Установки погружных винтовых электронасосов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

скважины устанавливается подъемное сооружение – вышка, мачта с оборудованием для спускоподъемных операций (СПО).

Эксплуатационные кронблоки являются неподвижной частью талевой системы, изготовляются грузоподъемностью 12,5; 20; 32; 50; 80 и 125 т с числом канатных шкивов 3 – 6. Кронблоки КБН для работы в районах с умеренным климатом и типа КБ – в умеренном и холодном. Пример обозначения: КБН-50 кронблок грузоподъемностью 50 т.

Талевые блоки, подвижная часть талевой системы при СПО, предназначены для работы с умеренным климатом (типа БТН) и с умеренным и холодным климатом БТ. По грузоподъемности талевые блоки, подъемные крюки выпускаются как и кронблоки от 12,5 до 125 т. Обозначения: БТ-50 и др.

Подъемные крюки, предназначенные для подвешивания элеваторов, вертлюгов и другого оборудования при СПО, изготавливаются двух типов: однорогие (исполнение I) и трехрогие (исполнение II). Крюки КН – для работы в умеренном климате, КПШ – в умеренном и холодном. Обозначения: КН-50 и др.

Штропы служат для подвески элеватора на крюк. Конструктивно это замкнутая стальная петля овальной формы, сильно вытянутая по одной оси. Изготавливают их цельнокатанными или сварными в стыке контактной сваркой с последующей термообработкой. Штропы различают по назначению: буровые нормальные – ШБН; буровые укороченные – ШБУ и эксплуатационные – ШЭ. Для капитального ремонта скважин выпускают штропы ШЭ-28-П-Б и ШЭ-50-Б грузоподъемностью 28 и 50 т.

Трубные элеваторы – для захвата обсадных, бурильных и НКТ применяют нескольких типоразмеров.

Элеваторы ЭЗН – одноштропные (СПО с помощью двух элеваторов) грузоподъемностью 15, 25 и 50 т. В комплект входят: два элеватора, захватное приспособление и штроп.

Элеваторы ЭГ – одноштропные предназначены для работы с автоматами АПР-2ВБ и спайдерами, грузоподъемностью 16, 50 и 80 т.

Элеваторы ЭХЛ для НКТ с условным диаметром от 48 до 114 мм, грузоподъемностью 10 – 40 т.

Штанговые элеваторы ЭШН (рисунок 12.4) – для захвата колонны штанг и удержания ее в подвешанном состоянии при СПО, грузоподъемностью 5 и 10 т. Конструкция их предусматривает использование двух пар вкладышей для втулок, одна предназначена для штанг Ж12, 16, 19 и 22 мм, вторая – для штанг Ж25 мм.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 12.4 – Элеватор штанговый ЭШН 1 – шайба; 2 – шплинт; 3 – штроп; 4 – винт; 5 – вкладыш; 6 – втулка; 7 – корпус.

Автоматы типа АПР (рисунок 12.5) предназначены для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию, а также для автоматизации по захвату, удержанию на весу, освобождению и центрированию колонны НКТ.

Рисунок 12.5 – Автомат АПР-2ВБМ 1 – корпус автомата; 2 – червячное колесо; 3 – клиньевая подвеска; 4 – корпус клина;

5 – плашка; 6 – опорный фланец; 7 – водило; 8 – вал вилки включения маховика; 9 – электроинерционный привод; 10 – ось балансира; 11 – направление клиньевой подвески; 12 – центратор; 13 – пьедестал центратора; 14 – фиксатор центратора.

Для механизации процесса свинчивания и развинчивания насосных штанг применяют штанговые ключи АШКТМ, КМШЭ, КАРС (автоматические и механические ключи), принцип аналогичен АПР.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ключи механические универсальные КМУ применяют при текущем ремонте скважин для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию НКТ с удержанием на весу и центрированием колонны труб. Наибольшее применение ключ получил при ремонте скважин с погружными центробежными электронасосами. Ключи КМУ-50, КМУ- ГП-50, КМУ-32 имеют электрический инерционный взрывобезопасный с питанием от промысловой сети привод.

Универсальный механический ключ КМУ-50 (рисунок 12.6) состоит из блока вращателя с электроприводом, спайдера с блоком клиньев и блока управления электроприводом.

Рисунок 12.6 – Ключ механический универсальный КМУ-50 1 – блокировочная рукоятка; 2 – механизм совмещения прорезей рабочей шестерни и

корпуса; 3 – водило; 4 – редуктор; 5 – электропривод; 6 – сменный механизм; 7 – кронштейн; 8 – вращатель; 9 – спайдер

Спайдеры предназначены для автоматизации операций по захвату, удержания на весу, освобождения и центрирования колонны насосно-компрессорных или бурильных труб в процессе спуска их в скважину. На рисунке 12.7 показан автоматический спайдер АСГ-80. Он состоит из корпуса, клиньевой подвески, сменных центраторов и механизма подъема клиньев.

