Нефтегазопромысловое оборудование; эксплуатация скважин

ТИУ программа профессиональной переподготовки «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» дисциплина Нефтегазопромысловое оборудование Подготовил: Ассистент кафедры РЭНГМ Паклинов Никита Михайлович 1 Содержание • • • • • Введение Насосно-компрессорные трубы НКТ Фонтанная арматура Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Эксплуатация скважин с помощью ШГНУ 2 Введение Эксплуатационная скважина является основным - важнейшим видом сооружений, а их совокупность представляет собой эксплуатационный фонд скважин, стоимость которого составляет до 75 - 80 % стоимости всего технического оснащения современного промысла. Нарушение целостности, работоспособности эксплуатационной скважины приводит к прекращению ее эксплуатации, к неизбежному уменьшению добычи нефти или газа, что делает необходимым выполнение так называемого капитального ремонта скважины процесса длительного, трудоемкого и весьма дорогого; стоимость ремонта скважины часто соизмерима, а иногда одинакова со стоимостью ее сооружения Поэтому долговечность скважины должна соответствовать периоду разработки продуктивного пласта, т. е. равняется нескольким десятилетиям, как правило, не менее 30 - 40 годам. Отсюда и главное требование к качеству оборудования, используемого в эксплуатационной скважине, - его надежность. Требования к сооружению скважины и к ее оборудованию определяются условиями ее эксплуатации, которые, в свою очередь, весьма различны, зависят прежде всего от геологических особенностей месторождений, режима эксплуатации скважины. 3 Основные параметры колонных обвязок: • число обвязываемых колонн; • их диаметры; • давления, на которые рассчитаны корпуса колонных обвязок, в умеренном и холодном макроклиматических районах; • исполнение коррозионно-стойкое К2, К2И, КЗ для скважин, продукция которых содержит (по объему) сероводород и углекислый газ соответственно до 6 % без ингибирования рабочей среды и с ингибированием до 25 %. Для обозначения колонных обвязок принята система шифрования Полный шифр оборудования обвязки обсадных колонн условно представляется в виде ОККХ - XI - Х2ХЗХ4Х5, где ОК - оборудование обвязки колонн; К - подвеска клиньевая; X - число колонн, подвешиваемых на клиньях; XI - рабочее давление; Х2 - диаметр эксплуатационной колонны; ХЗ - диаметр промежуточной колонны; Х4 - диаметр направления; Х5 - исполнение по коррозионной стойкости. Промышленностью выпускается также колонные головки типа ОКБ, конструкция которых принципиально отличается тем, что она позволяет в одном корпусе обвязать три обсадных колонны. 4 Трехкорпусная колонная обвязка состоит из однофланцевой колонной головки 1 и двухфланцевых колонных головок 2 и 4. Колонные головки включают корпуса 9, 13, клиньевые подвески 8, 12 и 15, пакеры, состоящие из опорных (нижних) и нажимных б (верхних) колец и упругих уплотнителей 5, 7. На боковых отводах корпусов колонных головок устанавливают манифольды контроля давления, состоящие из запорных устройств, манометров 11 соответствующего класса, фланцевых или резьбовых заглушек 3. 5 Насосно-компрессорные трубы НКТ 6 • Трубы НКТ (Насосно-компрессорные трубы) - используются в эксплуатации газовых и нефтяных скважин, для транспортировки газообразных и жидкообразных веществ, а так же для ремонтных и спуско-подъемных работ. В связи с постоянными механическими нагрузками и взаимодействиями с агрессивными средами насоснокомпрессорные трубы НКТ очень сильно подвергаются коррозии и эрозии. 7 Общими свойствами для всего сортамента трубы НКТ является:  Трубы НКТ должны обладать достаточной прочностью и надежной герметичностью соединений колонн труб;  Соответствие требованиям износостойкости;  Проходимость труб в стволах скважин, в сложных местах (в том числе местах интенсивного искривления). 8 Каждая труба НКТ должна пройти проверку:      на растяжение на ударную вязкость на твёрдость гидроиспытание сульфидное коррозионное растрескивание После проверки трубы отправляются на склад. 