Способ эксплуатации скважин эцн

Эксплуатация скважин установками электроцентробежных насосов габарита 4-у с дополнительным модулем смещения

PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2017 — № 1(3). – С. 70-73

А.В. Заирбеков, Н.Р. Шамсутдинов
ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»

Ключевые слова: дополнительная колонна диаметром 114 мм, малые габариты установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), увеличение добычи, закупка нового погружного оборудования, увеличение средней наработки на отказ, безопасность, охрана окружающей среды

Дано описание возможности увеличения потенциальной добычи нефти по скважинам с дополнительными колоннами после проведения мероприятий за счет внедрения установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) малого габарита. Оценен экономический эффект использования УЭЦН . Отмечено, что применение УЭЦН позволяет увеличить среднюю наработку на отказ и снизить затраты на закупку оборудования, а также уменьшить опасность травм и негативное влияние на окружающую среду.

Operation well electric centrifugal pumps 4-U dimensions installation with additional modules BIAS

PRONEFT». Professional’no o nefti, 2017, no. 1(3), pp. 70-73

A.V. Zairbekov, N.R. Shamsutdinov
Slavneft-Megionneftegas JSC, RF, Megion

Keywords: additional column 114 mm, small pumps, to increase production, purchase of new downhole equipment, increase mean time between failures, safety, and environmental protection

Getting the economic effects of the oil increase and the use of less expensive equipment. Reducing workover approaches. Reducing the probability GNVP. Reduce the likelihood of injury. Reducing the pollution probability of the environment.

введение

По состоянию на 2016 г. в компании «Славнефть-Мегионнефтегаз» фонд скважин с дополнительными колоннами диаметром 114 мм составляет более 700. Программами развития запланировано ежегодное увеличение числа скважин с допольнительными колоннами диаметром 114-120 мм. Однако малый диаметр эксплуатационной колонны не позволяет обеспечить потенциальную добычу нефти по данной группе скважин существующими стандартными установками электроцентробежынх насосов (УЭЦН) габарита 5.

Так, глубина спуска УЭЦН 5 ограничена. В настоящее время компанией используются дорогостоящие УЭЦН габарита 3, специально предназначенные для добычи нефти из скважин с дополнительными колоннами диаметром 114 и 120 мм (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция УЭЦН 5 (а) и УЭЦН 3 (б)

Альтернативный вариант

Для эксплуатации скважин с дополнительными колоннами диаметром 114 и 120 мм авторы предлагают использовать УЭЦН уменьшенного габарита 4 – УЭЦН 4-У с допольнительным модулем смещения, которые в настоящее время производятся серийно и являются альтернативой более дорогостоящим УЭЦН 3 (рис. 2).

Особенность конструкции УЭЦН 4-У заключается в следующем.

1. Применение специального модернизированной конструкции ПБ86У.
2. Кабельный удлинитель с модернизированной муфтой не выступает за габариты двигателя.
3. Размеры концевых деталей УЭЦН уменьшены для уменьшения общего осевого размера установки. На нижнем фланце дополнительного модуля отчетливо видно смещение (см. рис. 2).
4. Между погружным электродвигателем (ПЭД) и гидрозащитой монтируется дополнительный модуль ПБ86Д.

Рис. 2. Схема размещения дополнительного модуля в компоновке УЭЦН 4-У (а) и схема дополнительного модуля в разрезе (б)

Следует обратить внимание на боковое смещение оси дополнительного модуля на 4,5 мм относительно оси ПЭД. Из рис. 2, б видно, что внутреннее смещение проходит по диагонали.

Благодаря дополнительному модулю смещения УЭЦН 4-У образуется дополнительная площадь для размещения кабеля вдоль установки. При этом поперечный габарит погружного агрегата в комплектации с кабелем составляет 96,2 мм.

Сравнение УЭЦН различных производителей

В табл. 1 приведены габаритные данные стандартного УЭЦН и УЭЦН различных производителей.

