1474
.pdfФункциональные возможности устройства УЭОС-1 по срав нению с УОС-1 и УОС-1М расширены и позволяют изменять режим воздействия на пласт за счет быстрой замены эжекторно го насоса без подъема НКТ, замерять создаваемую депрессию на пласт, вводить скважины в эксплуатацию без замены глубинно го оборудования (при газлифтном способе добычи нефти) [4].
Рис. 6.12. Стационарный струйный |
Рис. 6.13. Стационарный струйный |
аппарат УОС-1 |
аппарат УОС-ДМ |
Струйный аппарат с попутными рабочими потоками УСДП-1, позволяет совмещать различные виды искусственного воздей ствия на пласт (кислотное, термокислотное, обработка ПАВ) с циклическим депресеионным воздействием. Применение струй ного аппарата данного типа становится' необходимым в том слу чае, когда перед созданием многократных мгновенных депрес сий — репрессий необходимо создать высокое давление на пласт, а прочность обсадной колонны, исходя из расчета на внутрен нее давление, не позволяет реализовать такой технологичес кий процесс. УСДП-1 состоит из корпуса и встроенного в него эжекторного насоса. На корпусе устройства установлен запор ный элемент, который выполнен в виде дифференциальной втулки, перекрывающей каналы для выхода жидкости в затрубное пространство. Втулка фиксируется на корпусе устрой ства с помощью винта и гайки, а уплотнение достигается за счет колец. Конструкция запорного элемента обеспечивает на дежное разобщение внутренней полости НКТ и затрубного про странства.
После создания в затрубном пространстве скважины рас четного давления втулка перемещается по корпусу устройства в крайнее нижнее положение и открываются каналы для выхо да жидкости из насоса. Вследствие того, что площадь верхней торцовой части втулки больше площади ее нижней торцовой части, возникает направленная вниз результирующая сила, под действием которой втулка перемещается. В гнезде выходного канала устройства установлен шаровой клапан, предназначен ный для проверки пакера на герметичность в процессе прове дения работ с устройством. Эжекторный насос фиксируется в корпусе пробкой. Перед началом работ по очистке призабойной зоны пласта в прямоточный канал устройства через НКТ сбра сывается шар, после установки которого в гнезде этот канал пе рекрывается и рабочая жидкость, подаваемая с поверхности на сосными агрегатами, направляется к соплу насоса. При истече нии жидкости из сопла в приемной камере устройства и соот ветственно под пакером создается зона пониженного давления, вследствие чего жидкость эжектируется из подпакерного про странства и создается депрессия на пласт. Смешанный поток поступает в диффузор и далее по затрубному пространству дви жется вверх к устью скважины.
Конструктивно устройство выполнено для использования в обсадных колоннах с наружным диаметром 140 мм и более. Максимальный наружный диаметр устройства (108 мм) не пре пятствует его свободному прохождению в выбранных колон нах. Благодаря достаточно большому внутреннему диаметру прямоточного канала — 26 мм не создаются чрезмерные гид равлические сопротивления при движении рабочей жидкости. Внутренний диаметр канала для установки струйного насоса — 42 мм дает возможность размещать насос в корпусе и демонти ровать его при проведении профилактических или ремонтных работ.
Технические данные, характеризующие струйные аппараты, приведены в табл. 6.3 [4].
Следует отметить, что фактическое увеличение отборов за счет установки струйных насосов со временем повышалось.
Втечение всего периода эксплуатации струйные насосы ред ко простаивают благодаря строгому выполнению налагаемых фирмами изготовителями ограничений по максимальной мощ ности привода, поддержанию в заданных пределах рабочего дав ления.
Внастоящее время совершенствуются схемы инжекторов, по вышается гибкость рабочих характеристик, расширяется область применения оборудования для эксплуатации струйных насосов.
