2020-01-15
575
Анализ внедрения индивидуальных насосов малой производительности на Западно-Лениногорской площади
С вступлением Ромашкинского месторождения в позднюю стадию разработки, истощением нижележащих пластов горизонта ДI возникла необходимость более детально заняться вытеснением нефти с верхних пластов девона, представленными алевролитами, глинистыми отложениями, проницаемость которых очень низка. Внедрение очагового заводнения при разработке верхних малопродуктивных пластов поставило перед ППД задачу перехода на менее производительное оборудование. Для извлечения нефти из пластов необходимы были высокие давления при малых объемах закачки.
Начиная с конца 80-х годов в НГДУ «Лениногорскнефть» получило начало применение насосного оборудования высокого давления: насосы типа ЦН-200, ЦНС-180´1900, ЦНС-63´320 и другие. Это была попытка вовлечения в разработку слабопроницаемые пласты. Стали применяться погружные установки высокого давления, так на УЭНП-6221”а” давление нагнетания достигало до 270 кг/см2, а насосная установка ЦНС-63´320 развивала давление до 300 кг/см2. Но эти насосные агрегаты быстро выходили из строя и не дали ожидаемого результата. Поэтому в начале 90-х годов начали применять насосные установки малой производительности и высокого давления. Это были установки РЭДА производительностью от 200 до 1500 м3/сут с давлением нагнетания от 150 до 230 кг/см2.
|
|
|
Таблица №4. Данные по экспериментальным насосам РЭДА.
| № КНС | Агрегат | Моточасы за Отчет. мес. | Закачка за мес. | Моточасы с нач эксп | Закачка с нач. эксп. | Параметры и дата установки |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 121 | 1 | 62.21 | 3465 | 9237.38 | 415371 | РВЫК=175 РПР=24 РЭДА-1000/180 27.07.99 |
| 121 | 2 | 0.00 | 0 | 8635.17 | 422651 | РВЫК=150 РПР=22 РЭДА-1000/180 29.11.97 |
| 121С | 3 | 718.51 | 34454 | 7634.03 | 349968 | РВЫК=145 РПР=17 РЭДА-1000/150 26.04.98 |
| 121С | 4 | 4.12 | 190 | 11825.07 | 556713 | РВЫК=150 РПР=10 РЭДА-1000/150 08.01.98 |
| 14 | 1 | 0.00 | 0 | 3203.58 | 50711 | РВЫК=80 РПР=0 РЭДА-1000/80 25.11.98 |
| 14 | 2 | 487.28 | 8202 | 16264.53 | 359403 | РВЫК=170 РПР=17 РЭДА-500/150 05.04.99 |
| 3 | 2 | 214.13 | 10496 | 9695.44 | 469906 | РВЫК=180 РПР=21 РЭДА-1000/180 15.10.99 |
| 10 | 1 | 122.49 | 2589 | 124.49 | 2641 | РВЫК=40 РПР=32 РЭДА-1000/180 24.09.01 |
С внедрением ГНУ (горизонтальная насосная установка) стало возможным разработка слабопроницаемых пластов горизонта ДI. В конце 90-х годов промышленность освоила выпуск российских насосов малой производительности высокого давления. Начали выпускаться насосы - ЦНС 45´1900, ЦНС 63´1800, ЦНС 40´2000, ЦНС 80´1900. Этот ряд насосов позволил успешно проводить разработку слабопроницаемых коллекторов.
