Эксплуатация скважин с помощью УЭЦН. Преимущества и недостатки
18. Эксплуатация скважин с
Работа штанговых глубинных насосов на больших расстояниях затруднена и эксплуатация скважин ими малоэффективна.
С увеличением глубины спуска насосов увеличиваются нагрузки, случаются неполадки в их работе и аварии - обрывы насосных штанг, труб и поломка наземного оборудования.
Для эксплуатации глубоких скважин с низкими статическими уровнями и для большего отбора жидкости из высокодебитных скважин применяют бесштанговые погружные насосные установки.
К бесштанговым погружным установкам относятся насосы:
а) электровинтовые;
б) гидропоршневые - 1%;
в) диафрагменные - 1 - 2 %;
г) электроцентробежные.
Наиболее широко распространены в практике установки электроцентробежных насосов.
Преимущества:
Скважины, оборудованные установками погружных центробежных электронасосов, выгодно отличаются от скважин, оборудованных глубиннонасосными установками. Здесь на поверхности нет механизмов с движущимися частями, отсутствуют громадные металлоемкие станки - качалки и массивные фундаменты, необходимые для их установки.
Применение такого оборудования позволяет вводить скважины в эксплуатацию сразу же после бурения в любой период года, даже в самые суровые зимние месяцы, без больших затрат времени и средств на сооружение фундаментов и монтажа тяжелого оборудования. При эксплуатации скважин ЭЦН устье легко поддается герметизации, что позволяет осуществлять сбор и отвод попутного газа. Для установок ЭЦН характерно отсутствие промежуточного звена насосных шланг, благодаря чему повышается межремонтный период работы скважин. Расширяется область применения насосной добычи из глубоких скважин и форсированного отбора жидкости из сильно обводненных скважин, а также наклонно-направленных скважин.
Недостатки:
К недостаткам бесштанговых насосных установок можно отнести: сложный ремонт скважины при падении труб, иногда не приводящий к результату; сложное оборудование (шкаф ШГС), требующее электрика высокой квалификации. На больших оборотах нефть смешивается с водой, приходится тратить большое количество энергии, чтобы отделить нефть от воды. ЭЦН могут применяться также для межпластовой закачки воды и для поддержания пластовых давлений в нефтяных залежах.
Не рекомендуется применять погружные электроцентробежные насосы в скважинах:
а) в жидкостях, в которых содержится значительное количество песка, вызывающего быстрый износ рабочих деталей насоса;
б) с большим количеством газа, снижающего производительность насоса.
Содержание свободного газа у первой ступени насоса не должна превышать 2% от объема перекачивающей жидкости. Повышение содержания свободного газа приводит к снижению напора, подачи, коэффициента полезного действия, а работа насоса становится неустойчивой.
Современные штанговые насосы не позволяют
эксплуатировать скважины большой
глубины, которые достигают 500м и
более, что объясняется необходимостью
иметь громоздкое тяжелое оборудование
со штангами, изготовленными из стали
высокой прочности. Да и подача этих
насосных установок недостаточна. Поэтому
в настоящее время разработаны
принципиально новые
Широкое применение в нашей стране
получили погружные установки
Показатели назначения по перекачиваемым средам следующие:
- среда - пластовая жидкость (смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа);
- максимальная кинематическая вязкость однофазной жидкости, при которой обеспечивается работа насоса без изменения напора и кпд- 1мм2/сут.;
- водородной показатель попутной воды Рн 6,0 - 8,5, максимальное содержание твердых частиц 0,01% (0,1 г/л), микротвердость частиц не более 5 баллов по Люису;
- максимальное содержание попутной воды - 99%;
- максимальное содержание свободного газа у основания двигателя 25%, для установок с насосными модулями - газосепораторами (по вариантам комплектаций) - 55%, при этом соотношение в откачиваемой жидкости нефти и воды регламентируется универсальной методикой подбора УЭЦН к нефтяным скважинам (УМП, ЭЦН - 79 );
- максимальная концентрация сероводорода: для установок коррозионностойкого исполнения - 0,125% (1,25 г/л);
- температура перекачиваемой жидкости в зоне работы погружного агрегата - не более 90 С.
