Анализ режима работы скважин оборудованных УЭЦН на примере ОАО "Сибнефть"

В 2003 году на месторождении на объекте БС11 введено в эксплуатацию 4 новых скважины.

Все новые скважины попали в промытую зону пласта. Входные дебиты нефти изменяются по скважинам от 1 до 4 т/сут, дебиты жидкости - от 26,9 до 49,6 т/сут. Скважины работают с высокой долей обводненности продукции - от 81 до 99%.

Таким образом, все новые скважины характеризуются низкими дебитами и высокой обводненностью продукции. Средний дебит нефти новых скважин на 9 т/сут (на 80%) ниже среднего по месторождению - 11,3%. Суммарная добыча нефти по новым скважинам составила 0,1% от общей добычи нефти по месторождению.

Оценивая текущее состояние фонда скважин Муравленковского месторождения можно сделать следующие выводы:

добывающий фонд месторождения характеризуется низким коэффициентом использования - 59% и высоким коэффициентом эксплуатации - 96%;

в бездействии и консервации находится более половины добывающего фонда скважин (53%), основные причины - аварии промыслового оборудования, достижение проектной обводненности, отсутствие притока;

доля малодебитного фонда скважин незначительна - 7%;

высокообводненный фонд скважин составляет значительную часть действующего добывающего фонда - 35%;

ввод новых скважин на месторождении в 2003 году был малоэффективен.

2.2 Состав погружной установки

В комплект погружной установки для добычи нефти входят электродвигатель с электродвигатель с гидрозащитой, насос, кабельная линия, наземное электрооборудование. Нанос приводится в действие электродвигателем и обеспечивает подачу пластовой жидкости из скважины по НКТ на поверхность в трубопровод.

Кабельная линия обеспечивает подвод энетродвигателем при помощи муфты кабельного ввода. Установки имеют следующие исполнения:

обычное;

- коррозионно - стойкое;

- износостойкое;

- термостойкое

Пример условного обозначения:

2УЭЦНМ (К, И,Д,Т) 5-125-1200,

где:

2 - модификация насоса;

У - установка;

Э - электропривод от погружного двигателя;

Ц - центробежный;

Н - насос;

М - модульный;

К, И, Д, Т - соответственно в коррозионно - стойком, износостойком, двухопорном и термостойком исполнении.

Отсутствие их означает, что установка обычного исполнения;

5 - группа насоса. Выпускаются установки групп 5, 5 А, 6 для эксплуатации в скважинах с внутренним диаметром соответственно не менее 121,7 130 и 144 мм;

125 - подача, м3/сут.;

1200 - напор, м.

Установка скважинного центробежного электронасоса состоит из насосного агрегата, кабельной линии, колонны НКТ, оборудования устья скважины и наземного оборудования.

Насосный агрегат, состоящий из многоступенчатого центробежного насоса, электродвигателя с гидрозащитой, спускается в скважину на НКТ под уровень жидкости. Питание электроэнергией погружного электродвигателя (ПЭД) осуществляется по кабельной линии, которая крепится к НКТ металлическими поясами. На длине насоса и протектора кабель выполнен (в целях уменьшения габарита) плоским.

Над насосом через две НКТ устанавливается обратный клапан, выше него на одну трубу - сбивной. Обратный клапан предназначен для предотвращения обратного вращения ротора насоса под воздействием столба жидкости в колонне НКТ при остановках, а также для определения герметичности колонны НКТ. Сбивной клапан служит слива жидкости из колонны НКТ при подъеме установки и для обеспечения глушения скважины. Для откачивания пластовой жидкости, содержащей свободный газ на приеме насоса от 15 до 55 % используется газосепаратор. ЭЦН откачивает пластовую жидкость из скважины и подает ее на поверхность по колонне НКТ. Насосы выполняются одно, - двух, - трех, - четырехсекционные. Рабочие колеса и направляющие аппараты насосов обычного исполнения изготавливают из серого чугуна, насосов коррозионно - стойкого исполнения - из модифицированного чугуна типа «ни резист».

Рабочие колеса насосов обычного исполнения могут изготавливаться из полиакриламида или из углепластиковой массы.

