Содержание Введение. Современное состоянии в области применение ушгн на месторождениях ур общий раздел
 Скачать 219.67 Kb.
|
|
Содержание Введение. Современное состоянии в области применение УШГН на месторождениях УР 1.Общий раздел 1.1. Конструкция и назначение установок штангового глубинного насоса 1.2. Факторы, влияющие на работу установок штангового глубинного насоса 2.Технологический раздел 2.1. Классификация нарушений в режимах работы установок штангового глубинного насоса 2.1.1. Механические примеси 2.1.2. Солеотложения 2.1.3. Асфальтосмолопарафиновые отложения и гидратообразования 2.1.4. Коррозия 2.1.5. Влияние свободного газа 2.2. Анализ эффективности методов, применяемых для увеличения межремонтного периода работы скважин оборудованных УШГН 2.3. Расчет технологической эффективности при реализации проектируемой технологии 3.Организационный раздел 3.1. Производственная безопасность, охрана труда при проведении работ по увеличению межремонтного периода работы скважин оборудованных УШГН 3.2. Охрана окружающей среды при проведении работ по увеличению межремонтного периода работы скважин оборудованных УШГН Заключение Обоснование эффективности от проведений мероприятий по увеличению межремонтного периода работы УШГН Список используемой литературы Введение Одним из наиболее распространенных механизированных способов эксплуатации скважин является способ с использованием скважинного насоса с приводом, расположенным на поверхности. Свыше 65 % действующего фонда скважин оснащены штанговыми скважинными насосными установками (ШСНУ). С помощью ШСНУ добывается около 30 % всей нефти. Такое широкое распространение эксплуатации скважин штанговыми установками объясняется тем, что этот способ наиболее экономичный и гибкий в отношении регулирования отбора жидкости. К преимуществам ШСНУ относится: -простота конструкции, -простота обслуживания и ремонта в промысловых условиях, -удобство регулировки, возможность обслуживания установки работниками низкой квалификации, -малое влияние на работу ШСНУ физико-химических свойств откачиваемой жидкости, -высокий КПД, -возможность эксплуатации скважин малых диаметров. Эффективность добычи нефти штанговыми насосами в основном зависит от правильного подбора оборудования и установления оптимальных режимов откачки жидкости. Различие нефтяных скважин по объему продукции и требуемой высоте ее подъема определяет необходимость иметь размерный ряд по мощности штанговых насосных установок. Разнообразие профилей скважин, состава продукции обуславливает необходимость иметь несколько конструктивных вариантов внутрискважинных элементов оборудования, наиболее приспособленных к условиям эксплуатации, и варианты исполнения этих элементов оборудования, соприкасающихся с продукцией, так же и по применяемым материалам, с тем чтобы обеспечить их наибольшую износостойкость, коррозионную стойкость и коррозионно-усталостную прочность в условиях воздействия различных сред. Глобальной задачей проектирования оптимальных ШСНУ является создание не только отдельных типоразмеров, но и размерных рядов элементов оборудования ШСНУ, обеспечивающих минимизацию затрат при совокупности их применения. За последние годы на промыслах появились новые станки-качалки типа СКД, усовершенствованные подъемные агрегаты, скважинные насосы, специальная техника, механизмы и инструменты. Повсеместно проводится широкая работа по борьбе с коррозией нефтепромыслового оборудования и с отложениями солей и парафинов, а также по охране окружающей среды. Появились новые дозаторы, химические реагенты и технология их применения. 1.Общий раздел 1.1. Конструкция и назначение установок штангового глубинного насоса Добыча нефти при помощи штанговых насосов - самый распространенный способ искусственного подъема нефти. Отличительная особенность ШСНУ состоит в том, что в скважине устанавливают плунжерный (поршневой) насос, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны штанг. Перед другими механизированными способами добычи нефти УШГН имеют следующие преимущества: -обладание высоким коэффициентом полезного действия; -проведение ремонта возможно непосредственно на промыслах; -для первичных двигателей могут быть использованы различные приводы; -установки ШГН могут применяться в осложненных условиях