Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии нефтегазодобычи. Учебное пособие
.pdf
беспрепятственного прохода спуско-подъемных механизмов (талевого
блока, крюка, элеватора).
Балансир качается на поперечной оси, укрепленной в подшипниках,
и сочленяется с двумя 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. Противовесы необходимы для
уравновешивания станка-качалки.
Редуктор маслозаполненный, герметичный, имеет трансмиссионный
вал, на одном конце которого предусмотрен трансмиссионный шкив,
соединенный клиноременной передачей с малым шкивом
электродвигателя 9. На другом конце вала имеется тормозной барабан.
Все элементы станка-качалки – пирамида, редуктор, электродвигатель –
крепятся к раме, которая закрепляется на фундаменте. Кроме того,
расстояние относительно центра вращения регулируется перестановкой
пальца кривошипа. Все станки-качалки снабжены тормозным устройством,
необходимым для удержания балансира и кривошипов. Точка сочленения
шатуна с кривошипом может менять свое положение. Изменение частоты
качания достигается изменением передаточного числа клиноременной
трансмиссии и сменой шкива на валу электродвигателя на больший или
меньший диаметр.
К минусам штангового оборудования можно отнести следующие
свойства:
Невысокая подача.
Ограничение по спуску оборудования.
Ограничение по углу уклона ствола скважины.
При этом способе эксплуатации конструкция простого насоса
состоит из цилиндра и плунжера с клапаном по типу шара-седла,
благодаря которому обеспечивается подъем жидкости и исключается ее
71
течение вниз. Также в конструкции может быть всасывающий клапан – он
установлен ниже цилиндра. Штанговый насос работает посредством
передвижений плунжера, на который воздействует привод. В насосе
проходит верхняя штанга, она прикреплена к головке балансировочного
элемента. Ключевые части штангового насоса:
Рама.
Четырехгранная пирамидообразная стойка.
Балансировочный элемент.
Траверса.
Редуктор с противовесными элементами.
Салазка поворотного типа.
Штанговый насос может быть вставного типа или невставного.
Первые опускаются в ствол скважины в уже готовом виде, а до того по
НКТ вниз погружается замок. Для замены оборудования не нужно
несколько раз спускать или поднимать трубы. Что касается невставных
разновидностей, то их можно спустить в наполовину готовом виде. Если
такой насос требуется отремонтировать или поменять, нужно поднимать
его по частям: сначала поднимается плунжер, а затем – НКТ. Оба вида
имеют и плюсы, и минусы, и выбор должен происходить с учетом
конкретных условий предстоящей эксплуатации.
Центробежный насос с электрическим приводом – устройство,
которое распространено не так хорошо, как предыдущая разновидность,
однако отличается внушительными показателями по количеству
получаемой нефти и газа. Свыше 80 % общего объема добычи нефти и газа
по стране приходится именно на скважины с таким оборудованием. Такой
насос представляет собой удлиненную конструкцию небольшого диаметра,
которая способна функционировать в агрессивных средах. В состав насоса
входят погружной аппарат, линия кабеля, НКТ, оборудование, которое
устанавливается для устья, а также наземная техника для управления.
72
К ключевым узлам относятся следующие элементы:
Сам насос, который состоит из нескольких секций и ступеней, а
также колес и стальной трубы.
Электрический мотор погружного типа, который заполняется
маслом.
Защита от воздействия влажности: она находится между двумя
предыдущими элементами, защищая электромотор и передавая
вращательный момент на насос.
Кабель для подачи электричества от подстанции. Его структура
должна быть защищена бронированным слоем, на земле до уровня спуска
его сечение должно иметь круглую форму, а от погружного элемента –
плоскую.
К дополнительному оборудованию, используемому в этом случае
для эксплуатации нефтяных и газовых скважин, относятся следующие
элементы:
Газовый сепаратор, который эксплуатируется с целью уменьшить
объем поступающих газов в насосное оборудование. В случае если
понижать этот показатель нужды нет, можно применять вместо сепаратора
обычный модуль для подачи жидкости в насос.
