Назначение, классификации и принцип действия оборудования
1.1.1 Область применения газлифтного способа добычи нефти
Кода пластовойэнергии недостаточно для подъема жидкости сзабоя, переходят на механизированный способ эксплуатации скважин, Один из механизированных способов эксплуатации скважин - газлифтный способ. Фонтанирование можно искусственно продолжить путем подачи в скважину сжатого газа или воздуха через специальные клапаны, смонтированные на подъемных трубах, или через нижний конец этих труб. Система, состоящая из эксплуатационной колонны и спущенных в нее труб, в которой подъем жидкости на поверхность производится с помощью сжатого газа, называется газлифтом. Ранее в качестве рабочего агента использовали воздух (эрлифт). В настоящее время воздух не используется в качестве рабочего агента по следующим причинам: - окисление нефти с потерей ее качества; - образование стойкой водонефтяной эмульсии (при добыче обводненной нефти), разрушение которой в процессе подготовки нефти затруднено; - при определенном содержании газов с воздухом образуется взрывоопасная смесь; - компрессоры, используемые при сжатии (компримировании) воздуха, в случае нарушения системы смазки могут взрываться. Область применения газлифта - высокодебитные скважины с большими забойными давлениями, скважины с высокими газовыми факторами и забойными давлениями ниже давления насыщения, песочные (содержащие в продукции песок) скважины, а также скважины, эксплуатируемые в труднодоступных условиях (затопляемость, паводки, болота и др.). Газлифт характеризуется высокой технико-экономической эффективностью, отсутствием в скважинах механизмов и трущихся деталей, простотой обслуживания скважин и регулирования работы.
Сегодня газлифтная эксплуатация реализуется в двух модификациях: - с использованием сжатого газа, получаемого на компрессорных станциях - компрессорный газлифт; - с использованием сжатого газа, отбираемого из газовой залежи - бескомпрессорный газлифт. В настоящее время разработка нефтяных месторождений России ведется с поддержанием пластового давления, а основная добыча нефти осуществляется механизированным способом, в основном насосным, поэтому газлифтный способ не имеет широкого распространения Это не означает, что газлифтная эксплуатация не имеет перспектив; этот способ может оказаться конкурентоспособным для разработки нефтяных оторочек газовых и газоконденсатных месторождений. а также для добычи нефти из шельфовых месторождений.
1.1.2 Классификация газлифтных скважин
Различают два принципиальных типа газлифтной эксплуатации: 1)Непрерывный газлифт. 2)Периодический газлифт. Непрерывный газлифт реализуется тогда, когда продуктивность скважины достаточно высока. В случае низкой продуктивности скважины используется периодический газлифт по двум основным схемам: газлифт с перепускным клапаном и газлифт с камерой накопления. Классификация газлифтных скважин может быть выполнена по нескольким признакам: 1)По характеру ввода рабочего агента -центральная система; -кольцевая система. 2)По количеству колонн НКТ -однорядный подъемник; -двухрядный подъемник; -полуторарядный подъемник. 3)По типу используемой энергии рабочего агента -компрессорный; - бескомпрессорный. Бескомпрессорный газлифт осуществляется за счет сжатого газа, отбираемого, например, из газовой залежи и распределяемого по газлифтным скважинам. Если в разрезе нефтяной скважины имеется газовый пропласток (или газовая шапка), то этот газ может использоваться для подъема нефти внутри самой скважины. Такая система называется внутрискважинных! газлифтом.
4)По используемому глубинному оборудованию -беспакерная система; -пакерная система; -система с использованием пусковых и рабочего клапанов: -система, когда газ вводится в подъемник через башмак НКТ (отсутствуют пусковые и рабочий клапаны).
