Геологическое строение и методы эксплуатации скважин на месторождении. работа. Сегодня Большие Антильские Острова извлекают объем углеводородов, который гарантирует выработку электроэнергии в стране, но этот объем покрывает примерно половину ее потребности в энергии задача
 Скачать 4.08 Mb.
|
|
Эксплуатация скважин, оборудованных скважинными штанговыми насосными установками (ШСНУ). (РИСУНОК 5) Скважинные штанговые насосы предназначены для откачивания из нефтяных скважин жидкости обводненностью до 99%, температурой до 130°С, содержанием сероводорода не более 50 мг/л, минерализацией воды не более 10 г/л. Наземное оборудование: Станок-качалка - это механизм, предназначенный для преобразования врщательного движения вала электродвигателя установки в возвратно- поступательное движение головки балансира. Станок-качалка сообщает штангам возвратно-поступательное движение. СК имеет гибкую канатную подвеску для соединения с верхним концом полированного штока и откидную или поворотную головку балансира для беспрепятственного подхода спуско-подъемных механизмов при подземном ремонте скважины. Основные узлы станка-качалки: пирамида, редуктор, электродвигатель - крепятся к единой раме, которая закрепляется на бетонном фундаменте. Кроме того, все СК снабжены тормозным устройством, необходимым для удержания балансира и кривошипов в любом заданном положении. Точка соединения шатуна с кривошипом может менять свое расстояние относительно центра вращения перестановкой пальца кривошипа в то или иное отверстие, которых для этого предусмотрено несколько. Этим достигается ступенчатое изменение амплитуды качаний балансира, т.е. длины хода штанг. Поскольку редуктор имеет постоянное передаточное число, то изменение частоты качаний достигается только изменением передаточного числа клиноременной трансмиссии и сменой шкива на валу электродвигателя на больший или меньший диаметр. Станки-качалки выполняются в двух исполнениях: СК и СКД по ОСТ 26-08-87 шести типоразмеров. Приделы изменения основных параметров следующие: грузоподъемность от 10 до 200 кН, длина хода балансира от 0,3 до м, число качаний в минуту 4,7........15,5, потребляемая мощность 1,7...55 кВт масса 10...320 кН. Оборудование устья скважины: Это оборудование предназначено для герметизации устья и регулирования отбора нефти в период фонтанирования при эксплуатации штанговыми скважинными насосами, а также для проведения технологических операций, ремонтных и исследовательских работ в скважинах, расположенных в умеренном и холодном макроклиматических районах. В связи с широким распространением однотрубной системы сбора продукции скважин при централизованных установках по сепарации газа и замеру дебитов сильно возросли давления на выкидах насосных установок. В некоторых случаях возникает необходимость иметь на устье скважин (удаленные скважины, высокие вязкости) давления, доходящие до 4 МПа. Это усложняет конструкцию устьевого оборудования и повышает к нему технические требования. Канатная подвеска: Сальниковый шток присоединяется к головке балансира с помощью канатной подвески. Конструкция канатной подвески допускает установку динамографа для снятия динамограммы (зависимость силы, действующей в точке подвеса, от хода штока). Кроме того, с помощью канатной подвески регулируется посадка плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плунжера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра. Штоки сальниковые устьевые ШСУ: Предназначены для соединения колонны насосных штанг с канатной подвеской станка-качалки. Применяются в умеренном и холодном макро климатическом районах. Их изготавливают из круглой холоднотянутой калиброванной качественной углеродистой стали марки 40. Подземное оборудование: Скважинные штанговые насосы: Скважинные штанговые насосы предназначены для откачивания их нефтяных скважин жидкости обводненностью до 99%, температурой более 130 С, содержанием сероводорода не более 50 г/л,минерализацией воды не более 10 г/л. Скважинные насосы представляют собой вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами. Спускаются в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и насосных штанг. Насосы разделяются на невставные (трубные) и вставные. Основные особенности их состоят в следующем. Невставные насосы: Цилиндр спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах без плунжера. Плунжер спускается отдельно на насосных штангах. Плунжер вводится в цилиндр вместе с подвешенным к плунжеру всасывающим клапаном. Чтобы плунжер довести до цилиндра насоса без повреждений через трубы, последние должны иметь внутренний диаметр больше наружнего диаметра плунжера (примерно на 6 мм).