Реферат: Эксплуатация скважин с использованием плунжерных лифтов

Эксплуатация скважин с использованием плунжерных лифтов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Реферат

Тема: Эксплуатация скважин с использованием плунжерных лифтов

Выполнил: Варибрус А.В.

Группа 2Б 43

г.

Содержание

Введение

. Характеристика газлифтного способа добычи нефти

. Скважная добыча

. Принципы работы плунжерных скважных насосов и лифтов

Заключение

Список литературы

Введение

Вопросам конструкции и техники применения оборудования для периодического газлифта посвящена обширная отечественная и зарубежная литература, основанная на богатом опыте работы на промыслах. Однако технология применения периодического газлифта разработана недостаточно обосновано и поэтому нет ясных представлений о механизме выброса столба жидкости, о возможном влиянии различных параметров и показателей работы установки на процесс. Все это мешает правильному применению периодического газлифта.

Положения теории дают возможность выбрать тип периодической установки для данной скважины, объяснить явления, ранее казавшиеся непонятными, а также быстро установить оптимальный режим и вести действенное наблюдение за его поддержанием.

Разработку новой теории нельзя считать законченной, так как имеется еще много не решенных вопросов и необходима широкая проверка основных положений теории на практике.

Несмотря на то, что стендовые опыты были выполнены только на установке с перекрытым выкидом при выбросах чистой воды, есть все основания считать, что решение общих вопросов пригодно для установок периодического газлифта всех типов.

В настоящее время имеется отечественный опыт эксплуатации скважин только плунжерным лифтом, двухрядным лифтом замещения, а также установкой с перекрытым выкидом.

Цель данной работы - рассмотреть эксплуатацию скважин с применением плунжерных лифтов.

Задачи: рассмотреть газлифтный способ добычи нефти; рассмотреть скважинную добычу; выявить принципы работы плунжерных насосов и лифтов.

1. Характеристика газлифтного способа добычи нефти

Подъем жидкости из нефтяных скважин при газлифте осуществляется посредством использования энергии закачиваемого в них газа или газа, поступающего из пласта.

При непрерывном газлифте поступление газа в затрубное пространство и подъем жидкости по трубам на устье скважины происходит непрерывно, при периодическом - газ поступает в затрубное пространство постоянно или периодически, а жидкость на устье скважины подается после накопления ее периодическим выбросом.

Добыча нефти непрерывным газлифтом может быть осуществлена установками различных конструкций, описание которых можно найти в курсах эксплуатации нефтяных месторождений. Для установления необходимых понятий и терминов рассмотрим простейшую из них.

Рабочий агент - газ, нагнетаемый в затрубное пространство скважины, оттесняет жидкость до башмака, и, прорываясь в подъемные трубы, поднимает ее к устью.

Основными величинами, определяющими технико-экономическую эффективность работы непрерывного газлифта, являются дебит жидкости, рабочее давление и удельный расход газа.

В отечественной литературе по нефти иногда термин "удельный расход" газа относят только к искусственно нагнетаемому газу, а "газовый фактор" - к газу, поступающему из пласта с нефтью. При этом термин "газовый фактор" подразделяют еще на "газовый фактор по нефти" и "газовый фактор по жидкости".

И.Г. Белов говорит о том, что такая система терминологии неудобна. Например, не может быть газового фактора по жидкости или по воде, так как газ фактически содержится только в нефти. Кроме того, чаще всего дополнения "по нефти", "по жидкости" опускаются, вследствие чего бывает трудно понять, о чем идет речь. При определении количества газа, расходуемого при газлифте, работающем одновременно на пластовом и нагнетаемом газе, приходится учитывать эти компоненты раздельно, так как термина, характеризующего общий расход газа, фактически не существует.

Газовый фактор представляет объем добытого пластового газа (в м³) при нормальных условиях, приходящийся на 1 м³ или 1 т добытой нефти (без воды). Удельным расходом будем называть объем газа (в м³) при нормальных условиях, приходящихся на 1 м³ или 1 т поднятой жидкости (нефть плюс вода). При определении удельного расхода должно учитываться как количество газа, поступившего из пласта, так и поданного в скважину от постороннего источника. Величина его характеризует качество работы подъема.

При неизменных и равных пластовых параметрах величины дебита жидкости, рабочего давления и удельного расхода газа зависят от конструкции и условий работы подъемника, глубины спуска подъемных труб, их диаметра, объема нагнетаемого газа, противодавления на устье, относительного погружения подъемных труб под динамический уровень жидкости и т.д.

Из всех перечисленных факторов самым важным является величина относительного погружения под динамический уровень жидкости подъемной колонны. В рассматриваемом случае в затрубном пространстве жидкости нет (так как она вытеснена нагнетаемым газом) и давление этого столба жидкости на забой равно давлению газа.

