1 - маслозаполненный электродвигатель ПЭД; 2 - звено гидрозащиты или протектор; 3 - приемную сетку насоса для забора жидкости; 4 - многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН; 5 - НКТ; 6 - бронированный трехжильный электрокабель; 7 - пояски для крепления кабеля к НКТ; 8 - устьевую арматуру; 9 - барабан для намотки кабеля при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля; 10 - трансформатор или автотрансформатор; 11 - станцию управления с автоматикой; 12 - компенсатор
Рисунок 7.2. Общая схема установки погружного центробежного насоса.
а - центробежный насос; б - узел гидрозащиты; в - погружной электродвигатель; г - компенсатор.
Рисунок 7.3. Устройство погружного центробежного агрегата
многопластовый месторождение нефтяной скважина
В условиях высоковязкой нефти и большим содержанием мехпримесей применяют винтовые насосы.
Погружные винтовые насосы стали применяться на практике сравнительно недавно. Винтовой насос -- это насос объемного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения специального винта (или винтов). При вращении винт и его обойма образуют по всей длине ряд замкнутых полостей, которые передвигаются от приема насоса к его выкиду. Вместе с ними перемещается и откачиваемая жидкость.
Применение винтовых насосов особенно эффективно при откачке высоковязкой нефти. Схема их установки в скважине такая же, как и при применении ЭЦН.
а) ротор; б) статор; в) насос в сборе; 1- корпус насоса; 2- полость между ротором и статором.
Рисунок 7.4. глубинный винтовой насос.
Рисунок 7.5. Процентное распределение осложнений при эксплуатации нефтяных скважин.
Осложнения при эксплуатации нефтяных скважин в основном связаны с высоким содержанием мехпримесей, солей и воды, АСПО. Они могут привести к порче нефтедобывающего оборудования, а так же загрязняют скважины.
Методы борьбы с АСПО делят на 2 группы:
1- Профилактические методы, они основываются на предупреждении отложений. К ним относятся применение ингибиторов, футеровки НКТ, применение электронагревателей.
2- Методы удаления сформировавшихся отложений. Применение растворителей, пропарка НКТ при ремонте, использование механических скребков.
Методы борьбы с отложениями солей.
Для борьбы с отложениями солей применяют растворители и ингибиторы.
Борьба с высоким газовым фактором.
Для уменьшения газового фактора увеличивают глубину спуска насоса под динамический уровень, где возрастает давление и увеличивается растворимость газа в нефти. При эксплуатации электроцентробежным насосом из за газа происходит падение напора, подачи и КПД. По этому при содержании газа более 25% устанавливают газосепараторы.
Нагнетательные скважины.
Нагнетательная скважина- это скважина, которая используется для закачки воды, газа и теплоносителей в продуктивный пласт с целью поддержания пластового давления.
Оборудование нагнетательных скважин:
Наземное оборудование.
-нагнетательная арматура, которая устанавливается на верхний фланец колонной головки и состоит из трубной головки и нагнетательной елки
-насосные станции
Подземное оборудование
-насосно- компресорные трубы
-пакер
Колонная головка служит для жесткого соединения в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринятия усилия от их веса и передачу всей нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию и герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния стволовой части скважины и выполнения необходимых технологических операций.
Нагнетательная арматура обеспечивает герметизацию устья нагнетательных скважин в процессе нагнетания в скважину воды,предназначена для выполнения ремонтных работ, проведения мероприятий по увеличению приемистости пласта и исследовательских работ, осуществляемых без прекращения закачки.
Трубная головка предназначена для герметизации затрубного пространства, подвески колонны НКТ и проведения некоторых технологичеких операций, исследовательских и ремонтных работ. Она состоит из крестовины, задвижек и быстросборного соединения.
Елка служит для закачки жидкости через колонну НКТ и состоит из стволовых задвижек, тройника, боковых задвижек и обратного клапана.
Рисунок 7.6. Трубная головка
Рисунок7.7 Схемы нагнетательных елок
В подземное оборудование входит колонна НКТ и пакер.
НКТ служит в основном для:
- подъема на поверхность отбираемой из пласта жидкости, смеси жидкости и газа;
-подача в скважину жидкости или газа(осуществление технологических процессов, интенсификация добычи или подземного ремонта)
- подвески в скважину оборудования.