1.1.3 Характеристика наземное оборудование газлифтных скважин
В состав оборудования для обслуживания и эксплуатации газлифтных скважин входят: оборудование устья скважин ОУГ-80х35, инструмент ГК и установка ЛСГ1К-131А или ЛСГ- 16А для проведения скважинных работ. Оборудование устья ОУГ-80х35 предназначено для снятия и посадки газлифтного клапана в эксцентричной скважинной камере без глушения и последующего освоения скважины(рис. 4.2). Оно состоит из уплотнительного узла проволоки Г с направляющими роликами, трехсекционного лубрикатора 2, манометра 3 с разделителем, плашечного превентора 4 с ручным управлением, натяжного ролика 5 с очистительным устройством, полиспаста 8, монтажной мачты 6 и стяжного ключа 7. Ниже указаны его характеристики. Техническая характеристика ОУГ-80х35
Узел уплотнения проволоки (рис. 4.3) с направляющим роликом состоит из корпуса 2, внутри которого размещены резиновые уплотнители 3 с отверстием под проволоку 2,4 мм, поджимаемые сверху через нажимную втулку 4 гайкой 5. В корпусе под резиновыми уплотнителями расположена свободно перемещающаяся армированная металлом резиновая втулка /, герметизирующая уплотнитель в случае обрыва проволоки. Данное устройство позволяет заменять резиновые уплотнители под давлением при их выходе из строя. Секции лубрикатора длиной по 2,5 м, предназначенные для размещения в них газлифтных сильфонных клапанов, ударного инструмента и приборов, соединены между собой быстросборными соединениями с резиновыми уплотнительными кольцами.
Превентор плашечный (рис. 4.4) состоит из корпуса 1 с вертикальным проходным диаметром 76 мм, крышек 3, плашек 2, винтов 4 и перепускного клапана 5. В нижней части расположен фланец для присоединения со стволовой задвижкой арматуры.Шпонка 6 препятствует проворачиванию плашки. На наружной поверхности плашки имеются каналы для перепуска давления за плашку, что облегчает ее перемещение и увеличивает прижатие плашек друг к другу при перекрытии устья или обжим проволоки. Для облегчения открытия превентора под давлением на боковой стенке корпуса установки имеется перепускной клапан, который позволяет уравновесить давление под и над плашками. К нижнему натяжному ролику крепится индикатор, показывающий натяжение проволоки в процессе работы. Оборудование ОУГ-80х35 монтируют с помощью мачты, которая устанавливается на одну из гаек фланцевого крепления арматуры. В комплект инструмента ГК входит инструмент из комплекта КИГК, который состоит из трех наборов (рис. 4.5). Первый стандартный набор включает инструменты, спускаемые в скважину при любых операциях по обслуживанию. С их помощью производят удары вверх и вниз, а также крепят проволоку. К этому набору относятся: устройство для закрепления проволоки УЗП, шарнир Ш16, грузовые штанги ШГр и 1ШГр, яссы гидравлический ЯСГ и механический ЯСМ, яссы для сообщения набору инструментов, спускаемых в скважину, ударных импульсов: ЯСГ - для удара вверх и ЯСМ - вверх или вниз. Второй набор - инструменты для установки в скважине и извлечения из нее клапанов всех видов с замками или фиксатором. К этому набору относятся: рычажный ОР и консольный ОК отклонители для посадки оборудования в скважинные камеры, инструмент для спуска газлифтных клапанов ИСК, цанговый инструмент ИЦ для извлечения скважинного оборудования из камер, а также инструменты из комплекта КИГК и ИКПГ. Третий набор - инструменты вспомогательного назначения, применяемые при подготовке скважин к эксплуатации, а также при ремонтных и исследовательских работах. К ним относятся: выпрямитель проволоки ВОП, ловильный проволочный инструмент ИЛП, трубный шаблон ШТ, печать, гидростатическая желонка ЖГС, скребок парафина СП, приемный клапан КПП, правочный инструмент ИП, ограничитель, шток, керн (рис. 4.6 и табл. 4.1).
