Монтаж обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРАВШМЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Гидравличес&ий разрыв пласта проводят для увеличения де­ бита нефтяных или приемистости нагнетательных скважин. Сущность процесса заключается в нагнетании в скважину высо­ ковязкой жидкости со скоростью, превышающей скорость погло­ щения ее пластом. В этом случае в призабойной зоне создается высокое давление, благодаря которому расширяются имеющиеся в пласте трещины или образуются новые. Для сохранения тре­ щин в раскрытом состоянии в жидкость разрыва вводят крупно­ зернистый песок, который препятствует последующему смыка­ нию трещин. Вязкая жидкость, заполнившая трещины, в про­ цессе дальнейшей эксплуатации скважины извлекается на по­ верхность.

Благодаря гидравлическому разрыву пласта в несколько раз повышаются дебиты эксплуатационных и приемистость нагнета­ тельных скважин.

Образующиеся при гидравлическом разрыве пласта трещи­ ны обладают весьма высокой проницаемостью, радиус их рас­ пространения иногда достигает десятков метров, что обусловли­ вает более высокую эффективность гидравлического разрыва пласта по сравнению с другими методами воздействия на при­ забойную зону скважины.

К породам, которые следует подвергать гидравлическому разрыву, относятся плотные пески, сцементированные песчаники, известняки, доломиты. К породам, которые не (рекомендуется подвергать гидравлическому разрыву, относятся глины, рыхлые пески и многие сланцы.

Давление на забое скважины, необходимое для образования трещин в пласте, в большинстве случаев находится в пределах

/?р = 15 — 2 5 Н ,

где Н — глубина скважины, м.

По данным промысловой практики давление на забое, необ­ ходимое для гидравлического разрыва пласта, обычно превыша­ ет гидростатическое примерно в полтора-два раза. Например, для скважин глубиной 2000 м давление на забое при гидроразрыве пласта составляет 30—50 МПа, а соответствующее на устье (за вычетом гидравлических потерь) — от 10 до 30 МПа.

В качестве рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта используют углеводородные жидкости (сырую высоко­ вязкую нефть, керосин или дизельное топливо, загущенные мы­ лами, нефтекислотные эмульсии и др.) и родные растворы (во­ да, сульфитспиртовая барда, загущенные растворы соляной кис­ лоты и др.). Углеводородные жидкости применяют в нефтяных скважинах, а водные растворы — в нагнетательных. Песок для заполнения трещин при гидравлическом разрыве пласта должен обладать достаточной прочностью и не разрушаться при сжатии трещин. Этим требованиям удовлетворяет крупнозернистый, хо­

132

где Vp— объем жидкости разрыва, м3; Унш— объем жидкостипесконосителя, м3; Упр— объем продавочной жидкости, м3; Q — средний расход жидкости, м3/ч.

Необходимое число агрегатов устанавливают исходя из по­ дачи одного агрегата qst и максимального расхода Qmax жидко­

сти в процессе гндроразрыва с учетом одного резервного агре­ гата:

п = Qmax 1.

Яаг

Для проведения гидравлического разрыва пласта применяет­ ся комплекс оборудования, в состав которого входят: насосные и пескосмесительные установки, автоцистерны, арматура устья скважин, блок манифольда, пакер и якорь.

Комплекс оборудования для гидравлического разрыва пласта позволяет применять различные схемы расположения оборудо­ вания у скважины и в зависимости от заданного технологиче-

133

Рис. 55. Схема гидравлического разрыва пласта:

а _ нагнетание жидкости разрыва; б — нагнетание жидкости-песконосителя; в — нагне­ тание продавочной жидкости; 1 — глины;. 2 — нефтяной пласт

ского процесса устанавливать необходимое число насосных уста­ новок и вспомогательного оборудования.

Блок манифольда, устанавливаемый у скважины, к которо­ му подключаются агрегаты, позволяет наиболее рационально их расставить, повышает надежность и безопасность проводимой операции, уменьшает численность обслуживающего персонала (рис. 56).