Известны скважинные насосные установки, которые со держат инжектор и лабиринтный канал, образованный маг нитными кольцами, установленными на внутренней поверх ности камеры смешения и наружной поверхности диффузо ра. При работе струйного насоса часть жидкости перетекает по лабиринтному каналу обратно в камеру смешения, прохо дя при этом магнитную обработку, благодаря чему снижает ся отложение солей, содержащихся в пластовой жидкости, на поверхности установки. Такое решение расширяет область применения струйных насосов, и увеличивает МРП работы скважины.
Наряду с тем, существует скважинная насосная установка,
содержащая струйный насос и устройства для нагнетания теп лоносителя, т.е. перегретого пара в продуктивный пласт сква жины. Эта установка предназначена для периодической эксп луатации скважин с последующей обработкой пласта и НКТ
Технические характеристики струйных аппаратов |
|
|||
Показатели |
УОС-1 |
У О С -1 м |
УСДП-1 |
УЭОС-1 |
Максимальное |
|
|
|
|
рабочее давление, МПа |
50 |
50 |
50 |
50 |
Максимальная температура |
|
|
|
|
окружающей среды, °С |
120 |
120 |
120 |
120 |
Рабочая жидкость |
|
Техническая вода |
|
|
Внутренний диаметр |
|
|
|
|
насадки, мм |
6 |
6 |
6 |
6 |
камеры смешения, мм |
8 ' |
8 |
8 |
8 |
Габаритные размеры, мм: |
|
|
|
|
диаметр |
107 |
96 |
108 |
98 |
длина |
650 |
460 |
450 |
750 |
Масса устройства без упаковки, кг |
27 |
И |
30 |
24 |
Коэффициент эжекции при расходе |
|
|
|
|
рабочей жидкости 4,5 л/с |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
Установленная безотказная наработка, ч |
200 |
200 |
200 |
200 |
Назначенный ресурс |
|
|
|
|
работы, ч (не менее) |
700 |
700 |
700 |
700 |
Примечание. Максимальная создаваемая депрессия на пласт равна пластовому давлению.
теплоносителем. Скважина оборудована струйным насосом, ра бочим агентом в котором является пар, подаваемый с поверх ности. При уменьшении дебита скважина переводится на ре жим нагнетания пара в пласт. Для этого подача пара на неко торое время прекращается, а в затрубное пространство подает ся под давлением жидкость, которая обеспечивает переключе ние скважинного устройства. Пар перестает поступать в рабо чее сопло насоса и проходит через кольцевой зазор устройства в пласт.
Перевод скважинной насосной установки на режим отбора пластовой жидкости осуществляют, поднимая колонну НКТ до упора стопорной втулки и открытия нагнетательного патрубка струйного насоса.
Наряду с рассмотренными вариантами применением струй ных насосов имеются и другие области применения.
6.2.2. ПОВЕРХНОСТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
СТРУЙНЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Струйные аппараты спускают в скважину на расчетную глуби ну на колонне НКТ вместе с пакером, опрессовочным седлом, циркуляционным клапаном и фильтром-хвостовиком (рис. 6.14). Пакер при необходимости устанавливают над испытуемым пла стом.
Аналогичность поверхностного (наземного) оборудования установок струйных насосов и гидропоршневых насосных уста новок обеспечивает быстрый перевод скважин с работы гидро поршневого насоса на струйный насос и наоборот при измене нии динамического уровня, и продуктивности пласта.
Циркуляционный клапан (рис. 6.15) располагают выше мес та установки струйного аппарата на одну трубу колонны НКТ,
аопрессовочное гнездо над циркуляционным клапаном.
Спомощью насосных агрегатов (ЦА-320, ЦА-400,4АН-700 и др.), установленных непосредственно на устье скважины, рабочая жидкость подается по колонне НКТ к струйному насосу. Выте кая с большой скоростью (200—280 м/с) из насадки и эжектора, рабочая жидкость инжектирует жидкость из подпакерной зоны.