Для извлечения невставного насоса в случае замены или ремонта необходимо сначало извлеч штанги с висящим на их конце плунжером, а затем насосные трубы с висящим на их конце цилиндром насоса. Вставные насосы. Цилиндр в сборе с плунжером и клапанами спускается на штангах. В этом случае на конце насосных труб заранее устанавливается специальное посадочное устройство - замковая опора, на которой происходит посадка и уплотнение насоса. Для извлечения вставного насоса в случае ремонта достаточно извлеч только штанги, вместе с которыми извлекается весь насос. Поскольку при вставном насосе через трубы данного диаметра пропускается не только плунжер, но и цилиндр вместе с кожухом, то диаметр плунжера вставного насоса должен быть намного меньше диаметра трубного. Поэтому подача вставного насоса при трубах данного диаметра всегда меньше подачи невставного. Штанги насосные: Эти штанги служат соединительным звеном между наземным индивидуальным приводом станка-качалки и скважинным насосом. Предназначены для передачи возвратно поступательного движения плунжера насоса. Штанга представляет собой стальной стержень круглого сечения диаметром 12...28 мм и длиной 1000...8000 мм с высаженными резьбовыми концами. Резьба штанги метрическая специальная. Штанги в основном изготавливают из лигированных сталей и выпускают длиной 8000 мм и укороченные 1000, 1200, 1500, 2000 и 3000 мм как для нормальных, так и для коррозионных условий эксплуатации. Укороченные штанги применяются при регулировании длины колонны штанг с целью нормальной посадки плунжера штангового насоса. Они изготавливаются из стали той же марки и подвергаются такой же термообработке, что и штанги нормальной длины. Насосно-компрессорные трубы (НКТ): Насосно-компрессорные трубы бывают с гладкими и высаженными (равнопрочными) концами. Трубы с гладкими концами имеют равный диаметр по длине и поэтому в местах нарезки под муфтовые соединения несколько ослаблены. Трубы с высаженными наружу концами имеют утолщенные концы в местах нарезки под муфтовые соединения и поэтому повышенную прочность нарезной части трубы. НКТ в скважинах, особенно при ШСНУ, несут большую нагрузку. Кроме растяжения от действия собственного веса они подвержены нагрузке от веса столба жидкости, заполняющей НКТ, и иногда от веса колонны штанг при их обрыве в верхней части или при посадке плунжера на шток всасывающего клапана. В искривленных скважинах они подвергаются трению штанговыми муфтами. Правильное сопряжение резьбовых соединений НКТ достигается при приложении крутящего момента определенной величины. Поэтому важно использовать автоматы для свинчивания и развинчивания НКТ со специальным фрикционным регулятором момента. Недопустим спуск НКТ без смазки резьбовых соединений, а также их транспортировка без предохранительных колец и деревянных заглушек. Для уменьшения собственного веса труб при необходимости их спуска на большую глубину применяют ступенчатую колонну НКТ с большим диаметром вверху и малым внизу.  Рисунок 5. Общая схема ШСНУ 4.1 Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ) в EPEP-Центре: Эта система использует альтернативные насосы глубины движения с двумя клапанами, одним всасыванием и одним нагнетанием. Альтернативное движение передается насосными канатами и производится насосными установками, которые в большинстве случаев являются российскими производственными установками, которые эксплуатируются в течение длительного времени. Насосные агрегаты - не более чем кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение электродвигателем с редуктором. В настоящее время приобретение насосных агрегатов на международном рынке стоит от 30 000 до 60 000 долларов США. Из 162 насосных агрегатов, используемых в компании, что соответствует тому же количеству скважин, которые в настоящее время эксплуатируются с этими насосными системами, 90 имеют российское происхождение (из бывшего Союза Советских Социалистических Республик), 18 канадцев, полностью произведенных AMSCOP; 27 румынский (вулканский); 20 китайцев, это ROTAFLEX, еще одна система насосных агрегатов с маршрутами, превышающими пути обычных агрегатов; и, наконец, 7 североамериканских производства. Технические данные каждой из моделей насосных агрегатов, используемых в EPEP-Центре, приведены в Приложении 1-1 данного тезиса. Насосы, используемые в этих системах, известны как глубинные насосы, так как они закреплены на башмаке трубы, который, как правило, представляет собой металлическое кольцо, закрепленное на конце рабочей трубы, но в последние 10 лет Из-за необходимости увеличения производительности поршневых насосов этого типа перед изготовителями была поставлена задача решить эту проблему, создав насосы большого диаметра, которые