Насосная установка УН1-630Х700А

Насосная установка (рис. 57) смонтирована на шасси грузо­ вого трехосного автомобиля КрАз-257 грузоподъемностью 10— 12 т и состоит из следующего оборудования: силовой установки 4УС-800; коробки передач ЗКПм; трехплунжерного насоса 4Р-700; манифольда; системы управления.

На раме автомобиля непосредственно за кабиной водителя расположена силовая установка 4УС-800, состоящая из дизельмотора с многодисковой фрикционной муфтой и центробежным вентилятором, системы питания, смазки, охлаждения, установки воздухоочистителей и других вспомогательных узлов.

Двигатель установки — дизель-мотор В2-800-ТК — двенадца­ тицилиндровый, четырехтактный с непосредственным вспрыском топлива и наддувом воздуха турбокомпрессорами ТКР14-2.

сионный вал выполнен заодно с шестернями и установлен в ста­ нине на роликоподшипниках. Коренной вал — полый, двухопор­ ный, покоится также на роликоподшипниках. Шестерни транс­ миссионного колеса коренного вала косозубые. Шатуны насо-

134

а

Рис. 56. Схема обвязки оборудования при гидравлическом разрыве пласта:

1 — насосный агрегат; 2 — пескосмесительный агрегат; 3 — автоцистерна; 4 — песковоз; 5 — блок манифольда; 6 — арматура устья; 7 — станция контроля и управления процессом

0062

редач ЗКПМ; 5 — зубчатая муфта; 6 — насос 4Р-700; 7 — напорный трубопровод; 8 — вспо­

135

са — стальные, литые, таврового сечения. Мотылевые головки шатунов смонтированы на роликоподшипниках, отлитых вместе с зубчатыми колесами коренного вала. Малые головки шатунов соединены пальцами со стальными крейцкопфами, рабочие по­ верхности которых термически обработаны. Сменные накладки направляющих крейцкопфов из антифрикционного чугуна.

Гидравлическая часть крепится к сварной станине шпилька­ ми и центрируется уплотнениями плунжера. Корпуса уплотне­ ния плунжера удерживаются специальными гайками. Клапаны тарельчатые, стальные. Седла клапанов запрессованы в конус­ ные расточки в клапанной коробке и уплотнены в ней резино­ выми кольцами. Клапанные и цилиндровые крышки уплотняют­ ся самоуплотняющимися резиновыми манжетами. Насос комп­

Манифольд установки состоит из приемной диаметром 125 мм и нагнетательной диаметром 50 мм линий. Приемный трубопро­ вод оборудован трехходовым пробковым краном, что дает воз­ можность присоединять к приему насоса одновременно два вспомогательных агрегата. На нагнетательном трубопроводе установлены манометр высокого давления с разделителем и предохранительный клапан гвоздевого типа, линия от которого выведена под настил. Установка укомплектована 125-мм прием­ ным рукавом, шестью трубами высокого давления общей дли­ ной 23,5 м, изготовленными из специальной стали группы проч­ ности «Л», и шестью гибкими металлическими сочленениями. В транспортном положении вспомогательный трубопровод укла­ дывается на специальные стояки на настиле установки.

Установкой управляют с центрального поста из кабины води­ теля автомобиля. Здесь размещены педали управления топлив­ ным насосом и фрикционом двигателя, селектор и кран управ­ ления коробкой передач, а также необходимая контрольно-изме­

137

Установка пескосмесительная УСП-50

Установка УСП-50 предназначена для транспортирования песка, приготовления песчано-жидкостной смеси и подачи ее к насосным агрегатам при гидравлическом разрыве нефтяных и

138

газовых пластов и гидропескоструйных процессах. Оборудова­ ние установки смонтировано на шасси автомобиля КрАЗ-257 Б1А и включает: бункер с рабочим и загрузочным шнеками; смеситель; песковый насос; манифольд; гидро- и пневмосисте­ мы; пост управления и другие вспомогательные узлы.