Принцип действия УЭЦН
Установка электробежного насоса предназначена для отбора пластовой жидкости:
1) с максимальным содержанием твердых частиц 0,01%;
2) с максимальной обводненностью 99%;
3) с максимальным объемным
4) с максимальным содержанием сероводорода 0,01 грамм на 1 литр.
В УЭЦН входят: наземное и подземное оборудование.
В подземное оборудование входят:
- сборка электроцентробежного агрегата;
- колонна насосных труб и кабель.
Электроцентробежный агрегат спускают в скважину на НКТ. Он состоит из трех основных частей, расположенных на одном вертикальном валу: многоступенчатого центробежного насоса, электродвигателя (ПЭД) и протектора. ПЭД с протектором и последний с насосом соединены на фланцах. Вал электродвигателя через вал протектора соединен с валом насоса шлицевой муфтой. Протектор защищает электродвигатель от проникновения в него жидкости и обеспечивает длительную смазку насоса и двигателя. Электродвигатель расположен непосредственно под насосом. Поэтому насос имеет боковой прием жидкости, которая поступает в него из кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и электродвигателем через фильтр - сетку.
Ток для питания электродвигателя
подводится по трехжильному плоскому
кабелю, который опускает вместе с
колонной НКТ и прикрепляют к
ним тонкими железными хомутами
(поясами). Их крепят по одному на каждой
трубе над муфтой и по одному на
середине трубы, затем, на каждой двадцатой
трубе кабель крепят дополнительно
пятью поясами, устанавливаемыми в
средней части трубы с
При помощи станции управления осуществляют
ручное управление двигателем, автоматическое
отключение агрегата при прекращении
подачи жидкости, нулевую защиту, защиту
от перегрузки и отключения агрегата
при коротких замыканиях. Во время
работы агрегата центробежный ток насос
всасывает жидкость через фильтр,
установленный на приеме насоса и
нагнетает ее по насосам. Трубам на
поверхность. В зависимости от напора,
т.е. высоты подъема жидкости, применяют
насосы с различным числом ступеней.
Над насосом устанавливают
Наземное оборудование УЭЦН: устьевое оборудование, трансформатор, ШГС.
Это оборудование предназначено для герметизации устья и регулирования отбора нефти в период фонтанирования при эксплуатации штанговыми скважинными насосами, а также для проведения технологических операций, ремонтных и исследовательских работ в скважинах, расположенных в умеренном и холодном макроклиматических районах. В оборудовании устья типа ОУ колонна насосно-компрессорных труб расположена эксцентрично относительно оси скважины, что позволяет проводить исследовательские работы через межтрубное пространство. Запорное устройство оборудования - проходной кран с обратной пробкой. Скважинные приборы опускаются по межтрубному пространству через специальный патрубок. Подъемные трубы подвешены на конусе, Насосно-компрессорные трубы и патрубок для спуска приборов уплотнены разрезными резиновыми прокладками и нажимным фланцем. Конус и все закладные детали уплотнительного узла выполнены разъемными.
В оборудовании применен устьевой сальник с двойным уплотнением. Для перепуска газа в систему нефтяного сбора и для предотвращения излива нефти в случае обрыва полированного штока предусмотрены обратные клапаны. Оборудование унифицировано с серийно выпускаемой фонтанной арматурой с проходными пробковыми кранами.
Оборудование ОУГ-65Х21
Предназначено для герметизации устья нефтяных скважин, оснащенных гидроприводными насосами. Применяется в умеренном и холодном макроклиматических районах. Оборудование ОУГ-65Х21 обеспечивает подвеску лифтовых труб, проведение ряда технологических операций с целью спуска и извлечения гидропоршневого насоса, а также проведение ремонтных исследовательских и профилактических работ.
Трансформатор
У трансформаторов предусмотрено
масляное охлаждение. Они предназначены
для работы на открытом воздухе. На
высокой стороне обмоток
Переключение отпаек производится
при полностью отключенном
- привод переключателя ответвлений обмоток ВН (один или два);
- ртутный термометр для измерения температуры верхних слоев масла;
- съемные ввода ВН и НН, допускающие замену изоляторов без подъема извлекаемой части;
- расширитель с маслоуказателем и воздухоосушителем;
- металлический короб для предохранения вводов от попадания пыли и влаги.
Воздухоосушитель с масляным затвором предназначен для удаления влаги и очистки от промышленных загрязнений воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях уровня масла.
