2765.Оборудование для добычи нефти и газа Часть 2

Струйный аппарат с попутными рабочими потоками УСДП-1, позволяет совмещать различные виды искусственного воздей­ ствия на пласт (кислотное, термокислотное, обработка ПАВ) с циклическим депресеионным воздействием. Применение струй­ ного аппарата данного типа становится' необходимым в том слу­ чае, когда перед созданием многократных мгновенных депрес­ сий — репрессий необходимо создать высокое давление на пласт, а прочность обсадной колонны, исходя из расчета на внутрен­ нее давление, не позволяет реализовать такой технологичес­ кий процесс. УСДП-1 состоит из корпуса и встроенного в него эжекторного насоса. На корпусе устройства установлен запор­ ный элемент, который выполнен в виде дифференциальной втулки, перекрывающей каналы для выхода жидкости в затрубное пространство. Втулка фиксируется на корпусе устрой­ ства с помощью винта и гайки, а уплотнение достигается за счет колец. Конструкция запорного элемента обеспечивает на­ дежное разобщение внутренней полости НКТ и затрубного про­ странства.

После создания в затрубном пространстве скважины рас­ четного давления втулка перемещается по корпусу устройства в крайнее нижнее положение и открываются каналы для выхо­ да жидкости из насоса. Вследствие того, что площадь верхней торцовой части втулки больше площади ее нижней торцовой части, возникает направленная вниз результирующая сила, под действием которой втулка перемещается. В гнезде выходного канала устройства установлен шаровой клапан, предназначен­ ный для проверки пакера на герметичность в процессе прове­ дения работ с устройством. Эжекторный насос фиксируется в корпусе пробкой. Перед началом работ по очистке призабойной зоны пласта в прямоточный канал устройства через НКТ сбра­ сывается шар, после установки которого в гнезде этот канал пе­ рекрывается и рабочая жидкость, подаваемая с поверхности на­ сосными агрегатами, направляется к соплу насоса. При истече­ нии жидкости из сопла в приемной камере устройства и соот­ ветственно под пакером создается зона пониженного давления, вследствие чего жидкость эжектируется из подпакерного про­ странства и создается депрессия на пласт. Смешанный поток поступает в диффузор и далее по затрубному пространству дви­ жется вверх к устью скважины.

Конструктивно устройство выполнено для использования в обсадных колоннах с наружным диаметром 140 мм и более. Максимальный наружный диаметр устройства (108 мм) не пре­ пятствует его свободному прохождению в выбранных колон­ нах. Благодаря достаточно большому внутреннему диаметру прямоточного канала — 26 мм не создаются чрезмерные гид­ равлические сопротивления при движении рабочей жидкости. Внутренний диаметр канала для установки струйного насоса — 42 мм дает возможность размещать насос в корпусе и демонти­ ровать его при проведении профилактических или ремонтных работ.

Технические данные, характеризующие струйные аппараты, приведены в табл. 6.3 [4].

Следует отметить, что фактическое увеличение отборов за счет установки струйных насосов со временем повышалось.

Втечение всего периода эксплуатации струйные насосы ред­ ко простаивают благодаря строгому выполнению налагаемых фирмами изготовителями ограничений по максимальной мощ­ ности привода, поддержанию в заданных пределах рабочего дав­ ления.

Внастоящее время совершенствуются схемы инжекторов, по­ вышается гибкость рабочих характеристик, расширяется область применения оборудования для эксплуатации струйных насосов.

Известны скважинные насосные установки, которые со­ держат инжектор и лабиринтный канал, образованный маг­ нитными кольцами, установленными на внутренней поверх­ ности камеры смешения и наружной поверхности диффузо­ ра. При работе струйного насоса часть жидкости перетекает по лабиринтному каналу обратно в камеру смешения, прохо­ дя при этом магнитную обработку, благодаря чему снижает­ ся отложение солей, содержащихся в пластовой жидкости, на поверхности установки. Такое решение расширяет область применения струйных насосов, и увеличивает МРП работы скважины.

Наряду с тем, существует скважинная насосная установка,

содержащая струйный насос и устройства для нагнетания теп­ лоносителя, т.е. перегретого пара в продуктивный пласт сква­ жины. Эта установка предназначена для периодической эксп­ луатации скважин с последующей обработкой пласта и НКТ

Примечание. Максимальная создаваемая депрессия на пласт равна пластовому давлению.

теплоносителем. Скважина оборудована струйным насосом, ра­ бочим агентом в котором является пар, подаваемый с поверх­ ности. При уменьшении дебита скважина переводится на ре­ жим нагнетания пара в пласт. Для этого подача пара на неко­ торое время прекращается, а в затрубное пространство подает­ ся под давлением жидкость, которая обеспечивает переключе­ ние скважинного устройства. Пар перестает поступать в рабо­ чее сопло насоса и проходит через кольцевой зазор устройства в пласт.

