Насосная эксплуатация скважин классификация способов условия применения

Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин

Энергия пласта также играет немаловажную роль в выборе способа эксплуатации скважины, поэтому нефтяные и газовые продукты могут быть извлечены посредством фонтанного, насосного или газлифтного способа эксплуатации. Все эти разновидности способов известны под общим наименованием – механизированная добыча полезных ископаемых (нефти и газа).

Фонтанный способ

Данный способ эксплуатации нефтяной скважины подразумевает поднятие жидкостей от забоя наверх по всей скважине, стимулятором чего будет только энергия нефтяных пластов. К преимуществам такого способа относится его высокая экономичность, поскольку подъем происходит естественным путем и не требует дополнительной траты сил и времени на это. Особое оборудование при этом способе эксплуатации также не требуется, и можно сэкономить как на его стоимости, так и на техническом обслуживании. Для обустройства фонтанирующей скважины потребуется головка для колонны, арматуры и линия выкидного типа из наземной техники, а также сама колонна из подземной. Трубы НКТ опускаются до верхних отверстий, образованных перфорацией. Трубы необходимы для обеспечения поднятия жидкости наверх по скважине, а также ряда других работ:

• Регулировка режима функционирования.
• Обеспечение работ по изучению скважины.
• Устранение отложений смолы и парафинов.
• Технологические мероприятия.
• Защита скважинной колонны от воздействия коррозии.
• Устранение пробок из песчаного материала.
• Процесс глушения скважины, который проводится перед проведением ремонтных работ в стволе.
• Защита от высокого давления и его перепадов.

Газлифтный способ

Существует две разновидности газлифтного способа эксплуатации нефтяной скважины: с компрессорами и без них. К плюсам такого способа можно отнести следующие качества:

• Техника для работы находится над землей, и ее проще обслуживать и проводить по мере надобности ремонтные работы.
• Конструкция техники достаточно проста в эксплуатации.
• Подъем жидкости можно производить в большом размере, и это не зависит от глубины ствола или ширины колонны.
• Дебит нефтяного продукта можно контролировать и задавать самостоятельно, для чего потребуется менять объем газа для подачи в скважину.
• С помощью газлифтового способа эксплуатации можно проводить эксплуатацию нефтяных или газовых скважин, которые были залиты водой или оказались пробурены в слоях с высоким содержанием песка.
• Исследовательские мероприятия в скважинах проводятся быстрее и проще.

Конечно, данный способ эксплуатации нефтяных и газовых скважин имеет и ряд недочетов. Так, в процессе эксплуатации требуется регулярно менять трубы НКТ, подъемник, эксплуатируемый в работе, имеет невысокий коэффициент полезного действия. Кроме того, создание компрессорных систем обходится недешево, а на тонну добываемых ископаемых приходятся высокие затраты электричества.

Насосная эксплуатация скважин

• Штанговое глубинное оборудование.
• Центробежный насос с электроприводом.
• Погружной штанговый либо насос с электроприводом.
• Диафрагменное устройство.

Особенности эксплуатации с помощью штангового насоса

• Невысокая подача.
• Ограничение по спуску оборудования.
• Ограничение по углу уклона ствола скважины.

При этом способе эксплуатации конструкция простого насоса состоит из цилиндра и плунжера с клапаном по типу шара-седла, благодаря которому обеспечивается подъем жидкости и исключается ее течение вниз. Также в конструкции может быть всасываюший клапан – он установлен ниже цилиндра. Штанговый насос работает посредством передвижений плунжера, на который воздействует привод. В насосе проходит верхняя штанга, она прикреплена к головке балансировочного элемента. Ключевые части штангового насоса:

• Рама.
• Четырехгранная пирамидообразная стойка.
• Балансировочный элемент.
• Траверса.
• Редуктор с противовесными элементами.
• Салазка поворотного типа.

Штанговый насос может быть вставного типа или невставного. Первые опускаются в ствол скважины в уже готовом виде, а до того по НКТ вниз погружается замок. Для замены оборудования не нужно несколько раз спускать или поднимать трубы. Что касается невставных разновидностей, то их можно спустить в наполовину готовом виде. Если такой насос требуется отремонтировать или поменять, нужно поднимать его по частям: сначала поднимается плунжер, а затем НКТ. Оба вида имеют и плюсы, и минусы, и выбор должен происходить с учетом конкретных условий предстоящей эксплуатации.

Особенности эксплуатации с помощью центробежного насоса с электроприводом

К ключевым узлам относятся следующие элементы:

• Сам насос, который состоит из нескольких секций и ступеней, а также колес и стальной трубы.
• Электрический мотор погружного типа, который заполняется маслом.
• Защита от воздействия влажности: она находится между двумя предыдущими элементами, защищая электромотор и передавая вращательный момент на насос.
• Кабель для подачи электричества от подстанции. Его структура должна быть защищена бронированным слоем, на земле до уровня спуска его сечение должно иметь круглую форму, а от погружного элемента – плоскую.