Установка ЛСГ-16А, смонтированная на шасси автомобиля “Урал-375Е”, предназначена для смены управления скважинным оборудованием на глубинах до 5000 м с помощью инструмента, спускаемого на проволоке и канате (рис. 4.7). Установка состоит из лебедки, узла привода насоса, пульТа управления, гидрооборудования, масляного бака и кузова. Техническая характеристика установки ЛСГ-16А
Продоление
Применение объемного гидравлического привода лебедки обеспечивает спускоподъемные работы с клапанами и инструментом аналогично установке ЛСГ1К-131А на шасси автомобиля ЗИЛ-131А. Отбор мощности на привод от двигателя автомобиля “Урал- 375Е” осуществляется коробкой дополнительного отбора мощности, установленной на раздаточной коробке автомобиля. Вращение от коробки дополнительного отбора мощности к насосам передается карданным валом через редуктор. Барабан получает вращение от выходного вала коробки перемены передач через двухрядную цепную передачу. С другой стороны барабанного вала имеется привод укладчика проволоки и каната, состоящий из цепной и шестеренной передач. Привод гидронасосов осуществляется от раздаточной коробки и коробок дополнительного отбора мощности, соединенной карданным валом с редуктором привода насоса. Одноступенчатый трехвальный редуктор привода насосов установлен на траверсе, закрепленной на балках кузова. Лебедка состоит из узлов барабанного вала, укладчика проволоки и каната, коробки передач, ленточного тормоза, пульта управления, установленных на единой сварной станине. Первичный вал коробки передач получает вращение от двух гидромоторов. Вращение от коробки передач к барабанному валу и от него к укладчику проволоки передается посредством цепных передач. Пульт управления лебедки расположен в операторском отсеке кузова установки. На пульте имеются рукоятки управления дросселями спуска и подъема и гидрораспределителем. Здесь же расположены рукоятки дубляжа управления оборотами двигателя автомобиля, рукоятка управления коробкой передач, клапан дистанционной настройки и рукоятка включения в работу одного или двух насосов.
Установка оснащена приспособлением для перемотки проволоки и каната. Привод барабанного вала приспособления осуществляется от гидромоторов Г16-15М через открытую зубчатую передачу. Гидромотор в свою очередь работает от насосов установки. Кузов фургонного типа состоит из двух отсеков, разделенных перегородкой, - операторского и лебедочного. В последнем установлено все навесное оборудование установки.
1.1.4 Характеристика внутрискважинное оборудование
В состав скважинного оборудования газлифтной установки входят скважинные камеры, газлифтные клапаны и промежуточный пакер с гидромеханическим управлением и приемным клапаном. Среди различных методов снижения пусковых давлений, основанных на удалении части жидкости из подъемной колонны, наиболее эффективно применение пусковых газлифтных клапанов, которые устанавливают в скважинных камерах ниже статического уровня жидкости. По способу управления газлифтные клапаны работают от давления в затрубном пространстве, давления столба жидкости в НКТ и перепада давления между ними. Наибольшее распространение получили клапаны, управляемые затрубным давлением сильфонного типа серии Г и выпускаемые с условным наружным диаметром 20, 25, 38 мм с диапазоном давления зарядки 2-7 МПа (табл. 4.2). Газлифтные клапаны Г состоят из устройства для зарядки, сильфонной камеры, пары шток - седло, обратного клапана и устройства для фиксации клапана в скважинной камере. Сильфонная камера заряжается азотом через золотник. Давление в сильфонной камере клапана регулируют на специальном приспособлении стенда СИ-32. Сильфонная камера - герметичный сварной сосуд высокого давления, основным рабочим органом которого является металлический многослойный сильфон. Пара шток - седло является запорным устройством Табли ца 4.2 Техническая характеристика газлифтных клапанов