9 Каждое изделие имеет соответственную маркировку, она выбивается на внешней стороне трубы примерно в 40-60 см от муфты соединения. Изучив клеймо-маркировку, можно узнать: • • • • • диаметр трубы; группу стали, из которой изготовлено изделие; толщину стены трубы; товарный знак; дату выпуска продукции. 10 Все требования к насосно-компрессорной трубе при изготовлении предусматривает ГОСТ 633-80. По нему производят трубы следующих типов:  гладкие с муфтами (НКТ);  высокогерметичные гладкие (НКМ);  насосно-компрессорные трубы с высаженными наружу концами (НКТ-В);  безмуфтовые насосно-компрессорные трубы (НКБ). 11 Длительный срок службы трубы НКТ обеспечивает правильная эксплуатация. При транспортировке и монтаже колонны необходимо использовать кран, нельзя перемещать трубы волоком, допускать провисание при погрузке или хранении. В отличие от обсадной трубы в скважине, труба НКТ мобильна, ее необходимо регулярно изымать из установки, промывать и прочищать внутреннюю поверхность, проверять и смазывать резьбу соединений. Для меньшей изнашиваемости положение труб НКТ рекомендуется менять местами в общей колонне. При правильном использовании трубы прослужат более 20 лет. 12 Насосно-компрессорная труба бывает двух видов:  Безмуфтовая  муфтовая 13 Первый тип оборудования — безмуфтовая труба — эксплуатируется в условиях давления до 50 мПа. Именно до этого показателя оно сохраняет свои эксплуатационные характеристики и герметичность. Концы такой трубы характеризуются высадкой наружу, а ее соединения отличаются максимальной прочностью. Добиться высокой герметичности удается при помощи конических уплотнительных поверхностей. Они располагаются за трапецеидальной резьбой 14 Муфтовая труба НКТ также работает под давлением не более 50 мПа. Показатели прочности ее соединений демонстрируют до 90% прочности ее тела. Изделие выполнено из алюминиевых сплавов. Оно обладает износостойкостью перед ингибиторами коррозии. Несмотря на небольшой вес материала, он в 2.5 раза прочнее стального аналога, что позволяет сооружать колонны в 2.5 раза длиннее стальных колонн. Муфтовые трубы делятся на такие подтипы:  модель с гладкой поверхностью, конической резьбой профиля треугольной формы;  модель с гладкой высокогерметичной поверхностью, конической резьбой профиля трапецеидального типа;  модель с гладкой поверхностью, конической резьбой профиля треугольного профиля (обладает повышенной пластичностью и устойчивостью к низким температурам). 15 16 Также выпускаются НКТ по техническим условиям: • • с повышенной хладостойкостью для северных регионов добычи (ТУ 14-3-1282-84, ТУ 14-3-1588-88), хладостойкие с высокой устойчивостью к коррозии в среде с большим коэффициентом сероводорода и соляной кислоты (ТУ 14161-173-97, ТУ 14-161-150-94); с повышенной пластичностью и узлом из полимерного материала по ТУ 14-3-1722-91. Выпускаются длины труб от 6 до 10,5 метров, диаметры - от 27 до 114 мм, наиболее часто используемые НКТ 73, 89 и 114. Для каждого диаметра соответствует определенная толщина стенки и группа прочности стали 17 По типу материала выделяют: • • • насосно-компрессорные трубы с защитой – использование защитных составов повышает устойчивость к коррозии и максимально снижает образование отложений и накипи на стенах труб. В качестве защиты используются составы эмалей, жидкое стекло, эпоксидные смолы или лаки; алюминиевые НКТ – устойчивы к сероводородной коррозии, немного весят, что упрощает их транспортировку и монтаж, отличаются высокими показателями прочности; стеклопластиковые насосно-компрессорные трубы – современный вариант НКТ, благодаря своеобразному составу материала готовые изделия имеют высокие технические характеристики и отличаются долговечностью. 18 19 Эффективность работы колонны будет зависеть от правильного выбора трубы НКТ и выполнения условий ее обслуживания. Выбор диаметра, толщины стенки, прочности стали и типа резьбы зависит от направления работы и возлагаемой нагрузки. Для скважин под воду подойдет НКТ 73 или 89 диаметра самой низкой группы прочности Д с конусной резьбой, которая выдерживает давление гораздо менее 50 МПа. Для неглубоких скважин в средней полосе России порой используется электросварная труба, на которой нарезается резьба под муфты. 