К дополнительному оборудованию, используемому в этом случае для эксплуатации нефтяных и газовых скважин, относятся следующие элементы:

• Газовый сепаратор, который эксплуатируется с целью уменьшить объем поступающих газов в насосное оборудование. В случае, если понижать этот показатель нужды нет, то можно применять вместо сепаратора обычный модуль для подачи жидкости в насос.
• Система термического типа с манометром (ТМС). Она сочетает функции измерения температурного режима и показателей давления внутри среды, в которой в настоящее время находится электронасос.

Данная установка должна монтироваться прямо в процессе спуска конструкции в ствол скважины. Сбор элементов производится в последовательном порядке, по направлению снизу наверх, в том числе и соединение кабеля с установкой и к трубам. Крепление осуществляется посредством металлических особых поясов; кабель, ведущий на поверхность, подключается к трансформатору и станции, которая выполняет функцию управления.

Кроме указанных элементов, колонна труб НКТ должна быть оснащена парой клапанов – сливным и обратного хода. Они установлены над насосом. Клапан обратного хода применяется в системе насоса для подачи жидкости в НКТ перед началом функционирования насосной станции. Этот клапан также не дает жидкости пролиться вниз из-за высокого давления. Что касается сливного клапана, то этот элемент устанавливается над предыдущим и применяется для слива жидкостей, который необходимо осуществить перед поднятием наверх оборудования.

Достоинства электрических центробежных насосов достаточно обширны и выделяют их по сравнению с глубинными аналогами штангового типа:

• Легкость конструкции наземной техники, а также упрощенная схема ее функционирования.
• Возможность откачивать большие объемы жидкости из ствола нефтяной или газовой скважины.
• Возможность успешной эксплуатации на большой глубине (более 3 км).
• Длительное время эксплуатации и минимальные нужды в ремонте, а также долгие промежутки действия между плановыми ремонтными работами.
• Исследования внутри нефтяной и газовой скважины могут быть осуществлены без поднятия оборудования на поверхность.
• Повышенная легкость процесса удаления парафиновых отложений, которые оседают на стенках НКТ.

Эксплуатация электрических центробежных насосов погружного типа возможно в скважинах, которые имеют определенный угол наклона, а также горизонтальное строение. Кроме того, они могут эксплуатироваться в скважинах с высокой обводненностью, в скважине с высоким содержанием брома в воде, а также для откачки растворов на основе кислот и солей. На современном рынке существуют разновидности, которые могут функционировать в одной скважине на разных уровнях с обсадными колоннами. В ряде случаев центробежные погружные насосы могут эксплуатироваться и для откачки воды из пластов горной породы, чтобы поддержать нужный уровень давления в них. Таким образом, спектр эксплуатации электрических насосов погружного типа для обеспечения работы скважины представляет собой наиболее широкую область, и оборудование данного вида может эксплуатироваться наиболее эффективно.

Источник

Насосная эксплуатация скважин. Классификация способов, условия применения.

Насосная эксплуатация скважин – это механизированный способ добычи нефти.

Самыми распространенными являются: СШН — скважинный штанговый насос, ЭЦН – электроцентробежный насос, ВН – винтовой насос, ГПН – гидропоршневой насос.

Область применения зависит от технических характеристик:

Q (м3/сут) Н (м0-глубина спуска

до 100 до 3000 — СШН (1)

до 1000 до 1800 — ЭЦН (2)

до 15 до 1500 — ВН (4)

до 100 неограниченна — Г (но прочные трубы)

ШСН: Подземное оборудование:

1. Штанговый плунжерный насос ( включает в себя всасывающий клапан (неподвижный) на

ШСН: Подземное оборудование:

1. Штанговый плунжерный насос ( вкл. в себя всасывающий клапан (неподвижный) на нижнем конце цилиндра и нагнетательного клапана (подвижный) на верхнем конце поршня-плунжера.

3. насосные штанги и полированный шток

4. приспособления для защиты насоса от осложнений ( газовый якорь- газосепаратор на приеме насоса, песочный якорь, газопесочный якорь, песочные фильтры, хвостовики) В НКТ устанавливают скребки, центраторы.

Станок-качалка, пульт управления, устьевой сальник, канатная подвеска, траверса для соединения канатной подвески с полированным штоком, фундамент, заграждение, редуктор, балансир, противовес, электродвигатель и т.д.