Величина относительного погружения колоний обусловливает величину давления сжатого газа, под которым он поступает в трубы, и, следовательно, величину энергии, которой располагает газ для подъема жидкости и преодоления различных сопротивлений.

Уменьшение величины относительного погружения колонны труб вследствие падения пластового давления и снижения приведенного динамического уровня жидкости ведет к уменьшению начального давления газа, поступающего через башмак в подъемные трубы, и к ухудшению эффективности работы непрерывного газлифта: уменьшаются дебит жидкости и рабочее давление газа на устье и сильно растет удельный расход газа. В результате значительно уменьшается коэффициент полезного действия, сильно увеличивается себестоимость добытой нефти, и поэтому работа установки непрерывного газлифта становится невыгодной.

Повысить эффективность работы установки можно уменьшением диаметра подъемных труб при работе непрерывным газлифтом или переходом на работу периодическим газлифтом. Уменьшение диаметра подъемных труб обычно на практике мало применяется. Наиболее практичен и эффективен второй путь - переход на периодический газлифт.

Практическим путем было найдено, что улучшение работы установки может быть достигнуто переводом на периодический режим работы. Закрытием вентиля на газоподводящей линии временно прекращается подача газа в затрубное пространство. Однако вследствие некоторой депрессии из пласта в скважину продолжается поступление жидкости и газа. Жидкость накапливается в трубах, а давление в затрубном пространстве поднимается. Это означает увеличение забойного давления и приближение приведенного динамического уровня жидкости к статическому, что, в свою очередь, указывает на увеличение относительного погружения подъемных труб. Через некоторое время, достаточное для накопления столба жидкости необходимой высоты, вентиль на газовой линии открывают, давление газа в затрубном пространстве быстро поднимается, газ прорывается в подъемные трубы и выбрасывает накопившуюся жидкость в выкидную линию. После выброса жидкости поступление газа в затрубное пространство снова прекращается и начинается новый цикл.

Таким образом, в периодическом газлифте любого типа по существу происходят циклические продавки скважины.

Существуют различные системы газлифтной добычи, отличающиеся источником и схемой подачи рабочего агента.

Центром системы с замкнутым циклом является источник рабочего агента компрессорная станция, содержащая, кроме компрессорных агрегатов, входные и выходные сепараторы, промежуточные холодильники, систему осушки газа и измерения его расхода. Газ на компрессорную станцию отбирается после сепараторов первой ступени, куда поступает вся продукция участка, как газлифтных скважин, так и остальных. От компрессорной станции через станцию подготовки по газопроводу высокого давления рабочий агент доставляется к газораспределительным батареям (ГРБ) для распределения его по скважинам, измерения и регулирования расхода. Выходящий из скважин газ поступает на комплексный сборный пункт по газопроводу низкого давления.

При наличии внешнего источника газа с необходимым давлением газовый пласт, газопровод, газоперерабатывающий завод - следует использовать бескомпреосорную газлифтную систему, которая намного проще. В этом случае может потребоваться лишь осушка и очистка газа. Обязательным условием применения бескомпреесорного газлифта является утилизация отработавшего газа вместе с попутным нефтяным газом. На старых сильно обводненных месторождениях существуют еще системы эрлифта, использующие воздух в качестве рабочего агента. Это упрощает компрессорную станцию, но обусловливает необходимость сжигания попутного нефтяного газа, смешанного с воздухом. Кроме того, воздух вызывает интенсивную коррозию трубопроводов, образование в скважинах железистых сальников из окалины. Давление рабочего агента выбирается, исходя из минимума затрат на строительство и эксплуатацию системы при обеспечении заданных дебитов скважин и достигает в современных системах 10-11, а в отдельных случаях 15 МПа.

2. Скважная добыча

Технологии, связанные с использованием энергии взрыва, требуют применения не только специальных методов ведения взрывных работ, но и высокоэффективных энергонасыщенных материалов (ЭМ), конструкций зарядов усиленного разрушающего действия.

Одним из возможных областей применения энергии взрыва является использование ЭМ для интенсификации добычных работ скважинным геотехнологическим способом.

Способ отработки продуктивных пластов взрывами применяется для интенсификации притока к скважине нефти и газа, при подземной выплавке серных руд, при выщелачивании из массы пород медных, урановых и др. руд. В соответствии с технологией создание необходимой раздробленности, в том числе и для получения дополнительных поверхностей растворения минеральных солей, возможно при воздействии на них продуктов детонации ЭМ. В результате в породе возникает волна сжатия, которая дробит породу, измельчает ее и образует в ней сеть радиальных и сферических трещин. Такая подготовка дополнительных поверхностей растворения обеспечит, при скважинной добыче горизонтальными камерами высокую производительность.

