Способы регулирования подачи напора уэцн

Способы регулирования подачи и напора УЭЦН.

Производительность УЭЦН регулируется: 1. Методом штуцирования (на устье скважины) – создание устьевого противодавления с целью уменьшения подачи за счет напорных характеристик насоса. 2. При помощи преобразователя частоты: — позволяет в широком диапазоне регулировать производительность и напор УЭЦН за счет изменения частоты вращения ПЭД, — осуществлять плавный контролируемый пуск ПЭД, что позволит продлить срок службы УЭЦН за счет снижения электрических нагрузок на кабель и обмотки двигателя, — при выводе УЭЦН на режим на частотах менее 50 Гц значительно уменьшить потребляемую мощность двигателя, что снижает вероятность его перегрева при отсутствии или недостаточном притоке из пласта.

Производительность (Q) УЭЦН находится в прямой зависимости от частоты переменного тока, подаваемого на обмотки двигателя Q2 = Q1 (f2/f1), где f1-стандартная частота 50Гц, f2 – изменяемая частота, Q1- производительность при стандартной частоте. Напор (Н) УЭЦН находится в квадратичной зависимости от частоты переменного тока Н2 = Н1 (f2/f1)2, где Н1 – напор при стандартной частоте.

2. Способы регулирования подачи УШСН.

Рассмотрим схему плунжерного насоса. Перемещение плунжера осуществляется между нижней мертвой точкой (НМТ) и верхней мертвой точкой (ВМТ) и характеризуется величиной, называемой длиной хода плунжера S_пл. Наружный диаметр плунжера D_пл принимается равным внутреннему диаметру цилиндра (хотя фактически между этими величинами имеется определенная разница 2δ; δ — зазор между плунжером и цилиндром). При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 4 закрывается под действием веса столба продукции скважины, находящейся в колонне НКТ 5. В цилиндре насоса 1 давление снижается и в определенный момент всасывающий клапан 3 открывается; продукция скважины поступает в цилиндр насоса (в подплунжерное пространство, которое увеличивается до тех пор, пока плунжер не придет в ВМТ). Ход плунжера из НМТ до ВМТ называется тактом всасывания.

Объем продукции скважины, поступившей в цилиндр насоса при такте всасывания, равен объему, описанному плунжером от НМТ до ВМТ V:

V = S_плF,[м 3 ], где F — площадь поперечного сечения цилиндра (м 2 ), равная: F=πD 2 _пл/4, D_пл – диаметр плунжера, равный внутреннему диаметру цилиндра, м.

При ходе плунжера вниз (от ВМТ до НМТ) давление в цилиндре насоса повышается, всасывающий клапан 3 закрывается, и в определенный момент времени открывается нагнетательный клапан 4. Продукция из цилиндра насоса 1 перетекает через плунжер 2 в надплунжерное пространство. Ход плунжера из ВМТ до НМТ называется тактом нагнетания. Таким образом, за один насосный цикл «ход вверх–ход вниз» объем продукции, откачиваемый из скважины, составляет:

Обозначим число двойных ходов плунжера в мин через n. Тогда теоретическая минутная подача насоса составит Q’_т: Q’_т= S_пл πD 2 _пл/4n [м 3 /мин].

Переходя к суточной подаче установки, умножим последнюю формулу на 1440 (число минут в сутках) и получим суточную теоретическую подачу установки Q_т

где n — число двойных ходов плунжера в мин (число качаний балансира в мин). Обозначая длину хода полированного штока (на поверхности) через S, введем понятие условно теоретической подачи Q_т.усл.:

Введение условно теоретической подачи связано с тем, что длина хода плунжера S_пл в каждом конкретном случае является неизвестной величиной и может существенно отличаться от известной длины хода полированного штока S. Разница в указанных параметрах связана не только с упругими деформациями штанг и труб под действием статических нагрузок, но также и с влиянием на упругие деформации инерционных нагрузок, возникающих в насосной установке при определенных режимах ее работы. Таким образом, условно теоретическая подача установки может быть легко рассчитана в любой момент времени, для чего достаточно измерить (знать) длину хода полированного штока S. Фактическая суточная подача установки, измеряемая на поверхности по жидкости (после процесса сепарации) Q_ф может не совпадать с Q_т.усл по целому ряду причин. Отношение фактической подачи установки Q_ф к условно теоретической подаче ее Q_т.усл назовем коэффициентом подачи установки и обозначим его через η:

Обобщая вышесказанное получим, что регулирование работы скважины, оборудованной ШСНУ сводится к изменению числа двойных ходов плунжера и длины хода плунжера.