Станция управления ШГС
Комплексное устройство, или станция управления ШГС 5805 предназначена для управления УЭЦН мощностью до 100 кВт., а комплексное устройство КУПНА - для установок с электродвигателями мощностью свыше 100 кВт. Станция управления ШГС 5805 располагается в металлическом шкафу, в котором размещено электрооборудование, обеспечивающее защиту электродвигателя и насоса от различных неполадок. Например: отключение ПЭД, защита при падении напряжения в сети, или при повышении напряжения выше номинального. Оператор по добыче нефти производит включение или отключение установки, а также контроль за работой установки по сигнальным лампам и по КИП на передней панели ШГС.
Автоматизация УЭЦН
Скважина, эксплуатируемая с помощью
ЭЦН, оснащается станцией управления ШГС
и электроконтактным
- включение и отключение электродвигателя;
- дистанционное управление ПЭД от программного устройства;
- работу ПЭД насосной установки в режиме «ручной» и «автоматический»;
- автоматическое включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени от 2,5 -2,5+2,5 до 60 -+ 6 минут, при подаче напряжения питания;
- станция не включает электродвигатель, если напряжение питания сети будет подаваться с изменением фаз;
- двигатель не включается, если напряжение сети больше 420 В, при перегрузке любой из фаз. Отключает электродвигатель при отключении напряжения питания сети выше 10 % или 15% от номинального, если это отключение приводит к допустимой перегрузке по току с автоматическим повторным включением электродвигателя после восстановления напряжения;
- включение электродвигателя при нагрузке с выдержкой времени на срабатывание защиты не более 45 секунд;
- автоматическое повторное включение электродвигателя после его отключения защиты от перегрузки с выдержкой времени от 3 -2,2+2,6 до 1200-+120 минут;
- выбор режима работы с автоматическим повторным включением после срабатывания защиты от перегрузки или без автоматического повторного включения;
- выбор режима работы защиты от турбинного вращения двигателя или без защиты;
- отключение электродвигателя при .снижении напряжения питающей сети ниже 0,75 В от номинального;
- отключение электродвигателя в зависимости от давления в трубопроводе по сигналам ЭКМ;
- непрерывный контроль сопротивления изоляции системы ПЭД - кабель с отключением электродвигателя при снижении сопротивления изоляции ниже 30- = кОм;
- контроль тока в сети электродвигателя и контроль питания сети;
возможность регистрации тока электродвигателя регистрирующим амперметром;
- имеет наружную световую сигнализацию об аварийном отключении;
отключение с помощью
- подключение с помощью розетки в напряжении 220 В геофизических приборов с током до 60 А.
Обслуживание УЭЦН
Во время эксплуатации УЭЦН необходимо вести систематический контроль за состоянием всех электрических приборов, аппаратов и наземного оборудования.
Контроль за состоянием электрооборудования ЭЦН, а также за работоспособностью ЭЦН осуществляется специалистом по обслуживанию таких установок. В межремонтный период работы установки производится профилактический осмотр не реже чем через три месяца. При производстве профилактических работ осуществляется:
- проверки состояния и подтяжка болтовых соединений, обращая особое внимание на затяжку болтовых соединений токоведущих цепей, так как искрение и нагрев при слабой затяжке могут вызвать перебой в работе блока управления;
- проверка целостности и очистка всех изоляционных деталей;
- зачистка контактных поверхностей, не имеющих гальванопокрытия протираются бензином с последующей смазкой техническим вазелином.
После производства профилактических работ необходимо проверить функционирование защитных цепей установки. Ежедневный осмотр за работоспособностью установки ЭЦН производится оператором по добыче нефти и газа.
При этом оператор по добыче должен:
- произвести внешний осмотр УЭЦН, на целостность всех входящих в него оборудований (токопроводящего кабеля, станции управления питающего трансформатора);
- снимаются показания приборов на панели управления. ШГС (нагрузка по показанию амперметра, напряжение в питающей сети, сопротивление изоляции, срабатывание элементов защиты), все изменения параметров по этим контрольным приборам передаются специалисту по обслуживанию ЭЦН и диспетчеру. Своевременное принятие соответствующих мер по устранению этих неисправностей позволяет увеличить межремонтный ресурс работы ЭЦН;
- контроль за работой установки путем опрессовки, когда преднамеренно поднимается давление. При исправной работе ЭЦН в зависимости от типа установки, при правильной фразировке поднятия давления до определенного давления производится за определенный промежуток времени. Контроль за работой ЭЦН можно также осуществлять путем снятия замеров - это один из главных факторов стабильной работы ЭЦН.
