; максимальная концентрация сероводорода 0,001% (0,01 г/л). Установки гидропоршневых насосов для добычи нефти (УГН)Современные УГН позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м3 /сут. при высоком содержании в скважинной продукции воды. Установки гидропоршневых насосов - блочные автоматизированные, предназначены для добычи нефти из двух - восьми глубоких кустовых наклонно направленных скважин в заболоченных и труднодоступных районах Западной Сибири и других районах. Откачиваемая жидкость кинематической вязкостью не более 15×10-6 м2/с (15×10-2 Ст) с содержанием механических примесей не более 0,1 г/л, сероводорода не более 0,01 г/л и попутной воды не более 99%. Наличие свободного газа на приеме гидропоршневого насосного агрегата не допускается. Температура откачиваемой жидкости в месте подвески агрегата не выше 120о С. Струйные насосыСтруйно-насосная установка представляет собой насосную систему механизированной добычи нефти, состоящую из устьевого наземного и погружного оборудования. Наземное оборудование включает сепаратор, силовой насос, устьевую арматуру, КИП; погружное оборудование - струйный насос с посадочным узлом (рис. 12). Струйные насосы отличаются отсутствием подвижных частей, компактностью, высокой прочностью, устойчивостью к коррозии и абразивному износу, дешевизной. КПД струйной установки приближается к КПД других гидравлических насосных систем. Рабочие характеристики струйного насоса близки к характеристикам электропогружного насоса. По данным НИПИ Гипроморнефтегаз срок службы струйного насоса в абразивной среде не менее 8 мес., теоретический отбор жидкости до 4000 м3 /сут. максимальная глубина спуска - 5000 м, масса погружного насоса 10 кг.В 1971 г. Крецом В.Г. были обоснованы и предложены схемы струйных установок для целей испытания, освоения и эксплуатации нефтяных скважин (НИИ ВН при ТПУ). Исследования вибрационного или звукового насоса для эксплуатации скважин показало возможность его практического применения для подъема продукции скважин, в том числе со значительным содержанием механических примесей. В основе вибрационного насоса лежит использование энергии чередующихся во времени удлинений и сжатий колонны насосно-компрессорных труб при действии на нее переменной возмущающей силы. Вибронасосная установка состоит из колонны обычных насосно-компрессорных труб, в муфтовых соединениях которой установлены шариковые клапаны. В отличие от шариковых клапанов глубинных плунжерных насосов шарики клапанов вибрационного насоса должны иметь меньшую массу; поэтому они изготавливаются из легких материалов на основе алюминия, пластических материалов и т.п. Клапан с принудительной посадкой шарика винтовой пружиной. Во избежание самоотворачивания труб, вследствие колебаний колонны муфты имеют специальные стопоры; снижение трения колонны НКТ в обсадной колонне достигается установкой центраторов. На устье колонна НКТ подвешивается на вибрационной плите, которая через несколько винтовых пружин опирается на опорную плиту. Жесткость пружин рассчитана таким образом, что под действием веса колонны НКТ не происходит их просадки; в то же время при работе насоса колонна НКТ может совершать вертикальные колебания с амплитудой 10-15мм. |