Источник

Способы регулирование подачи и напора УЭЦН

Технологии освоение добывающих скважин.

Освоение скважины – это комплекс технологических операций по вызову притока пластового флюида, очистки ПЗП и достижения продуктивности, соответствующей естественной проницаемости пласта. Все операции по вызову притока и освоению скважины сводятся к созданию на ее забое депрессии, т.е. давления ниже пластового. Причем в устойчивых коллекторах эта депрессия должна быть достаточно большой и достигаться быстро, в рыхлых коллекторах, наоборот, небольшой и плавной. Возможны 2 пути вызова притока: уменьшения плотности столба жидкости (замена жидкости, компрессорный метод) и уменьшение высоты столба жидкости (тартание, поршневание, глубинные насосы).

— тартание — это извлечение из скважины жидкости желонкой, спускаемой на тонком канате с помощью лебедки. Это малопроизводительный, трудоемкий способ. Во время работы запорная арматура не может быть закрыта, в результате нет возможности оперативно остановить внезапное фонтанирование.

— поршневание – вытеснение столба жидкости из НКТ на поверхность при помощи сваба — трубы малого диаметра с клапаном, в нижней части открывающимся вверх. Поршневание в 10-15 раз производительнее тартания. За один спуск-подъем уровень может быть снижен на 100-150 метров. Существует опасность неожиданного выброса.

— замена скважинной жидкости на более легкую – создает плавное увеличение депрессии на пласт. Снижение забойного давления пропорционально разности плотностей скважинной и вытесняющей жидкости. Используется в коллекторах хорошо поддающихся освоению. Невозможно создание глубокой депрессии.

— компрессорный метод – закачка газа в затрубное пространство, что приводит к оттеснению жидкости до башмака НКТ или пускового отверстия, газированию жидкости в НКТ и плавному снижению забойного давления. Глубина депрессии ограничивается возможностями компрессора. Один из основных способов освоения газлифтных скважин.

— прокачка газожидкостной смеси – осуществляется замена скважиной жидкости газированной смесью плотность, которой постепенно уменьшается до 300-400 кг/м3. Применяется при нормальных пластовых давлениях. Для предупреждения всплывания пузырьков газа и снижения эффективности метода скорость жидкости в скважине должна быть более 0,8 м/с, поэтому часто ГЖС закачивают ч/з НКТ.

— откачка глубинными насосами. Применяется при нормальных и низких пластовых давлениях. Эффективен в случаях когда скважина не нуждается в глубоких и длительных депрессиях для очистки ПЗП.

Способы регулирование подачи и напора УЭЦН.

Производительность УЭЦН регулируется:

1. Методом штуцирования (на устье скважины) – создание устьевого противодавления с целью уменьшения подачи за счет напорных характеристик насоса.

2. При помощи преобразователя частоты:

— позволяет в широком диапазоне регулировать производительность и напор УЭЦН за счет изменения частоты вращения ПЭД,

— осуществлять плавный контролируемый пуск ПЭД, что позволит продлить срок службы УЭЦН за счет снижения электрических нагрузок на кабель и обмотки двигателя,

— при выводе УЭЦН на режим на частотах менее 50 Гц значительно уменьшить потребляемую мощность двигателя, что снижает вероятность его перегрева при отсутствии или недостаточном притоке из пласта.

Производительность (Q) УЭЦН находится в прямой зависимости от частоты переменного тока, подаваемого на обмотки двигателя

Q₂ = Q1 (f₂/f₁), где f₁-стандартная частота 50Гц, f₂ – изменяемая частота, Q₁— производительность при стандартной частоте.

Напор (Н) УЭЦН находится в квадратичной зависимости от частоты переменного тока

пласта, тем меньше конусообразование.

1. Метод подбора УЭЦН для нефтяных скважин.

