книги из ГПНТБ / Кулиев Р.П. Опыт интенсификации разработки и эксплуатации морских месторождений и скважин

hr

определяем по формуле, м.

Л т = 1 ° ^ 1 ,

(47)

7

атм..

где

Д—избыточное давление

в трапе,

Для определения диаметра труб воспользуемся кри­

выми потерь напора в насосных

трубах,

представлен­

ными

на рис. 34.

Зная диаметр, можем найти число

Рейнольдса, а

затем

коэффициент У..

Число Re

определяем по довольно

известной фор-

куле:

Re = 0,1475-^-,

(48)

где

С—производительность

скважин, м:\'суш;

а'—диаметр

труб, м;

см3;сек.

V—вязкость

водонефтяной

смеси,

Если

число

Рейнольдса

Re < 2320, то

имеем лами-

нарный

режим,

при этом / , =

64

, если же £ е>2320 —

Re

турбулентный режим, то

0,3164

< 4 9 >

Если

же

число

Re возрастает

более

40000—50 000,

то

лучше

пользоваться

формулой,

разработанной

Н. К. Конаковым:

Х =

1

(50)

(l.SlgRe—1,5)2

^ >

Найдя все эти значения,

определим потери в трубах

и на трении.

Таким

образом

определим

напор, кото­

рый

нужно создать

на скважине. Согласно производи­

тельности скважины

и требуемому

напору

из

таблицы

нормального

ряда

погружных электронасосов

[63, 64];

выбираем соответствующий

нассс.

Геолого-эксплуатационная характеристика

компрес­

сорных скважин, проектируемых на работу с помощью

ЭЦН,		приводится в таблице		34. Согласно приведенной
выше		методике	определены	все параметры,		необходи­
мые для перевода компрессорных					скважин	на работу
с помощью погружных агрегатов.					Результаты	расчетов,
по	определению		этих параметров		приведены в табли­
цах	35, 36 и 37.

92

§2. Эксплуатация скважин комбинированным воздушным подъемником с погружным

агрегатом

Ввиду того, что мы не смогли подобрать насосы ко всем шести скважинам из-за малой величины напора имеющихся электроцентробежных насосов, воспользуем­ ся методом подбора электроцентробежного насоса путем применения комбинированного воздушного подъ­ емника [61]. Скважины могут эксплуатироваться ком­ бинированным воздушным подъемником с погружным центробежным электронасосом несколькими способами.

В скважину на трубах спукается пакер, герметизи­ рующий кольцевое пространство (рис. 35). Над пакером имеется устройство для прохождения жидкости из труб в кольцевое пространство.

Электрокабель пропускается в зоне пакера через упомянутое устройство в насосно-компрессорные трубы.

Эксплуатация скважины по описанной схеме произ­ водится следующим образом.

Пластовая жидкость подается центробежным элек­ тронасосом в затрубное пространство колонны над пакером через отверстия подъемных труб. Газ (воздух), нагнетаемый сверху, также поступает через эти отвер­

стия в	кольцевое пространство,		где	при	смешении с
нефтью	он создает условия для		подъема жидкости как
в обычном воздушном подъемнике. Можно					применить
конструкцию и		без пакерного	устройства (рис. 36). В
этом случае обсадная колонна должна быть					диаметром
6" или'	более,	необходим двухрядный		компрессорный

подъемник и, наконец, погружной центробежный элек­ тронасос, располагающийся под башмаком воздушного подъемника и подвешивающийся на 2,5" или на 3" насосно-компрессорных трубах.

Электрокабель к насосу проходит в кольце между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами. Однако при 6" обсадной колонне воздушный подъем­ ник имеет ограниченную пропускную способность, примерно до 80 м3/сут, так как в этом случае можно использовать двухрядный подъемник не > 3" и 1,5". •Применение же при 6" конструкции обсадной колонны подъемника 4 и 2,5" с пропускной способностью 80

93

м?\сек невозможно из-за нехватки места для пропус­ ка электрокабеля, стандарный размер которого 23 мм.