Механический гидроприводной ключ КПР-12 предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных и бурильных труб в процессе выполнения спускоподъемных операций при текущем и капитальном ремонте скважин.

Состоит из следующих основных узлов: трубного ключа, производящего свинчивание и развинчивание с расчетным крутящим моментом; гидравлической насосной станции, создающей требуемые расход и давление масла в гидросистеме, и подвески ключа с гидроподъемником и амортизатором.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ключ представляет собой двухскоростной цилиндрический редуктор с разрезной рабочей шестерней, в которой устанавливаются сменные захваты. Комплектуется объемным стопорным устройством.

Рисунок 12.7 – Спайдер АСГ-80 1 – вкладыш центратора; 2 – корпус; 3 – корпус клина; 4 – плашка; 5 – подвеска;

6 – пружина ползуна; 7 – направляющая.

Ключ трубный типа КТЛ (рисунок 12.8) предназначен для свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб (НКТ) и замков бурильных труб механизированным, а также ручным способом при текущем и капитальном ремонте скважин. Обеспечивает надежный захват НКТ, сохранность НКТ от деформаций.

Обладает по сравнению с ключами типа КТГУ в зависимости от типоразмера меньшей на 20 – 43 % массой, повышенной в 5 – 10 раз стойкостью сухарей.

Рисунок 12.8 – Ключ трубный КТЛ 1 – рукоятка; 2 – ось; 3 – пружина; 4 – скоба; 5 – челюсть; 6 – ось; 7 – сухарь; 8 – ручка

Круговой ключ штанговый КШК (рисунок 12.9) с регулируемыми зажимными плашками применяется для отвинчивания штанг при закрепленном плунжере глубинного насоса. Во время подземного ремонта скважин при заедании плунжера глубинного насоса приходится поднимать трубы вместе со штангами. Так как муфтовые соединения труб не совпадают с соединениями штанг, то после отвинчивания очередной трубы над муфтой, установленной на элеваторе, будет находиться гладкое тело штанги, захват которого

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

штанговым ключом невозможен. В круговом ключе штанги захватываются плашками, имеющими угловые вырезы с зубьями. Одна из плашек неподвижная, прикреплена двумя штифтами к внутренней части ключа, а вторая - подвижная, прикреплена к внутреннему концу зажимного стержня.

Рисунок 12.9 – Ключ круговой штанговый КШК Ключи цепные применяются при ручном свинчивании и развинчивании труб

различного диаметра. Ключ состоит из рукоятки, двух шарнирно соединенных щек с зубьями с плоскими шарнирными звеньями. Для придания прочности щеки термически обрабатываются.

Изготавливаются цепные ключи двух типов: КЦН — ключ цепной нормальный, КЦО — облегченный.

Герметизаторы ГУ-48, ГУ-60, ГУ-73 предназначены для герметизации устья в процессе проведения ремонтных работ в скважине.

Введение к лекции 13

Поддержание пластового давления обеспечивается закачкой в пласт через систему нагнетательных скважин различных жидкостей или газа. Для этого используется комплекс оборудования, состоящий из систем водозабора, водоподготовки и распределения насосных станций и коммуникаций.

Перечисленное оборудование должно обладать достаточно гибкой характеристикой и параметрами, обеспечивающими закачку в пласт жидкости при изменяющихся во времени подачах и давлениях, при перемещающемся в продуктивном пласте фронте движения вытесняющей жидкости.

Для вытеснения нефти используются различные типы закачиваемой жидкости, характеристики отдельных систем обусловливаются большим количеством параметров, к которым относятся прежде всего величины требуемых отборов нефти, коэффициент извлечения ее из пласта, стоимость нефти и т. д.

ЛЕКЦИЯ 13 Оборудование для нагнетания в пласт воды и газа

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для вытеснения нефти из пласта применяются жидкости двух типов: не смешивающиеся и смешивающиеся с нефтью. К первым относится прежде всего вода, ко вторым – растворители. Последние весьма дороги, и поэтому в подавляющем большинстве случаев в пласт закачивается вода, которая должна удовлетворять следующим требованиям:

количество взвешенных частиц не должно превышать 5 мг/л, хотя в отдельных случаях допускается увеличение их содержания до 25 мг/л;

содержание железа – не более 0,2 мг/л, нефти – не более 1 мг/л; вода не должна вызывать коррозии оборудования, она должна быть

обескислорожена.

Морская вода может закачиваться в том случае, если пластовая жидкость содержит щелочные и жесткие воды.

Помимо этого закачиваемая вода не должна содержать сульфатвосстанавливающих бактерий, под действием которых образуется сероводород.