По изменению нагрузки можно
судить о запарафиненности труб НКТ
или же об уменьшении КПД насоса
из-за попадания песка через сетчатый
фильтр, уменьшение нагрузки - первый признак
негерметичности в трубах НКТ
или пропуска части жидкости через
перепускной клапан устьевой арматуры.
Комплексный подход при анализе
изменения нагрузки, нестабильности
дебита, прослеживание динамического
и статических уровней
При уменьшении динамического уровня с работающей установкой до минимальных критических значений производится переключение работы ЭЦН на соответствующий режим, поддерживающий безопасный для работы ЭЦН динамический уровень. Оператор по добыче нефти и газа также должен знать основные характеристики обслуживаемых ЭЦН, уметь производить пуск и остановку установки.
24. Текущий ремонт скважин. Классификация работ при ТРС
При ремонтных работах
скважины не дают продукции. В связи
с этим простои скважин учитываются
коэффициентом эксплуатации К„
Подземный ремонт скважин
условно можно разделить на
Планово-предупредительный ремонт скважин - это ремонт с целью предупреждения отклонений от заданных технологических режимов эксплуатации скважин, вызванных возможными неполадками в работе как подземного оборудования, так и самих скважин. Планово-предупредительный ремонт планируется заблаговременно и проводится в соответствии с графиками ремонта.
Восстановительный ремонт скважин - это ремонт, вызванный непредвиденным резким ухудшением технологического режима эксплуатации скважин или их остановкой из-за отказа насоса, обрыва штанговой колонны и т.п.
Межремонтный период работы скважин - это продолжительность фактической эксплуатации скважины от предыдущего ремонта до последующего. Эта продолжительность определяется путем деления числа скважино-дней, отработанных в течение определенного периода (квартала, полугодия), на число подземных ремонтов, проведенных за тот же период в данной скважине.
Текущим ремонтом скважин (ТРС) называется комплекс работ, направленных на восстановление работоспособности скважинного и устьевого оборудования, и работ по изменению режима эксплуатации скважины, а так же по очистке скважинного оборудования, стенок скважины и забоя от различных отложений (парафина, гидратных пробок, солей, продуктов коррозии). В соответствии с Правилами ведения ремонтных работ в скважинах, введенными в действие с 01.11.97, к текущему ремонту относятся следующие работы.
Разновидности текущего ремонта скважин:
-ТР1. Оснащение скважин скважинным
оборудованием
при вводе в эксплуатацию (из бурения,
освоения, бездействия, консервации);
-ТР1-1. Ввод фонтанных скважин;
-ТР1-2. Ввод газлифтных скважин;
-ТР1-3. Ввод скважин, оборудованных ШГН;
-ТР1-4. Ввод скважин, оборудованных ЭЦН;
-ТР2. Перевод скважин на другой вид эксплуатации;
-ТР2-1. Фонтанный – газлифт;
-ТР2-2. Фонтанный – ШГН;
-ТР2-3Фонтанный – ЭЦН;
-ТР2-4.Газлифт – ШГН;
- ТР2-5. Газлифт – ЭЦН;
- ТР2-6. ШГН – ЭЦН;
- ТР2-7. ЭЦН – ШГН;
- ТР2-8. ШГН – ОРЭ;
- ТР2-9. ЭЦН – ОРЭ;
-ТР2-10. Прочие виды переводы;
- ТР3. Оптимизация режима эксплуатации;
- ТР3-1. Изменение глубины подвески, смена типоразмера ШГН;
- ТР3-2. Изменение глубины подвески, изменение типоразмера ЭЦН;
- ТР4. Ремонт скважин оборудованных ШГН;
- ТР4-1. Ревизия и смена насоса;
- ТР4-2. Устранение обрыва штанг;
- ТР4-3. Замена полированного штока;
- ТР4-4. Замена, опрессовка и устранение негерметичности;
- ТР4-5. Очистка и пропарка НКТ;
- ТР4-6. Ревизия, смена устьевого оборудования;
- ТР5. Ремонт скважин, оборудованных ЭЦН;
- ТР5-1. Ревизия и смена насоса;
- ТР5-2. Смена электродвигателя;
- ТР5-3. Устранение повреждения кабеля;