При этом обеспечивается малый объем подготовительных работ по вскрытию и подготовке пластов к процессу их добычи (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема гидродобычи: 1 - перекрывающий пласт непродуктивной породы; 2 - зона дробления (измельчения) и трещиноватости продуктивного пласта; 3 - гидромониторные струи; 4 - мониторы гидродобычного агрегата; 5 - высасывающие отверстия гидродобычного агрегата; 6 - направляющая колонна для гидродобычного агрегата; 7 - гидроизоляция обсадной колонны; 8 - оголовок обсадной колонны; 9 - пулытовыводящий канал.

Разрушение пород под действием взрывных нагрузок - сложный нестационарный процесс. Явление осложняется особенностями структуры горных пород, оказывающихся в большинстве случаев анизотропными многокомпонентными системами, когда массив состоит из различных по физико-механическим свойствам типов горных пород, разделен на отдельности трещинами. Величина разрушения, производимая взрывом в породном массиве, зависит от объемной концентрации энергии взрыва (количества и мощности ВВ, конструкции заряда), способа инициирования, физико-механических и упругих свойств пород (плотности, прочности на сжатие и растяжение, скорости распространения упругих продольных волн, модуля упругости, коэффициента Пуассона), горно-геологических условий их залегания. Многие исследователи считают, что разрушения в горной породе происходят в результате комплексного воздействия продуктов взрыва (давления), ударной волны сжатия и волн разгрузки. Под действием высокого давления продуктов детонации в среде возникает волна сжатия, которая сжимает, раздавливает и приводит в движение слой породы на контакте продукты взрыва (ПВ) - твердая среда. Параметры образовавшейся при этом зоны сжатия (раздавливания, измельчения) зависят от давления, развиваемого в ПВ в переделах этой зоны, прочностных и упругих свойств окружающей заряд соляной породы. Следующая область - зона трещинообразования или разрыва характеризуется наличием не только радиальных, но и сферических трещин.

Кроме того, эффективность ведения добычных работ возможно только при знании и рациональном использовании возникающих при этом горногеомеханических процессов, т. е. тех явлений, которые определяются физико-механическими свойствами породного массива. Поэтому знание этих свойств и конкретных показателей их значений для каждого месторождения является необходимым условием прогнозирования и выбора для него типа горных работ, а именно технологии добычных работ и оборудования.

В качестве ВВ, с позиции технико-экономической эффективности, целесообразно использовать высокоэнергетические, в т.ч. утилизируемые взрывчатые материалы.

Это связано с тем, что стоимость работ на бурение вертикально- или наклонно-горизонтальных скважин намного превышает стоимость ВВ, включая стоимость на доставку и заряжание. Для улучшения степени дробления пород, экономии ВВ необходимо использовать высокоэффективные конструкции зарядов. Это можно достичь применением сложных скважинных зарядов, состоящих по длине из участков ВВ с различными детонационными характеристиками, или комбинированных зарядов, например, зарядов с воздушными полостями, когда полости расположены в теле заряда (трубчатые изделия) или между зарядами. Также возможно использование зарядов, рассредоточенных инертными промежутками и др. Этим обеспечивается неравномерное поле давления в скважине и соответственно поле напряжений в породном массиве.

. Принципы работы плунжерных скважных насосов и лифтов

газлифтный гидродобыча скважина плунжерный

Выбор типа газлифтной установки, обеспечивающего наиболее эффективную эксплуатацию скважины, зависит от геолого-промысловых условий эксплуатационных объектов, конструкции скважины и заданного технологического режима ее эксплуатации. Строгой классификации газлифтных установок не существует, и в дальнейшем они группируются на основе самых общих конструктивных и технологических особенностей.

Для повышения эффективности периодического газлифта может применяться плунжер - своеобразный поршень, движущийся в трубах с минимальным зазором, чтобы уменьшить величину стекания жидкости по стенкам труб, и отделяющий поднимаемый столб жидкости от газа. При ударе о верхний амортизатор, расположенный в плунжере, клапан автоматически закрывается и плунжер падает вниз, а при ударе о нижний амортизатор происходит открытие клапана и плунжер готов к следующему циклу.

Для эксплуатации нескольких объектов применяются установки для одновременной раздельной эксплуатации (ОРЭ) нескольких горизонтов в одной скважине, при этом горизонты разделяются пакерами, колонны НКТ спускаются параллельно на каждый горизонт, а газ закачивается в затрубное пространство.

Работу отдельных объектов регулируют подбором штуцеров в рабочих клапанах. Расчет такой установки сложнее, чем обычной, так как работа одного пласта (открытие и закрытие клапанов) влияет на работу другого, поэтому система должна проектироваться так, чтобы давление в затрубном пространстве оставалось постоянным.