При закачке жидкостей, не смешивающихся с нефтью, в нее могут вводиться поверхностно-активные вещества, улучшающие ее отмывающие способности. При этом коэффициент извлечения нефти из пластов достигает 50 – 70 %. Более высокий коэффициент извлечения (до 95 – 98%) достигается при закачке жидкостейрастворителей.

Вкачестве источников закачиваемой жидкости используются открытые (реки, озера, моря), подземные (артезианские, подрусловые и пластовые) источники и сточные воды. Обычно стараются использовать пресную воду из подрусел рек или артезианских скважин. В этих случаях состав воды не зависит от времени года и режим работы очистных устройств остается постоянным.

Количество воды, нагнетаемой в пласт, зависит от большого числа факторов и ориентировочно составляет: при площадном заводнении 8 – 10 м3/т добываемой нефти, при законтурном – 1 – 1,5 м3/т.

Конструкция сооружений для забора и подготовки воды, прежде всего, обусловлена требованиями, предъявляемыми к жидкости, закачиваемой в пласт.

Взависимости от качества водоподготовки на внутренней поверхности трубопроводов высокого давления, труб в нагнетательной скважине, наконец, в фильтровой зоне пласта и на самом фильтре скважины со временем откладываются трудно удаляемые соли. При недостаточно высоком качестве водоподготовки интенсивность солеотложения бывает весьма высокой, что приводит к постепенному

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

уменьшению фактической площади сечения канала трубопровода и к росту потерь напора в трубопроводной системе куста, в прискважинной водопоглощающей части пласта.

Для подрусловых водозаборов в пойменной части реки (рис. 13.1) бурят скважины глубиной 20 – 30 м и обсаживают их трубами 1 диаметром 300 мм, в которые спускают водоподъемные трубы 2. Отбор жидкости из этих скважин может обеспечиваться за счет сифона, если уровень жидкости в резервуаре ниже, чем в реке, либо за счет разряжения в резервуаре, создаваемого вакуум-компрессором 5. Так как вода, прежде чем попасть в систему фильтруется через песок, то в какой-либо дополнительной очистке не нуждается, и насосами 6 подается в емкость 8, откуда магистральный трубопровод подводит ее к отдельным насосным станциям, от которых направляется в скважины.

Рисунок 13.1 – Схема водозаборов:

1 – обсадная колонна; 2 – подъемная колонна; 3 – гравийный фильтр; 4 – вакуум-котел; 5 – вакуум-компрессор; 6, 9 – насосы; 7 – шахта; 8 – резервуар чистой воды При использовании сточной воды, поступающей из скважин, используются две

системы ее очистки: открытая и закрытая. В первом случае вода, отделенная от нефти (рис. 13.2), направляется в отстойники, откуда сбрасывается в нефтеловушку 1, где от нее отделяются капли нефти диаметром свыше 80 мкм. Из нее отделившаяся нефть откачивается насосом 2, а вода поступает в пруды-отстойники 3, где содержащиеся в ней механические частицы оседают на дно, а оставшаяся нефть всплывает па поверхность. Далее насосом 4 вода направляется в попеременно работающие песчаные фильтры 5, где от нее отделяются взвешенные частицы, и поступает в буферную емкость 6, откуда насосом 7 (или же непосредственно из фильтров) направляется на кустовую насосную станцию (КНС). Насосы КНС под давлением порядка 14 – 20 МПа закачивают воду в пласт.

Для сооружения подобных систем подготовки воды необходимы большая площадь, значительные капитальные затраты. Пропускная способность системы не может быть увеличена в процессе эксплуатации.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 13.2 – Открытая схема установки очистки сточных вод:

1 – нефтеловушка; 2 – нефтяной насос; 3 – отстойник; 4 – насос; 5 – песчаные фильтры; 6 – отстойник для загрязненной воды; 7 – насос для проведения промывки фильтров; 8 – емкость для чистой воды; 9 – насос для подачи воды на КНС

Сопоставляя показатели работы систем для закачки воды в пласт, необходимо отметить, что наиболее рациональной являются системы с использованием пластовой воды, которая после соответствующей обработки закачивается в пласт. Подобная система в целом, включая и пласт, представляет собой замкнутый контур, вредное влияние которого на окружающую природу минимально по сравнению с другими системами.

При подготовке воды в установках закрытого типа процессы отделения воды от нефти идут под избыточным давлением, легкие фракции и газ собираются и в дальнейшем используются.

Очищенная и обработанная вода направляется из резервуаров к насосным станциям

– стационарным или блочным. Первые представляют собой капитальное помещение, в котором располагаются насосы с приводными двигателями, аппаратура управления и контроля, электрическое оборудование и бытовые помещения. Станции второго типа состоят из блоков, изготавливаемых и комплектуемых всем необходимым па заводе. Размеры блоков обеспечивают их транспортировку по железным и автомобильным дорогам. Монтаж блочного оборудования в 8 – 10 раз быстрее, чем сооружение капитальных станций.