Система термического типа с манометром (ТМС). Она сочетает
функции измерения температурного режима и показателей давления
внутри среды, в которой в настоящее время находится электронасос.
Данная установка должна монтироваться прямо в процессе спуска
конструкции в ствол скважины. Сбор элементов производится в
последовательном порядке, по направлению снизу наверх, в том числе и
соединение кабеля с установкой и к трубам. Крепление осуществляется
посредством металлических особых поясов; кабель, ведущий на
поверхность, подключается к трансформатору и станции, которая
выполняет функцию управления.
73
Кроме указанных элементов, колонна труб НКТ должна быть
оснащена парой клапанов – сливным и обратного хода. Они установлены
над насосом. Клапан обратного хода применяется в системе насоса для
подачи жидкости в НКТ перед началом функционирования насосной
станции. Этот клапан также не дает жидкости пролиться вниз из-за
высокого давления. Что касается сливного клапана, то этот элемент
устанавливается над предыдущим и применяется для слива жидкостей,
который необходимо осуществить перед поднятием наверх оборудования.
Достоинства электрических центробежных насосов достаточно
обширны и выделяют их по сравнению с глубинными аналогами
штангового типа:
Легкость конструкции наземной техники, а также упрощенная
схема ее функционирования.
Возможность откачивать большие объемы жидкости из ствола
нефтяной или газовой скважины.
Возможность успешной эксплуатации на большой глубине (более
3 км).
Длительное время эксплуатации и минимальные нужды в ремонте,
а также долгие промежутки действия между плановыми ремонтными
работами.
Исследования внутри нефтяной и газовой скважины могут быть
осуществлены без поднятия оборудования на поверхность.
Повышенная легкость процесса удаления парафиновых
отложений, которые оседают на стенках НКТ.
Эксплуатация электрических центробежных насосов погружного
типа возможна в скважинах, которые имеют определенный угол наклона, а
также горизонтальное строение. Кроме того, они могут эксплуатироваться
в скважинах с высокой обводненностью, в скважине с высоким
содержанием брома в воде, а также для откачки растворов на основе кислот
74
и солей. На современном рынке существуют разновидности, которые могут
функционировать в одной скважине на разных уровнях с обсадными
колоннами. В ряде случаев центробежные погружные насосы могут
эксплуатироваться и для откачки воды из пластов горной породы, чтобы
поддержать нужный уровень давления в них. Таким образом, спектр
эксплуатации электрических насосов погружного типа для обеспечения
работы скважины представляет собой наиболее широкую область, и
оборудование данного вида может эксплуатироваться наиболее
эффективно.
Установка УЭЦН (рис. 10) включает маслозаполненный
электродвигатель ПЭД 1; звено гидрозащиты или протектор 2; приемную
сетку насоса для забора жидкости 3; многоступенчатый центробежный насос
ЭЦН 4; НКТ 5; бронированный трехжильный электрокабель 6; пояски для
крепления кабеля к НКТ 7; устьевую арматуру 8; барабан для намотки кабеля
при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9;
трансформатор 10; станцию управления с автомат 11 и компенсатор 12.
Рисунок 10 – Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН)
75
Насос, протектор и электродвигатель являются отдельными узлами,
соединяемыми болтовыми шпильками. Концы валов имеют шлицевые
соединения, которые стыкуются при сборке всей установки. При
необходимости подъема жидкости с больших глубин секции УЭЦН
соединяются друг с другом так, что общее число ступеней достигает 400.
Всасываемая насосом жидкость последовательно проходит все ступени и
покидает насос с напором, равным внешнему гидравлическому
сопротивлению. УЭЦН отличаются малой металлоемкостью, широким
диапазоном рабочих характеристик, высоким КПД, возможностью откачки
больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом.
Все насосы делятся на 2 группы: обычного и износостойкого
исполнения.
Насосы износостойкого исполнения предназначены для работы в
скважинах, в продукции которых имеется небольшое количество песка и
других механических примесей (до 1 %). По поперечным размерам все
насосы делятся на 3 группы: 5; 5А и 6, что означает номинальный диаметр
обсадной колонны (в дюймах), в которую может быть спущен данный
насос.