клапана, к которому газ поступает через окна кармана скважинной камеры. Герметизация напора поступления газа обеспечивается двумя комплектами манжет. Обратный клапан предназначен для предотвращения перетока жидкости из подъемных труб в затрубное пространство скважины. Газлифтные клапаны Г по назначению делятся на пусковые и рабочие. Управляющим давлением для пусковых клапанов является давление газа затрубного пространства скважины. Воздействуя на эффективную площадь сильфона, газ сжимает его, в результате чего шток поднимается, и газ, открывая обратный клапан, поступает в подъемные трубы. Число устанавливаемых клапанов зависит от давления газа в скважине и ее глубины. Закрываются они последовательно по мере снижения уровня в затрубном пространстве скважины. Понижение уровня в затрубном пространстве скважины продолжается до глубины расположения нижнего (рабочего) клапана. На заданном технологическом режиме скважина должна работать через рабочий клапан при закрытых верхних (пусковых) клапанах, которые используются только в период пуска скважины. Другим типом используемых клапанов является дифференциальный тип (КУ-25 и КУ-38), т.е. работающие от перепада давления в НКТ и затрубном пространстве. Применение газлифтных клапанов позволяет регулировать поступление газа, нагнетаемого из кольцевого пространства в колонну подъемных труб. Газлифтные клапаны в скважинных камерах устанавливают специальным инструментом, спускаемым на проволоке гидравлической лебедкой. Эксцентричность скважинной камеры обеспечивает при установленном клапане сохранение свободного проходного сечения НКТ. Это позволяет выполнять необходимые работы в скважине без подъема НКТ (рис. 4.8 и табл. 4.3). Скважина под газлифтную эксплуатацию может быть оборудована после окончания бурения и вскрытия эксплуатационного объекта спуском НКТ с глухими (ложными) клапанами. По окончании фонтанирования или после снижения устьевого давления глухие клапаны заменяются рабочими и скважину переводят на газлифтную эксплуатацию. Скважинные камеры предназначены для посадки газлифтных или ингибиторных клапанов, глухих или циркуляционных пробок при эксплуатации нефтяных скважин фонтанным и ди-л газлифтным способом. Сильфонная камера представляет собой конструкцию, состоящую из наконечников, рубашки и кармана. Рубашка изготовлена из специальных овальных труб. Для уплотнения клапана в кармане предусмотрены посадочные поверхности. В кармане камеры имеются перепускные отверстия, через которые газ поступает к газлифтному клапану. При ремонтно-профилактических работах в кармане может быть установлена циркуляционная пробка, а при необходимости заглушить перепускные отверстия - глухая пробка. Одним из элементов внутрискважинного оборудования газлифтных скважин является промежуточный пакер с гидромеханическим управлением. Пакер предназначен для изоляции затрубного пространства скважин от трубного, а также разобщения зон затрубного пространства, расположенных выше и ниже его. Пакер ПТГ-ЯГМ (рис. 4.9 и табл. 4.4) состоит из уплотняющего устройства, включающего в себя уплотнительные манжеты с обоймами и служащего для герметизации разобщаемых пространств ствола скважины, и устройства для фиксации пакера в эксплуатационной колонне. Последнее устройство, удерживающее пакер от скольжения из-за перепада давления над и под ним, состоит из корпуса, шпонки, плашки и плашко-держателя. Его спускают в скважину на заданную глубину на конце колонны НКТ. Пакер фиксируется на месте гидроприводом, состоящим из кожуха и поршня. Процесс осуществляется при перекрытии перехода пакера сбрасываемым шариком или приемным клапаном и созданием дополнительного гидравлического давления внутри колонны НКТ. Уплотнительные манжеты пакера деформируются под действием осевого усилия от веса колонны НКТ. Проход пакера освобождается от седла с шариком при увеличении гидравлического давления до значения необходимого для среза винтов клапанного устройства, а при применении приемного клапана — извлечением его инструментом канатной техники. Рабочее давление 21 МПа. Пакер извлекают из скважины подъемом колонны НКТ.