Насосы в износостойком исполнении отличаются использованием более твердых и износостойких материалов в парах трения, установкой промежуточных радиальных подшипников по длине насоса, использованием рабочих органов насосов двух опорных конструкций и др. Погружные электродвигатели - маслонаполненные трехфазные асинхронные короткозамкнутые - обычного и коррозионно - стойкого исполнения являются приводом погружного ЭЦН. Пример условного обозначения двигателя: ПЭДУСК - 125- 117, где

ПЭДУ - погружной электродвигатель унифицированный;

С - секционный (отсутствие буквы - несекционный);

К - коррозионно - стойкий (отсутствие буквы - обычное исполнение);

125 - мощность двигателя, кВт;

117 - диаметр корпуса, мм.

Гидрозащита предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменения объема масла во внутренней полости от температуры электродвигателя и передачи крутящего момента от вала ПЭД к валу насоса.

Кабельная линия состоит из основного кабеля и присоединенного к нему удлинителя с муфтой кабельного ввода. В качестве основного используют кабель марки КПБП (кабель полиэтиленовый бронированный плоский) или КПБК (круглый), в качестве удлинителя - плоский кабель. Поперечное сечение жил основного кабеля равно 10, 16 и 25 мм2, а кабельного удлинителя - 6 и 10 мм2.

Наземное оборудование включает станцию управления (или комплектное устройство) или трансформатор. Станция управления или комплектное устройство обеспечивает возможность как ручного, так и автоматического управления.

На станции управления установлены приборы, регистрирующие работу электронасоса и предохраняющие установку от аварий при нарушении его нормальной работы, а также при неисправности кабельной линии.

Трансформатор предназначен для подачи необходимого напряжения на обмотки статора погружного электродвигателя с учетом падения напряжения в кабельной линии в зависимости от глубины спуска электронасоса.

Согласно действующим инструкциям по эксплуатации, УЭЦН обычного исполнения рекомендуется применять при следующих условиях: откачиваемая среда - продукция нефтяных скважин содержание свободного газа на приеме насоса не более 15 % по объему - для установок без газосепараторов, и не более 55 % - для установок с газосепаратором;

2.3 Основные критерии установившееся оптимального режима работы УЭЦН

В более широком смысле под подбором понимается определение основных рабочих показателей взаимосвязанной системы «продуктивный пласт-скважина - насосная установка» и выбор оптимальных сочетаний этих показателей. Оптимизация может вестись по различным критериям, но направлены на минимизацию себестоимости добываемой продукции.

С точки зрения минимизация эксплуатационных затрат необходимо стремиться к длительному (оптимальному) межремонтному периоду (МРП) лев., оборудованной УЭЦН и, в первую очередь, погруженного оборудования.

Максимальную наработку погруженного оборудования, в свою очередь, можно обеспечить только при условии выполнения всех критерий на параметры эксплуатации УЭЦН, их агрегатов и элементов, которые приведены разработчиками оборудования в соответствующих ТУ, руководствах по эксплуатации и других нормативных документах.

К этим критериям относятся предельно допустимые значения следующих параметров:

объемная подача перекачиваемой воды из нефтяной смеси;

вязкость перекачиваемой смеси;

температура перекачиваемой смеси;

количество и твердость механических примесей в жидкости;

максимальное содержание свободного газа;

температура двигателя;

температура кабеля;

скорость движения жидкости омывающей ПЭД;

допустимый темп либора кривизны ствола скважины;

-кривизны ствола скважины в месте подвески.

При проектировании режима работы погруженного агрегата должны учитываться возможные изменения обводненности продукции, коэффициента продуктивности характеристик насоса вследствие износа рабочих органов, изменены проточные каналы рабочих органов и НКТ под воздействием абразивного износа, АСПО, солеотложения и т. д.

Крайне важно, чтобы указанные критерии соблюдались и во время откачки из скважины технологической жидкости, т.е. освоения скважины после монтажа в ней погруженного агрегата.

Крайне важно, чтобы указанные критерии соблюдались и во время откачки из скважины технологической жидкости, т.е. освоения скважины после монтажа в ней погруженного агрегата.

2.4 Исследование скважин, оборудованных установками центробежных электронасосов

Для построения индикаторной линии необходимо иметь дебит Q, пластовое pпл и заборное pз давления. Дебит и пластовое давление измеряют, как и при рассмотренных выше способах эксплуатации.

Заборное давление рассчитывают по давлению на приеме насоса pпр или по определенному с помощью эхолота уровню жидкости в затрубном пространстве.

