Материал: Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений.

в

11 ZZZZ22''

нЗ'

Vz7

/Z

Г//

Pwc. P./5. .Принципиальные схемы гидропоршневых насосов одинарного (а), двойного (б) и дифференциального (в) действия:

поршнем через отверстие 8 сообщается с затрубным простран­

ством скважины.

В насосе двойного действия (см. рис. 9.18, б) подача сква­ жинной жидкости происходит при ходе поршня 9 вверх и вниз, т. е. при прочих равных условиях почти в 2 раза больше подачи насоса одинарного действия. В них, например, при ходе поршня вверх одновременно происходит всасывание в полость под порш­ нем и нагнетание жидкости в линию 1 из полости над поршнем.

Гидропоршневой насосный агрегат дифференциального типа (см. рис. 9.18, в) работает за счет перепада давления Дрд, со­ здаваемого разностью между давлением рабочей жидкости и давлением откачиваемой жидкости. Поршень 9 насоса 10 изго­ товлен сквозным с расположенным в нем нагнетательным кла­ паном 13. Работает насос аналогично ШСН. Движение поршне­ вой группы вниз происходит под действием силы, равной произ­ ведению Дрд на площадь сечения штока. При этом закрывается клапан 12, открывается клапан 13 и в подъемный канал 1 вы­ талкивается часть откачиваемой жидкости в объеме штока 6, входящего в цилиндр насоса 10. При крайнем нижнем поло­ жении поршневой группы посредством продольной канавки в штоке над и под золотником создается давление рабочей жид­ кости. Поскольку нижняя головка золотника диаметром больше верхней, то золотник под действием разности сил (произведе­ ние давления на площадь) поднимается вверх и сообщает по-

лость над поршнем 5 двигателя с полостью выкида скважинной жидкости 1. Так как под поршнем двигателя всегда давление нагнетаемой рабочей жидкости, то на поршень 5 двигателя дей­ ствует сила, обусловленная перепадом Ард, и поршневая группа начинает двигаться вверх. При этом закрывается клапан 13, от­ крывается клапан 12, происходит нагнетание скважинной жид­ кости и всасывание свежей порции в цилиндр насоса.

Реализованные серийные или опытные образцы представ­ ляют собой в основном агрегаты с двигателем и насосом двой­ ного или дифференциального действия. Наиболее простые в кон­ структивном исполнении ГПНА дифференциального типа, од­ нако у агрегатов двойного действия более высокий коэффициент полезного действия и более плавный режим работы.

По типу принципиальной схемы циркуляции рабочей жидко­ сти различают открытые и закрытые ГПНУ. В установках с за­ крытой схемой рабочая жидкость из гидродвигателя и откачи­ ваемая скважинная жидкость поднимаются на поверхность по своим отдельным каналам соответственно в блок подготовки и в нефтесборный промысловый трубопровод, поэтому в скважине необходимо иметь три раздельных канала. В установках с от­ крытой схемой рабочая жидкость, выйдя из гидродвигателя, смешивается с продукцией скважины и поднимается на поверх­ ность по общему каналу. В этом случае необходимо иметь только два раздельных канала. Три канала могут быть созданы тремя рядами НКТ или двумя рядами НКТ и пакером, а два канала — двумя рядами НКТ или одним рядом НКТ и пакером.

По способу спуска ГПНА в скважину различают ГПНУ фик­ сированные (спускаемые на колонне НКТ) и свободные (сбра­ сываемые в скважину). Для монтажа свободных ГПНА в ниж­ ней части труб устанавливают герметизирующее седло, а на устье — ловитель и специальную обвязку, позволяющую изме­ нять направления потоков в колоннах НКТ. При спуске агре­ гата колонны НКТ заполняют жидкостью, после чего спускают агрегат, который под действием потока жидкости, подаваемой силовым насосом, опускается, устанавливается в герметизирую­ щем седле и фиксируется замком. Резиновые уплотняющие ман­ жеты размещены на ГПНА. При подъеме создают обратный по­ ток жидкости, под действием которого агрегат извлекается из замка и перемещается вверх к устью, где захватывается лови­ телем.

Сочетание рассмотренных схем может быть различным. Это обусловливает создание разных вариантов конструкций сква­ жинного оборудования. Максимальный отбор жидкости и про­ стота установки достигаются применением схем фиксированных или свободных ГПНА и открытых ГПНУ с использованием од­ ного ряда труб и пакера. При открытой схеме рабочей жид­ костью служит добываемая нефть. Для отделения газа, воды и

механических примесей применяют сепараторы, отстойники и

иногда деэмульгаторы — ПАВ.

Подачу гидропоршневого насоса двойного д^йствид можно записать как сумму подач при ходе вниз Vi и цри ходе вверх

соса, учитывающий различные утечки, незаполнеяие цилиндра, влияние газа, усадку нефти и др. Устойчивость цггокп на сжа­ тие ограничивает 5 до 0,8 м, а инерция поршнецой группы, зо­ лотника и жидкости — п до 30—60 мин-1. Аналогично запишем суточный расход рабочей жидкости гидродвигателя двойного действия

ад — коэффициент, учитывающий утечки в зазоре между цилин­ дром и поршнем, в клапанах, протечки в золотниковом устрой­ стве и муфтовом соединении НКТ. Взяв отношение Q к Qp, по­ лучим

Из соотношения (9.104) следует, что, регулируя расход ра­ бочей жидкости, можно изменять отбор скважинной продукции.