Для получения дебитов жидкости свыше 80 Mzjcym следует применять однорядную беспакерную конструк­ цию комбинированного воздуш­

ного подъемника (см. рис. 30). Такая конструкция подъем­

ника, состоящая из 2,5" или 3" насосно-компрессорных труб и входных отверстий для газа, расположенных на трубах над

,6

•2f(3"J

		!	к
		J L l l i
			'ЭЦН
Рис. 35.	Схема работы
ЭЦН с	двухрядным	Рис. 36. Схема работы ЭЦН
воздушным подъемни­		с	однорядным воздушным
	ком		подъемником

насосом, имеет большую пропускную способность по сравнению с двухрядным подъемником 3 и 1,5". Электрокабель же в кольце 6 и 2,5" (6 и 3") может свободно проходить к насссу.

Допустим, что эксплуатационная характеристика скважины дает возможность отбирать из пласта Qx ко­ личество жидкости. При этом дебите динамический: уровень устанавливается на глубине И (см. рис. 35).

94

Таблица 34

Геолого-эксплуатационная характеристика компрессорных скважин месторождения Зых (НГДУ им. А- П. Серебровского)

X		Фильтр
X
со
СО	Горизонт
%
203	Villa	1680—1682
201	Villa	1777—1780
184	Villa	16-19—1653
138	Villa	1743—1745
224	ПК,	2357—2321
204	IX	1709-1712

-тацион га •

СП 3

X

^2

о О S и 2 « 4 g

6

If

l>

If

)l

II

Конструкция подъемника

I ряд			и ряд
		3
		5=
<o		s	5!
			•J
Л It	902
4
4"	976
.1"	1035
ч
4"	1000
3"X4"	1848
4"	1507	—	—

3	1сут	га
Отбор жидкости, м		Ь
		5

						га
						о к
	1 ! :					ё ?>
						о
		03.	IT)		и	Расходраб' (воздух),м	-?
					H		X
	1,7	0,2	1,9	236,9	296	13040	358
		235
	3,6	0,2	6,5	334,8	293	9530	421
		328,3
	8,6	1,7	10,3	632,3	364	29400	436
		622
	3,0	1,6	4,6	369,6	476	11870	445
		365
	6,9	2,7	9,6	216,9	998	26300	1348
		207,3
	1,8	0,4	2,2	209,5	780	24650	975
		207,3~

									Таблица		35
тжважпн	С U1		ri"		Re	X		L , М	м		Лтр,
	сут										м
203	236,9	0,94	2		69390	0,0192		358	40		11,26
201	334,8	0,94	2,5		77733	0,0178		421	40		9,59
184	632	0,94	3	124714		0,017		436	40		1,62
138	369,6	0,94	2,5		8585	0,0183		445	40		12,68
224	216,9	0,94	2		64200	0,019		1348	40		0,18
204	209,5	0,94	2		61255J 0,019			975	40		0,129
									Таблица		36
скважин	<?ж,	Л С Т ) . я	Ми м		л тр, м		Лг	м	ftTi и	Ис,	м
203	236,9	296	62		11,26				55,5	424,76
201	334,8	293	128		9,59		.—.		55,5	486,39
184	632	364	72		1,62				55,5	493,1
138	369,6	476	45		12,68				55,5	513,18
224	216,9	998	350		0,18				55,5	1403,68
204	209,5	780	195		0,129				55,5	1030,6

В

скважину

спустили

электроцентробежный

насос,

прием

которого

располагается

под динамическим

уров­

нем. В этом

положении

насос

работает

при оптималь­

ном

режиме

эксплуатации с дебитом

фж „. Напор

насо­

са,

создаваемый

при

работе

//„,

заведомо

меньше.

Разность

И — Нп

как

раз будет компенсировать

воз­

душный

подъемник,

башмак

которого

находится над

центробежным

насосом на глубине

Н2

(см. рис. 35).