20 Группа прочности металла в трубах НКТ ГОСТ 633-80 возрастает от Д к М и для газо- или нефтескважины требуется группа не ниже «Е» с максимальной толщиной стенки и соединением, прошедшим испытание на ударную вязкость, расширение, растрескивание и т.д. Требования к трубе увеличиваются, если это обусловлено рельефом, каменистостью пласта, глубиной пробуренного колодца, составом транспортируемого агента (например, битумной нефти с большим содержанием песка), глубиной промерзания грунта и повышенным внутренним давлением. Для подобных работ выбирается самые высокие показатели материала, резьба класса премиум, также возможно заводское изготовление трубы НКТ по проектному чертежу. 21 22 Так как НКТ применяются зачастую в предельно жестких условиях, их технические характеристики обязаны обеспечить продуктивную работу оборудования. • • • • • • • Труба должна быть абсолютно герметичной. Также герметичность и надежность требуются от соединений фрагментов. Резьбовые муфтовые сопряжения считаются наиболее практичными для данного случая. Стоит отметить повышенные требования к износостойкости при постоянных механических воздействиях. Инструкция предусматривает повышенный уровень проходимости. Труба нередко сталкивается с интенсивными искривлениями в скважинных стволах. Так как продукция находится в непосредственном контакте с агрессивными средами, учтена идеальная стойкость к коррозиям и эрозии. Трубы пригодны для ремонта. То есть, отмечается возможность восстановления поврежденного участка, не заменяя его полностью. Профиль изделий не имеет швов. Поверхность без стыков позволяет повысить эффективность добычи нефти, серы, газа и прочего без технологических сбоев. Ощутимые удары, перпендикулярные оси статические нагрузки, деформации изделиям не страшны. 23 В зависимости от узкоспециализированного назначения можно выбрать НКТ с теми или иными характеристиками. • Усиленная герметичность. • Надежная защита от низких температур. • Полимерный уплотнительный узел. • Устойчивость к высокотемпературному режиму. • Повышенная устойчивость к коррозии. 24 • • • • • • • Типы НКТ С гладкими концами. Сами трубы и муфты изготовлены из высококачественной стали с маркировкой прочности, обозначаемой буквами К, Е, Л, М. С концами, высаженными наружу. На их изготовление идет сталь марок Д, К, Е, Л, М. Чтобы исключить коррозию и задиры, а также для обеспечения повышенной герметичности трубную резьбу покрывают специальной смазкой. Безмуфтовые, с высадкой наружу. Технология гарантирует сохранение герметичности даже при давлении в 50 мПа. За трапецеидальной резьбой меньшего диаметра расположены конические уплотнители. Муфтовые также, имеют трапецеидальную резьбу и по ГоСТу выдерживают то же давление (до 50 мПа) как и безмуфтовые. Трубы НКТ из сплавов с алюминием. Отличаются отсутствием сероводородной коррозии, поэтому применение ингибиторов не обязательно. При минимальном весе, данный тип превышает по степени прочности стальные аналоги в 2,5 раза. Продукция со специализированными покрытиями. Именно их рекомендуется применять на участках с повышенным содержанием химически активных веществ. Состав покрытий не вступает во взаимодействие с гипсовыми солями, парафином, предохраняет от коррозийных процессов. Особой популярностью пользуются покрытые жидким стеклом трубы. Для добывающих, нагнетательных, газлифтных и утилизационных скважин производители предлагают стеклопластиковые трубы. 25 26 27 28 Фонтанная арматура 29 • ФОНТАННАЯ АРМАТУРА — комплект устройств, монтируемый на устье фонтанирующей скважины для его герметизации, подвески лифтовых колонн и управления потоками продукции скважины. • Рабочее давление (МПа) – от7 до 105. • Условный проход (мм): ствол – от 50 до 150; • боковые отводы – от 50 до 100 Функций ФА:  удержание на весу колонны НКТ, спущенной в скважину, а при двухрядном подъемнике — двух колонн;  герметизация затрубного пространства и их взаимная изоляция;  обеспечение возможности регулирования режима работы скважины в заданных пределах, непрерывности ее работы и исследования скважины путем измерения параметров ее работы как внутри самой скважины, так и на поверхности. Для изготовления элементов фонтанной арматуры применяются, стали марок 45, 40ХЛ, 40ХНЛ и другие легированные стали. 