1.2 Конструкция основных узлов и деталей оборудования
1.2.1 Конструкция глубинного газлифтного клапана
В настоящее время при эксплуатации скважин используется большое количество различных глубинных клапанов, принципиально предназначенных для установления или прекращения взаимосвязи подъемника с различными межтрубными пространствами. Все многообразие глубинных клапанов можно классифицировать по следующим признакам: 1)По назначению: 1.1)Пусковые — предназначены в основном для запуска газлифтных скважин в эксплуатацию, но широко применяются и при других способах эксплуатации; например, для повышения эффективности работы скважин при явлении пульсации (сглаживание пульсаций). 1.2)Рабочие — предназначены для ввода газа в подъемник при газлифтной эксплуатации. 1.3)Концевые — предназначены для поддержания рабочего уровня жидкости ниже этого клапана и обеспечивают равномерное поступление газа в подъемник через клапан при изменении расчетных параметров газлифта, предотвращая явление пульсации. Устанавливаются эти клапаны вблизи башмака подъемника. 2)По конструкции: 2.1)Пружинные. 2.2)Сильфонные. 2.3)Комбинированные. 3)По характеру работы: 3.1)Нормально открытые. 3.2)Нормально закрытые. 4)По давлению срабатывания: 4.1)От давления в затрубном пространстве. 4.2)От давления в НКТ (подъемнике). По принципу действия клапаны являются дифференциальными. На рис. 4.9 приведены основные схемы глубинных клапанов. Все клапаны нижней части имеют промывочные обратные клапаны (на рис. 4.9 они не показаны). Пружинный клапан (рис. 4.9 а) — по характеру работы относится к нормально открытым клапанам дифференциального типа. Клапан состоит из двух седел 7 и 10, двух клапанов 2 и 9, соединенных штоком 3. На штоке имеется пружина б, один конец которой связан через упор 7 с корпусом клапана 77, а другой — со штоком 3 через регулировочную гайку 5, закрепленную на нем. Клапан размещен в корпусе 77 и устанавливается на внешней стороне колонны НКТ 12.
В рабочем (открытом) положении нижнее седло 1 закрыто клапаном 2 за счет сжатой пружины 6. Верхний клапан 9 открыт. Газ под давлением Ркиз затрубного пространства через отверстие 8и верхнее седло 10 поступает в колонну НКТ (подъемник), газирует продукцию скважины, в результате чего через определенный промежуток времени давление Ргв НКТ и внутри корпуса клапана снижается. Сильфонные клапаны выполняются по двум схемам: срабатывающие от давления в затрубном пространстве Рк (рис. 4.8 б) и от давления в трубах Рт (рис. 4.9 в). Основным элементом таких клапанов является сильфонная камера 4, заполненная, как правило, азотом до давления Рс. При повышении давления в затрубье газ сжимает сильфон, что приводит к открытию клапана 5 и поступлению сжатого газа в подъемные трубы. Клапан остается открытым до тех пор, пока расход газа не будет таким, при котором давление в затрубье станет меньше давления в сильфоне. Тогда клапан закроется. Комбинированный клапан, представленный на рис. 4.9 г, является синтезом пружинного и сильфонного клапанов. Газлифтные клапана являются дорогостоящими сложными системами и требуют не только высококачественных материалов, но и высокоточной технологии их изготовления.
