Оборудование нагнетательных скважин

С выработкой высокопродуктивных пластов нефтяного месторождения из­меняются и требования к системе ППД. Внедрение очагового заводнения при разработке верхних малопродуктивных пластов поставило перед ППД задачу перехода на менее производительное оборудование. На существующих КНС подключенные нагнетательные скважины имеют различную приемистость ( от 20 до 600м^з/сут ) и различное необходимое рабочее давление (13,0 - 20,0 МПа ). Нагнетательные скважины со слабопроницаемыми коллекторами, как правило, не участвуют в процессе разработки. Кроме того, наблюдаются потери давления вследствие большой протяженности водоводов (1,5 - 2,5 км). Увеличение же давления на самих КНС свыше 19,5 МПа нецелесообразно вследствие возникно­вения порывов [3].

Внедрение насосов высокого давления не полностью решило вопрос разработки слабопроницаемых коллекторов. Внедрение насосов УЭЦН непосредственно на скважинах позволяет повы­сить эффективность разработки выравниванием фронта вытеснения и вовлечь в разработку слабопроницаемые коллектора. Этот способ закачки воды в нагнета­тельные скважины включает подачу воды по трубопроводу через устьевую за­порную арматуру на прием насоса ЭЦН, при этом закачку воды в пласт осущест­вляют при обеспечении необхо

димого давления через обратный клапан по НКТ, а для защиты эксплуатационной колонны от перепадов давления используют пакер, установленный выше кровли пласта.

Насосная установка для осуществления данного способа состоит из насосно-компрессорных труб, устьевой запорной арматуры, патрубка, погружного элек­тродвигателя и насоса, при этом погружной электродвигатель расположен в верхней части насосной установки, насос выполнен секционным, количество секций насоса взаимосвязано с давлением нагнетания, а в нижней части уста­новки размещен компенсатор вертикальных нагрузок для снятия линейных пере­мещений НКТ и веса насосной установки. К наземному оборудованию относятся силовой трёхфазный маслонаполненный трасформатор ТМЭ, комплектное устройство для управления и защиты электродвигателя КУПНА и оборудование устья шурфа .

В эксплуатационную колонну на перфорированном патрубке спущена насос­ная установка, содержащая компенсатор, погружной электродвигатель с кабе­лем, который через протектор соединен с секционным насосом, обратным кла­паном и эксцентричной муфтой, служащей для передачи давления на выходы секци­онного насоса по импульсной трубке на электро-контактный манометр (ЭКМ), установленный на устьевой запорной арматуре. ЭКМ позволяет отключить насосную установку при достижении рабочего давления выше допустимого, а также при падении давления на входе в насос ниже допустимого. Расположенный ниже эксцентричной муф­ты компенсатор вертикальных нагрузок предотвращает линейные перемещения НКТ и снимает их вес с насосной установки. НКТ оборудованы пакером, распо­ложенным выше кровли пласта. Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Насосная установка регулирует и поддерживает режим работы нагнетательной скважины следующим образом: вода от системы разводящих трубопроводов низкого давления поступает по трубопроводу через устьевую за­порную арматуру на прием секционного насоса. Приобретая необходимое для нагнетания давление, вода поступает в пласт через

обратный клапан, предотвра­щающий излив из пласта при остановке. Для защиты эксплуатационной колонны от повышенного давления используют пакер, установленный выше кровли пласта .

По необходимому рабочему давлению и в зависимости от давления на приеме насоса подбирается количество секций насосной установки, что позволяет охватить процессом заводнения различные участки площадей в зависимости от приеми­стости.

В 1996 - 1997 годах совместно со специалистами АО «Алнас» и ОАО «Татнефть» разработан и успешно внедрен специализированный погружной насос для нагнетательной скважины. В настоящее время АО «Алнас» освоило выпуск нор­мального ряда таких насосов производительностью от 20 до 500 м³/сут и давле­нием от 10 до 25,0 МПа.

В 1997 году был получен патент N 2132455 на изобретение «Способ закачки воды в нагнетательную скважину и насосная установка для его осуществления». Применение данного способа для закачки воды позволяет улучшить регулирова­ние процессов разработки нефтяных пластов, режим работы нагнетательной скважины не зависит от других скважин, подключенных к КНС, что позволяет час­тично автоматизировать работу нагнетательной скважины, поднять рабочее дав­ление на устье нагнетательной скважины, осуществить индивидуальный подбор типоразмера насоса по приемистости конкретной скважины, кроме того, обеспе­чивается принципиальная возможность перехода на низконапорную систему поддержания пластового давления с кратным снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат. Данное изобретение может быть использовано также для дозировки ингибиторов, реагентов при обработке скважины, утилизации сточных вод .

Способ закачки воды в нагнетательную скважину реализуется с помощью насосной установки, представленной на рис.4.

В настоящее время в НГДУ работает 25 таких установок, иих эксплуатация вы­явила некоторые недостатки. Одним из существенных недостатков данной конструкции является несовер­шенство компенсатора вертикальных нагру

зок конструкции «ТатНИПИнефть». Наряду с приемом воды из затрубья скважины создается перепад давления меж­ду затрубьем и НКТ, происходят утечки по компенсатору и установка начинает работать сама на себя. В настоящее время производится замена компенсатора конструкции «ТатНИПИнефть» на обычную плунжерную пару от штангового насоса, которая оказалась надежной .