30 Фа состоит из Служит для подвески фонтанных труб, герметизации устья, проведения различных технологических операций. • Служит для направления и регулирования продукции скважины. Применяются три типа запорных устройств: 1. 2. 3. прямоточные задвижки; краны; угловые вентили. Наиболее ответственной частью арматуры является трубная головка, воспринимающая межтрубное давление. 31 Фонтанные арматуры изготавливают (ГОСТ 13846-89) по восьми схемам для различных условий эксплуатации. Их классифицируют по конструктивным и прочностным признакам:  рабочему давлению (7; 14; 21; 35; 70 и 105 МПа);  схеме исполнения (восемь схем);  числу спускаемых в скважину труб (один и два концентричных ряда труб);  конструкции запорных устройств (задвижки и краны);  размерам проходного сечения по стволу 50-150 мм и боковым отводам (50-100 мм). 32 Типовые схемы фонтанных арматур: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. манометр; вентиль; буферный фланец под манометр; запорное устройство; тройник; дроссель; переводник трубной головки; ответный фланец; трубная головка; крестовина елки 33 Назначение каждого из элементов арматуры: • • • • • • • • • • • Колонный фланец – для присоединения арматуры к обсадной колонне и герметизации затрубного пространства; Крестовик трубной головки – для сообщения с затрубным пространством скважины; Тройник трубной головки – для подвески первого ряда труб и сообщения с ним; Переводная катушка – для подвески второго ряда труб и сообщения с ним; Центральная задвижка – для закрытия скважины; Крестовик елки служит для направления продукции скважины в трубопровод; Буферная задвижка – для спуска глубинных приборов в скважину; Буферный патрубок – для помещения приборов перед спуском в скважину и уменьшения колебаний давления в арматуре (там скапливается газ); Рабочий монифольд – часть арматуры между штуцерами и общей выкидной линией, предназначенная для соединения двух выкидов в один; Вспомогательный монифольд – лилия, соединяющая затрубное пространство или насоснокомпрессорные трубы и служит для подачи в скважину воздуха, газа и других агентов при технологических операциях; Штуцер или дроссель, предназначен для поддержания заданного режима работы скважин. 34 Стандартом предусмотрено несколько схем ФА: Крестовая арматура (рис. а) • для скважин, не содержащих абразив, с проходным (условным) отверстием 50 мм, рассчитана на рабочее давление 70 Мпа. • Елка арматуры имеет два сменных штуцера, что позволяет быстро их заменять. Арматура рассчитана как на однорядный, так и на двухрядный подъемник, в последнем случае используется другая трубная головка.  Преимущества: относительная компактность, устойчивость, вследствие симметричности фонтанной арматуры.  Недостатки: невозможность ремонта элементов арматуры без остановки скважины. Тройниковая арматура (рис. б) • для скважин содержащих абразив. • Трубная головка, кроме крестовины 1, имеет тройник 2, что позволяет нести два ряда НКТ. На арматуре, рассчитанной на большое давление, на боковых отводах установлено не по одной, а по две задвижки. Это обусловлено большей надежностью примененных задвижек при одновременном обеспечении возможности их смены на работающей скважине, т.е. без ее остановки.  Преимущество: возможность ремонта элементов арматуры без остановки скважины.  Недостатки: громоздкость, большой опрокидывающий момент вследствие асимметричности фонтанной арматуры. 