Пакеры служат для уплотнения кольцевого пространства и разделения отдельных горизонтов нефтяных и газовых скважин.
По принципу действия пакеры делятся:
- механические
-гидривлические
-гидромеханические
Осложнения при эксплуатации нагнетательных скважин является снижение приемистости.
Для улучшения приемистости применяют физико- химический метод воздействия и вибрационное воздействие на пласт.
8. Исследование скважин
Существует множество методов исследования скважин и технических средств для их осуществления, которые наиболее точно дают информацию об объекте разработки. Данные исследования показывают интенсивность и условия притока нефти, воды и газа в скважину, изменения, происходящие в пласте в процессе его разработки. Эта информация дает возможность правильно подобрать процесс разработки для того, чтобы добыча нефти была экономически оправдана, правильно выбрать оборудование для подъема жидкости на поверхность и коэффициент полезного действия этого оборудования был наиболее высоким и экономичным. По мере выработки запасов нефти условия в скважинах и нефтяных залежах изменяются. Давление пласта снижается, скважины обводняются, газовые факторы изменяются и по этому необходимо постоянно получать новую информацию о скважине и пласте. Наличие такой достоверной информации помогает правильно принять решение по осуществлению на скважинах или объекте разработки геолого-технических мероприятий.
Геофизические методы основаны на физических явлениях, которые происходят в горных породах и насыщающих их жидкостях, когда они взаимодействуют со скважинной жидкостью и при воздействии на них ультразвука или же радиоактивного искусственного облучения.
Геофизические исследования скважин - это различных видов каротажи, т.е. прослеживание изменения какой либо величины вдоль ствола скважины с помощью специального прибора спускаемого на электрокабеле, оснащенного соответствующей аппаратурой. К таки каротажам относятся:
1. Электрокаротаж- один из важнейших методов, который основан на дифференциациях горных пород и скважинной жидкости по удельному электрическому сопротивлению. Разновидности электрокаротажей- боковой каротаж(БК),индукционный каротаж(ИК), микрокаротаж, которые позволяют дифференцировать горные породы, находить отметку кровли и подошвы пористых и проницаемых коллекторов, определять нефтенасыщенные пропластки и получать другую информацию о породах
2. Радио активный каротаж- он основан на использовании естественно и искусственно вызванных радиоактивных процессов происходящих в ядрах атомов, горных пород и насыщающих их жидкостей. Существует множество радиоактивных каратажей, чувствительных к наличию в горных породах и жидкостях тех или иных химических элементов.
Разновидности РК:
-гамма-каротаж ГК, дает каротажную диаграмму по которой можно узнать интенсивность естественной радиоактивности вдоль ствола скважины, что позволяет дифференцировать породы геологического разреза.
- гамма-гамма-каротаж (ГГК) фиксирует вторичное рассеянное породами гамма-излучение в процессе их облучения источником гамма-квантов, находящихся в спускаемом в скважину аппарате.
Существующие две разновидности ГГК позволяют косвенно определять пористость коллекторов, а также обнаруживать в столбе скважинной жидкости поступление воды.
Нейтронный каротаж (НК) основан на улавливании реакции потока нейтронов при взаимодействии с ядрами элементов горных пород.В приборе спускаемом в скважину, имеется источник быстрых нейтронов и индикатор который удален от источника примерно на 0,5 метров и изолированный перегородкой. Нейтронные каротажи бывают нескольких видов, например каротажи по тепловым и надтепловым нейтронам, которые дают дополнительную информацию о коллекторе и пластовых жидкостях.
Акустический каротаж (АК).определяет упругие свойства горных пород. .В спускаемом аппарате имеются приемники которые принимают распространившиеся в окружающей среде упругие колебания. Акустическим каротажем можно определить скорость распространения амплитуду упругих колебаний.
В соответствии с этим можно выделить несколько модификаций АК: по скорости распространения упругих волн, по затуханию и для контроля цементного кольца и технического состояния скважины.
Есть такие виды каротажей, как кавернометрия. Каверномером измеряют фактический диаметр необсаженной скважиы и его изменения вдоль ствола.
Гидродинамические методы исследования скважин основаны на изучении притока жидкости и газа к скважине при установившихся и неустановившихся режимах ее работы.