Кустовые насосные станции соединены с питающим трубопроводом, который может быть кольцевым и опоясывать месторождение или его часть или линейным. От КНС жидкость под давлением направляется к нагнетательным скважинам, причем по мере разработки добывающие скважины переводятся в нагнетательные. При этом соответственно видоизменяется и схема нагнетательных трубопроводов.

При сооружении систем кустовых станций почти половина денежных средств, более половины металла затрачивается на трубопроводы высокого давления и

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

внутрискважинное оборудование. Отложение солей, коррозия резко сокращают сроки службы этих металлоемких, дорогостоящих коммуникаций, приводят к необходимости выполнения непрерывно нарастающих объемов крайне трудоемких ремонтных работ по смене трубопроводов, резко усложняющих функционирование промысла, увеличивающих трудоемкость добычи нефти. Поэтому при оборудовании трубопроводной сети особо важное значение имеют качество изоляционной защиты труб и использование труб с внутренним противосоляным покрытием.

Блочная кустовая станция (рис. 13.3) состоит из ряда блоков: насосных, управления, электроаппаратуры, распределительного и бытового. Вода из магистрального трубопровода подается в резервуары или, минуя их, на прием насосов. Число одновременно работающих насосных блоков определяется суммарным расходом жидкости. Один или два блока обычно являются резервными. По напорному трубопроводу жидкость направляется к распределительной гребенке, от которой через регуляторы расхода подается к нагнетательным скважинам.

Рисунок 13.3 – Схема блочной КНС:

1 – магистральный водопровод; 2 – буферная емкость; 3 – приемный коллектор; 4, 9, 11 –задвижки; 5 – центробежные насосы; 6 – электродвигатели; 7 – задвижки с

дистанционным управлением; 8 – высоконапорный коллектор; 10 – сборный коллектор для грязной воды; 12 – емкость

Наиболее ответственными элементами КНС являются насосные агрегаты. Требования, предъявляемые к ним, следующие:

к. п. д. на рабочем режиме не ниже 70 – 75 %; равномерная подача;

моторесурс при работе на максимальных параметрах не менее 7 – 10 тыс. ч, а продолжительность безостановочной работы – 600 – 1000 ч;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

минимальные габаритные размеры; устойчивость материала деталей гидравлической части к перекачиваемым

жидкостям.

Насосы, используемые для закачки жидкостей в нефтяные пласты, как правило, специализированные, их основные параметры: подача от 2 до 1000 м3/ч, давление 3 – 50 МПа.

Для закачки воды в пласт используются насосы двух типов – центробежные и плунжерные.

Центробежные насосы просты в монтаже и обслуживании, легко поддаются автоматизации и дистанционному контролю, могут длительно работать без обслуживающего персонала, обеспечивают высокую равномерность подачи. Однако они работают с пониженным к. п. д. при отклонении подачи от оптимальной. Получение малой подачи и больших давлений при высоком к. п. д. для них невозможно.

Насосы объемного действия (получившие за рубежом широкое распространение), как правило, выполняются многоплунжерными с рабочими давлениями до 50 МПа, числом оборотов коленчатого вала 250 – 1000 мин–1. Их к. п. д. при работе в широком диапазоне подач составляет 80 – 85 %.

Применяются трех-, пяти-, семи-, девятиплунжерные насосы одинарного действия, что обеспечивает нормальную работу приемных и напорных трубопроводов, на которых устанавливаются воздушные колпаки с разделительной мембраной. Скорость движения плунжеров достигает 1,2 – 1,5 м/с, причем в зависимости от длины хода изменяется максимальное число оборотов: для 75 мм – 450 – 500 мин–1, 100 мм – 400 мин–1, 125 мм – 350 мин–1, 150 мм – 230 – 260 мин–1.

В настоящее время выявилась тенденция создания быстроходных короткоходовых плунжерных насосов, что позволяет уменьшить их массу за счет уменьшения габаритов рамы и в ряде случаев отказаться от применения редукторов, понижающих число оборотов приводного двигателя. С другой стороны, данное направление приводит к ухудшению условий работы деталей пары уплотнение – плунжер.

Для изготовления плунжеров применяются высокоуглеродистые и нержавеющие хромистые стали с высокой поверхностной твердостью (HRC 55), получаемой в результате обработки ТВЧ. Рабочая поверхность плунжеров полируется, отклонение ее от цилиндрической формы допускается не более 0,01 – 0,02 мм. Известно использование керамических плунжеров.

Уплотнения плунжеров обычно изготавливаются из маслобензостойких резин или специальных эластомеров.