Тема 5 Добыча нефти скважинными насосами

Студент должен:

знать: принцип работы штанговых скважинных установок; наземное и

подземное оборудование, применяемое при добыче нефти

штанговыми скважинными установками; факторы, влияющие на

подачу штанговых скважинных установок; иледование ШСНУ и

установление параметров ее работы; меры борьбы с осложнениями при эксплуатации глубинно-насосных скважин;

уметь: производить расчет и подбор оборудования для скважинной насосной эксплуатации.

Схема работы штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ). Подбор штангового насоса для оптимального отбора жидкости.

Насосные штанги. Оборудование устья насосных скважин. Индивидуальный привод штангового насоса. Размерный ряд станков-качалок по ГОСТ, их выбор. Регулирование длины хода штока и числа качаний в балансирных станках-качалках.

Уравновешивание станка-качалки.

Определение нагрузок на штанги и станок-качалку. Определение длины хода плунжера. Выбор электродвигателя станков-качалок. Подача штанговых скважинных установок. Факторы, влияющие на подачу штангового насоса. Борьба с вредным влиянием на работу штангового насоса газа и песка. Газовые, песочные якори и гравийные фильтры. Применение полых штанг. Борьба с отложениями парафина.

Эксплуатация наклонных и искривленных скважин. Периодическая эксплуатация малодебитных скважин. Автоматизация скважин, оборудованных ШСНУ.

Измерение нагрузок на штанги и исследование работы штангового насоса (динамометрирование). Измерение уровня жидкости в скважине (эхометрия, волнометрия).

Обслуживание насосных скважин. Эксплуатация штанговых насосов с гидроприводом. Эксплуатация скважин штанговыми винтовыми насосными установками.

Техника безопасности и противопожарные мероприятия при эксплуатации скважин ШСНУ.

Практические занятия №5

Литература: 1, с 310...358; 2, с. 232...308; 3, с. 95...136; 12, с. 53..89

Методические указания

Механизированная добыча нефти осуществляется за счет внешнего энергетического источника с использованием либо компримированного газа, либо специальных глубинных насосов.

К настоящему времени известно большое количество различных способов глубиннонасосной эксплуатации скважин, которые могут быть классифицированы по следующим признакам:

- по принципу действия глубинного насоса: поршневые, центробежные, винтовые и др.;

- по типу передачи энергии глубинному насосу: механические, гидродинамические, пневмонические, электрические;

- по местоположению привода глубинного насоса: привод на поверхности земли или в скважине.

В мировой практике по фонду скважин (более 213 общего действующего фонда), наибольшее распространение получили установки скважинных штанговых насосов (УСШН), которые относятся к установкам с плунжерными насосами, механическим способом передачи энергии глубинному насосу с помощью колонны штанг, с приводом, установленным на поверхности.

Эти установки предназначены для эксплуатации низко- и среднедебитных скважин, как правило, со средней выстой подъема продукции. УСШН обладают рядом положительных качеств: сравнительная простота конструкции, легкость и удобство обслуживания, надежность и ремонтно-пригодность, достаточно широкая область применения, легкость проведения подземного ремонта. Вместе с тем эти установки присущи и существенные недостатки: большая металлоемкость, высокая стоимость строительно-монтажных работ, так как под станок-качалку необходим мощный фундамент, а также громоздкость наземного оборудования.

Изучение темы необходимо начинать с уяснения принципиальной схемы работы УСШН, а также устройства и назначения всех узлов наземного и подземного оборудования.

В качестве индивидуального привода штангового насоса применяются балансирные и безбалансирные станки качалка (СК). Принципиальной отличительной особенностью всех безбалансирные СК является отсутствие качающегося балансира, что приводит к уменьшению габаритов и металлоемкости СК, улучшению условий обслуживания, повышению транспортабельности и монтажеспособности. В отечественной практике безбалансирын приводы должного развития не получили.

В конструктивном отношении балансирный СК представляет собой четырехзвенный механизм, преобразующий вращательное движение первичного двигателя в возвратно-поступательное движение колонны штанг.

ГОСТ 5866-76 предусматривает изготовление станков-качалок 13 типоразмеров. Каждый тип СК характеризуется максимальными допускаемыми нагрузками на устьевой шток, длиной хода устьевого штока и крутящим моментом на кривошипном валу редуктора, числом двойных ходов балансира в минуту.

На нефтяных промыслах России применяются, наряду с аксионными (обычными) станками-качалками, дезаксиальные СК. Зарубежном (в особенности в США) практически все СК впускаются с небольшим дизаксиалом, у которых время хода верх больше времени хода вниз. Это позволяет уменьшить ускорения, а следовательно, и динамические нагрузки, действующие на колонн штанг при ходе вверх.

В связи с появлением на промыслах большого количества зарубежного оборудования можно встретить СК с одноплечим балансиром типа АРК формы “Lufkin” (США), а также отечественных производителей (привод ПШГНО 6-2,5, Уралтрансмаш, г. Екатеринбург). Эти СК имеют более благоприятный закон движения точки подвеса штанг, позволяющий уменьшить динамические нагрузки, снизить амплитуду колебаний штанг.