Вкамере смешения струйного насоса происходят энергообмен между потоками рабочей и инжектируемой жидкостей и вырав нивание профилей скорости по сечению камеры смешения. Смешанный поток поступает в диффузор, где кинетическая энер гия преобразуется в потенциальную энергию статического дав ления. Жидкость, выходящая их диффузора струйного насоса, движется к устью скважины по затрубному пространству.
Устройства УОС-1 (УОС-1М), УЭОС-1, УСДП-1 применя ются для создания длительно действующей на пласт депрессии,
атакже для воздействия на пласт в режиме
Струйные аппараты УЭОС-1 и УСДП-1 позволяют закачать кис лоту в ПЗП, а затем откачать из пласта, втехнологически установлен ное время, продукты реакции кислоты с породой с последующим циклическим воздействием на ПЗП путем создания многократных депрессий — репрессий.
Струйные насосы УОС-1 (УОС-1 М), УСДП-1 и корпус встав ного аппарата УЭОС-1 устанавливаются на колонне НКТ. Встав ная часть УЭОС-1доставляется к месту установки корпуса под
/ — нижний пакер; 2 — обратный клапан; 3 — гидропоршневой или струйный насосный агрегат; 4 — седло; 5— наконечник с пакером; 6 — эксплуатационная колонна труб; 7 — четырехходовой клапан; 8 — силовой плунжерный насос триплекс; 9 — трехфазный сепаратор; 10— циркуляционный насос; II — гид роциклонные очистители; 12 — контрольный клапан, регулятор потока
действием силы собственной массы и после выполнения тех нологических операций извлекается на поверхность с Помо щью каната. Установленный в нижней ее части глубинный ма нометр фиксирует снижение давления и числа цикуюв депрес сии — репрессии в течение, всего технологического процесса.
Применение УСДП-1 позволяет проверять герметичность пакера но только в начальный период, но и в любой момент
Рис. 6.15. Циркуляционный клапан:
I — корпус; 2 — втулка; 3 — уплотнительное коль цо; 4 — шар; 5 — упорное кольцо; 6 — штифт депрессия — репрессия
технологического процесса, а благода ря попутному движению рабочей, ин жектируемой и смешанной жидкостей уменьшаются потери давления в рабо чих органах аппарата.
Гидродинамический испытатель УГКП-1 спускают на каротажном ка беле внутрь колонны НКТ до места его установки в корпусе. При этом нали чие датчика давления и установленно го в нижней части испытателя регули руемого обратного клапана позволяет передавать по кабелю на наземный осциллограф кривые притока и кри вые восстановления давления (КВД)
либо сведения о давлении на пласт при воздействии на него многократными депрессиями — репрессиями. Возможность по лучения КВД непосредственно на устье скважины до и после технологического воздействия на ПЗП многократными депрес сиями — репрессиями либо другими методами (кислота, 11ЛВ, топло, ультразвук и т.п.) позволяет оценивать изменение филь трационных свойств пород в призабойной зоне и степень их очистки.
Таким образом, вся гамма струйных аппаратов позволяет со здавать депрессию на пласт, обеспечивать выдержку во времени на приток при заданной депрессии и также быстро восстанав ливать гидростатическое давление на пласт. Под понятием быстро подразумевается снижение давления в камере инжекции от гидро статического до вакуума за время от нескольких секунд до 1—2 мин.
Струйные насосы могут применяться при освоении скважин по окончании бурения, при очистке ПЗП добывающих и нагне тательных скважин, а также при комплексном применении ме тода создания циклических депрессий — репрессий в сочетании с другими методами воздействия на пласт.
Жидкостно-газовые эжекторы могут применяться в различных областях техники, в том числе в нефтегазодобывающей промыш ленности для утилизации низконапорных газов, для перекачки и компримирования попутных нефтяных газов в нефтепромысло вой системе сбора, подготовки и транспорта продукции сква жин. Изотермический коэффициент полезного действия ЭЖГ 0,4 достигнут за счет оптимизации геометрических параметров.