эксплуатации - в пескопроявляющих скважинах, при наличии в добываемой нефти парафина, при высоком газовом факторе, при откачке коррозионной жидкости. Есть у штанговых насосов и недостатки. К основным недостаткам относятся: -ограничение по глубине спуска насоса (чем глубже, тем выше вероятность обрыва штанг); -малая подача насоса; -ограничение по наклону ствола скважины и интенсивности его искривления (неприменимы в наклонных и горизонтальных скважинах, а также в сильно искривленных вертикальных) Конструктивно оборудование УШГН включает в себя наземную и подземную часть. К наземному оборудованию относятся: · привод (станок-качалка) - является индивидуальным приводом штангового глубинного насоса, спускаемого в скважину и связанного с приводом гибкой механической связью - колонной штанг; · устьевая арматура с сальниками полированного штока предназначена для уплотнения штока и герметизации устья скважины. К подземному оборудованию относятся: · насосно-компрессорные трубы (НКТ), являющиеся каналом, по которому добываемая жидкость поступает от насоса на дневную поверхность. · глубинный насос, предназначенный для откачивания из скважины жидкости, обводненной до 99% с температурой не более 130°С вставного или не вставного типов · штанги - предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру глубинного насоса от станка - качалки и является своеобразным штоком поршневого насоса. На рисунке 1 представлена схема штанговой скважинно-насосной установки (УШГН).  Рисунок 1. Схема штанговой скважинно-насосной установки (УШГН) 1 - эксплуатационная колонна; 2 - всасывающий клапан; 3 - цилиндр насоса; 4 - плунжер; 5 - нагнетательный клапан; 6 - насосно-компрессорные трубы; 7 - насосные штанги; 8 - крестовина; 9 - устьевой патрубок; 10 - обратный клапан для перепуска газа; 11 - тройник; 12 - устьевой сальник; 13 - устьевой шток; 14 - канатная подвеска; 15 - головка балансира; 16 - балансир; 17 - стойка; 18 - балансирный груз; 19 - шатун; 20 - кривошипный груз; 21 - кривошип; 22 - редуктор; 23 - ведомый шкив; 24 - клиноременная передача; 25 - электродвигатель на поворотной салазке; 26 - ведущий шкив; 27 - рама; 28 - блок управления. Установка работает следующим образом. Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки, где вращательное движение, получаемое от двигателя при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг. При ходе плунжера вверх в цилиндре насоса снижается давление и нижний (всасывающий) клапан поднимается, открывая доступ жидкости (процесс всасывания). Одновременно столб жидкости, находящийся над плунжером, прижимает к седлу верхний (нагнетательный) клапан, поднимается вверх и выбрасывается из НКТ в рабочий манифольд (процесс нагнетания). При ходе плунжера вниз верхний клапан открывается, нижний клапан давлением жидкости закрывается, а жидкость, находящаяся в цилиндре, перетекает через полый плунжер в НКТ.  Рисунок 2. Станок-качалка типа СКД 1 - подвеска устьевого штока; 2 - балансир с опорой; 3 - стойка (пирамида); 4 - шатун; 5 - кривошип; 6 - редуктор; 7 - ведомый шкив; 8 - ремень; 9 - электродвигатель; 10 - ведущий шкив; 11 - ограждение; 12 - поворотная плита; 13 - рама; 14 - противовес; 15 - траверса; 16 - тормоз; 17 - канатная подвеска. Станок-качалка (рисунок 2), является индивидуальным приводом скважинного насоса. Станок-качалка сообщает штангам возвратно-поступательное движение, близкое к синусоидальному. СК имеет гибкую канатную подвеску устьевого штока и откидную или поворотную головку балансира для беспрепятственного прохода спуско-подъемных механизмов (талевого блока, крюка, элеватора) при подземном ремонте. Балансир качается на поперечной оси, укрепленной в подшипниках, и сочленяется с двумя массивными кривошипами с помощью двух шатунов, расположенных по обе стороны редуктора. Кривошипы с подвижными противовесами могут перемещаться относительно оси вращения главного вала редуктора на то или иное расстояние вдоль кривошипов. Противовесы необходимы для уравновешивания станка-качалки. Все элементы станка-качалки: стойка, 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 сочленения шатуна с кривошипом может менять свое расстояние относительно центра вращения перестановкой пальца кривошипа в то или иное отверстие. Этим достигается ступенчатое изменение амплитуды качаний балансира, т.