Вопрос 4.50. Принципиальные схемы закрытой и открытой ГПНУ

Тип принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости пре­ допределяет способ возврата рабочей жидкости на поверхность. В установках с закрытой схемой жидкость после совершения ею по­ лезной работы из гидродвигателя по отдельному каналу поднимает­ ся на поверхность. Продукция пласта, выходящая из скважинного насоса, поднимается по своему отдельному каналу.

- 2 3 5 -

В установках с открытой схемой жидкость, выйдя из гидродвига­ теля, смешивается с жидкостью, выходящей из скважинного насоса, и поднимается на поверхность по общему каналу.

Недостатком первой схемы является большая металлоемкость, поскольку от устья к погружному агрегату необходимо спустить три герметичных трубопровода: для подачи рабочей жидкости к агрегату, для ее отвода и для подъема пластовой жидкости. Достоинством этой схемы являются незначительные потери рабочей жидкости, опреде­ ляемые только лишь утечками из системы привода.

Следует заметить, что производительность системы подготовки рабочей жидкости всей установки в значительной степени зависит от качества подготовки рабочей жидкости.

Установки с открытой схемой обладают меньшей металлоемкос­ тью, так как предполагают каналы только для двух потоков жидко­ сти - сверху вниз - рабочей, а снизу вверх - смеси рабочей и пласто­ вой жидкости. Соответственно проще и оборудование устья. Недо­ статком этой системы является необходимость обработки большого количества рабочей жидкости, что требует применения сложных и высокопроизводительных систем для ее подготовки.

Принципиальные схемы установок обоих типов приведены на рис. 4.74. В каждой из них двигатель 1 приводит в действие силовой насос 2, который по колонне труб 3 подает рабочую жидкость к двигателю 4 гид­ ропоршневого агрегата (ГПНА). Скважинный насос 5 ГПНА, приво-

Рис. 4.74. Принципиальные схемы закрытой (а) и открытой (б)

гидропоршневых насосных установок:

/ - электродвигатель; 2 - силовой насос; 3 - линия подачи рабочей жидкости; 4 - гидродвигатель; 5 - скважинный гидропоршневой насос;

б - канал для отвода продукции скважины; 7 - канат для отвода рабочей жидкости; 8 - блок подготовки рабочей жидкости; 9 - трубопровод для подачи рабочей жидкости; 10 - трубопровод для отвода скважинной жидкости

- 2 3 6 -

димый в действие двигателем 4 забирает пластовую жидкость из сква­ жины и по колонне труб 6 направляет ее вверх. В установке с откры­ той схемой рабочая жидкость из мотора поднимается на поверхность по колонне труб 6, а в установке с закрытой схемой - по отдельной колонне 7.

В установке с открытой схемой смесь пластовой и рабочей жид­ кости из колонны 6 направляется в устройство подготовки рабочей жидкости 8, из которого очищенная нефть по трубопроводу 9 посту­ пает на прием силового насоса 2, а остальная часть потока вместе

с отдельными примесями направляется в сборный промысловый кол­ лектор.

В установке с закрытой схемой рабочая жидкость возвращается в буферную емкость устройства подготовки 8, откуда трубопроводом 9 направляется на прием силового насоса 2. Пластовая жидкость изколонны 7 отводится в сборный промысловый коллектор, а неболь­ шая часть жидкости (1...2%) по трубопроводу 10 направляется в уст­ ройство подготовки 8 для компенсации потерь рабочей жидкости.

Блочные автоматизированные установки гидропоршневых насо­ сов (УГН) предназначены для добычи нефти из 2...8 кустовых наклон­ но-направленных скважин с внутренними диаметрами эксплуатаци­ онных колонн 117,7... 155,3 мм. Установки можно применять для до­ бычи нефти плотностью 870 кг/м³, содержащей до 99% воды, до ОД г/л механических примесей, до 0,01 г/л сероводорода, при температуре пласта до 120 °С.

Установки изготавливают в климатическом исполнении У, ХЛ. Пример условного обозначения установки при заказе: установка

гидропоршневых насосов УГН25-150-25, где УГН - установка гид­ ропоршневых насосов; 25 - подача одного гидропоршневого агрега­ та, м³/сут; 150 - подача установки суммарная, м³/сут; 25 - давление нагнетания гидропоршневого агрегата при заданном давлении нагне­ тания рабочей жидкости, МПа.

Установка УГН (рис. 4.75) состоит из скважинного и наземного оборудования.

Принцип действия установки основан на использовании гидрав­ лической энергии жидкости, закачиваемой под высоким давлением по специальному каналу в гидравлический забойный поршневой дви­ гатель возвратно-поступательного действия, преобразующий эту энергию в возвратно-поступательное движение жестко связанного с двигателем поршневого насоса.

Скважинное оборудование включает в себя гидропоршневой на­ сосный агрегат, размещенный в нижней (призабойной) части обсад­ ной колонны, систему каналов, по которым подводится рабочая жид­ кость, отводится добытая и отработанная жидкость; устьевую арматуру

- 2 3 7 -

и вспомогательные устройства: ловильную камеру, мачту с подъем­ ным устройством и переключателем потока рабочей жидкости.

В состав наземного оборудования входят устройства для подго­ товки рабочей жидкости, насосы высокого давления, распределитель­ ная гребенка, которая служит для направления рабочей жидкости под заданным давлением с требуемым расходом к гидропоршневым на­ сосным агрегатам, силовое и контрольно-регулирующее электрообо­ рудование.

Использование гидропривода позволяет при небольшом давлении силового насоса применить погружной насос с высоким рабочим дав­ лением или при небольшом расходе рабочей жидкости - с высокой подачей. Это достигается возможностью изменения в определенном диапазоне отношения эффективных площадей насоса и гидродвига­ теля и установкой поршней разного диаметра как в насосе, так и в гидродвигателе.

Наземная станция установки УГН состоит из двух блоков: техно­ логического и управления.

Все оборудование наземной станции располагается в двух транс­ портабельных блоках-боксах размерами 3x12 и 3x6 м.

В технологическом блоке сепаратор вместимостью 16 м³ распола­ гается на «втором этаже», что обеспечивает создание силовым насо­ сом гидростатического подпора около 1,5 м и позволяет разместить

- 2 3 8 -

все остальное оборудование под газосепаратором и рядом с ним: три силовых насоса, из которых один - резервный, центробежные насо­ сы, позволяющие спокойно встраивать установку в систему сбора с давлением до 2,5 МПа, гидроциклоны с циркуляцией рабочей жид­ кости, распределительную гребенку, многопоточный дозировочный насос, емкость с запасом, химреагентов.

Для привода гидропоршневого насоса применяются трех - или пятиплунжерные насосы высокого давления со специальным испол­ нением гидроблока, рассчитанные на продолжительную непрерыв­ ную работу с минимальным обслуживанием.