Для непосредственного измерения pпр в НКТ несколько выше ЭЦН предварительно устанавливают специальное запорное приспособление (устройство) с уплотнительным седлом, называемое суфлером. Скважинный манометр оборудуют специальным наконечником. При посадке через НКТ манометра в седло заглушка суфлера сдвигается и открывает отверстия, связывающие манометр с затрубным пространством скважины.

Менее точно давление pпр можно рассчитать по давлению на выкиде насоса pвык, измеряемому скважинным манометром, спущенным в НКТ, и паспортному напору Но, развиваемому насосом при закрытой выкидной (манифольдной) задвижке.

Наиболее простой и наименее точный метод определения коэффициента продуктивности основан на измерениях давления на устье при двух режимах работы (подача насоса Q/, Q//). Режимы работы изменяют дросселированием потока на устье (прикрытием задвижки). На каждом режиме после его стабилизации закрывают манифольдную задвижку и измеряют давление на устье (p2/, p2//). Тогда коэффициент продуктивности

К0 = (Q/ - Q//) / (p2// - p2/). (1)

Этот метод может применяться для качественного выявления причин снижения дебита - ухудшения свойств призабойной зоны, износа насоса. Если дебит снизился при снижении динамического уровня, то образовалась забойная трубка или ухудшились свойства призабойной зоны. При отсутствии понижения динамического уровня причиной снижения дебита явился газ, поступающий в значительном количкстве в насос. При этом обычно поступается давление в затрубном пространстве или возрастает подача после остановки.

Кривую восстановления забойного давления можно снять при спуске манометра в суфлер. При этом необходимо быть уверенным в герметичности обратного клапана и посадки манометра в суфлере.

2.5 Подбор УЭЦН к скважине

Межремонтный период работы скважин с установками ЭЦН сильно зависит от правильности выбора конструкций установок и режима их работы. Значительные осложнения при работе скважин (образование вязких водонефтяных эмульсий, вынос в скважину песка, работа насосов в присутствии свободного газа и т.д.) предъявляют особые требования к проектированию работы насосного оборудования.

Основным критерием для выбора глубины погружения насоса является газосодержание на его приёме. А так как основным осложнением является высокое обводнение скважинной продукции, вследствие этого образуется водонефтяная эмульсия с высокой вязкостью, но в то же время уменьшается газосодержание.

2.5.1 Пример расчета и подбора глубинно-насосного оборудования УЭЦН к скважине

Ph = 860 кг/м3 m/м3 - плотность нефти

Обводненность (объемная) в = 92%

Газовый фактор Гпло = 50 нм3/м3

Плотность воды Pв = 1,12 m/м3 = 1120 кг/м3

Объемный коэффициент нефти Вн = 1,16

Давление насыщения Рнас = 8,6 МПа

Пластовое давление Рпл = 18,2 МПа

Глубинные залегания пласта Lф = 1700 м

Коэффициент продуктивности Кпр =0,78 м3/сут.от

Буферное давление Рб = 2,7 МПа

Дебит (жидкость) проектным Qш = 75 м3/сут.

Диаметр лифта d = 2,5 4

Температура пласта tпл = 40 0

Плотность газа Рr = 1,2 кг/м3

Забойное давление 80 отм = 8,6 МПа

Тип ЭЦНМ5-80

Подача на оптимальном режиме при работе на воде Qбо = 85 м3/сут. Давление на оптимальном режиме при работе на воде Рбо = 12МПа. Число ступеней z = 354

Расчет

Плотность пластовой жидкости:

(2)

где Рн.с. - плотность сепарированной нефти

Рн.с. = 860 кг/м3

Рr - плотность газа

Рr = 1,2 кг/м3 = 1,2 10-3 m/м3

Гпло - пластовой газовой фактор

Гпло = 50 нм3/м3

Рв - плотность воды

Рв = 1120 кг/м3

В - объемная обводненность, доли единицы

В = 0,92

Вн - объемный коэффициент нефти

Вн - 1,16

м3

Забойное давление принимает равное давлению насыщения

Рзаб = Рнас = 8,0 МПа

Определяем дебит нефти

(4)

где Кпр - коэффициент продуктивности

Кпр = 7,8 м3/сут МПа

Рпл - пластовое давление

Рпл = 18,2 МПа

Рзаб - забойное давление

Рзаб = 86МПа

Q = 7,8 (18,2-8,6) = 75 м3/сут (5)