не позволяют им спускаться внутрь производственной трубы, которая только Это позволяет проходить насосам диаметром до 63,5 мм поршня, эти насосы большого диаметра называются не вставленными насосами и опускаются вместе с трубой. В обоих случаях важным фактом при проектировании насосной системы является глубина насоса, в скважинах данного исследования наибольшая глубина насоса соответствует скважине Варадеро ВД-800 с 1828 м, самая низкая для КС -229 Кантельского Серпентинского водохранилища с 465 м и средней глубиной закачки 1179 м. При определении того, какой насос использовать для эксплуатации скважины, важно знать один из наиболее важных параметров, диаметр поршня. На данный момент компания использует 29 насосов диаметром 38,1 мм, 4 с 43,1 мм, 15 с 44,5, 9 с 50,5, 2 с 57,5 мм, 66 с 63,5 мм, 10 с 69,85 мм, 15 с маслом 82,5 и 12 из 120,6 мм, эти последние три диаметра соответствуют не вставленным насосам Чтобы рассчитать теоретическую производительность установленной насосной системы, важен не только диаметр поршня, но и тот же путь, который определяется насосным агрегатом, и положение коромысла в нем, кратчайший путь находится в Скважина CS-263, имеющая насосный агрегат UP5-1220-925 румынского производства (Vulcan) с высотой 0,64 м и самая крупная из скважин VD-702, VD-703, VD-704, VD-705, VD- 706, VD-707, VD-709, VD-711, VD-712, VD-713 и VD-717 с 7,31 м. Эти скважины в качестве насосного агрегата для ROTAFLEX китайского производства, это значение перемещения достигается только для этого типа насосной установки. Не потому, что это последний параметр откачки, о котором мы упомянем, он больше не важен: количество ударов в минуту, которое представляет количество ударов, которые насос делает за минуту, а среднее значение в компании составляет 4,51 ударов в минуту. минута, самая высокая - 8,5 в скважине CT-402a, а самая низкая - 2 в VD-548. Эксплуатация скважин, оборудованных электроцентробежными погружными насосными установками (ЭЦНУ) Электроцентробежный погружный насос (ЕПН), пожалуй, самый адаптируемый из большинства методов искусственного подъема для добычи нефти. Система ЕПН состоит из нижнего насоса, электрического кабеля и поверхностного контроля. Типичное предложение видно на рисунке 6, где нижний насос подвешен на полосе трубы, которая прикреплена к устью скважины и погружена в жидкость скважины. Насос соединен с погружным электродвигателем, который получает энергию через электрический кабель и поверхностный контроль. У ЕПН самая большая производительность, чем у любого из методов искусственного подъема. Стандартный поток ЕПН 60 Гц составляет от 100 до 90000 баррелей в сутки. Возможность обработки переменных скоростей позволяет расширить производственный поток за пределы этих показателей. Хотя большинство операторов склонны связывать скорости подъема насосов ЕПН с большими объемами, ЕПН производят в среднем менее 1000 баррелей в сутки общего объема жидкости при непрерывной работе. ЕПН используются для производства различных жидкостей, а также газов, химикатов и загрязнений, обычно присутствующих в этих жидкостях. В настоящее время ЕПН экономически эксплуатируются на большинстве известных нефтяных месторождений. Отношение вода-масло (WOR) не имеет значения при оценке этого предложения. Относительно высокими соотношениями газа и жидкости можно манипулировать, используя «конические (уменьшенные)» насосы и специальный газоотделитель на входе в насос. Агрессивные жидкости (содержащие H2S, CO2 или другие подобные коррозийные вещества) могут производиться с использованием специальных материалов и покрытий. Песок и аналогичные абразивные загрязнения могут быть получены с приемлемым сроком службы насоса с использованием специально модифицированных насосов и производственных процедур. ЕПН обычно не требуют ограждений для хранения, защитных оснований или защитных ограждений. ЕПН может эксплуатироваться в наклонной или наклонно-пробуренной скважине, хотя рекомендуемое рабочее положение находится в прямом участке скважины. Поскольку ESP могут иметь длину более 200 футов (61 м), операции на изгибе или изгибе могут серьезно повлиять на срок службы устройства и работу из-за горячих мест, где двигатель опирается на кожух. ЕПН может работать в горизонтальном положении. В этом случае срок службы будет определяться способностью протектора изолировать жидкость от скважины двигателя. В настоящее время ЕПН эксплуатируются в скважинах с температурой на дне (BHT) выше 350 ° F (176,67 ° C). Для работы в условиях высокой температуры требуются специальные компоненты двигателя и электрические кабели, способные поддерживать работу в этом рабочем режиме. ЕПН эффективно поднимают