Перевод скважинной насосной установки на режим отбора пластовой жидкости осуществляют, поднимая колонну НКТ до упора стопорной втулки и открытия нагнетательного патрубка струйного насоса.

Наряду с рассмотренными вариантами применением струй­ ных насосов имеются и другие области применения.

6.2.2. ПОВЕРХНОСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СТРУЙНЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

Струйные аппараты спускают в скважину на расчетную глуби­ ну на колонне НКТ вместе с пакером, опрессовочным седлом, циркуляционным клапаном и фильтром-хвостовиком (рис. 6.14). Пакер при необходимости устанавливают над испытуемым пла­ стом.

Аналогичность поверхностного (наземного) оборудования установок струйных насосов и гидропоршневых насосных уста­ новок обеспечивает быстрый перевод скважин с работы гидро­ поршневого насоса на струйный насос и наоборот при измене­ нии динамического уровня, и продуктивности пласта.

Циркуляционный клапан (рис. 6.15) располагают выше мес­ та установки струйного аппарата на одну трубу колонны НКТ,

аопрессовочное гнездо над циркуляционным клапаном.

Спомощью насосных агрегатов (ЦА-320, ЦА-400,4АН-700 и др.), установленных непосредственно на устье скважины, рабочая жидкость подается по колонне НКТ к струйному насосу. Выте­ кая с большой скоростью (200—280 м/с) из насадки и эжектора, рабочая жидкость инжектирует жидкость из подпакерной зоны.

Вкамере смешения струйного насоса происходят энергообмен между потоками рабочей и инжектируемой жидкостей и вырав­ нивание профилей скорости по сечению камеры смешения. Смешанный поток поступает в диффузор, где кинетическая энер­ гия преобразуется в потенциальную энергию статического дав­ ления. Жидкость, выходящая их диффузора струйного насоса, движется к устью скважины по затрубному пространству.

Устройства УОС-1 (УОС-1М), УЭОС-1, УСДП-1 применя­ ются для создания длительно действующей на пласт депрессии,

атакже для воздействия на пласт в режиме

Струйные аппараты УЭОС-1 и УСДП-1 позволяют закачать кис­ лоту в ПЗП, а затем откачать из пласта, втехнологически установлен­ ное время, продукты реакции кислоты с породой с последующим циклическим воздействием на ПЗП путем создания многократных депрессий — репрессий.

Струйные насосы УОС-1 (УОС-1 М), УСДП-1 и корпус встав­ ного аппарата УЭОС-1 устанавливаются на колонне НКТ. Встав­ ная часть УЭОС-1доставляется к месту установки корпуса под

/ — нижний пакер; 2 — обратный клапан; 3 — гидропоршневой или струйный насосный агрегат; 4 — седло; 5— наконечник с пакером; 6 — эксплуатационная колонна труб; 7 — четырехходовой клапан; 8 — силовой плунжерный насос триплекс; 9 — трехфазный сепаратор; 10— циркуляционный насос; II — гид­ роциклонные очистители; 12 — контрольный клапан, регулятор потока

действием силы собственной массы и после выполнения тех­ нологических операций извлекается на поверхность с Помо­ щью каната. Установленный в нижней ее части глубинный ма­ нометр фиксирует снижение давления и числа цикуюв депрес­ сии — репрессии в течение, всего технологического процесса.

Применение УСДП-1 позволяет проверять герметичность пакера но только в начальный период, но и в любой момент

Рис. 6.15. Циркуляционный клапан:

I — корпус; 2 — втулка; 3 — уплотнительное коль­ цо; 4 — шар; 5 — упорное кольцо; 6 — штифт депрессия — репрессия

технологического процесса, а благода­ ря попутному движению рабочей, ин­ жектируемой и смешанной жидкостей уменьшаются потери давления в рабо­ чих органах аппарата.

Гидродинамический испытатель УГКП-1 спускают на каротажном ка­ беле внутрь колонны НКТ до места его установки в корпусе. При этом нали­ чие датчика давления и установленно­ го в нижней части испытателя регули­ руемого обратного клапана позволяет передавать по кабелю на наземный осциллограф кривые притока и кри­ вые восстановления давления (КВД)

либо сведения о давлении на пласт при воздействии на него многократными депрессиями — репрессиями. Возможность по­ лучения КВД непосредственно на устье скважины до и после технологического воздействия на ПЗП многократными депрес­ сиями — репрессиями либо другими методами (кислота, 11ЛВ, топло, ультразвук и т.п.) позволяет оценивать изменение филь­ трационных свойств пород в призабойной зоне и степень их очистки.

Таким образом, вся гамма струйных аппаратов позволяет со­ здавать депрессию на пласт, обеспечивать выдержку во времени на приток при заданной депрессии и также быстро восстанав­ ливать гидростатическое давление на пласт. Под понятием быстро подразумевается снижение давления в камере инжекции от гидро­ статического до вакуума за время от нескольких секунд до 1—2 мин.