Применение струйных насосов наиболее рационально в на клонно направленных скважинах и скважинах со значительным содержанием в продукции коррозионно-активных веществ, ме ханических примесей, при средней глубине динамического уровня (до 1500 м) и из скважин со средними и высокими дебитами.
К недостаткам струйных насосов можно отнести относитель но низкий КПД, необходимость погружения насосов на большую глубину (не менее 20 % от динамического уровня в скважине), уменьшение подачи насоса при откачке жидкости с большим содержанием свободного газа.
Направлениями развития этого вида оборудования являются повышение энергетических показателей струйных насосов, обес печение автоматического перехода с режима на режим при из менении условий эксплуатации, создание струйных насосов для работы на многофазных смесях в многопластовых скважинах.
6.3.СК В А Ж И Н Н Ы Е ГИ Д РО Ш ТА Н ГО В Ы Е
НА СО СН Ы Е УСТАНОВКИ
Гидроштанговые насосные установки также как и гидропоршневки установки относятся к разряду гидроприводных насос ных установок, в которых передача энергии с устья скважины к скважинному насосу выполняется через столбы жидкости в тру бах. Гидроштанговая насосная установка — это объемный гид ропривод скважинного прямодействующего возвратно-поступа тельного плунжерного или поршневого насоса. Рабочий ход плун жерной группы выполняется под действием избыточного давле ния в гидроштанге, а возвратный ход — гидравлическим, механи ческим — грузовым, пневматическим и комбинированным спо собами. В отличие от гидропоршневых насосов в конструкциях этих насосов золотниковое распределительное устройство распо лагается в поверхностном силовом насосном блоке.
6.6.1. СХЕМЫ СКВАЖИННЫХ ГИДРОШТАНГОВЫХ НАСОСОВ И ДВИГАТЕЛЕЙ
Простота принципиальных схем скважинных плунжерных и поршневых насосов с передачей энергии к поршню гидродвига теля посредством так называемой «гидравлической штанги» давно привлекает внимание конструкторов и изобретателей. Понятие «гидроштанга» подразумевает по аналогии со штанговой колон ной СШНУ циклическую передачу энергии сжатием жидкости в колонне НКТ и в кольцевом пространстве. Столб жидкости вы полняет роль штанговой колонны, но не стальной, а гидравли ческой. Некоторые схемы гидроштановых насосов приведены на рис. 6.16.
В 1946 г. был разработан отечественный гидроштанговый на сос, в результате испытаний которого в скважине объединения «Укрнефть» была подтверждена принципиальная работоспособ ность схемы насоса.
Затем Федотовым К. В., Пелевиным Л. А., Ростэ 3. А. и дру гими были начаты работы над схемой и конструкцией установ ки гидроштангового насоса типа БГН-Ф [5].
Испытания этого насоса проводились на нефтепромыслах НПУ «Туймазанефть». Первые испытания ограничивались про веркой работоспособности скважинного насосного агрегата от передвижного силового насосного агрегата. Управление пото ком рабочей Жидкости производилось ручным подключением и отключением давления к гидроприводу. Скважинный насосный агрегат был спущен в скважину на глубину 500 м на насоснокомпрессорИЫх трубах диаметром 62 мм и установлен на пакер ПГН-6. К насосу был прикреплен хвостовик длиной 100 м из тех же насосно-компрессорных труб, но, как показали исследо вания, такая Подвеска (1000 кг) расслабляла затяжку переводни ков цилиндрических втулок на кожухе насоса и втулки цилиндра смещались. Нарушилось движение плунжеров в цилиндровых втулках.
При непосредственной посадке глубинного насоса на пакер без хвостовика смещение втулок не наблюдаюсь. С подключе нием и отключением давления к гидроштанге скважинный на сос вступал в работу. После такой проверки работы глубинного насоса от передвижного в силового насосного агрегата в меха-