35 Трубная головка • • • o o Монтируется непосредственно на колонной головке и предназначается для подвески одной или нескольких колонн НКТ и герметизации на устье межтрубных пространств. Трубная головка должна обеспечивать проход жидкости или газа в межтрубные пространства, а также контроль давления в них и выполнения необходимых исследований скважины. Колонны подъемных труб подвешивают к трубной головке на резьбе либо на муфте; в первом случае, при однорядной конструкции лифта трубы подшивают на стволовой катушке; при двухрядной конструкции внутренний ряд - на стволовой катушке, а наружный - на тройнике трубной головки. Диаметр подвешиваемых НКТ ГОСТ,мм 60 73 89 102 114 127 140 146 168 API,дюйм ы 23/8 2 7/8 31/2 4 41/2 5 51/2 - 65/8 Рабочее давление МПа 14 21 35 70 105 psi 2000 3000 5000 10000 15000 36 Фонтанная елка • o o • o • • Бывают с двумя или тремя боковыми отводами (выкидами). Верхний выкид - всегда рабочий, нижние - запасные. По запасному выходу пускают фонтанную струю при смене штуцеров или ремонте и замене расположенных выше деталей елки. Фонтанная елка состоит из тройников, центральной задвижки, буферной задвижки, задвижек на выкидных линиях для перевода работы скважины на одну из них. Буферная задвижка служит для перекрытия и установки лубрикатора, который применяется для спуска в скважину скребков, различных скважинных измерительных приборов под давлением, не останавливая работу фонтанной скважины. Оборудуется штуцерами, термометрами, обратным клапаном, установкой для ввода метанола и пр. Монтируется выше верхнего фланца трубной головки. Условный проход мм 50 65 80 дюйм ы 2 1/16 2 9/16 3 1/16 3 1/8 100 130 150 180 4 1/16 5 1/8 6 7 1/16 Рабочее давление МПа 14 21 35 70 105 psi 2000 3000 5000 10000 15000 37 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ШИФРОВ УСТЬЕВЫХ АРМАТУР И ЕЛОК «а» – с трубной обвязкой 38 ОБОЗНАЧЕНИЕ КОРРОЗИОННО-СТОЙКОГО ИСПОЛНЕНИЯ АРМАТУР И ЕЛОК Пример условного обозначения фонтанной арматуры, елка которой выполнена по схемам №6 ГОСТ 13846-89 с дистанционным и автоматическим управлением отдельных запорных устройств, диаметром условного прохода ствола елки – 80 мм и боковых отводов елки – 50 мм, на рабочее давление 70 МПа (700 кгс/см2) в корозийно-стойком исполнении для нефти, газа и газоконденсата с содержанием H2S и CO2 до 60% по объему каждого: АФК6В-80/50х70К2. 39 ФА применяемые в нефтедобывающих компаниях АФК1-65х21/35М АФК6-65х70 АФК6-80/65х21/35 АФКЭ2-65х21/35 АФ6-80/65х21/35 40 способы стыка элементов ФА • • • • Наиболее распространенный — фланцевый с креплением болтами или шпильками. К недостаткам таких соединений относятся их значительная металлоемкость, большое число болтов (шпилек) и необходимость стабильности крепления каждого из них, а также чувствительность соединения к эффекту релаксации. Фланцевые соединения обусловили необходимость сварки литой части заготовок корпусов тройников и крестовин со штамповками, что усложняет изготовление и приводит к увеличению объема работ по механической обработке. Более простое соединение стыков — резьбовое с муфтовым соединением, так как отпадает необходимость во фланце, прокладках, большом числе болтов, отверстий под них и упрощается сборка-разборка. Однако резьбовое соединение увеличивает вертикальный размер арматуры. В последние годы получают все более широкое применение так называемые хомутовые соединения, позволяющие резко уменьшить размеры фланцев стыкуемых деталей, которые превращаются в небольшие бурты. Одновременно отпадает необходимость в большом числе шпилек и отверстий под них. Особое преимущество хомутового соединения — в резком ускорении и упрощении сборки и разборки стыкуемых элементов арматуры. 41 Фонтанный способ эксплуатации скважин - Это способ эксплуатации, при котором нефть из скважины поступает на дневную поверхность поднимается самоизливом за счет энергии пласта Нефть Рг Рпл 42 Газлифтный способ эксплуатации скважин При котором нефть на дневную поверхность поднимается с помощью энергии сжатого газа, вводимого в скважину с поверхности Нефть Рг Рпл 43 Насосный способ эксплуатации скважин Нефть Насос Нефть Рпл Способ эксплуатации, при котором нефть поднимается из скважины механизированным способом с помощью насосов:  электроцентробежных (ЭЦН);  винтовых (ШВН);  гидропоршневых;  штанговых глубинных (ШГН)  идругих 44 Насосный способ эксплуатации скважин Штанговый глубинный (ШГН) Наиболее распространёнными способами эксплуатации скважин являются эксплуатация скважин с помощью установок электроцентробежных и штанговых глубинных насосов. 