1.7 Технико-эксплуатационная характеристика скважины № 20

Месторождение – Тарханское.

Способ эксплуатации – ШСНУ.

Продуктивный пласт – 3л-1.

Диаметр эксплуатационной колонны: D_эк=114 мм .

Глубина скважины: H = 1069 м.

Интервал перфорации: 13 м (1021-1034 м).

Пластовое давление: P_пл = 6.4 МПа.

Забойное давление: P_заб= 1.4 МПа.

Давление насыщения: Р_нас = 2.16 МПа.

Дебит по жидкости: Q= 25 м³/сут.

Газовый фактор: Г_ф = 12.2 м³/т.

Плотность попутной воды: ρ_в = 1150 кг/м³.

Плотность нефти: ρ_н = 881 кг/м³.

Коэффициент продуктивности: К_пр = 4,5 м³/сут/МПа.

Обводненность жидкости: n_в = 3 %.

Вязкость нефти: µ= 3.27 сПз.

2 Технико-технологический раздел

2.1 Особенности эксплуатации скважин штанговым скважинным насосом

Отличительная особенность штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ) состоит в том, что в скважине устанавливают плунжерный (поршневой) насос, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны штанг.

ШСНУ включает оборудование:

-наземное - станок-качалку (СК), оборудование устья;

-подземное - насосно-компрессорные трубы (НКТ), насосные штанги (ШН), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях.

Основными элементами СК являются стойка с балансиром, два кривошипа с двумя шатунами, редуктор, клиноременная передача, электродвигатель и блок управления, который подключается к промысловой линии силовой электропередачи.

ШСН состоит из цилиндра, плунжера, всасывающего и нагнетательного клапанов. Цилиндр ШСН крепится к НКТ. На нижнем конце цилиндра установлен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе плунжера вверх. Плунжер пустотелый (со сквозным каналом) имеет нагнетательный шариковый клапан, открывающийся при ходе плунжера вниз.

Электродвигатель через клиноремённую передачу и редуктор придаёт двум массивным кривошипам, расположенным с двух сторон редуктора, круговое движение. Кривошипно-шатунный механизм в целом превращает круговое движение в возвратно-поступательное движение балансира, который качается на опорной оси, укрепленной на стойке балансира, сообщает возвратно-поступательное движение штангам и через них плунжеру.

При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан под действием жидкости закрывается и вся жидкость, находящаяся над плунжером, поднимается вверх на высоту, равную длине хода плунжера. В это время скважинная жидкость через всасывающий клапан заполняется цилиндр насоса.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, жидкость под плунжером сжимается, и открывается нагнетательный клапан. В цилиндр погружаются штанги, связанные с плунжером. Таким образом, ШСН - поршневой насос одинарного действия, а в целом комплекс из насоса и штанг- двойного действия . Жидкость из НКТ вытесняется через тройник в трубопровод.

2.2 Наземное и подземное оборудование шсну

Станки-качалки - индивидуальный механический привод ШСН. В настоящее время на промыслах используются станки-качалки по ГОСТ 5866-76, например СК5-3-2500, указано: 5-наибольшая допускаемая нагрузка Р мах на головку балансира в точке подвеса штанг в тоннах (1т=10кН); 3-наибольшая длина хода устьевого штока; 2500-наибольший допускаемый крутящий момент М кр.мах. на ведомом валу редуктора в кг с. Дополнительно СК характеризуют числом n качаний балансира (двойных ходов) в мин., которое изменяется от 5 до 15 мин. Серийным производством пока освоено шесть типоразмеров (длина хода до 3,5 м; нагрузка до 120 кН; крутящий момент до 56 кН). Не выпускают станки-качалки в холодостойком исполнении.

Смонтирована СК на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель установлен на поворотной салазке. Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спуско - подъёмного (талевого блока, крюка, элеватора) и скважинного оборудования при ПРС.

Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для её сочленения с устьевым штоком к штангам имеется гибкая канатная подвеска. Она позволяет также регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плунжера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра и устанавливать динамограф для исследования работы оборудования.

Длина хода устьевого штока меняется путем изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). Число качаний n (частота движения головки балансира) изменяется сменой ведущего шкива на валу электродвигателя на другой с большим или меньшим диаметром, то есть регулирование работы СК дискретное.

Известны различные конструкции ШСН. Остановимся на конструктивных особенностях тех насосов, которые выпускает отечественная промышленность для нормальных и осложненных условий эксплуатации

По способу крепления в колонне НКТ различают вставные (НСВ), невставные (НСН) скважинные насосы (ОСТ 26-1424-76).

