7. Оптимизация работы ушгн на скважинах тарасовского месторождения

7.1. Оптимизация работы добывающей установки на скважине №3253

Исходные данные по рассматриваемой скважине приведены в таблицах 7.1., 7.2.

Таблица 7.1.

Глу- бина спуска,   м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
823	НН2Б-57	UP9T-2500-3	73	60	192	59,7	28,2	45,6	28,05	6,5

Таблица 7.2.

Длина хода s, м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
2,5	11	159,7	148,3	80	325	0,76	0	70	80

Для оценки эффективности использования скважины определим коэффициент продуктивности:

(1)

Столь высокий коэффициент продуктивности свидетельствует, что добывные возможности данной скважины ограничиваются лишь характеристиками станка-качалки.

Рассмотрим возможность увеличения дебита скважины.

Минимальное забойное давление, определяемое условием сохранения целостности коллектора, составляет 9,5-10 МПа, поэтому существует реальная возможность снижения забойного давления до 13,5 МПа, тогда потенциальный дебит скважины будет:

Забойное давление можно снизить и дальше, однако это вызывает падение динамического уровня на неприемлемую величину.

Столь высокий дебит не мог быть реализован вследствие невозможности применения ЭЦН, и отсутствия соответствующего станка –качалки, однако после появления М – 912 DS фирмы “Лафкин” данная проблема решается.

Подбор оборудования осуществим следующим образом.

Т.к. для конкретных условий данного месторождения экспериментально установлен коэффициент подачи при оптимальных условиях равный 0,65-0,75, то из условия достижения дебита в 100 м³ и задаваясь коэффициентом подачи 0,7, получим необходимую теоретическую подачу:

м³. ^. (2)

Для насосов типа НН2Б-57 длина хода плунжера ограничивается 6 метрами, предварительно устанавливаем длину хода полированного штока 5,6м.

Подача насоса определяется по формуле

(3)

где b – коэффициент, зависящий от конструкции колонны штанг: для двухступенчатых b = 1,22; для трехступенчатых b = 1,13.

Значения коэффициента А₄ для насосов диаметром 57мм и плотности жидкости 850 кг/м³ равно 0,356.

Глубину спуска насоса L оставляем прежней – 823 м., т.к. она обеспечивает необходимое давление на приеме насоса, равное 2 МПа, при этом величину Н_Д определяем по новому забойному давлению:

(4)

Из формулы (3) определим число качаний n=6.3

Таким образом, окончательно устанавливаем длину хода полированного штока 5,6м и число качаний 6,3 при подаче 100м³.

Результаты расчета представлены в таблицах 7.3. и 7.4.

Таблица 7.3.

Глу- бина спуска,   м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
823	НН2Б-57	М – 912 DS	73	60	192	142,8	71,8	100	28,05	6,3

Таблица 7.4.

Длина хода s, м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
5,6	11	159,7	130,5	80	325	0,70	0	70	80

Данное мероприятие позволяет увеличить добычу нефти на 33,7т/сут, а также дает возможность накопления производственного опыта эксплуатации такой малораспространенной установки как М – 912 DS фирмы “Лафкин”.

7.2. Оптимизация работы добывающей установки на скважине №1573

Исходные данные по рассматриваемой скважине приведены в таблицах 7.5, 7.6.

Таблица 7.5.

Глу- бина спуска,   м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
1200	НН2Б-44	СКД 8-3-4000	73	-	-	30,2	7,2	15	9,5	4,8

Таблица 7.6.

Длина хода s, м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
2,5	10	173	124	474	820	0,51	0	65	85

Очевидно, данная скважина может эксплуатироваться с большей эффективностью. К этому выводу склоняют высокое забойное давление и довольно низкий коэффициент подачи насоса, поэтому с целью оптимизации работы скважины предполагаем смену насоса на НВ1Б-38 – т.к. дебит в 15-20 м³ , согласно рекомендаций НГДП может быть достигнут применением НВ-38, либо НН(В)-44.

Далее все расчеты также будут вестись в соответствии с рекомендациями НГДП.

Данная скважина может работать с большим дебитом, т.к. есть возможность уменьшить забойное давление, предположим увеличение дебита на 2 м³ , тогда для этого потребуется снизить забойное на 1 МПа, что допустимо, т.к. минимальное забойное давление, определяемое условием сохранения целостности коллектора, составляет 9,5-10 МПа.

Подбор оборудования осуществим следующим образом. Т.к. для конкретных условий данного месторождения экспериментально установлен коэффициент подачи при оптимальных условиях равный 0,65-0,75, то из условия достижения дебита в 17 м³ и задаваясь коэффициентом подачи 0,7, получим необходимую теоретическую подачу:

м³.

Глубину спуска насоса L оставляем прежней - 1400м, т.к. она обеспечивает необходимое давление на приеме насоса, равное 2 МПа, при этом величину Н_д определяем по новому забойному давлению:

Принимая во внимание рекомендации цеха и обобщая данные по эксплуатации скважин ШГН в НГДП, число качаний ограничим числом 5, и определим из формулы (3) длину хода плунжера S:

где значение коэффициента А₄ для насосов диаметром 38 мм и плотности жидкости 850 кг/м3 равно 0,184.