Габаритные размеры, мм	УЭЦН габарита
	3	4 («Алнас»)	4 («Борец»)	4 — У («Борец»)
Диаметр корпуса насоса	69	86	86	86
Диаметр ПЭД	81	96	96	92,25
Поперечный габарит погружного агрегата в комплектации с кабелем	95	103,9	103,9	96,2
Требуемый минимальный ;внутренний диаметр эксплуатационной колонны	98	112	112	98

Важным параметром в табл. 1 является «Поперечный габарит погружного агрегата в комплектации с кабелем». Рассмотрим такой пример. Планируется спуск УЭЦН в дополнительную колонну внешним диаметром 114 мм, внутренним – 100 мм.

Из табл. 1 видно, что УЭЦН габарита 4 производства заводов «Алнас» и «Борец» не соответствуют условиям спуска 114-мм колонны.

УЭЦН габарита 3 соответствуют условиям спуска, используются на протяжении нескольких лет, однако, как было отмечено выше, являются дорогостоящими.

УЭЦН 4-У с дополнительным модулем смещения соответствует требованиям для спуска в 114-мм колонну.

Преимуществами УЭЦН 4-У являются:

• увеличение срока службы за счет увеличения размеров рабочих колес, а именно проточных каналов, которые будут меньше подвергаться засорению механическими примесями в отличие от малогабаритного УЭЦН 3;
• низкая рыночная цена по сравнению со стоимостью УЭЦН 3.

Установки УЭЦН 4-У выпускаются серийно. Типо размер подбирается для каждой скважины индивидуально. Диапазон подачи изменяется от 28 до 300 м 3 /сут.

Опыт использования УЭЦН 4-У

Немаловажным фактором для внедрения нового погружного оборудования в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» являются результаты исследований данных насосов в аналогичных скважинах.

В Нижневартовском районе в подконтрольной эксплуатации в настоящее время находится 18 установок УЭЦН 4-У, которые спущены в допольнительные колонны внешним диаметром 114 и 120 мм и внутренним – соответственно 100 и 106 мм.

Полученные результаты превзошли ожидания. Так, в скважину три раза спускали УЭЦН 3, максимальная наработка составила 480 сут. Причина отказа: снижение дебита из-за засорения насоса механическими примесями. Для опытно-промысловых исследований приняли решение спустить УЭЦН 4-У, текущая наработка на сегодняшний день составляет 560 сут, данная установка находится в работе.

Проанализировав результаты мероприятий (гидроразрыв пласта, бурение боковых стволов, ремонтно-изоляционные работы с переходом на нижележащие пласты с меньшей обводненностью, оптимизация, отказ от скважинных штанговых насосов с закупкой импортных насосов и др.), проводимых за последние 5 лет в 18 скважинах с дополнительными колоннами диаметром 114 и 120 мм, в которые спущены УЭЦН 4-У, можно сделать вывод, что при больших затратах на мероприятия, направленные на получение прироста нефти, внедрив УЭЦН 4-У, можно экономить на закупке погружного оборудования.

Оптимизация

Рассмотрим пример оптимизации одной скважины с дополнительной колонной диаметром 114 мм, в которой глубина спуска УЭЦН 5 ограничена. На данный момент УЭЦН 5 производительностью 45 м 3 /сут спущена до глубины 2060 м (табл. 2). Дополнительная колонна начинается с глубины 2132 м. Было предложено спустить УЭЦН 4-У производительностью 60 м 3 /сут. Глубина спуска увеличилась на 300 м. При этом уменьшилось забойное давление, что обеспечило увеличение депрессии на пласт. Прирост дебита составил 4 т/сут.

Параметры	Тип насоса
	ЭЦН 5-45	ЭЦН 4У-60
Глубина спуска, м	2060	2360
Забойное давление, МПа	9,4	6,4
Дебит жидкости, м 3 /сут	50	66
Дебит нефти, т/сут	12,2	16,1
Динамический уровень, м	1253	1676

На примере скв. 1316 рассмотрим экономический эффект от прироста дебита 4 т/сут после оптимизации скважины.

С учетом темпа падения дебита на 26 % в первый год дополнительная добыча составит 1080,4 т, за три года за вычетом темпа падения – 2471,523 т.

Прибыль за первый год составит 6 668 000 руб., за второй – 5 023 000 руб. и за третий – 4 062 000 руб.