Струйные насосы могут применяться при освоении скважин по окончании бурения, при очистке ПЗП добывающих и нагне­ тательных скважин, а также при комплексном применении ме­ тода создания циклических депрессий — репрессий в сочетании с другими методами воздействия на пласт.

Жидкостно-газовые эжекторы могут применяться в различных областях техники, в том числе в нефтегазодобывающей промыш­ ленности для утилизации низконапорных газов, для перекачки и компримирования попутных нефтяных газов в нефтепромысло­ вой системе сбора, подготовки и транспорта продукции сква­ жин. Изотермический коэффициент полезного действия ЭЖГ 0,4 достигнут за счет оптимизации геометрических параметров.

Применение струйных насосов наиболее рационально в на­ клонно направленных скважинах и скважинах со значительным содержанием в продукции коррозионно-активных веществ, ме­ ханических примесей, при средней глубине динамического уровня (до 1500 м) и из скважин со средними и высокими дебитами.

К недостаткам струйных насосов можно отнести относитель­ но низкий КПД, необходимость погружения насосов на большую глубину (не менее 20 % от динамического уровня в скважине), уменьшение подачи насоса при откачке жидкости с большим содержанием свободного газа.

Направлениями развития этого вида оборудования являются повышение энергетических показателей струйных насосов, обес­ печение автоматического перехода с режима на режим при из­ менении условий эксплуатации, создание струйных насосов для работы на многофазных смесях в многопластовых скважинах.

6.3.СК В А Ж И Н Н Ы Е ГИ Д РО Ш ТА Н ГО В Ы Е

НА СО СН Ы Е УСТАНОВКИ

Гидроштанговые насосные установки также как и гидропоршневки установки относятся к разряду гидроприводных насос­ ных установок, в которых передача энергии с устья скважины к скважинному насосу выполняется через столбы жидкости в тру­ бах. Гидроштанговая насосная установка — это объемный гид­ ропривод скважинного прямодействующего возвратно-поступа­ тельного плунжерного или поршневого насоса. Рабочий ход плун­ жерной группы выполняется под действием избыточного давле­ ния в гидроштанге, а возвратный ход — гидравлическим, механи­ ческим — грузовым, пневматическим и комбинированным спо­ собами. В отличие от гидропоршневых насосов в конструкциях этих насосов золотниковое распределительное устройство распо­ лагается в поверхностном силовом насосном блоке.

6.6.1. СХЕМЫ СКВАЖИННЫХ ГИДРОШТАНГОВЫХ НАСОСОВ И ДВИГАТЕЛЕЙ

Простота принципиальных схем скважинных плунжерных и поршневых насосов с передачей энергии к поршню гидродвига­ теля посредством так называемой «гидравлической штанги» давно привлекает внимание конструкторов и изобретателей. Понятие «гидроштанга» подразумевает по аналогии со штанговой колон­ ной СШНУ циклическую передачу энергии сжатием жидкости в колонне НКТ и в кольцевом пространстве. Столб жидкости вы­ полняет роль штанговой колонны, но не стальной, а гидравли­ ческой. Некоторые схемы гидроштановых насосов приведены на рис. 6.16.

В 1946 г. был разработан отечественный гидроштанговый на­ сос, в результате испытаний которого в скважине объединения «Укрнефть» была подтверждена принципиальная работоспособ­ ность схемы насоса.

Затем Федотовым К. В., Пелевиным Л. А., Ростэ 3. А. и дру­ гими были начаты работы над схемой и конструкцией установ­ ки гидроштангового насоса типа БГН-Ф [5].

Испытания этого насоса проводились на нефтепромыслах НПУ «Туймазанефть». Первые испытания ограничивались про­ веркой работоспособности скважинного насосного агрегата от передвижного силового насосного агрегата. Управление пото­ ком рабочей Жидкости производилось ручным подключением и отключением давления к гидроприводу. Скважинный насосный агрегат был спущен в скважину на глубину 500 м на насоснокомпрессорИЫх трубах диаметром 62 мм и установлен на пакер ПГН-6. К насосу был прикреплен хвостовик длиной 100 м из тех же насосно-компрессорных труб, но, как показали исследо­ вания, такая Подвеска (1000 кг) расслабляла затяжку переводни­ ков цилиндрических втулок на кожухе насоса и втулки цилиндра смещались. Нарушилось движение плунжеров в цилиндровых втулках.

При непосредственной посадке глубинного насоса на пакер без хвостовика смещение втулок не наблюдаюсь. С подключе­ нием и отключением давления к гидроштанге скважинный на­ сос вступал в работу. После такой проверки работы глубинного насоса от передвижного в силового насосного агрегата в меха-