Борьба с вредным влиянием песка на работу штангового насоса

Серьезно осложняющим работу СШНУ фактором является содержание в откачиваемой продукции механических примесей (песка). Такая продукция, попадая в глубинный насос, приводит к износу пары трения «цилиндр—плунжер», клапанов, а в ряде случаев вызывает заклинивание плунжера в цилиндре и обрыв штанг. Кроме того, чрезмерное количество песка в продукции приводит к осаждению части его на забое скважин, образованию песчаных пробок и снижению продуктивности (так называемые пескообразующие скважины). Для предотвращения поступле­ния песка в скважины широко используют:

1. Специальное оборудование забоев различными фильтра­ми (гравийными и сеточными). Основной недостаток гравий­ных фильтров в том, что они быстро забиваются песком и доступ нефти к приему насоса прекращается. Для восстановления фильтра его извлекают и промывают.

2. Методы крепления призабойных зон специальными со­ставами, которые после затвердевания образуют в призабойной зоне прочную пористую и проницаемую среду, предотвращаю­щую в той или иной степени поступление песка в скважину.

3. Используют плунжеры с канавками и типа «песко-брей».

4. Ограничивают вынос песка путем регулирования отбора жидкости.

5. Применяют полые штанги.

6. Периодически удаляют накапливавшийся песок на за­бое.

7. Применяют песочные якоря.

8. Применяют подлив жидкости в затрубное пространство. При этом глубинный насос опускается практически до забоя, что создает повышенную скорость восходящего потока в ин­тервале «забой—прием насоса», предотвращая оседание частиц песка.

Существенный положительный эффект при эксплуатации пескообразующих скважин может дать применение песочных якорей, закрепляемых под всасывающим клапаном глубинного насоса. По принципу действия песочные якоря относятся к классу гравитационных сепараторов, принципиальные схемы которых показаны на рис. 5.29. Якорь на рис. 5.29, а условно называется прямым — продукция скважины поступает в коль­цевой зазор между корпусом 1 и трубой 3, а жидкая фаза по трубе 3 поступает к всасывающему клапану насоса 5. Якорь на рис. 5.29, б называется обращенным — продукция скважины поступает в трубу 3, а жидкая фаза из кольцевого зазора между корпусом 1 и трубой 3 поступает к всасывающему клапану насо­са 5. В якоре прямого типа скорость нисходящего потока жидкой фазы (в кольцевом зазоре) и скорость восходящего потока в трубе должны быть меньше скорости оседания частиц песка, а в якоре обращенного типа скорость нисходящего потока в трубе и скорость восходящего потока в кольцевом зазоре должны быть меньше скорости оседания частиц песка. Оседающий песок накапливается в корпусе-накопителе якоря, который очища­ется на поверхности; после подъема при подземном ремонте скважины. При использовании песочных якорей вероятность образования песчаной пробки на забое скважины существенно понижается. Практика применения песочных якорей показала, что эффективность обращенного якоря выше прямого.

Рис. 5.29. Принципиальные схемы песочных якорей

1 — корпус-накопитель якоря; 2 — отверстия; 3 — труба; 4 — узел соединения якоря с насосом; 5 — всасывающий клапан насоса; а — якорь прямого типа; б — якорь обращенного типа; I — жидкая фаза продукции; II — жидкость + механические при­меси (песок); III — механические примеси

Следует отметить, что чистка песчаных пробок промывкой скважины является достаточно трудоемкой и дорогостоящей операцией, поскольку частицы песка покрыты нефтью, а за­частую и парафином, в процессе эксплуатации они слипаются, образуя достаточно прочную пробку.

Применение полых штанг

Рис. 5.30. Оборудо­вание устья скважины с полыми насосными штан­гами:

1 —глубинный насос; 2 — насосные трубы; 3 — трубные штанги; 4 — вы­кидная линия; 5 — отвод; 6 — фильтр; 7 — гибкий шланг

Кроме сплошных насосных штанг, могут применяться полые или трубчатые штанги. Полые штанги предназначены для передачи движения от головки балансира станка-качалки плунже­ру скважинного насоса при непрерывной или периодической подаче в полость насосных труб ингибиторов коррозии, ингибиторов отложения парафина, растворителей парафина, теплоносителей, деэмульгаторов, жидкости гидро­защиты насоса. Продукция скважины при этом отбирается по кольцевому пространству между полыми штангами и НКТ.

Другим вариантом применения полых штанг является откачка пластовой жидкости с высоким содержанием меха­нических примесей. При этом откачка пластовой жидкости проводится по центральному каналу. За счет малого диаметра проходного сечения увеличивается скорость движения отка­чиваемой жидкости по каналу, что препятствует выпадению (оседанию) механических примесей из потока жидкости. Полые штанги конструктивно состоят из трубчатой основной части и резьбовых концов, которые присоединяются к трубчатой части с помощью сварки.

Полые штанги подвешивают к головке балансира с помо­щью канатного подвеса и вертлюга. Устье скважины гермети­зируется сальником.

5.21. Борьба с отложениями парафина при экс­плуатации скважин с ШСНУ

При откачке пластовой жидкости с высоким содержанием парафина, асфальтенов и смол в колонне НКТ может проис­ходить отложение этих веществ. Для борьбы с асфальто-смоло-парафинистыми отложениями (АСПО) при работе ШСНУ применяются штанговые скребки. Эти скребки могут быть совмещены с центраторами (скребки-центраторы). Наиболее часто применяемым на промыслах видом скребков является пластинчатый (рис. 5.31).

Стальная пластина 1 крепится хомутами 2 (с помощью сварки или запрессовки) к телу штанги. Расстояние между скребками любых типов должно быть меньше, чем длина хода плунжера скважинного насоса для перекрытия зон очистки вну­тренней поверхности колонны НКТ. Для равномерной очистки внутренней поверхности НКТ от отложений скребки должны постоянно поворачиваться вместе с колонной насосных штанг или без нее. В первом случае такой поворот осуществляется с помощью штанговращателя, во втором — за счет специальной формы скребка (например — винтовой), что приводит к враще­нию скребка за счет сил трения.

Другим способом борьбы с АСПО является закачка в скважину специальных химических реагентов. Однако подача химреагентов с устья скважины часто является неэффективной, т.к. реагент должен пройти через большую «подушку» пены и пластовой жидкости и попасть на прием скважинного насо­са. Поэтому наиболее эффективным становится применение скважинного дозатора. Дозатор скважинный инжекционный (ДСИ-107) разработан «ТатНИПИнефть» и успешно при­меняется на многих нефтяных промыслах. Предназначен для подачи водонерастворимых ингибиторов на прием штангового насоса. Дозатор обеспечивает непрерывную подачу химреагента в пределах от 0,1 до 40 л/сут. Работу дозатора в скважине кон­тролируют по изменению дебита скважины, величине нагрузки на головку балансира СК, химическому анализу устьевых проб добываемой жидкости.

Длину контейнера из НКТ для заливки раствора ингибито­ра подбирают с расчетом, чтобы повторная заправка дозатора химреагентом производилась при очередном текущем ремонте скважины.