Исследования при установившихся режимах дает важнейшую характеристику работы скважины- зависимость притока от забойного давления или положения динамического уровня. А при неустановившихся режимах позволяет определить пьезопроводимость для более удаленных зон пласта.
Кривая восстановления давления.
Этот метод используется в фонтанирующих скважинах с высокими и устойчивыми дебитами. Проводится в остановленной скважине с закрытым устьем.
Параметры , определяемые по кривой восстановления давления
- Давление пласта
_ проницаемость
- пьезопроводимость
- коэффициент продуктивности на10 суток;
- радиус зоны исследования;
- время стабилизации режима;
Рисунок 8.1. забойное давление при КВД
Метод кривой восстановления уровня.
Применяется для скважин с низкими статическими уровнями. Проводится в остановившейся скважине с открытым устьем.
Параметры, определяемые по кривой восстановления уровня:
- дебит скважины;
- пластовое давление;
- коэффициент продуктивности.
Рисунок 8.2. Забойное давление при КВУ.
Рисунок 8.3. Дебит по кривой притока
9. Методы увеличения производительности скважин
Причинами снижения производительности скважин могут являться естественные факторы такие как высокая вязкость нефти, низкая проницаемость пород и маленькая толщина пласта, а так же могут быть искусственные факторы- это загрязнение призабойной зоны, глушение скважин раствором большой плотности, а так же глушение скважины холодным раствором- это может привести к образования асфальтосмолопарафинистым отложениям в призабойной зоне пласта.
Существуют следующие методы воздействия на призабойную зону:
1- Физико-химические: соляно- кислотная обработка, тепловая обработка, обработка поверхностно- активными веществами и осушка призабойной зоны сухим обезвоженным газом;
2- Механические: торпедирование, гидропескоструйная перфорация, гидравлический разрыв пласта;
3- Комбинированные: гидравлический разрыв пласта совместно с солянокислотной обработкой или гидропескоструйная обработка с солянокислотной обработкой;
4- Виброобработка;
5- Промывка пресной водой, закачка водных растворов полимеров;
Все способы воздействия на призабойную зону основаны на увеличении проницаемости не всего пласта , а только на участки вблизи забоев скважины. Но тем не менее они очень эффективны.
Солянокислотная обработка применяется для очистки забоя, призабойной зоны и насосно-компресорных труб от парофино- смолистых отложений и элементов коррозии, а так же для увеличения проницаемости пласта.
Соляно- кислотную обработку разделяют на несколько типов:
- кислотная ванна- предназначена для очистки открытых частей забоя и стенок скважины от цементной корки, глинистой корки и АСПО. Закачивают кислоту до забоя не продавливая в пласт. И выдерживают в интервале проработки 16- 24 ч. После этого отреагировавшую кислоту вместе с продуктами реакции вымывают из скважины водой.
- простая кислотная обработка применяется с целью увеличения проницаемости пород. Сначала в скважину закачивают нефть или воду, затем при открытой затрубной задвижке закачивают кислоту так, что бы она заполнила трубы и кольцевое пространство от башмака до кровли пласта. затем закрывают затрубную задвижку и под давлением закачивают оставшийся кислотный раствор в скважину. Оставшуюся в трубках кислоту продавливают в пласт нефтью или водой.
Термохимические обработки- обработка скважины горячей соляной кислотой с магнием, очень эффективна от АСПО.
Под воздействием соляной кислоты в породах призабойной зоны скважины образуются пустоты, каверны, каналы разъединения, в следствии чего увеличивается проницаемость пород а следовательно и производительность нефтяных и приемистость нагнетательных скважин.
Гидравлический разрыв пласта еще один метот увеличения производительности скважин. Его суть заключается в создании трещин в пласте для обеспечения притока добываемой жидкости к забою скважины.
Технология осуществления ГРП включает в себя закачку в скважину мощными насосами жидкость разрыва (гель, иногда вода или кислота при кислотном ГРП)при давлении выше давления разрыва пласта. Для поддержания трещин в открытом состоянии как правило используют пропант.
Химические методы воздействия на пласт хорошо показали себя в карбонатных породах у которых слабая проницаемость. Их также успешно применяют в сцементированных песчаниках, в состав которых входят карбонатные цементирующие вещества.