Под подбором УЭЦН понимается определение типоразмера установки, обеспечивающей заданную добычу пластовой жидкости из скважин при оптимальных рабочих показателях (подаче, напоре, мощности, наработке на отказ, КПД и пр.)

Методика подбора основывается на следующих показателях:

· коэффициент продуктивности данной скважины (по результатам гидродинамических исследований скважины);

· давления – пластовое, давление насыщения;

· обводненности добываемой продукции;

· концентрации выносимых частиц.

При этом макс. содержание свободного газа у приема насоса не должно превышать 25 % для установок без газосепараторов, максимально допустимое давление в зоне подвески УЭЦН – не более 25 МПа, температура не более 90 0 С. Темп набора кривизны скважины в зоне подвески насоса не более 3 мин. на 10 м.

Методика подбора основывается на законах фильтрации пластового флюида в пласте и ПЗП, движения водо-газо-нефтяной смеси по обсадной колонне и НКТ, на зависимостях гидродинамики ЭЦН, точечные значения температуры перекачиваемой жидкости и элементов ЭЦН.Общая методика подбора выглядит след.образом:

-По ГИС, ГДИ и термодинамике пласта и ПЗП, по планируемому дебиту скв. определяют забойные величины – P, Т, обводненность и газосодержание пластового флюида.

-По законам разгазирования (тек.давления и давления насыщения, температуры, коэффициентов сжимаемости газа, нефти, воды) потока пластовой жид-ти и по законам относительного движения отдельных составляющих этого потока по обсадной колонне на участке «забой — прием насоса» определ-ся необходимая глубина спуска насоса и давление на приеме ЭЦН, обеспечивающие нормальную работу УЭЦН. При подборе глубины спуска учитываются предельно допустимые отклонения оси скважины от вертикали и темп набора кривизны (инклинометрия).

-По глубине подвески, типоразмеру обсадных колонн, НКТ и по планируемому дебиту, обводненности, газовому фактору, вязкости и плотности пласт.жид-ти и устьевым условиям определяют необходимый напор ЭЦН.

-По план.дебиту и напору делается подбор ЭЦН, рабочие харак-ки которых близки к расчетным, с учетом перевода «водяных» напорных хар-к на реальные данные пластовой жид-ти.

-По характеристикам ЭЦН подбирается соответствующий ПЭД, кабель, наземное оборудование (СУ и трансформатор).

1. Технология глушения скважин.

Под глушением скважины понимается комплекс работ по замене скважинной жидкости на жидкость глушения, направленных на прекращение притока жидкости из пласта. При глушении скважины основной задачей является выбор жидкости глушения и ее физические и химические параметры.

Ж-ть глушения кроме необходимой плотности должна быть однородной и соответствующей вязкости не должна снижать проницаемость ПЗП, не должна оказывать корроз-го и абразивного действия на ремонтно – экспл-е об-вание, не вступать в хим.реакцию с породой пласта и образовывать твердые осадки, не замерзать зимой, не быть токсичной, взрыва – пожрано опасной, дорогой и диф – ной, должна сохранять коллекторские свойства продуктивного пласта с целью последующего быстрого освоения. Используются пластовая вода, водный р-р хлористого кальция и глинистый р-р(для глушения скв с высоким Рпл. + низкие ФЕС,+ ограниченное коррозионное воздействие на металл, +отсутствие хим.взаимодействия с породой пласта. К недостаткам: -наличие мех. образованных примесей; -повышенная вязкость, -способность легко насыщаться газом и плохо дегазироваться, -замерзание при низких т-турах). Основными компонентами жидкости глушения являются:

— соли – для снижения интенсивности набухания глин;

— полимеры и гидрофобизирующие ПАВ – повышение вязкости и снижение фазовой проницаемости по воде для предотвращения поглощения жидкости;

— твердая дисперсная кислоторастворимая фаза (напр. Мел)– тоже, только для высокопроницаемых коллекторов;

— ингибиторы коррозии и ингибиторы солеотложения.

Плотность ж-ти глушения (для Рзаб> Рплна 5-10% ): r=(Рпл+(3…5)*10 5 /Н. где Р_пл пластовое давление, (3..5) противодействие на пласт, Н – расстояние от устья до продуктивного пласта по вертикали.