Обозначим

через

Л2

давление

у башмака

воздуш­

ного

подъемника

или дополнительное

противодавление,

создаваемое

воздушным

подъемником

на выкиде цен­

тробежного

электронасоса. Тогда,

очевидно,

напор

насоса Ня = Нх

+ 1г2.

в

трубе на участке

Гидравлические

сопротивления

от насоса до башмака воздушного подъемника не учи­ тываются.

Нам необходимо рассчитать, какой потребуется рас­ ход сжатого воздуха, чтобы поднять с глубин Н коли­ чество жидкости, равное С?Жо, и на какую глубину при этом надо спустить башмак подъемных труб.

Для этого необходимо построить номограммы—серию кривых зависимостей между дебитом жидкости и рас-

96

										Таблица	37
№№				я с			Мощность	Тип кабеля
	<?Ж,	Фильтр,	^дин		Тип центробежного	Тип двигателя				С9Тр,
				напор,
сква­	м?\сут	м	от устья, м		электронасоса		двигателя,			дюймы
жин				м			кет	КРБП	КРБК
203	237	1680	358	425	ЭЦН-6-250-800	ПЭД-46-2	46	3X16	3X25	2	390
201	335	1180	421	486	ЭЦН-6-350-850	ПЭД-46-2	46	3X16	3x25	2,5	460
138	370	1740	445	513	ЭЦН-6-350-950	ПЭД-46-2	46	3X16	3X25	2,5	490

П р и м е ч а н и е .	Оптимальные условия работы насоса		и	увязка его	работы	с работой	пласта	бу­
	дут при условии	(?ж=С?н и НС=НН.	Характеристику		насоса	можно	подогнать	• к
	условной характеристике скважины, изменив параметры насоса (изменив число ступе­
	ней).
	Число ступеней, которое необходимо удалить из насоса для получения нужного напо-
•	ра, определяют по	формуле Д_= | 1 — _ L . jz, где z—число ступеней выбранного						на-
	coca.	\	Н	)

ходом газа (воздуха) при атмосферном давлении,

т. е.

характеристики

0Ж — О в

воздушного

подъемника при

постоянных

Н2

(длина

воздушного

подъемника, d—

диаметр

воздушного

подъемника)

и У°2 (буферное давление воздуш­

ного подъемника). Каждая кри­

вая

соответствует

постоянному

напору

Л2 у башмака,

как это по­

казано на рис. 36.

Проведем на

рис.

37

линию

У ж = Ож1 — const,

которая

пересечет

характеристики

С>ж— С'п воздушного подъемника в

ряде

точек

Си

С2> С3. На рис. 37

по указанным

точкам

пересечения

построена кривая зависимости

QB=

= f

(Ло) при

С ж

= С'ж0

и

извест­

ных

Й2, d и Р2, по которым, в зави­

симости от

башмачного

давления

подъемника

при постоянной длине

компрессорных

труб, можно

опре­

делить потребное

количество

воз­

духа

для

эффективной

работы

п

0 _ „

системы комбинированный

воздуш-

Рис. 37. Теоретические

„

r

J

кривые

зависимости:

н ы й подъемник с погружным цен-

a—QB—Qx;

б—QB—л3

тробежным

электронасосом.

Глу­

бина спуска центробежного элек­

тронасоса определяется по формуле:

Н — Hi -+- Н2

= Н\\ ~Ь Н2

— h 2 .

(51)

Глубина

спуска

подъемных

труб

и

соответствующее

ей

давление

у башмака

подъемника

выбираются по

кривым

рис. 37 с учетом

наименьшего

количества воз­

духа,

необходимого

для подъема

жидкости.

Формула

(51) пригодна в случае

применения

ком­

бинированного подъемника

по

схеме,

показанной на

рис. 35. Рассмотрим расчет комбинированного

подъем­

ника

для схемы, приведенной

на рис. 36.

Если

напоры

h2

башмака

подъемных

труб для

обеих

конструкций

и схемы

на рис.

36 одинаковы,,

напор непосредственно над насосом будет

//„ = Н\

-\-h2,

где Н\ >

величина, равная

напору

Л2

в

кольцевом,

пространстве.