Т.к скважин с таким ходом плунжера ввиду унификации оборудования в цеху нет, то принимаем ближайшее значение длины хода плунжера встречающееся в цеху, равное 3 м.

Далее методом последовательного подбора значений n определяем искомое число качаний. Результатом является число качаний равное 5,3.

Тип станка качалки не меняем, число и компоновку штанг также оставляем прежней – их изменение нецелесообразно.

Результаты расчета представлены в таблицах 7.7. и 7.8.

Таблица 7.7.

Глу- бина спуска, м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
1400	НВ1Б-38	СКД 8-3-4000	73	-	-	24,2	8,2	17	9,5	5,3

Таблица 7.8.

Длина хода s м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
3	10	173	114	474	930	0,7	0	65	85

Таким образом, смена насоса с НН-44 на НВ-38 с длиной хода плунжера 3м и числом качаний 5,3 позволяет увеличить дебит по нефти с 7,2 до 8,2 м³/сут, увеличить коэффициент подачи с 0,51 до 0,7, снижая таким образом

удельный расход электроэнергии на добычу нефти, а также способствуя эксплуатации установки с большим кпд.

7.3. Оптимизация работы добывающей установки на скважине №1817

Исходные данные по рассматриваемой скважине приведены в таблицах 7.9., 7.10.

Таблица 7.9.

Глу- бина спуска,   м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
1400	НСВ1-38	ПФ8-3-0-4000	73	60	192	32,3	9,17	24	48,05	11

Таблица 7.10.

Длина хода s, м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
1,8	17	164,1	147,6	220	460	0,74	0	70	80

Используемый на данной скважине тип станка качалки – ПФ8 отличается малыми габаритными размерами, и был введен в эксплуатацию во время экспериментов по установлению приемлемого характера работы скважин, оборудованных ШГН, в связи с дренированием продуктивных пластов и увеличением обводненности возникла необходимость увеличения дебита скважины. Так как ход полированного штока имеет возможность изменения длины в пределах до 2м, проблему попытались решить увеличением числа двойных ходов плунжера. Достижение нужного эффекта сопровождалось частыми обрывами тросов станка-качалки, значит назрела необходимость оптимизации работы установки.

Рассматривая основную проблему – порыв тросов, делаем вывод о неправильно установленном режиме работы установки, учитывая что нагрузки на УШГН не превышают допустимых и нареканий на работу насоса не возникает, напрашивается заключение о необходимости смены станка-качалки.

Подбор станка-качалки производим по диаграмме А.Н. Адонина. С учетом необходимости сохранения дебита скважины и имеющегося в цеху оборудования выбираем наиболее близкую по характеристикам к СК-8-3,5-4000(согласно А.Н. Адонину) СКД-8-3-4000.

Теперь необходимо подобрать режим работы установки, при этом необходимо сохранить высокий имеющийся коэффициент подачи насоса, значит сохранить теоретическую подачу в 32,3 м³.

Как известно, подача насоса определяется по формуле (3)

где b – коэффициент, зависящий от конструкции колонны штанг: для двухступенчатых b=1,22; для трехступенчатых b=1,13.

Значения коэффициента А₄ для насосов диаметром 38мм и плотности жидкости 850 кг/м3 равно 0,184.

Принимая во внимание рекомендации цеха и обобщая данные по эксплуатации скважин ШГН в НГДП, число качаний ограничим числом 6, и определим из формулы (3) длину хода плунжера S:

Т.к. для данного типоразмера УШГН длина хода плунжера ограничивается 3 метрами, то принимаем за длину хода именно это значение.

Далее методом последовательного подбора значений n определяем искомое число качаний. Результатом является число качаний равное 6.7

Тип насоса оставляем прежним.

Результаты расчета представлены в таблицах 7.11. и 7.12.

Таблица 7.11.

Глу- бина спуска, м	Тип насоса	Тип СКН	Диа- метр НКТ, мм	Диа- метр хвост. мм	Длина хвосто- вика	Теорети- ческая произв.	Дебит		Обвод- нен- ность, % об
										Число качаний n, кач/мин
							Нефти, т/сут	Жид- кости, м3/сут
1400	НСВ1-38	СКД-8-3-4000	73	60	192	32,3	9,17	24	48,05	6,7

Таблица 7.12.

Длина хода s м	Давле- ние буф.	Давле- ние пласт.	Давле- ние заб.	Уровень		Коэф. подачи	Типоразмер колонны штанг
				Н стат., м	Н дин., м
							25 мм	22 мм	19 мм
3	17	164,1	147,6	220	460	0,74	0	70	80

Таким образом, сменой станка-качалки ПФ8 на СКД-8-3-4000 достигается более благоприятный для оборудования режим работы, увеличивается межремонтный период УШГН.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, изменяя число качаний, длину хода плунжера, меняя глубину подвески насоса, осуществляя смену насоса или станка-качалки и т.д., можно добиться существенного улучшения показателей работы УШГН, а также возможно увеличение дебита скважин. Т.е. оптимизировать можно практически любую установку ШГН, однако возможность оптимизации определяется не работой установки, а потребностями и пожеланиями НГДП.