е. длины хода плунжера. 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. Скважинные штанговые насосы являются гидравлической машиной объемного типа, где уплотнение между плунжером и цилиндром достигается за счет высокой точности их рабочих поверхностей и регламентируемых зазоров. Конструктивно все скважинные насосы состоят из цилиндра, плунжера, клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей. При конструкции насосов соблюдается принцип максимально возможной унификации указанных узлов и деталей для удобства замены изношенных деталей и сокращения номенклатуры потребных запасных частей. Насосы применяются следующих видов: · невставные · вставные. Невставные насосы спускаются в полуразобранном виде. Сначала на НКТ спускают цилиндр насоса. А затем на штангах спускают плунжер с обратным клапаном. Невставной насос прост по конструкции. Цилиндр невставного насоса крепится непосредственно на колонне НКТ, обычно в нижней ее части. Ниже цилиндра находится замковая опора, в которой запирается всасывающий клапан. После спуска в скважину цилиндра и замковой опоры начинается спуск плунжера на колонне штанг. Когда в скважину спущено то количество штанг, которое необходимо для захода плунжера в цилиндр и посадки всасывающего клапана на замковую опору, производится окончательная подгонка высоты подвески плунжера. Всасывающий клапан опускается в скважину, закрепленный на нижнем конце плунжера с помощью захватного штока. Когда всасывающий клапан приводит в действие замковую опору, последняя запирает его с помощью механического замка или фрикционных манжет. Затем плунжер освобождается от всасывающего клапана путем вращения штанговой колонны против часовой стрелки. После этого компоновка плунжера приподнимается от всасывающего клапана на высоту, необходимую для свободного хода плунжера вниз. Поэтому при необходимости замены такого насоса приходится поднимать из скважины сначала плунжер на штангах, а потом и НКТ с цилиндром. Вставные штанговые насосы спускают в скважину в собранном виде. Предварительно в скважину опускается замковая опора на или рядом с последней НКТ. В зависимости от условий в скважине в нее опускается механический нижний замок или нижний замок манжетного типа, если насос с замком внизу, либо механический верхний замок или верхний замок манжетного типа, если насос с замком наверху. Затем в скважину на колонне штанг опускается вся насосная установка с узлом посадки на замковую опору. После фиксации насоса на замковой опоре подгоняют высоту подвески плунжера так, чтобы он находился как можно ближе к нижнему основанию цилиндра. В скважинах с большим содержанием газа желательно выполнить подвеску так, чтобы подвижный узел насоса почти касался нижнего основания цилиндра, т.е. довести до минимума расстояние между всасывающим и нагнетательным клапаном при ходе плунжера вниз. Соответственно для смены такого насоса не требуется лишний раз производить спуск-подъем труб. Вставной насос работает по тому же принципу, что и невставной. И тот и другой вид насоса имеет как свои преимущества, так и недостатки. Для каждых конкретных условий применяют наиболее подходящий тип. Например, при условии содержания в нефти большого количества парафина предпочтительно применение невставных насосов. Парафин, откладываясь на стенках НКТ, может заблокировать возможность поднятия плунжера вставного насоса. Для глубоких скважин предпочтительнее использовать вставной насос, чтобы снизить затраты времени на спуск-подъем НКТ при смене насоса. Различают следующие типы скважинных насосов (рисунок 3): НВ-1 - вставные с замком наверху; НВ-2 - вставные с замком внизу; НН - невставные без ловителя; НН-1 - невставные с захватным штоком; НН-2С - невставные с ловителем. В условном обозначении насоса, например, НН2БА-44-18-15-2, первые две буквы и цифра указывают тип насоса, следующие буквы - исполнение цилиндра и насоса, первые две цифры - диаметр насоса (мм), последующие длину хода плунжера (мм) и напор (м), уменьшенные в 100 раз и последняя цифра - группу посадки.  