Вставной насос в собранном виде спускается внутрь НКТ на штангах. Крепление (посадка и уплотнение) НСВ происходит на замковой опоре, которая предварительно спускается на НКТ. Насос извлекается из скважины при подъеме только колонны штанг. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом при больших глубинах спуска.

Насос НСВ-1 включает цилиндр, плунжер, замок, нагнетательный, всасывающий и противопесочный клапаны. Всасывающий клапан ввернут в нижний конец цилиндра, а нагнетательный- плунжера. Для повышения надежности и долговечности насоса эти клапаны выполнены сдвоенными парами «седло-шарик». Вверху плунжера имеется шток с переводником под штанги. Замок и противопесочный клапан размещены в верхней части цилиндра.

Насос НСВ2 в отличие от насоса НСВ1 имеет замок в нижней части цилиндра. Насос сажается на замковую опору нижним концом. Это освобождает цилиндр насоса от циклической растягивающей нагрузки и позволяет значительно увеличить глубину подвески насосов. Если максимальная глубина спуска насосов НСВ1 не превышает 2500 м, то для насосов НСВ2 она составляет 2500-3000м.

Цилиндр невставного (трубного) скважинного насоса присоединяется к колонне НКТ и вместе с ней спускается в скважину. Плунжер НСН вводится через НКТ в цилиндр вместе с подвешенным к нему всасывающим клапаном на насосных штангах. Чтобы не повредить плунжер при спуске, его диаметр принимают меньшим внутреннего диаметра НКТ примерно на 6 мм. Применение НСН целесообразно в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом. Для смены насоса (цилиндра) необходимо извлекать штанги и трубы.

Насос НСН-1 состоит из цилиндра, плунжера, нагнетательного и всасывающего клапанов. В верхней части плунжера размещается нагнетательный клапан и шток с переводником под штанги. К нижнему концу плунжера с помощью наконечника на захватном штоке свободно подвешивается всасывающий клапан .При работе клапан сажается в седло корпуса .Подвешивать всасывающий клапан к плунжеру необходимо для слива жидкости из НКТ перед их подъёмом, а также для замены клапана без подъёма НКТ. Наличие захватного штока внутри плунжера ограничивает длину его хода, которая в насосах НСН1 не превышает 0,9 м.

Насос НСН2 выпускается с верхним и нижним креплениями цилиндра к НКТ. Во втором случае цилиндр насоса нижним концом устанавливается в муфте НКТ посредством переводника, а верхний конец его свободен , то есть цилиндр разгружен. Аналогично насосу НСВ2 с нижним креплением по сравнению с насосами НСН1, а также НСН2 с верхним креплением, увеличивается соответственно с 1200 и 1500 м до 2200 м.

Для откачки высоковязкой жидкости предназначен дифференциальный насос одностороннего действия НСВГ, состоящий из двух спаренных насосов, один из которых является рабочим, а другой создаёт дополнительное усилие для проталкивания плунжера в цилиндре при ходе вниз.

Насос НСВД в отличии от насоса НСВГ на нижнем конце нижнего плунжера имеет дополнительный всасывающий клапан , что создаёт дополнительную камеру для сжатия газированной жидкости.

Насос НСНА позволяет осуществлять форсированный отбор жидкости из скважин через НКТ, диаметр которых меньше диаметра плунжера.

Штанги предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса. Штанга представляет собой стержень круглого сечения с утолщенными головками на концах. Выпускают штанги из легированных сталей, диаметром (по телу) 19, 22,25 мм и длиной 8м для нормальных условий эксплуатации. Для регулирования длины колонны штанг с целью нормальной посадки плунжера в цилиндр насоса имеются также укороченные штанги «футовки» длиной 1; 1,2; 1,5; 2 и 3м.

Штанги соединяются муфтами. На утолщённом высаженном конце штанги имеются резьбовой ниппель под муфту, участки квадратного сечения под захват штанговыми ключами, упорные и опорные бурты в переходной зоне для посадки штанг на элеваторы при СПО. Особая штанга- устьевой шток, соединяющий колонну штанг с канатной подвеской. Поверхность его полирована (полированный шток). Он изготовляется без головок, а на концах имеет стандартную резьбу.

Резьба штанг и муфт должна быть защищена предохранительными колпачками и пробками от повреждений, грязи и влаги.

Устьевое оборудование предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважины и подвешивания колонны НКТ. Устьевое оборудование типа ОУ включает: устьевой сальник, тройник, крестовину, запорные краны и обратные клапаны.