Ж-ти для глушения скв на водной основе оказывают блокирующее действие на пласт, что приводит к увеличению сроков освоения скв и падению темпов добычи нефти. Сохранение колекторских св-в пласта при глушении скв. может быть обеспечено использованием в качестве ж-ти глушения гидрофобно – эмульсионных р-ров т.е на р-рах обратной эмульсии.

Глушение скважин может производиться прямым и обратным способом. При прямом способе, жидкость глушения закачивается через НКТ, при обратном — в затрубное пространство.

Процесс глушения (в пределах одного цикла) должен быть непрерывным.Глушение применяют для проведения ремонтных работ в скв, для их консервации и ликвидации. Фонтанные скв глушат за один цикл. Подают в затрубье ж-ть глушения. Насосные – 2 цикла. Первый цикл – рассчитывают ж-ть глушения по плотности, затем прокачивают ч/з ОК. При появлении ж-ти глушения на устье скв закрывают на 4 часа. После 4 часов также закачивают ж-ть глушения. Должен быть запас 3-4 м3 ж-ти глушения, т.к. при поднятии насоса из скв высвобождается занимаемый им объем.

Признаком окончания глушения скважины является соответствие плотности жидкости, выходящей из скважины плотности жидкости глушения, при этом объем прокаченной жидкости глушения должен быть не менее расчетной величин

Технологии предупреждения и удаления АСПО в скважинах, оборудованных УШСН.

1.применение труб с внутризащитными покрытиями(лаки, эмали, Футеровка труб стеклом – остекловывание.) (превентивные методы),

2. химические – ПАВ,ингибиторы парафиновых отложений,модификаторы в жидком и твердом состоянии,депрессаторы,

3.тепловые — (периодическая закачка в затрубное пространство скважин горячей нефти, газоконденсата, перегретого пара или паровоздушной смеси),

4. физические – создание постоянных магнитных полей,электроискровых воздействий. Установка электронагревательных кабелей.

Удаление АСПО может быть осуществлено самыми различными методами, среди которых выделяются:

1. Тепловые — промывка скважинного оборудования горячей нефтью, создание локального теплового потока с помощью глубинных электронагревателей или высокочастотного электрического поля;

2. Химические — удаление растворителями и растворами ПАВ;

3. Физические — разрушение ультразвуковым воздействием

4. Биологические — ликвидация с помощью аэробных и анаэробных бактерий.

5 механические — парафин со стенок труб периодически удаляется специальными скребками и выносится потоком жидкости, удаление парафина во время чистки аппаратов. Существует метод депарафинизации с помощью пластинчатых скребков. Скребки крепят хомутами к штангам на расстоянии друг от друга не более длины хода плунжера. Ширина скребка на 5-8мм меньше диаметра НКТ. Насосные установки оборудуют штанговращателями. Колонны штанг с укрепленными на них скребками при каждом ходе вниз срезают парафин со стенок труб.

Технологии предупреждения и удаления АСПО в скважинах, оборудованных УЭЦН.

1. Механический, при котором, парафин со стенок труб периодически удаляется специальными скребками и выносится потоком жидкости, удаление парафина во время чистки аппаратов.

2. Тепловой, при котором, происходит периодическая закачка в затрубное пространство скважин горячей нефти, перегретого пара или паровоздушной смеси и электрический прогрев труб. Подогрев нефти осуществляется в мерниках перегретым паром от ППУ. Недостатком метода является необходимость остановки скважины.

3.Метод упругих колебаний, приемлем для борьбы с отложениями парафина в выкидных линиях небольшой протяженности и то, при условии создания вибрационных пластин из весьма высокопрочных сталей. Было установлено, что упругие колебания, создаваемые генераторами, не достигают ультразвуковых частот, лежат в звуковом диапазоне, и что предотвращение отложения парафина связано с вибрационными колебаниями самой трубы, а не с колебаниями, возникающими в газонефтяном потоке. Для получения высоких частот требуется большая мощность, что не всегда имеется в газонефтяном потоке эксплуатационных скважин. Метод не может быть перспективным, и область его применения ограничивается сравнительно узким диапазоном условий.

4. Химический метод, при котором парафин происходит удаление смолопарафиновых отложений с помощью органических растворителей и водных растворов различных композиций ПАВ;

Источник