Рисунок 3. Типы скважинных штанговых насосов Применение насосов НН предпочтительно в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом, а насосы типов НВ в скважинах с небольшим дебитом, при больших глубинах спуска. Чем больше вязкость жидкости, тем принимается выше группа посадки. Для откачки жидкости с высокой температурой или повышенным содержанием песка и парафина рекомендуется использовать насосы третьей группы посадки. При большой глубине спуска рекомендуется применять насосы с меньшим зазором. Насос выбирают с учетом состава откачиваемой жидкости (наличия песка, газа и воды), ее свойств, дебита и глубины его спуска, а диаметр НКТ - в зависимости от типа и условного размера насоса. Принцип работы насосов заключается в следующем. При ходе плунжера вверх в межклапанном пространстве цилиндра создаётся разряжение, за счёт чего открывается всасывающий клапан и происходит заполнение цилиндра. Последующим ходом плунжера вниз межклапанный объём сжимается, за счёт чего открывается нагнетательный клапан и поступившая в цилиндр жидкость перетекает в зону над плунжером. Периодические совершаемые плунжером перемещения вверх и вниз обеспечивают откачку пластовой жидкости и нагнетания ее на поверхность в полость труб. При каждом последующем ходе плунжера в цилиндр поступает почти одно и тоже количество жидкости, которая затем переходит в трубы и постепенно поднимается к устью скважины. 1.2. Факторы, влияющие на работу установок штангового глубинного насоса К факторам влияющим на коэффициент подачи насоса относятся: 1. Деформация колонны штанг и колонны насосно-компрессорных труб так как насосы опускаются на большую глубину до 3500 м, то нагрузка на головку балансира (особенно при ходе плунжера вверх) очень велика и в соответствии с законом Гука происходит удлинение колонны штанг на некоторую величину до 30 см. При ходе плунжера вниз действует давление на основание (седло клапана и клапан) и происходит незначительное удлинение колонны насосно-компрессорных труб. В следствии этого длина хода полированного штока больше длины хода плунжера на величину деформации штанг и труб. 2. Усадка жидкости. В скважинных условиях (на уровне приема насоса температура жидкости выше, чем в поверхностных условиях кроме того в жидкости растворен попутный газ, который десорбируется (выделяется) на устье скважины. В связи с этим объем жидкости в скважинных условиях меньше, чем в поверхностных. И коэффициент подачи снижается за счет этого фактора. 3. Неполное заполнение связана с двумя факторами. Влияние вредного пространства между плунжером и всасывающем клапаном и при движении плунжера вверх происходит снижение давления и выделение свободного газа. 4. Утеки в клапанах и плунжерной паре. В процессе работы штанговых насосов происходит абразивный износ движущихся частей насоса: плунжерные пары всасывающий и нагнетательный клапан. Вследствие износа происходит утечки жидкости и снижение коэффициента подачи насоса. Контроль за работой скважин, оборудованной УШГН, осуществляют путем ее исследования и динамометрирования. Исследование скважин. Насосные скважины, оборудованные УШГН, исследуют в основном при установившихся режимах с целью получения индикаторной линии Q и установления зависимости дебита от режимных параметров работы установки. По данным исследования аналогично, как и при других способах эксплуатации, определяют параметры пласта: пластовое давление, проницаемость, продуктивность, пористость и устанавливают режим работы скважины. Дебит скважины равен подаче установки. Из этого можно сделать вывод, что дебит можно менять либо изменением длины хода штока (изменение места сочленения шатуна с кривошипом перестановкой пальца шатуна на кривошипе), либо изменением числа качаний (смена диаметра шкива на валу электродвигателя). По сравнению с другими способами эксплуатации скважин особенность исследования в данном случае связана с определением забойного давления. Для прямого измерения забойного давления в затрубном пространстве (поскольку в НКТ находятся штанги) на стальной проволоке через патрубок устьевого оборудования при эксцентричной подвеске НКТ спускают малогабаритный скважинный манометр диаметром 22-25 мм. В глубоких и искривленных скважинах возможны прихваты и обрывы проволоки. Прямые измерения забойного давления обеспечивают получения надежных результатов исследования, поэтому представляет интерес применения датчиков давления, постоянно находящихся в скважине. Определение глубины от