Группа 5 имеет наружный диаметр корпуса 92 мм, группа 5А – 103
мм и группа 6 – 114 мм. Частота вращения вала насосов соответствует
частоте переменного тока в электросети. В России – 50 Гц, что дает
синхронную скорость 3000 мин-1. В шифре ЭЦН заложены их основные
номинальные параметры, такие как подача и напор при работе на
оптимальном режиме. Например, ЭЦН5-40-950 означает центробежный
электронасос группы 5. с подачей 40 м3/сут (по воде) и напором 950 м.
ЭЦН5А-360-600 означает насос группы 5А с подачей 360 м
3
/сут и напором
600 м.
В шифре насосов износостойкого исполнения имеется буква «И»,
означающая износостойкость. В них рабочие колеса изготовляются не из
76
металла, а из полиамидной смолы (П-68). В корпусе насоса примерно через
каждые 20 ступеней устанавливаются промежуточные резино-
металлические центрирующие вал подшипники, в результате чего насос
износостойкого исполнения имеет меньше ступеней и соответственно
напор.
Устьевые арматуры делятся по назначению скважин: добывающие;
нагнетательные; пьезометрические.
По способу эксплуатации: для фонтанных скважин; для ЭЦН; для
ШГН.
Арматура предназначена для оборудования устья наземных
нефтяных и газовых скважин с целью герметизации устья, его обвязки,
регулирования режима эксплуатации скважин, установки и присоединения
устройств и агрегатов для исследования скважин и проведения
технологических операций.
Чем больше трубных колонн, тем выше арматура. В зависимости от
назначения арматуры на ней должны быть установлены манометры (на
буферное, линейное, затрубное давление); лубрикатор; перепускной
клапан на отводе; штуцер и др. Арматура включает трубную головку,
фонтанную елку, запорные устройства с ручным, дистанционным и
автоматическим управлением, регулирующие устройства (дроссели).
Трубная головка предназначена для подвески рядов НКТ, их
герметизации, а также при выполнении операций по освоении,
эксплуатации и ремонте. Колонны труб подвешиваются на резьбе и на
муфтовой подвеске. Ёлка предназначена для направления продукции
скважины. В выкидную линию регулирования режима эксплуатации
установки специальных устройств при спуске приборов или скребков для
очистки труб, замера давления и температур среды. В качестве запорных
устройств применяются проходные пробковые краны и прямоточные
задвижки с принудительной или автоматической подачей смазки. Устьевая
77
арматура нагнетательных скважин рассчитана на большие давления. Там
задвижки: дисковые, шиберные для постепенного прекращения течения,
для ликвидации гидравлических ударов.
Трубная головка предназначена для закрепления на ней колонны
НКТ, герметизации пространства между фонтанными трубами и
эксплуатационной колонной, а также для подачи через её боковое
отверстие в кольцевое пространство между трубами воды, газа, нефти или
воздуха при возбуждении фонтана. Трубная головка своим нижним
фланцем присоединяется к верхнему фланцу колонной головки и
представляет собой крестовину с двумя боковыми отводами,
установленной на ней переходной катушкой, в которой закрепляется на
резьбе колонна НКТ. Фонтанная ёлка – верхняя часть фонтанной арматуры –
устанавливается на трубную головку. Ёлка предназначена для контроля и
регулирования работы фонтанной скважины, для направления фонтанной
струи по тому или иному выкиду в газосепаратор, а при необходимости – и
для закрытия фонтана. Первый левый боковой отвод предназначен для
замера затрубного давления (забыл нарисовать манометр). Первый правый
отвод нужен, например, при закачке жидкости в затрубное пространство
при пуске скважины (подкачка или прокачка). Также на этот отвод
устанавливается обратный клапан с целью предотвратить возвращение
жидкости в пласт под действием гидростатических сил. На катушку 2
крепятся НКТ (в трубной головке). Выше идет крестовина 6 с двумя
боковыми отводами, которые называются выкидами. Один выкид всегда
рабочий, а другой – запасной. Возможна установка двух подряд идущих
задвижек; это делается для «страховки». После задвижек на выкиде идет
так называемая струя. В самом верху находится буфер (там тоже есть
манометр), где можно замерить устьевое (буферное давление). Фонтанные
ёлки бывают тройникового и крестового типа и применяются для
определенных эксплуатационных условий. Важным элементом фонтанной
78
ёлки является штуцерная колодка, установленная на выкидных линиях,
предназначенных для установки в них штуцеров, с помощью которых
регулируется режим работы скважины.