45 Оборудование фонтанной скважины Все оборудование фонтанной скважины можно разделить на две группы – подземное и наземное. Наземное оборудование Подземное оборудование колонная головка; устьевая арматура; рабочие манифольды (обвязка устья скважины)  насосно-компрессорные трубы (НКТ);  якорь;  пакер;  клапаны;  муфты. 46 Наземное оборудование фонтанной скважины Колонная головка предназначена для обвязки устья скважины с целью герметизации межтрубных пространств, а также для подвески обсадных колонн и установки фонтанной арматуры. Колонная головка обеспечивает возможность контроля за давлениями во всех межтрубных пространствах скважины. 47 Наземное оборудование фонтанной скважины Фонтанная ёлка предназначена для направления и регулирования потока жидкости из фонтанных труб. Трубная головка предназначена для подвески фонтанных труб (НКТ). Фонтанна я ёлка Трубная головка Фонтанная арматура состоит из двух элементов: трубной головки и фонтанной елки. Трубна я головка Колонна я головка Трубная головка устанавливается на колонную головку 48 Манометр для контроля буферного давления Трубная задвижка Манометр для контроля линейного давления Вентиль Буферная задвижка Штуцер или дроссель пробоотборник Тройник Трубная головка заглушка Центральная задвижка Викидная линия Патрубок для проведения исследований Линейная задвижка Внешняя затрубная задвижка Колонная головка Вентиль Манометр для контроля межколонного давления Внутренняя затрубная задвижка Обратный клапан 49 Патрубок для проведения исследований с заглушкой Запорное устройство Шиберная задвижка Переводник к трубной головке Крестовина с боковыми отводами Кран пробковый Катушка обвязки скважины Запорное устройство Угловой вентиль 50 Обратный клапан предназначен для направления движения жидкости только в одну сторону (в сторону выкидной линии скважины). Штуцер Обвязка устья скважины предназначен для поддержания заданного режима работы скважин (регулирования потока среды). 51 Пробоотборник предназначен для отбора проб жидкости, поступающей из скважины. Патрубок предназначен для проведения промывок скважины и выкидной линии, обработок внутренней полости оборудования. Патрубок герметизируется заглушкой. Вентиль предназначе н для установки манометра (прибора для контроля давления). Монтирует ся в верхней части обвязки устья скважины. 52 Подземное оборудование скважины Насосно-компрессорные трубы (НКТ) - выполняют следующие основные функции: являются каналом для подъема добываемой жидкости;  служат для подвески глубинного оборудования;  являются каналом для проведения различных технологических операций;  являются инструментом для воздействия на забой и призабойную зону. ГОСТ 633-80 регламентирует выпуск бесшовных (цельнотянутых) НКТ следующих условных (наружных) диаметров, мм: гладкие – 48, 60, 73, 83, 102, 114 и с высаженными наружу концами – 33, 42, 48, 60, 73, 89, 102, 114. Толщина стенок от 4 до 7 мм, длина трубы от 5,5 до 10 м (в среднем 8 м). НКТ выпускаются из стали группы прочности Д, К, Е, Л, М. Конструкция резьбового соединения специальная. 53 Принцип работы фонтанной скважины Фонтанирование скважин происходит за счёт: энергии гидростатического напора,  энергии расширения газа, растворенного в нефти Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. давление на забоях скважин достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жидкости. В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин. Пластовый газ делает двойную работу: в пласте выталкивает нефть, а в трубах поднимает. 