устья скважины до динамического уровня жидкости, устанавливающегося при каждом режиме откачки, осуществляют с помощью эхолота. Сущность эхометрии заключается в следующем. В затрубное пространство с помощью датчика импульса звуковой волны (пороховой хлопушки) посылается звуковой импульс. Звуковая волна, пройдя по стволу скважины, отражается от уровня жидкости, возвращается к устью скважины и улавливает кварцевым чувствительным микрофоном. Микрофон соединен через усилитель с регистрирующем устройством, которое записывает все сигналы (исходные и отраженные) на миконе в виде диаграммы. Измеряя длину записи на эхограмме, определяют время прохождения звукового сигнала от устья до уровня и обратно. Тогда вычисляют расстояние от устья до динамического уровня. Скорость зависит от давления, температуры и плотности газа. Для ее определения на колонне НКТ вблизи уровня на заданной глубине предварительно при очередном ремонте устанавливают репер-отражатель. В качестве репера служит утолщенная муфта или отрезок трубы, который на 50-65 % перекрывает затрубное пространство. На эхограмме получают сигнал, отраженный от репера. Тогда определяют аналогично время прохождения волны до репера и обратно, скорость звука. Динамометрирование установок. Диаграмму нагрузки на устьвой шток в зависимости от его хода называют динамограммой, а ее снятие динамометрированием УШГН. Это осуществляется с помощью динамографа. В зависимости от принципа работы различают механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и другие динамографы. Наиболее распространенны гидравлические динамографы ГДМ-3 действующая на шток нагрузка передается через рычажную систему на мембрану камеры, заполненной жидкостью (спиртом или водой), где создается повышенное давление. Давление жидкости в камере, пропорциональное нагрузке на шток, передается по капиллярной трубке на геликсную пружину. При увеличении давления геликсная пружина разворачивается, а перо, прикрепленное к ее свободному концу, чертит линию на бумажном диаграммном бланке. Для снятия динамограммы измерительную часть динамографа вставляют между траверсами канатной подвески штанг, а нить приводного механизма самописца прикрепляют к неподвижной точке (устьевому сальнику). Известны динамографы механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и др. Однако наибольшее распространение получили гидравлические динамографы, в которых нагрузка на полированный шток передается через рычажную систему на упругую диафрагму камеры, заполненной жидкостью. Давление жидкости в камере, пропорциональное усилию в штоке, по капилляру передается геликсной пружине. При увеличении давления геликсная пружина разворачивается и поворачивает перо, которое чертит линию на бумажном бланке, закрепленном на подвижном столике или барабане.  Рисунок 4. Принципиальная схема гидравлического динамографа и его установки между траверсами канатной подвески 1 - шнур; 2 - шкив ходового вита; 3 - ходовой винт столика; 4 - направляющие салазки столика; 5 - бумажный бланк, прикрепляемый к столику; 6 - перо геликсной пружины; 7 - геликсная пружина; 8 - капиллярная трубка, соединяющая геликсную пружину с полостью силоизмерительной камеры; 9, 10 - нажимной диск; 11 - верхний рычаг силоизмерителыюй части; 12 - нижний рычаг силоизмерительной части Перемещение столика пропорционально ходу полированного штока. Таким образом, смещение пера, пропорциональное усилиям в штоке, соответствует оси ординат, а смещение столика, пропорциональное ходу штока, - оси абсцисс. Стандартное оборудование УШГН предусматривает возможность установки динамографа в разъеме между траверсами канатной подвески. Приводной механизм столика или барабана с помощью шнура соединяется с неподвижной точкой - сальником устьевого оборудования. При движении штока вверх шнур разматывается со специального шкива, который при этом поворачивается на несколько оборотов, вращая червячный ходовой винт, и перемещает столик. Одновременно при этом заводится спиральная возвратная пружина. При обратном ходе столик возвращается в исходное положение с помощью возвратной пружины, вращающей червяк и шкив в обратном направлении. Шнур при этом наматывается на шкив, оставаясь в натянутом состоянии. К прибору придается три сменных шкива различного диаметра. |