1.3 Регулирование параметров (режима) работы оборудования (скважины) и их обслуживание
1.3.1 Обслуживание газлифтных скважин
Обслуживание, газлифтных скважин включает исследование газлифтных скважин, анализ их работы и устранение неисправностей газлифтной установки. Целью исследования является определение параметров пластов, пластовых жидкостей и призабойной зоны для оценки рационального расхода рабочего агента (газа) по критерию максимума добычи нефти или минимума удельного расхода газа. Целью исследования является определение параметров пластов, пластовых жидкостей и призабойной зоны для оценки рационального расхода рабочего агента (газа) по критерию максимума добычи нефти или минимума удельного расхода газа. Основной метод исследования газлифтных скважин - метод пробных откачек. Забойное давление при этом определяется глубинным манометром или расчетом по давлению нагнетаемого газа. Режим работы скважины можно изменить противодавлением на выкиде и расходом нагнетаемого газа. При этом необходимо добиваться устойчивого режима работы скважины - без пульсации буферного и затрубного давления. По упрощенной методике исследований обходятся без применения глубинных манометров. Для скважин с высоким коэффициентом продуктивности используют метод пробных откачек - при постоянном расходе нагнетаемого газа и переменном противодавлении на выкиде. Для скважин других групп — при переменном расходе газа и постоянном противодавлении на выкиде скважины. В первом случае при установившемся режиме работы скважины замеряют расход и давление нагнетаемого газа, а также дебит скважины. При неизменном расходе газа сменой штуцера или перекрытием задвижки на выкиде изменяют режим работы скважины. После установления режима снимают показания рабочих параметров работы скважины (дебит и рабочее давление). По этим данным (минимум на двух-трех режимах) строят индикаторную диаграмму - кривую зависимости дебита от забойного давления. При этом считается, что изменение давления нагнетаемого газа на устье скважины примерно соответствует изменению давления на забое скважины. По забойным давлениям и соответствующим им дебитам жидкости при различных режимах строится кривая и экстраполяцией находится пластовое давление с определением вида уравнения притока. Во втором случае устанавливают минимальный расход газа (без пульсации давления) с замером дебита, давления и расхода нагнетаемого газа. Затем на 20-30 % увеличивают подачу газа и проводят замеры до уменьшения дебита по сравнению с предыдущим замером. После каждого режима определяют забойные давления и по ним - уравнения притока. На практике часто пользуются исследованиями для построения регулировочных кривых - зависимостей дебита скважины <qЖ и удельного расхода нагнетаемого газа (не менее чем на шести режимах). Регулировочные кривые (рис. 4.10) имеют максимумы. Оптимальным (с энергетической точки зрения) является дебит, соответствующий координате точки касания кривой (Б), проведенной из начала координат к кривой qж=f (qг). Эта точка соответствует минимуму удельного расхода нагнетаемого газа (В). Максимум дебита (Л) потребует увеличения Ro. Осложняющие условия эксплуатации газлифтных скважин требуют проведения необходимых оргтехмероприятий. Для борьбы с пескопроявлением используют: фильтры для закрепления призабойной зоны; ограничение депрессии для предотвращения разрушения скелета нефтесодержащих пород; конструкции подъемных лифтов и режимы их работы, при которых обеспечивается полный вынос песка. Для борьбы с парафином, гидратами, солеотложением, образованием эмульсии, несмотря на повышенную металлоемкость установки, иногда используют второй ряд НКТ, что позволяет закачивать в кольцевое пространство между ними растворители и химреагенты без остановки скважины. Образование ледяных и гидратных пробок в скважинах и негерметичностях лифта устраняют следующими методами: устранением негерметичности лифта и уменьшением перепада давления на клапане; вводом ингибитора в нагнетаемый газ; подогревом газа; снижением давления при прекращении подачи газа на скважину.
1.4Расчет оборудования
1.4.1 Расчет НКТ при компрессорном способе эксплуатации скважин. Определение пускового давления
Рассчитать двухрядный компрессорный подъемник без пакера при кольцевой схеме эксплуатации, если диаметр эксплуатационной колонны - 168x10,6 мм (внутренний диаметр 146,8); глубина скважины - 3200 м; средний зенитный угол наклона скважины - 13°; давление на забое - 21 МПа; давление на устье - 1,5 МПа; давление компрессора - 12 МПа; предполагаемый отбор жидкости из скважины - 45 м3/сут; плотность жидкости в скважине - 870 кг/м3; длина колонны НКТ - 2250 м; статический уровень жидкости в скважине - 740 м. Решение. Определим внутренний диаметр НКТ по формуле
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|