Конструкция ШПН (штанговый плунжерный насос): цилиндр (до 6м.), плунжер насоса (1-1,5м), нагнетательный клапан, шток-удлинитель соединяющий плунжер со штангами, всасывающий клапан;

вставной- спускают в скв. в собранном виде и крепят в НКТ пружинным захватом (спуск на штангах); невставной- цилиндр спускается на НКТ, а плунжер на штангах.

Вставной применяют в скв. с осложнениями: парафин, песок, газ, когда малый рабочий период, т.к. можно быстро заменить, но часто теряют герметичность в месте посадки НКТ.

Невставной в скв. с хорошими характеристиками. Марки: НГВ, НГН.

Так как у ШСН недостаточно высокая подача, необходимость установки громоздкого оборудования, опасность обрыва штанг применяют безштанговые насосы.

ЭЦН: применяют при низких уровнях жидкости, искривленных скв.

Состоит: насосный агрегат (насос, эл-двиг., протектор — предохраняет эл.-дв. от проникновения в него воды и обеспечивает подачу смазки на подшипники), НКТ, бронированный кабель, устьевая арматура, кабельный барабан с направляющим роликом, станция управления, трансформатор.

Насосный агрегат спускают в скважину на НКТ. Направляющий ролик защищает кабель от перегибов.

Принцип действия : эл. ток приводит в действие эл.двиг., через фильтр насос поднимает жидкость по НКТ на поверхность. Чтобы при остановке насоса жидкость не сливалась в НКТ над насосом установлен клапан, кроме того для слива столба жидкости установлен спускной клапан.

ГПН: Устройство: 2 основные части: гидравлический поршневой двигатель объемного типа и соединенный с двигателем общим штоком поршневой насос двухстороннего действия Важный элемент – золотниковое устройство, управляющее работой двигателя, поворотом вокруг своей оси на 90 градусов при достижении поршня двигателя верхней или нижней точки и тем самым перераспределяя давление жидкости на поршень (снизу или сверху)

ГПН состоит из погружного гидропоршневого агрегата, двух концентрически спущенных в скважину колонн НКТ, силового насосного агрегата, емкости, устьевого оборудования, трубопроводов.

Силовой насос, расположенный на поверхности, под большим давлением подает нефть по одной из колонн, спущенный в скв. и приводит в действие дв-ль и насос. Нефть выходит из двигателя , смешивается с нефтью, поступающей из скв. в цилиндр насоса и по затрубному пространству на поверхность. Емкость для отстоя и очистки силовой жидкости.

ВН: Основной элемент- червячный винт, вращающийся в резиновой обойме специального профиля. В пределах каждого шага винта между ним и резиновой обоймой образуются полости, заполненные жидкостью и перемещающейся вдоль оси винта. Привод от погружного эл.-дв. (как у ЭЦН), с частотой вращения в два раза ниже, чем у ЭЦН, т.к. при быстром вращении увеличивается износи уменьшается КПД

Также ВН входит трансформатор, станция управления, устьевое оборудование, эл.-кабель, винтовой насос, состоящий из двух работающих навстречу друг другу винтов с двумя приемными сетками и общим выкидом, ПЭД, гидрозащита ПЭД.

Основной рабочий орган- 2 стальных, полированных, хромированных, однозаходных винта с плавной нарезкой, вращающихся в резинометаллических обоймах. Винты соединены между собой валом и с ПЭД. У винтов одинаковое направление вращения но разная нарезка, следовательно один подает жидкость снизу вверх а другой наоборот. Это уравновешивает винты и гидравлически разгружает их, следовательно опорные подшипники не подвергаются большим осевым нагрузкам.

Слабое место ВН- резиновая обойма, которая при недостатке смазки быстро выходит из строя. ВН на вязких нефтях работает лучше, чем на обводненных. Они не эмульгируют нефть, как ЭЦН, КПД-0,8.

эл-винтовой насос, тихохлдный, под колонну 5А, с подачей 100 м3/сут, напор 1000м.

Источник

Насосная эксплуатация скважин. Классификация способов, условия применения.

Насосная эксплуатация скважин – это механизированный способ добычи нефти.

Самыми распространенными являются: СШН — скважинный штанговый насос, ЭЦН – электроцентробежный насос, ВН – винтовой насос, ГПН – гидропоршневой насос.

Область применения зависит от технических характеристик:

Q (м3/сут) Н (м0-глубина спуска

до 100 до 3000 — СШН (1)

до 1000 до 1800 — ЭЦН (2)

до 15 до 1500 — ВН (4)

до 100 неограниченна — Г (но прочные трубы)

ШСН: Подземное оборудование:

1. Штанговый плунжерный насос ( включает в себя всасывающий клапан (неподвижный) на

ШСН: Подземное оборудование:

1. Штанговый плунжерный насос ( вкл. в себя всасывающий клапан (неподвижный) на нижнем конце цилиндра и нагнетательного клапана (подвижный) на верхнем конце поршня-плунжера.