Рис.4. Погружная насосная установка для закачки воды

Имея большой накопленный опыт эксплуатации погружных насосов на нагнета­тельных скважинах и учтя все ошибки и конструктивные особенности, НГДУ выдало задание на разработку новой конструкции механизированного привода для нагнетательной скважины 000 «Нефтепроммаркет» завода «Ижнефтемаш» в г. Ижевске (заявка на патент N 99109860 от 12.05.99 г.). Была разработана техническая документация, один экземпляр такой установки был изготовлен в 1998 году и смонтирован в НГДУ «Лениногорскнефть» на скв.

N 4066А. Конструктивной особенностью данной установки является вынос электродвигателя на поверхность, т.е. на арматуру нагнетательной сква­жины.

Насос устанавливается в нагнетательную скважину на глубине 20 метров от устья. Для компенсации верхних перемещений выкидная труба через ниппель подвижно соединяется с подвеской НКТ. Подвеска НКТ оборудуется па кером в нижней части (выше кровли пласта). Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Замер приемистости регистрируется СВУ на блоке-гребенке (БГ).

Установка выполнена для применения с погружным центробежным насосом типа ЭЦНМ, располагаемого в вертикальной скважине, с приводом от электродвигателя, установленного на поверхности. Данные установки предназначены для погружных центробежных насосов с производительностью 50-125 м³/сут, и напором 850-2250м.

Установка УНЦВ состоит из следующих основных частей: основания, корпуса, электродвигателя 3, зубчатой муфты, подшипниковой опоры, трансмиссионного вала 4, сальникового уплотнения 5. Привод вращения вала насоса осуществляется от фланцевого электродвигателя 3 через трансмиссионный вал 4, который соединяется с валом электродвигателя через втулку конусную, вал переходный и зубчатую муфту с валом насоса через шлицевую муфту. Выходтрансмиссионного вала из полости избыточного давления осуществляетсячерез сальниковое уплотнение 5. Пуск и защита электродвигателя обеспечиваются станцией управления. Вода от внешней насосной станции через входной патрубок поступает на вход насоса ЭЦНМ5. Далее насосом жидкость подается по напорному трубопроводу через обратный клапан и пакер в скважину .

Рис.5. Установка с поверхностным приводом для закачки жидкости в пласт

Для контроля давления воды на входе и выходе должны быть установлены манометры, взятые из комплекта ЗИП и установленные с применением деталей из комплекта ЗИП. На выходе предусмотрен ручной кран. Для контроля температуры подшипникового узла установлен датчик температуры.

4.3. Требования к закачиваемой воде

Поддержание пластового давления на залежи осуществляется путем закачки воды в нагнетательные скважины. Источником водоснабжения является очищенная сточная вода, добытая попутно из бобриковских отложений и пресная - с Карабашской УПТЖ.

С целью поддержания технологически приемлемого уровня приемистости нагнетательных скважин, закачиваемые воды должны очищаться от нефти и

механических примесей до норм: содержание нефти в воде 60 мг/дм³ и мехпримесей до 50 мг/дм³.

Нефтепромысловую, сточную воду очищают от нефти и мехпримесей путем фильтрования через гидрофобный, жидкостной фильтр с последующим отстаиванием в динамических условиях. Отстоявшуюся воду через буферный резервуар откачивают в систему ППД. Основным требованием к качеству пластовых вод, подлежащих закачке в пласт, является размер загрязняющих ее частиц, диаметр которых должен быть в пределах от 1,2 мкм до 1,7 мкм. Кроме того, должны соблюдаться следующие требования:

- Собственная стабильность химического состава, исключающая выпадение осадков в пористой среде;

- Совместимость с водой, содержащейся в пласте;

- Повышенная нефтевымывающая способность, обусловливающая увеличение нефтеотдачи пласта;

- Низкая агрессивность, исключающая или сводящая к минимуму коррозионные процессы оборудования системы ППД;

- Высокая степень чистоты обусловливающая максимальную длительность межремонтных периодов скважин и поддержание высокой степени приемистости нагнетательных скважин, вскрывших пласты с различными характеристиками, при низком давлении нагнетания;

- Температура воды должна исключать существенное охлаждение

- пласта, изменение вязкостных характеристик вытесняемой нефти

и возможность выпадения АСПО в пористой среде пласта и, особенно в призабойной зоне;

- Закачиваемая вода не должна содержать в себе кислород, вызывающий формирование гидратов окиси железа, выделение углекислого газа, усиление коррозии оборудования и обеспечивающий поддержание жизнедеятельности микроорганизмов;

- Для выполнения планируемого объема закачки, оборудование и во

- доводы проектировать в антикоррозионном исполнении (МПТ).

Пресная вода рек подвергается очистке от мехпримесей путем коагулировагния взвесей сернокислым алюминием, отстаиванием и последующим фильтрованием через пес

чаные фильтры. Содержание мехпримесей в очищенной речной воде составляет 5-6 мг/дм³. При транспортировке вода обогощается продуктами коррозии, вследствие чего содержание в ней мехпримесей перед закачкой в пласт достигает до 10 мг/дм³. К пресной воде предъявляются следующие требования:

ü В воде не должно содержаться планктона и водорослей;

ü Концентрация сульфатвосстанавливающих бактерий не должна превышать одной единицы на миллилитр воды;

ü Температура закачиваемой воды не должна отрицательно влиять на нефтеотдачу и выпадение парафина;

ü Закачиваемая вода должна быть совместима с пластовой и не формировать осадков.