!

98

Полезный

напор

составляет:

или

Д /У =

H i

-

h2

=

H*i +

hi

—

hj

Д Н = Нп

— А2

=

Т/ь

Если

пренебречь

разностью напоров Л* —Л2 ,

т.

е.

принять

сопротивление

в отверстиях

равным

нулю,

то,

сравнив

рис.

35

и 36,

легко

можно

увидеть,

что Н* =

= / / „ ,

иными

словами

А / / =

//„,

т. е. полезные

напоры

в обоих

случаях

приблизительно одинаковы.

Из

этого

становится

ясно,

что

глубина спуска

подъемных

труб

в этом

случае будет на величину Л2 больше,

чем в

случае,

показанном

на

рис.

35.

Тогда,

следовательно,

можно

записать,

что

Н* = И2 + Я н -

А,.

(52)

Для

установления

области

работы

комбинирован­

ного

воздушного

подъемника

необходимо

сравнить его

характеристику

прежде

всего

с характеристикой

обыч­

ного

(некомбинированного)

воздушного

подъемника.

Опыт

эксплуатации

по

описанному методу,

применен­

ному в США [65], показывает,

что

минимальная

вели­

чина

погружения

центробежного

электронасоса

под

уровень

жидкости ограничивается длиной

протектора и

электродвигателя

и

равна

примерно

10

м.

В

случае

же

низких

динамических

уровней

применять

(неком­

бинированный)

воздушный

подъемник

невозможно

из-

за

недостаточной

величины столба жидкости в скважи­

не,

необходимого

для

нормальной работы

воздушного

подъемника. Уже приведенное сравнение показывает преимущество системы комбинированного воздушного подъемника по сравнению с обычным (некомбинирован­

ным)	подъемником	при	низких динамических	уровнях.
По	приведенной	выше и предлагаемой нами мето­
дике	были произведены		вычисления для определения
области применения системы комбинированного				воздуш­

ного подъемника для эксплуатации скважин производи­ тельностью 700, 250 м3/сут. На сснове этих вычисле­ ний построены номограммы области применения и работы этого подъемника при различных режимах эксплуатации.

Серия номограмм, выражающих зависимость, пред­ ставлена на рис. 38—43 соответственно при постоянных

Т

99

500	ШО	1500 Qx,M3lcym
Рис. 38. Номограмма для определения области			применения
комбинированного	воздушного подъемника	с	ЭЦН при
rf=3",	т =1, Я 3 = 1, //3 =400 м

Рис. 39. Номограмма для определения области примене­ ния комбинированного воздушного подъемника с ЭЦН при rf=3", 7=1, Я 3 = 1 , Я 2 = 6 0 0 м

100

Т = 1, d — 3", Р2 = 1 и изменяющемся значении Н2 от 400' до 1200 м.

Три характерные	точки каждой		из этих кривых вы­
числяются по следующим формулам			А. П. Крылова [66]:
О	—	2500rfa( Л — Р 2 ) ' - 5		(53)
Ч ж макс —		0.5 „1,5
_	0,8	rf2-5(P!—Я2)°'5-Л?'5-70'5		(54)
С D макс	=

Pi

lg

Pi

40

					zW Ш 600 800Q Лут
	500	1000		Рис. 41. Номограмма для
Рис. 40.	Номограмма для оп­			определения области при­
ределения области			применения	менения		комбинирован­
комбинированного			воздушного	ного воздушного подъ­
подъемника с ЭЦН при d=3",				емника с ЭЦН при d=3",
т =1 , Я , = 1, Я , = 8 0 0 м				7 = 1, Р 3 = 1 , Я 3 = 1 0 0 0 л
О	— 2500 & ( Л - Pi)u5			[Ну—	10 (Pi — Pi)]		(55)
Ч ж опт —
п	_	0,8 d2 -5 (Pi — Р2 )°-5		[f Hi -	10 (Р1	—Pi)]	(56)
Ч- в опт —		'		~ р

101