Определяем работу газа в лифте Lr

где dn - диаметр насосно-компрессорных труб, дюйм

dn = 2,5 4

Гпло - пластовый газовый фактор

Гпло = 50 нм3/м3

Рб - буферное давление

Рб = 2,7 МПа

Рнас - давление насыщения

Рнас = 8,6 МПа

Определить давление развиваемое насосом

Рн при Рвпх = Рвх = Рпл

Рн = 10-5Lф Рпл + Рб-10-5Lr Рпл - Рзаб (7)

Где Lф - глубина пласта,

Lф = 1694,4 м

Рпл - удельный вес пластовой жидкости

Рпл = 1090 m/м3

Рб - буферное давление

Рб = 2,7 МПа

Lr - работа газа в насосно-компрессорных трубах

Lr = 12, 7 м

Рн = 10-5 1694,4 1090 + 2,7 -10-5 12,7 1090-8,6 = 12,43 МПа

Определить коэффициент давления Кр

(8)

где Рн - давление разбиваемое насосом

Рн = 12,43 МПа

Кz = поправочный коэффициент, учитывающий излишние коэффициента давления в зависимости от числа ступени z

Z=354

Кz = l0, 185

Кр =

Определить относительную подачу насоса по жидкой фазе в условиях лирника qж

Qж = Qm/Qво (9)

Где Qm = проектный дебит (жидкость)

Qm = 75 м3/сут

Qво - относительная подача подбираемого насоса при работе на воде

Qво = 84 м3/сут

Qж = 75/84 = 0,89

Определить коэффициент М, учитывающий излишние газосодержания в зависимости от обводненности

(10)

где Ввх - газасодержание

Ввх = 0,1

Вн - объемный коэффициент

Вн = 1,16

в - объемная обводненность

в = 0,92

Гпло - пластовый газовый фактор

Гпло = 50 нм3/ м3

3

Определить давление на входе в насос Рвх

Рвх = l Рнас (11)

Рвх = 0,62 8,6 = 5,33 МПа

Определить глубину подвески насоса Ln, исходя из условия отсутствия, водяной подушки на забое

6 (12)

где Lф - глубина занимания пласта (фильтра)

Lф = 1694,4 м

Рзаб - забойное давление

Рзаб = 8,6 МПа

Рвх - давление на входе в насос

Рвх = 5,33 МПа

Р - удельный вес пластовой жидклсти

Р = 1090

6 = 1388,6 л

Выбираю установку УЭЦН-80-1200 исходя из оптимального режима при обеспечении производительности установки.

Qж.фак = 75 м3/сут

(13)

Таким образом коэффициент подачи установки находится в области оптимального режима эксплуатации, которым рекомендуется от 0,8 -1,2

2.6 Анализ режимов работы по группе скважин оборудованных УЭЦН

Проведён анализ режимов работы по группе скважин. Коэффициент подачи установки в оптимальном режиме эксплуатации, рекомендуется 0,8-1,2.

Таблица 9. Анализ режима работы скважин оборудованных УЭЦН

№ скв	Тип УЭЦН	Н	Кпод	Ндин	Рпл	Рзаб	%в	Qн	Qв
934	УЭЦНA5-60-1200	1450	0,63	1385	157	50	88	75	73,3
936	УЭЦНA5-60-1200	1400	1,33	326	153	119	94	172	193,5
956	УЭЦНM5-125-1300	1370	1,4	441	195	131	97	25	22
1210	УЭЦНA5-30-1250	1410	0,9	990	165	63	82	30	24,3
2705	УЭЦНA5-30-1250	1460	1,13	963	145	67	78	45	33,4
4120	УЭЦНA5-60-1350	1460	0,8	825	169	83	68	130	153,4
4160	УЭЦНM5-125-1200	1220	1,04	270	203	158	100	10	9,7
4175	УЭЦНA5-25-1000	1200	2	421	176	123	88	145	163
4147	УЭЦНM5-125-1300	1420	1,22	536	185	130	97	80	81
4182	УЭЦНA5-60-1200	1050	1.5	284	96	79	88	100	104,4
4190	УЭЦНM5-80-1200	1460	1,25	801	166	' 93	97	90	100

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5