54 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Установка погружного центробежного насоса включает в себя наземное и подземное оборудование. В наземное оборудование входит: фонтанная арматура, оборудованная кабельным вводом, сборный манифольд, а также наземное электрооборудование, включающее в себя станцию управления, трансформатор, клемную коробку, кабельную линию. кабельные линии Станция управления кабельный ввод замерная установка фонтанная арматура Наземное электрооборудование служит для электроснабжения, управления и защиты электронасосов трансформат ор 55 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Газосепаратор Подземное оборудование включает в себя: погружной центробежный насос с электродвигателем, кабельную линию, колонну насоснокомпрессорных труб и другое дополнительное оборудование. электродвигатель погружной центробежный насос кабельная линия колонна насоснокомпрессорных труб 56 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Колонна насоснокомпрессорных труб обеспечивает подъем скважинной жидкости на поверхность Подземное оборудование 57 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Подземное оборудование В корпусе насоса установлены ступени, каждая из которых состоит из вращающегося рабочего колеса и неподвижного направляющего аппарата. Число ступеней определяет его подачу, давление и потребляемую мощность. 58 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Подземное оборудование гидрозащита компенсатор Кабель В состав погружного электродвигателя входит ПЭД и гидрозащита, состоящая из протектора и компенсатора. Электроэнергия с поверхности передается через бронированный трехжильный кабель, который крепится к телу труб при помощи поясов (клямс). клямсы 59 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН КИИ Погружной центробежный модульный насос ("насос") – многоступенчатый вертикального исполнения. Погружной электродвигатель (ПЭД) – трёхфазный, асинхронный с короткозамкнутым ротором, маслонаполненный и герметичный. электродвигатель Кабель Электроэнергия на двигатель подается через специальный бронированный кабель. Кагарманов Ильдар 60 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Ильдар Кагарманов компенсатор Протектор предназначен для защиты от попадания пластовой жидкости в маслонаполненный электродвигатель и предотвращает утечки масла при передаче вращения от электродвигателя к насосу. Компенсатор предназначен для выравнивания давления масла в двигателе с давлением жидкости в скважине и пополнения объема масла в двигателе. 61 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Газовые сепараторы отделяют некоторое количество выделяющегося из пластовой жидкости газа и направляет его кольцевое пространство между обсадными трубами и НКТ до поступления газа в насос путем изменения направления движения флюида или с помощью ротационной центрифуги. Газосепаратор 62 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Погружные центробежные насосы применяются для подъема пластовой жидкости. В России они производятся 5, 5А и 6 габарита для скважин соответственно с 5 и 6 дюймовой эксплуатационной колонной. Производительность насосов (подача) от 10 до 2000 м3 в сутки, напор – до 3000м. В корпусе насоса установлены ступени, каждая из которых состоит из вращающегося рабочего колеса и неподвижного направляющего аппарата. Число ступеней определяет его подачу, давление и потребляемую мощность. 63 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Силовые кабели подводят электроэнергию к погружным двигателям по изолированным жилам. 64 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Станция управления предназначена для пуска и остановки насоса, контроля за работой установки, а также для защиты от аварийных режимов. 65 Эксплуатация скважины с помощью УЭЦН Электрические трансформаторы преобразуют напряжение источника питания в напряжение необходимое для двигателей насосов. 66 Принцип работы скважины, оборудованной УЭЦН. Центробежный насос – динамический насос, в котором движение жидкости происходит за счет центробежной силы. Жидкость поступает к центральной части рабочего колеса (крыльчатки) в этом 1 - я особенность центробежных насосов – для нормальной работы ЦН требуется подпор – дополнительное давление для подачи жидкости в насос. Насос Нефть Рпл 67 Принцип работы скважины, оборудованной УЭЦН. Крыльчатка, установленная на валу в корпусе и приводящаяся во вращение электрическим двигателем разгоняет жидкость по спирали, что обеспечивает подачу насоса. Подача насоса зависит от частоты вращения, радиуса крыльчатки, количества лопастей и их формы и наклона, т.