Несмотря на большое количество созданных в настоящее время конструкций скважных поршневых насосов, их можно разделить на два класса - неуставные (НМ) и вставные (НВ). В нашей стране штанговые насосы выпускаются по двум стандартам: ОСТ 26-16-06-86 (АО “Элкомнефтемаш”, г. Пермь) и стандарт АНИ11МАХ (АО “Ижнефтемаш”, г. Ижевск, производство по лицензии австрийской фирмы “Шеллер Блекман”).

Вставной насос крепится в нужном месте колонны НКТ с помощью специального фиксирующего устройства, называемого замковой опорой. Применение вставных насосов значительно ускоряет ремонт скважины, так как для его смены требуется подъем лишь штанговой колонны. В то же время неуставной насос значительно проще по конструкции и не требует применения замковых опор.

В области штанговой насосной эксплуатации скважин опубликовано значительное число книг, статей и инструкций, в которых подробно освещены вопросы теории работы УСШН в различных горно-геологических условий, описано много типоразмеров скважинного, устьевого и наземного оборудования. Учащимся следует изучить конструкцию и техническую характеристику отдельных узлов СК, штанговых насосов, замковых опор. Важно знать область применения, особенности конструкции оборудования УСШН, так как от правильно выбранных их типоразмеров зависит длительная работа УСШН.

Наиболее важным вопросом данной темы является вопрос подбора оборудования для штанговой скважины. Определяющими параметрами при выборе привода штангового насоса является глубина подвески насоса и дебит скважины. Эти два параметра в совокупности определяют все остальные величины: максимальные нагрузки в точке подвеса штанг, крутящий момент на кривошипном валу редуктора и скорость откачки. Также на выбор оборудования и режима откачки влияют геолого-технологические факторы и техническое исполнение ствола скважин - забой, кривизна и наклонность, вязкость, плотность, температура, наличие механических примесей и коррозионность, газовый фактор и содержание воды в откачиваемой жидкости. Для успешного изучения данного вопроса следует промешать типовые задачи по выбору оборудования ШСНУ на основе промысловых данных.

При эксплуатации скважин УСШН существуют проблемы, осложняющие работу скважины: отложения АСПО, слей, коррозия металла, влияние газа, эмульсий, механических примесей, большие нагрузки н колонну штанг и др. Необходимо основательно разобраться в причинах этих проблем, технология мер борьбы по снижению влияния вредных факторов на работу УСШН, проанализировать применение мероприятий по увеличению МРП работы скважины.

Материал этой темы очень объемный, что требует дополнительного времени на его проработку и использование дополнительной литературы и технологических инструкций и руководящих документов предприятий.

Основой исследования глубинно-насосных штанговых установок является динамометрирование - метод оперативного контроля за работой подземного оборудования. Это позволяет определить причины вызывающие снижение или прекращение подачи; выбрать нужный вид ПРС; проверить качество произведенного ремонта. Динамометрирование осуществляется с помощью различных типов динамографов, подразделяющихся по принципу действия преобразующего устройства на гидравлические (ИКГН-1, ГДМ-3) и электронные (“Эхометр”, “Микон”, “Квантор”, “Сиддос”),

Для определения динамических и статических уровней в скважинах применяются, в основном, звукометрические методы, основанные на измерении времени прохождения звукового импульса от устья скважины до уровня жидкости и обратно. При измерении уровня жидкости в скважинах с избыточным давлением в затрубном пространстве применяется метод волнометрирования, в скважинах с низким давлением - эхометрирование.

В нефтепромысловой практике большое распространение получили электронные системы диагностирования механизированных скважин, которые позволяют производить исследования скважин, а также формировать, хранить, отчеты о проведенных исследованиях, и вводить их в персональный компьютер. Приступая к изучению темы исследование механизированных скважин необходимо вспомнить материал рассмотренный ранее по дисциплине “Разработка нефтяных и газовых месторождений”.

В заключении изучения данной темы следует обратить внимание на другие виды штанговых установок (с применением гидропривода, штанговые винтовые насосные установки). Основным положением по технике безопасности при штанговой насосной эксплуатации скважин является ограждение движения частей станка-качалки, обслуживание электрооборудования, выполнение требований при ремонте, обслуживание устьевого оборудования (см литературу [17]).

Вопросы для самоконтроля

1. Область применения штанговых скважных насосных установок (ШСНу), преимущества и

недостатки.

2. На каком принципе основана работа ШСНУ?

3. От чего зависит выбор способа добычи нефти?

4. По каким параметрам выбираются станки-качалки?

5. Отличие насоса НН-1 от НН-2, достоинства и недостатки.

6. Преимущества дезаксиальные станков-качалок.

7. Как можно изменить число качаний и длину хода полированного шток ШСНУ?

8. Факторы, влияющие на подачу ШСНУ.

9. Что называется коэффициентом наполнения и коэффициентом подачи ШСНУ?

10. Какие нагрузки действуют на полированный шток?