флюиды в скважинах глубже 12 000 футов. Эти насосы могут работать на рубашках размером всего 4½ дюйма. Многие исследования показывают, что ЕПН являются наиболее эффективным и наиболее экономичным методом повышения стоимости производимых баррелей. Эффективность системы колеблется от 18 до 68%, в зависимости от объема жидкости, высоты подъема и типа насоса. Самый большой недостаток ESP заключается в том, что он имеет узкую производительность по сравнению с другими формами искусственного подъема. Он манипулирует свободным газом из скважины, но воздействие больших объемов газа может быть разрушительным для насоса. На срок службы может повлиять некачественный источник питания. ЕПН исторически использовались для поднятия воды или скважин с низким содержанием нефти, которые похожи на водяные скважины. Тем не менее, в этом узком сегменте, из того, что вы видите, есть много возможностей и конфигураций оборудования. Типичные установки показаны на рисунках 7, 8, 9, 10.  Рисунок 6. Типичное предложение для погружного электронасоса.  Рисунок 7. Приложение с закрытым типом.  Рисунок 8. Применение типа нижнего разряда.  Рисунок 9. Применение типа нижнего впуска.  Рисунок 10. Применение типа сервиса Booster. Система ЕПН: Большие объемы, больше, чем 300 BPD. Применимо в различных скважинах, включая скважины с высоким отклонением и не вертикальные скважины. Колодцы затоплены или с высокими разрезами воды. Зрелые водяные жидкости. Хорошо тестирование операций. Колодцы с абразивными и газообразными жидкостями. Жидкости с высоким содержанием H2S и CO2. Выгода: Большие объемы и глубины. Высокая эффективность выше 1000 ударов в сутки. Низкий уровень обслуживания Минимальные требования к наземному оборудованию. Высокая коррозионная стойкость к средам на дне скважины. Наличные в наклонных и вертикальных колодцах с собачьей ногой. Приспосабливаемый к колодцам с рубашками больше чем 4 1/2 дюйма. Минимум движущихся частей. Ограничения: Требуется газовая скважина высокого давления или компрессоры. Эксплуатация изолированных одиночных скважин может быть неэкономичной. Ограничения по вязкости жидкости. Низкое давление внизу. Высокий против давления. Эксплуатация скважин малораспространенными насосными установками Установки роторно-вихревых насосов доказали свою технико-экономическую эффективность. Для успешного внедрения этого вида оборудования необходимо уточнить области их применения (скорее всего - малодебитные скважины, где КПД таких насосов сопоставим с КПД малодебитных ЭЦН), создать методику их подбора и эксплуатации, подготовить инфраструктуру обслуживания и ремонта. Интересным кажется применение в скважинах дисковых насосов. Эти насосы, которые известны также под названием "насосы Тесла", хорошо зарекомендовали себя при перекачке вязкой продукции (вплоть до жидкой целлюлозы), продукции с большим количеством механических примесей, с высоким содержанием свободного газа. Анализ нефтяных месторождений, которые предстоит осваивать в ближайшем будущем, показывает, что добыча нефти из них будет сопряжена именно с этими осложняющими факторами, в связи с чем, будущее скважинных дисковых насосов представляется очень перспективным. Неугасающий интерес нефтяников к струйным насосам связан с простотой конструкции и достаточно широкими добычными возможностями этого оборудования. Действительно, струйные аппараты имеют малую длину, малый диаметр, не имеют подвижных деталей, могут работать в горизонтальных и сильно искривленных скважинах, позволяют откачивать жидкость с большим содержанием механических примесей и свободного газа. Кроме того, оборудование позволяет регулировать величины подачи и напора за счет изменения параметров потока рабочей жидкости, подаваемой с поверхности земли. Еще одним преимуществом струйных насосов является возможность спуска и подъема этого вида оборудования в скважину без использования комплекса для подземного ремонта скважин - с помощью канатной техники или с помощью потока рабочей жидкости. Главным недостатком струйных насосов является их довольно низкий КПД, что в условиях постоянного роста стоимости электроэнергии не позволяет говорить о возможности широкого использования этого вида оборудования. Тем не менее, на наш взгляд имеется довольно большой фонд скважин, где струйные насосы имеют значительные преимущества перед другими видами оборудования. Это, в первую очередь, скважины, где невозможно постоянно использовать агрегаты подземного ремонта (болота, поймы рек, морской шельф), горизонтальные скважины, а также скважины с боковыми дополнительными стволами малого диаметра. Перспективным может быть и применение струйных насосов при освоении и пробной эксплуатации скважин. |