- ТР5-4. Ревизия, смена, устранение негерметичности НКТ;
- ТР5-5. Очистка и пропарка НКТ;
- ТР5-6. Ревизия, смена устьевого оборудования;
- ТР6. Ремонт фонтанных скважин;
- ТР6-1. Ревизия, смена, опрссовка и устранение негерметичности НКТ;
- ТР6-2. Очистка и пропарка НКТ;
- ТР6-3. Ревизия, замена, устьевого оборудования;
- ТР7. Ремонт газлифтных скважин;
- ТР7-1. Ревизия, смена, опрессовка и устранение негерметичности НКТ;
- ТР7-2. Очистка и пропарка НКТ;
- ТР7-3. Ревизия, замена, очистка газлифтных клапанов;
- ТР7-4. Ревизия, смена устьевого оборудования;
- ТР8. Ревизия и смена оборудования
артезианских и поглощающих
скважин;
- ТР9. Очистка, промывка забоя;
- ТР9-1. Промывка горячей нефтью (водой) с добавление ПАВ;
- ТР9-2. Обработка забоя хим. реагентами (ТГХВ, СКО, ГКО и т.д.);
- ТР10. Опытные работы по испытанию
новых видов подземного
оборудования;
- ТР11. Прочие виды работ.
Выше приведенные работы выполняются бригадой текущего ремонта скважин, однако в промысловой практике их чаще называют бригадами подземного ремонта скважин, что не совсем правильно, так как подземный ремонт скважины включает в себя как текущий, так и капитальный ремонт, т.е. это понятие шире. Бригадами текущего ремонта скважин могут выполняться работы по устранению некоторых аварий (например, извлечение НКТ), не занимающих много времени.
Состав и организация
работ при текущем и
Скважину считают
Определяют так же необходимый
объём промывочной жидкости, который
обычно берут реальной двум объёмам
скважины. Промывку и глушение скважины
проводят как прямой, так и обратной
циркуляцией. Чаще всего используют
схему обратной промывки, при которой
затрачивается минимальный
Подготовка скважины и оборудования для подземного ремонта
До промывки и глушения скважины во время выполнения или после окончания этих процессов начинают подготовительные работы. Территорию скважины очищают в радиусе 35-40 м и подготавливают для размещения оборудования. Создают необходимый для подземного ремонта запас инструмента и материалов, НКТ, насосных штанг и т.п. Подъёмное оборудование монтируют в определённой последовательности на основе рациональных и безопасных приёмах труда, выработанных в результате изучения и обобщения трудового опыта и изложенных в инструктивных картах.
Подземный ремонт и спускоподъемные операции
Подземный ремонт начинают с разборки устьевой арматуры. Разобранную арматуру располагают на вспомогательной площадке, расположенной неподалёку от устьевой. Далее с устья пьедестала монтируют механические или электромеханические ключи, исправность которых должна быть предварительно проверена. Этим заканчивается подготовка скважин к спускоподъемным операциям. При ремонте фонтанных и насосно - компрессорных скважин, в которые спущены два ряда НКТ, сначала поднимают внутренний ряд, а затем наружный. Развинченные трубы по диаметрам укладывают на стеллажи у приёмного моста. Для захвата трубы под муфту и удержания колонны НКТ на весу при СПО применяют трубные элеваторы: ЭТА, а для НКТ с высаженными концами наружу - типа ЭЗН. Элеваторы ЭТА выпускают грузоподъемностью 32,50 и 80 тонн для всех диаметров НКТ. Шифр элеватора (например, ЭТА 50-48/89) показывает минимальную грузоподъемность (50т) и размер НКТ (48-89 мм со сменными захватами) для которых предназначен элеватор.
Элеваторы типа ЭЗН обладают
грузоподъёмностью 15, 25,50 тонн для НКТ
условным диаметром 48,60,73,89 и 114 мм. Шифр
элеваторов (ЭЗН - 6 - 25) обозначает минимальный
условный диаметр труб (60мм) и грузоподъёмность
25 т. При использовании для
Освоение скважин после подземного ремонта
После завершения подземного
ремонта подъёмный агрегат