Бункер для транспортирования песка к месту «работ стальной сварной конструкции с коническим днищем, имеет квадратное сечение. Он разделен сплошной перегородкой на два равных отсека, позволяющих одновременно транспортировать песок раз­ личных фракций, повысить безопасность обслуживания установ­ ки. Загрузочный шнек служит для заполнения бункера песком в полевых условиях при отсутствии посторонних загрузочных устройств. Рабочий— для подачи песка из отсеков бункера в смеситель для приготовления песчано-жидкостной смеси. Песок подается по специальному рукаву, имеющему большой угол на­ клона к смесителю, что обеспечивает равномерную подачу песка. Рабочий шнек снабжен боковыми рукавами с выдвижными зас­ лонками. Рукава служат для возврата лишнего песка из корпу­ са рабочего шнека в отсеки бункера. В нижней части корпуса шнека имеется окно, закрывающееся подпружиненной крышкой, служащей для осыпания песка из корпуса шнека в аварийных случаях (при непредвиденной остановке шнека).

Смеситель вместимостью 1 м3 для приготовления песчано­ жидкостных смесей представляет собой цилиндрическую емкость с коническим днищем, сверху закрытую крышкой. Внутри него смонтированы лопастная мешалка, а также поплавковый уров­ немер. На цилиндрической поверхности смесителя в верхней ее части имеется патрубок для отвода жидкости при переливах ее из смесителя. Коническое днище заканчивается патрубком для отбора готовой смеси и подачи ее к насосным агрегатам.

П е с к о в ы й н а с о с 5ПС-10 для отбора готовой смеси из смесителя н подачи ее к насосным агрегатам с подпором 0,2— 0,3 МПа приводится от тягового двигателя через коробку отбо­ ра мощности, установленную на раздаточной коробке автомоби­ ля, и цепной редуктор.

Манифольд установки состоит из приемного и раздающего трубопроводов. Приемный трубопровод состоит из двух насос­ но-компрессорных труб диаметром 50 мм, соединенных с пат­ рубками в крышке смесителя, и снабжен быстросборными эле­ ментами для соединения с автоцистернами, подающими жид- кость-песконоситель. Для удобства обвязки с автоцистернами приемные трубы разведены на оба борта установки. Раздающий трубопровод маннфольда соединяет патрубок на коническом днище смесителя с приемным патрубком пескового насоса, а также непосредственно с раздающим коллектором, с которым во время работы соединяются приемные линии насосных агрега­ тов. С этим же коллектором соединен и напорный патрубок пес­ кового насоса 5ПС-10. Раздающий трубопровод имеет больший условный проход— 125 мм, что дает возможность увеличить от­

139

бор смеси из смесителя до 60 л/с. К раздающему трубопроводу одновременно могут присоединяться четыре насосных агрегата.

Рабочий и загрузочный шнеки, а также лопастная мешалка смесителя приводятся гидромоторами Г15-23 через одноступен­ чатые редукторы. Масло для работы гидромоторов подается двухсекционным масляным насосом 25Г12-23, приводимым от тягового двигателя автомобиля через коробку отбора мощности, установленную на коробке передач автомобиля. Масляный на­ сос и гидромоторы объединены в одну гидросистему, питающую­ ся маслом из бака вместимостью 160 л, смонтированного на платформе установки. Гидросистема включает в себя также мас­ ляные фильтры Г41-43, дроссели Г55-14 для регулирования обо­ ротов гидромоторов независимо от темпов отбора готовой смеси, перепускные и обратные клапаны и др. Масло в баке обогрева­ ется выхлопными газами тягового двигателя автомобиля; фильт­ ры и перепускные клапаны размещены под платформой в дос­ тупном для обслуживания месте.

На посту управления на специальном щите размещены дрос­ сели управления гидромоторами шнеков и мешалки, манометры гидросистемы, тахометры рабочего шнека и пескового насоса и

Рнс. 59. Кинематическая схема установки УСП-50:

1 — двигатель ЯМЗ-238; 2 — коробка передач автомобиля; 3 — раздаточная коробка; 4 — коробка отбора мощности привода пескового насоса; 5 — цепной редуктор; ( — песковой насос 5ПС-10; 7 — редуктор; в — рабочий шнек; 9 — гидромотор Г15-23; 10 — загрузочный пшек; 11— мешалка; 12 — вентиль; 13 — масляный насос 25Г12'23; 14 — коробка отбора мощности привода масляного насоса

140