е. от ее геометрических параметров, это 2-я особенность центробежного насоса. 68 Принцип работы скважины, оборудованной УЭЦН. При заданной частоте вращения центробежный насос, работает с максимальным КПД только при расчетных значениях расхода и давления. Перекачка жидкости с минимальными затратами энергии требует правильного выбора типа насоса, тщательного проектирования и согласования его характеристик с характеристиками системы в целом. Это 3-е отличительное свойство центробежного насоса. 69 4-я особенность заключается в том, что если в «улитке» собирается газ, то для жидкости в этой зоне не будет возникать центробежная сила и насос не сможет работать. Из насоса жидкость поступает в насосно-компрессорные трубы, поднимаясь по которым проходит через фонтанную арматуру. Затем жидкость через трубную линию обвязки поступает в выкидную линию скважины. Газ, скапливающийся в скважине, выходит через затрубную линию обвязки, проходя при этом через обратный клапан. 70 Эксплуатация скважин с помощью ШГНУ Оборудование штанговой глубинной насосной установки Наиболее распространенный способ добычи нефти – применение штанговых скважинных насосных установок. Дебит скважин, оборудованных ШГН, составляет от нескольких сотен килограммов до нескольких десятков тонн. Насосы спускают на глубину от нескольких сотен метров до 2000 метров (в отдельных случаях до 3000 м). 71 Эксплуатация скважин с помощью ШГНУ Оборудование ШСНУ включает: 1.Наземное оборудование. Фонтанная арматура. Обвязка устья скважины. Станок-качалка. 2.Подземное оборудование. Насосно-компрессорные трубы. Насосные штанги. Штанговый скважинный насос. Различные защитные устройства (газовый или песочный якорь, фильтр и т.д.) 72 Эксплуатация скважин с помощью ШГНУ Головка балансира Балансир Шатун Канатной подвеска Кривошип Траверсы канатной подвески Кривошип Сальниковый шток Ручной тормоз Устьевой сальник Шкиф стойка Насосные штанги тройник электродвигатель Фундамент Рама Клиноременная передача НКТ Скважинный насос фильтр 73 Эксплуатация скважин с помощью ШГНУ Скважинные штанговые насосы представляют собой вертикальную одноступенчатую и одноплунжерную конструкцию одинарного действия с цельным неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером, нагнетательным и всасывающим клапанами. ШГН выпускаются двух типов: Вставные НВ1 - насос скважинный вставной с цельным цилиндром и верхней замковой опорой. Невставные (трубные) НН2Б - насос скважинный не вставной с цельным цилиндром и сливным клапаном. 74 Другие способы эксплуатации скважин Газлифтная эксплуатация скважин Газлифтная добыча - способ подъема жидкости из скважины за счет энергии газа, находящегося под избыточным давлением. Используется для добычи нефти и пластовых вод. Рабочий агент - сжатый компрессором попутный газ (компрессорный газлифт), а также природный газ под естественным давлением (бескомпрессорный газлифт). Может использоваться газ из продуктивного пласта, вскрытого той же скважиной (внутрискважинный бескомпрессорный газлифт). Смесь Газ Сущность газлифта - газирование жидкости. При этом плотность газожидкостной смеси (а следовательно, давление ее столба в скважине) с ростом газосодержания уменьшается, забойное давление скважины снижается. Приток продукции зависит от расхода газа. 75 Другие способы эксплуатации скважин Эксплуатация скважин установкой штангового винтового насоса Установки погружных винтовых электронасосов типа УЭВН5, 2УЭВН 5, УЭВН Р5 предназначены для перекачивания пластовой жидкости повышенной вязкости из нефтяных скважин. Насос откачивает пластовую жидкость из скважины и подает ее на поверхность по колонне насоснокомпрессорных труб. электродвигатель вращатель Модульная вставка Превентор тройник Колонная головка НКТ Штанговая вращательная колонна Статор винтового насоса Ротор винтового насоса Клапанный узел 76