В итоге за три года дополнительная добыча будет равна 15 753 000 руб. При этом установка УЭЦН 4-У на 400 тыс. руб. дешевле УЭЦН 3.

Таким образом, за три года мы можем не только получить 15 753 0000 руб. дополнительной добычи, но и сэкономить 1 200 000 руб. на закупке более дешевого оборудования. И это только на примере одной скважины, а таких скважин в компании более 700.

Кроме того, средняя наработка на отказ у УЭЦН-4 больше, чем у УЭЦН-3, за счет увеличения проточных каналов рабочих колес.

Охрана труда, промышленная безопасность и защита окружающей среды (HSE)

При переходах на нижележащие горизонты в ходе проведения ремонтно-изоляционных работ и бурения боковых стволов скважин с дополнительными 114-мм колоннами применение УЭЦН 4-У позволяет:

• увеличить глубину спуска насоса за счет спуска в дополнительную колонну в скважинах с нестабильной закачкой и высоким темпом снижения притока;
• уменьшить число текущих и капитальных ремонтов для приведения погружного оборудования в соответствие притоку скважины.

Приведем пример из практики. При бурении с переходом на нижележащий горизонт спущена дополнительная колонна диаметром 114 мм. Геологи прогнозируют приток, но не всегда этот прогноз является достоверным.

Спускаем насос на глубину выше дополнительной колонны. Запускаем. Выводим на режим. Во время вывода на режим уже на второй день уровень становится критически низким. Установка начинает срывать подачу. Если бы установка находилась глубже на 300–500 м, она была бы полностью погружена в жидкость. Когда динамический уровень добываемой жидкости находится под линией приема насоса происходит обильное выделение газа, который поступает в установку, в результате чего срывается подача. Далее скважины ограничивают штуцером, снижают частоту вращения насоса, но тем не менее глубины спуска недостаточно для стабильной работы.

Если дебит скважины более 30 т/сут, то на нее направляют бригаду текущего ремонта для смены УЭЦН с целью приведения погружного оборудования в соответствие притоку скважины. Однако каждый подход ремонтной бригады связан с риском, так как скважины непредсказуемы. Выброс может быть даже в тех скважинах, где глушением занимались лучшие специалисты. Кроме того, каждый выброс приводит к загрязнению окружающей среды. Наша цель – не допускать аварийных ситуаций. В связи с этим в дополнительные колонны предлагается спускать УЭЦН 4-У, и увеличивать глубину спуска. Это уменьшит вероятность работы установок под прием насоса.

Заключение

За счет внедрения УЭЦН малого габарита появляется возможность увеличения потенциальной добычи по скважинам с дополнительными 114-мм колоннами после проведения геолого-технических мероприятий. Вследствие повышения депрессии на пласт возрастает нефтеотдача. Применение УЭЦН 4-У позволяет увеличить среднюю наработку на отказ, что является важным направлением работы технологического отдела. При закупке УЭЦН 4-У экономятся денежные средства. Кроме того, их применение позволяет уменьшить опасность травм и негативное влияние на окружающую среду.

Ссылка на статью в русскоязычных источниках:

The reference to this article in English is:

Источник

Эксплуатация скважин с применением УЭЦН

Вы будете перенаправлены на Автор24

Обоснования применения УЭЦН на месторождениях

УЭЦН – это установка электроприводного центробежного насоса, относящаяся к бесштанговым погружным насосным установкам.

Установки электроцентробежных насосов используются для откачки из скважин пластовой жидкости, в состав которой могут входить газ, вода, нефть и разнообразные механические примеси (горная порода). В зависимости от веществ, которые входят в состав откачиваемой жидкости насосные установки могут обычного исполнения и повышенного коррозионно-износостойкого исполнения. Глубина погружения данной установки может достигать 2500 метров, а температура пластовой жидкости – 100 градусов по Цельсию. Приемлемые основные характеристики для применения установки электроприводного центробежного насоса следующие:

1. Содержание попутной воды – 99%.
2. Водородный показатель попутной воды – от 5 до 8,5 Рн.
3. Максимальная плотность – 1400 кг/$м^3$ .
4. Максимальная массовая концентрация твердых частиц в жидкости находится в диапазоне от 0,1 до 3 грамм/литр (в зависимости от исполнения установки).
5. Максимальное содержание свободного газа на приеме насоса колеблется от 25 до 65 %.
6. Максимальная температура откачиваемой жидкости до 150 градусов.
7. Максимальное гидростатическое давление до 40 Мпа.