Таблица №5. Данные по экспериментальным насосам малой производительности высокого давления
| № КНС | Агрегат | Моточасы за мес. | Закачка за мес. | Моточасы с нач. эксп. | Закачка
с нач. эксп. | Параметры и дата установки | ||||
| 10С | 1 | 13.48 | 928 | 17874.56 | 1512628 | РВЫК=0 РПР=8 ЦНС 63/1250 № 11-98 01.12.98 | ||||
| 10С | 2 | 728.49 | 100297 | 972.11 | 133090 | РВЫК=105 РПР=15 ЦНС 180/1100 №709 18.09.01 | ||||
| 122 | 1 | 345.01 | 29165 | 1918.33 | 181556 | РВЫК=170 РПР=15 ЦНС 63/1800 №28 23.03.01 | ||||
| 122 | 2 | 128.48 | 13735 | 7941.42 | 799030 | РВЫК=160 РПР=24 ЦНС 63/1800 №3-98 04.02.00 | ||||
| 124П | 1 | 273.40 | 19674 | 8848.06 | 567050 | РВЫК=0 РПР=16 ЦНС 63/1400 №19-98 18.02.99 | ||||
| 124П | 2 | 395.54 | 28738 | 13702.08 | 864488 | РВЫК=160 РПР=16 ЦНС 63/1400 №28-97 16.05.98 | ||||
| 124С | 3 | 205.33 | 16891 | 7394.57 | 660998 | РВЫК=150 РПР=6.5 ЦНС 63/1400 №18-97 01.03.00 | ||||
| 129 | 1 | 219.36 | 20837 | 7477.04 | 860413 | РВЫК=135 РПР=27 ЦНС 90/1422 №4-98 15.07.99 | ||||
| 14 | 3 | 0.00 | 0 | 284.24 | 16937 | РВЫК=0 РПР=14 ЦНС 63/1400 №47-2000 27.07.01 | ||||
| 14 | 4 | 70.3 | 4325 | 382.17 | 23417 | РВЫК=0 РПР=14 ЦНС 63/1400 №55-2000 27.07.01 | ||||
| 3 | 3 | 296.19 | 17738 | 674.47 | 39171 | РВЫК=0 РПР=9 ЦНС 45/1900 №10-2000 03.08.01 | ||||
Таблица №6. Характеристики насосов ЦНС63-1000, ЦНС63-1400, ЦНС63-1800
| подача номинальная, м3/час | 63 | 63 | 63 |
| подача минимальная, м3 /час | 44 | 44 | 44 |
| подача максимальная, м3/час | 75 | 75 | 75 |
| Напор, м | 1000 | 1400 | 1800 |
| Мощность насоса, кВт, не более, при | |||
| подаче Qном и плотности рабочей среды: | |||
| 1000кг/м3 | 447 | 572 | 654 |
| 1120 кг/м3 | 515 | 640 | 733 |
| Мощность агрегата максимальная при подаче | |||
| 1,2 Qном и плотности рабочей среды 1 120 кг/м3 | |||
| 579 | 704 | 805 | |
| КПД, % не менее | 52 | 54 | 54 |
| число секций | 9 | 13 | 16 |
| Электродвигатель насосного агрегата: | ВАО, СТДМ, | ВАО, СТДМ, | ВАО, СТДМ, |
| АРМ | АРМ | АРМ | |
| номинальная мощность | 630 | 800 | 1000 |
| номинальное напряжение | 6000 | 6000 | 6000 |
| род тока | переменный | переменный | переменный |
| номинальная частота вращения об/мин | 3000 | 3000 | 3000 |
| Масса агрегата, кг | 8930 | 9000 | 10300 |
Внедрение насосов высокого давления не полностью решило вопрос разработки слабопроницаемых коллекторов. В частности, на устье удаленных от КНС скважин имеют место значительные потери давления. На существующих КНС подключенные нагнетательные скважины имеют различную приемистость (от 20 до 600 м3/сут) и различное необходимое рабочее давление (13,0-20,0 МПа). Группировка скважин по приемистости ограничена возможностями насосного оборудования на КНС. Кроме того, наблюдаются потери давления вследствие большой протяженности водоводов (1,5 - 3,5 км). Увеличение же давления на самих КНС свыше 19,5 МПа нецелесообразно вследствие возникновения порывов. До недавнего времени нагнетательные скважины со слабопроницаемыми коллекторами, как правило, не участвовали в процессах разработки.