При работе ГПНА двойного действия на поршни двигателя и насоса действуют давления соответственно нагнетаемой рабо­ чей жидкости на поршень двигателя рд, отработанной рабочей жидкости на поршень двигателя ррв, скважинной продукции со стороны выкидной линии на поршень насоса рС8 и скважинной жидкости со стороны затрубного пространства на поршень на­ соса рс. Тогда условия движения поршней вверх

где QTp — сила трения в ГПНА. Из этих соотношений находим неизвестные давления рабочей жидкости на поршень двигателя при ходе вверх р'д и вниз р"д. Анализ показывает, что р'д и р"д различны, в результате чего происходят упругие деформации

НКТ. Давление рабочей жидкости на выходе силового поверх­ ностного насоса

где АрТ — потери давления на трение при подаче рабочей жид­ кости; р Ст — гидростатическое давление, создаваемое рабочей жидкостью в скважине. В настоящее время давление рсн— ^21 МПа, иногда его повышают до 35 МПа. Коэффициент по­ лезного действия ГПНУ достигает 0,65. Экономическая эффек­ тивность применения ГПНУ по сравнению с насосным оборудо­ ванием других типов возрастает с увеличением глубины под­ вески ГПНА. Увеличение высоты подъема и подачи может быть достигнуто применением тандемов-агрегатов, у которых в одном корпусе монтируются два и более насосов, а также гидродвига­ телей, соединенных общим штоком, но работающих парал­ лельно.

1200 м3/сут при высоком содержании в скважинной продукции воды (до 98 %), песка (до 2 %) и агрессивных компонентов. Их применение особенно эффективно при эксплуатации наклон­ ных скважин, в которых работа штанговых насосов оказывается невозможной, а также при разбуривании месторождений кус­ тами скважин, в том числе на месторождениях Западной Си­ бири, что позволяет обслуживать одной ГПНУ несколько ГПНА.

Для эксплуатации скважин на промыслах испытываются гидроимпульсные, струйные насосы, установки погружных насо­ сов с гибким валом от поверхностного двигателя, длинноходо­ вые насосные установки с ленточным тяговым органом и др. Началось применение на отечественных промыслах не имеющих аналогов за рубежом установок диафрагменных электронасосов УЭДН, которые обеспечивают подачу 4—16 м3/сут при напоре 650—1700 м.

§ 9.10. ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ

Одновременно-раздельная эксплуатация (ОРЭ) позволяет реа­ лизовать систему раздельной разработки объектов многопласто­ вого месторождения (см. § 1.5) одной сеткой скважин, а также является одним из методов регулирования разработки место­ рождения (см. § 4.1) при экономии народнохозяйственных

средств.

Применение ОРЭ технико-экономически целесообразно при наличии в разрезе многопластового месторождения отдельных продуктивных пластов, различающихся коллекторскими свой­ ствами (проницаемость, пористость), свойствами (вязкость.

состав) и условиями залегания (пластовое давление, газовая шапка) флюидов. При этом пласты должны быть сложены из устойчивых пород, а расстояние между ними — достаточным для создания цементного кольца, надежно предотвращающего перетоки жидкости при максимально возможных перепадах дав­ ления, и для посадки пакера. Перепад давения на 1 м высоты цементного кольца должен быть не более 2 МПа, а для надеж­ ной посадки пакера требуется высота не менее 3 м. Оборудова­ ние для ОРЭ должно обеспечивать надежное разобщение пла­ стов, создание заданного забойного давления против каждого пласта, регулирование и измерение дебита из каждого пласта, а также проведение всех других технологических операций, ко­ торые осуществляют в скважинах, вскрывающих только один пласт (освоение, интенсификация продуктивности, ремонт и т. .д.). Применительно к скважинам больших диаметров легче достичь выполнения всех этих требований и создать надежное оборудование. В случае эксплуатации каждого пласта по от­ дельному каналу в скважине (без смешения продукции) су­ щественно усложняется необходимое оборудование, однако не вызывает затруднений проведение регулирования и исследова­ ния дебитов. При возможности смешения продукции упроща­ ется оборудование и усложняется регулирование и исследова­ ние дебитов каждого пласта.

Различают одновременно-раздельную добычу нефти (ОРД), закачку воды (ОРЗ) и их сочетание (ОРДЗ). Одной скважиной обычно эксплуатируют только два пласта. Эксплуатация трех и более пластов затруднена и поэтому применяется крайне редко. В гл. 3 рассмотрена ОРЗ. Схемы оборудования для ОРД зависят от комбинации различных способов эксплуатации в од­ ной скважине. Принято технологическую схему ОРД именовать названием способов эксплуатации пластов по ходу снизу вверх.

лифтным.

При фонтанной эксплуатации обоих пластов можно выде­ лить схемы оборудования с применением одной колонны, кон­ центричных и параллельных колонн НКТ. Оборудование с при­ менением параллельных колонн НКТ используют, когда смеше­ ние продукции пластов недопустимо. Параллельная подвеска труб предусмотрена в установке типа УФ2П для 146- и 168-мм

Конструкция фонтанной арматуры позволяет демонтировать фонтанную елку без глушения скважины, а также проводить