Газодобывающие скважины. Конструкцию газовых скважин для
каждого конкретного месторождения выбирают с учетом особенностей
геологического разреза месторождений и условий эксплуатации залежей.
Конструкции забоев газовых скважин аналогичны конструкциям нефтяных
скважин. В отличие от нефтяных скважин, которые эксплуатируются
несколькими способами, газовые скважины эксплуатируются только
фонтанным способом и, как правило, при спущенных фонтанных трубах,
через которые газ поступает на поверхность.
Фонтанные трубы спускают с целью: а) предохранения
эксплуатационной колонны от истирания и разъедания при наличии в газе
твердых примесей или агрессивных компонентов, вызывающих коррозию;
б) выноса жидкостей и механических примесей с забоя на поверхность;
в) облегчения процесса освоения и глушения скважины при
необходимости проведения подземного ремонта; г) проведения различного
рода исследовательских работ, связанных со спуском в скважину
глубинных приборов. На нижнем конце колонны фонтанных труб должна
быть установлена муфта с внутренней конусной расточкой для
обеспечения спуска глубинных приборов ниже башмака. Фонтанные трубы
следует спускать до середины фильтра.
В газовых скважинах применяют фонтанные трубы диаметром 48,
60, 73, 89, 102 и 114 мм. Муфты фонтанных труб, находящиеся на нижнем
конце колонны, нужно обточить в верхней части, чтобы при подъеме труб
избежать осложнений в случае задевания муфт за пули, застрявшие в
обсадной колонне при перфорации.
На скважинах с высоким давлением и высокодебитных, где
возможно повреждение плашек (коррозией, разъеданием песком), следует
79
устанавливать на каждой выкидной линии по две задвижки: одну –
рабочую, другую – резервную. Для замера температуры газа вваривают
термометрические карманы в следующих местах: а) на буфере
межтрубного пространства; б) на буфере фонтанной арматуры; в) на
выкидных линиях; г) на газовой линии за сепаратором.
При монтаже фонтанной арматуры на устье скважины следует
обращать внимание на тщательную сборку фланцевых соединений,
правильное положение металлических прокладок, равномерную затяжку
болтов, а также на плотность сальников-задвижек. Для переключения
струи газа с одного выкида на другой, для кратковременных остановок
газовой скважины надо пользоваться, так же как и на нефтяной скважине,
только боковыми задвижками.
Основная деталь фонтанной арматуры – задвижка – на газовых
скважинах работает в несколько иных условиях, чем на нефтяных. Резьба
клина и шпинделя в корпусе задвижки на нефтяных скважинах
смазывается нефтью, а на газовых скважинах такая смазка отсутствует;
резьба шпинделя и клина находится в условиях сухой газовой среды, что
затрудняет открытие и закрытие задвижки. На газовых скважинах следует
применять арматуры, укомплектованные прямоточными задвижками с
уплотнительной смазкой или проходными кранами с уплотнительной
смазкой.
Оценка степени насыщенности пластовых флюидов. В практике
исследования пластовых нефтяных и газоконденсатных смесей степень их
насыщенности принято оценивать по сопоставлению пластового давления
(Pi) и давления насыщения флюида при пластовой температуре (Ps). При
этом для нефтяной смеси давление насыщения определяет начало ее
кипения (Pb), а для газоконденсатной – начало ее конденсации (Pd).
Согласно традиционному представлению, пластовая нефть называется
насыщенной, если она находится при пластовом давлении, равном
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]