3. насосные штанги и полированный шток

4. приспособления для защиты насоса от осложнений ( газовый якорь- газосепаратор на приеме насоса, песочный якорь, газопесочный якорь, песочные фильтры, хвостовики) В НКТ устанавливают скребки, центраторы.

Станок-качалка, пульт управления, устьевой сальник, канатная подвеска, траверса для соединения канатной подвески с полированным штоком, фундамент, заграждение, редуктор, балансир, противовес, электродвигатель и т.д.

Конструкция ШПН (штанговый плунжерный насос): цилиндр (до 6м.), плунжер насоса (1-1,5м), нагнетательный клапан, шток-удлинитель соединяющий плунжер со штангами, всасывающий клапан;

вставной- спускают в скв. в собранном виде и крепят в НКТ пружинным захватом (спуск на штангах); невставной- цилиндр спускается на НКТ, а плунжер на штангах.

Вставной применяют в скв. с осложнениями: парафин, песок, газ, когда малый рабочий период, т.к. можно быстро заменить, но часто теряют герметичность в месте посадки НКТ.

Невставной в скв. с хорошими характеристиками. Марки: НГВ, НГН.

Так как у ШСН недостаточно высокая подача, необходимость установки громоздкого оборудования, опасность обрыва штанг применяют безштанговые насосы.

ЭЦН: применяют при низких уровнях жидкости, искривленных скв.

Состоит: насосный агрегат (насос, эл-двиг., протектор — предохраняет эл.-дв. от проникновения в него воды и обеспечивает подачу смазки на подшипники), НКТ, бронированный кабель, устьевая арматура, кабельный барабан с направляющим роликом, станция управления, трансформатор.

Насосный агрегат спускают в скважину на НКТ. Направляющий ролик защищает кабель от перегибов.

Принцип действия : эл. ток приводит в действие эл.двиг., через фильтр насос поднимает жидкость по НКТ на поверхность. Чтобы при остановке насоса жидкость не сливалась в НКТ над насосом установлен клапан, кроме того для слива столба жидкости установлен спускной клапан.

ГПН: Устройство: 2 основные части: гидравлический поршневой двигатель объемного типа и соединенный с двигателем общим штоком поршневой насос двухстороннего действия Важный элемент – золотниковое устройство, управляющее работой двигателя, поворотом вокруг своей оси на 90 градусов при достижении поршня двигателя верхней или нижней точки и тем самым перераспределяя давление жидкости на поршень (снизу или сверху)

ГПН состоит из погружного гидропоршневого агрегата, двух концентрически спущенных в скважину колонн НКТ, силового насосного агрегата, емкости, устьевого оборудования, трубопроводов.

Силовой насос, расположенный на поверхности, под большим давлением подает нефть по одной из колонн, спущенный в скв. и приводит в действие дв-ль и насос. Нефть выходит из двигателя , смешивается с нефтью, поступающей из скв. в цилиндр насоса и по затрубному пространству на поверхность. Емкость для отстоя и очистки силовой жидкости.

ВН: Основной элемент- червячный винт, вращающийся в резиновой обойме специального профиля. В пределах каждого шага винта между ним и резиновой обоймой образуются полости, заполненные жидкостью и перемещающейся вдоль оси винта. Привод от погружного эл.-дв. (как у ЭЦН), с частотой вращения в два раза ниже, чем у ЭЦН, т.к. при быстром вращении увеличивается износи уменьшается КПД

Также ВН входит трансформатор, станция управления, устьевое оборудование, эл.-кабель, винтовой насос, состоящий из двух работающих навстречу друг другу винтов с двумя приемными сетками и общим выкидом, ПЭД, гидрозащита ПЭД.

Основной рабочий орган- 2 стальных, полированных, хромированных, однозаходных винта с плавной нарезкой, вращающихся в резинометаллических обоймах. Винты соединены между собой валом и с ПЭД. У винтов одинаковое направление вращения но разная нарезка, следовательно один подает жидкость снизу вверх а другой наоборот. Это уравновешивает винты и гидравлически разгружает их, следовательно опорные подшипники не подвергаются большим осевым нагрузкам.

Слабое место ВН- резиновая обойма, которая при недостатке смазки быстро выходит из строя. ВН на вязких нефтях работает лучше, чем на обводненных. Они не эмульгируют нефть, как ЭЦН, КПД-0,8.

эл-винтовой насос, тихохлдный, под колонну 5А, с подачей 100 м3/сут, напор 1000м.

Источник