Обычно насосные установки используются на высокодебитных скважинах, так как обеспечивают максимальный КПД, по сравнению с другими способами. Также на скважинах должен соблюдаться ряд условий, для оптимального применения установки электроцентробежных насосов:

1. Максимальное давление в зоне подвески установки – 40 Мпа.
2. В зоне, где работает установка отклонение ствола скважины не должно превышать 60 градусов.
3. Максимальный темп увеличения кривизны ствола должен составлять 2- минуты на 10 метров.
4. Минимальный внутренний диаметр скважин должен соответствовать техническим характеристикам установки.

Готовые работы на аналогичную тему

Принципиальная схема установки электроцентробежных насосов изображена на рисунке.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки электроцентробежных насосов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, 1 – трансформатор; 2 – станция управления; 3 – кабельный барабан; 4 – оборудование устья скважины; 5 – колонна насосной-компрессорных труб; 6 – электрический кабель; 7 – зажимы для кабеля; 8 – погружной многоступенчатый центробежный насос; 9 – приемная стенка насоса; 10 – обратный клапан; 11 – сливной клапан; 12 – протектор; 13 – погружной электродвигатель; 14 – компенсатор.

Протектор – это техническое приспособление, которое служит для защиты установки и ее элементов.

Принцип действия УЭЦН

С помощью насосно-компрессорных труб агрегат, который состоит из электродвигателя, протектора и погружного насоса, спускается в эксплуатируемую скважину. Электрический кабель служит для передачи электроэнергии к электродвигателю и крепится специальными металлическими поясами к насосно-компрессорным трубам. Применяемы кабель должен быть плоским, трехжильным, изолированным и защищен хомутами или кожухами от механических повреждений.

Над насосами устанавливают сливной и обратный клапаны. Откачиваемую пластовую жидкость насос перемещает на поверхность по насосно-компрессорным трубам. При этом оборудование устья скважины обеспечивает герметизацию кабеля и труб, отвод жидкости и подвеску колонны обсадной трубы.

Гидрозащита электродвигателя состоит из компенсатора и протектора, которые состоят из резиновой диафрагмы и торцевого уплотнения вала (протектор).

Станция управления предназначена для управления погружным насосом, а также для отключения всей установки, при ее отклонении от нормального режима работы и проведения ремонтно-профилактических работ на скважинах.

Сам центробежный насос состоит из рабочего колеса с лопастями, корпуса, вала и направляющего аппарата.

Преимущества и недостатки УЭЦН

Скважины, которые оборудованы установками погружных центробежных насосов, выгодно отличаются от тех, где применяются глубиннонасосные установки:

• Во-первых, на поверхности таких скважин отсутствуют механизмы с подвижными элементами, большие металлоемкие станки и конструкции
• Во-вторых, эти скважины можно вводить в эксплуатацию сразу после процесса бурения и в любое время года, избегая значительных затрат средств и времени на сооружение фундамента и установку тяжелого оборудования.
• В-третьих, скважины, оборудованные электроцентробежными установками, легко герметизируются, что способствует отбору сопутствующего природного газа.

Однако, такие установки имеют и свои недостатки. К ним можно отнести сложное оборудование, для обслуживания и ремонта которого требуются высококвалифицированные специалисты.

Также применение установок погружных центробежных насосов не рекомендуется на скважинах, где в пластовой жидкости содержится много газа и песка, которые могут способствовать быстрому износу оборудования.

Электроцентробежные насосы превосходят по всем характеристикам другие установки, но при этом область их применения невелика. Для расширения области применения и снижения уровня аварийности данных установок, разрабатывается множество технологий, которые должны в будущем устранить эти недостатки.

Источник