Для решения этого вопроса в НГДУ «Лениногорскнефть» параллельно с внедрением малопроизводительных насосов начались работы с погружными установками с верхним наземным и погружным приводом на основе скважинных насосов ЭЦН. Задачей нового способа закачки является повышение эффективности разработки выравниванием фронта вытеснения и вовлечения в разработку слабопроницаемых коллекторов.. Этот способ закачки воды в нагнетательные скважины включает подачу воды по трубопроводу через устьевую запорную арматуру на прием насоса ЭЦН, при этом закачку воды в пласт осуществляют при обеспечении необходимого давления через обратный клапан по НКТ, а для защиты эксплуатационной колонны от перепадов давления используют пакер.
Насосная установка для осуществления данного способа состоит из насосно - компрессорных труб, устьевой запорной арматуры, патрубка, погружного электродвигателя и насоса, при этом погружной электродвигатель расположен в верхней части насосной установки, насос выполнен секционным, количество секций насоса взаимосвязано с давлением нагнетания, а в нижней части установки размещен компенсатор вертикальных нагрузок для снятия линейных перемещений НКТ и веса насосной установки.
|
|
|
В эксплуатационную колонну на перфорированном патрубке спущена насосная установка, содержащая компенсатор, погружной электродвигатель с кабелем, который через протектор соединен с секционным насосом, обратным клапаном и эксцентричной муфтой, служащей для передачи давления на выходы секционного насоса по импульсной трубке на электро-контактный манометр (ЭКМ), установленный на устьевой запорной арматуре. ЭКМ позволяет отключить насосную установку при достижении рабочего давления выше допустимого, а также при падении давления на входе в насос ниже допустимого. Расположенный ниже эксцентричной муфты компенсатор вертикальных нагрузок предотвращает линейные перемещения НКТ и снимает их вес с насосной установки. НКТ оборудованы пакером, расположенным выше кровли пласта. Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Насосная установка регулирует и поддерживает режим работы нагнетательной скважины следующим образом: вода от системы разводящих трубопроводов низкого давления поступает по трубопроводу через устьевую запорную арматуру на прием секционного насоса. Приобретая необходимое для нагнетания давление, вода поступает в пласт через обратный клапан, предотвращающий излив из пласта при остановке и НКТ. Для защиты эксплуатационной колонны от повышенного давления используют пакер, установленный выше кровли пласта.
По необходимому рабочему давлению и в зависимости от давления на приеме насоса подбирается количество секций насосной установки, что позволяет охватить процессом заводнения различные участки площадей в зависимости от приемистости.
Применение данного способа для закачки воды позволяет улучшить регулирование процессов разработки нефтяных пластов, режим работы нагнетательной скважины не зависит от других скважин, подключенных к КНС, позволяет частично автоматизировать работу нагнетательной скважины, поднять рабочее давление на устье нагнетательной скважины, осуществить индивидуальный подбор типоразмера насоса по приемистости конкретной скважины, кроме того, обеспечивается принципиальная возможность перехода на низконапорную систему поддержания пластового давления с кратным снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат. Данное изобретение может быть использовано также для дозировки ингибиторов, реагентов при обработке скважины, утилизации сточных вод.
|
|
|
Способ закачки воды в нагнетательную скважину реализуется с помощью насосной установки, представленной на рис.2.
Имея большой накопленный опыт эксплуатации погружных насосов на нагнетательных скважинах и учтя все ошибки и конструктивные особенности в 1998 году была разработана, изготовлена и внедрена на скважине №4066а принципиально новая конструкция механизированного привода для нагнетательной скважины. Конструктивной особенностью данной установки является вынос электродвигателя на поверхность, т. е. на арматуру нагнетательной скважины (см. рис.3).
Насос устанавливается в нагнетательную скважину на глубине 20 метров от устья. Для компенсации верхних перемещений выкидная труба через ниппель подвижно соединяется с подвеской НКТ. Подвеска НКТ оборудуется пакером в нижней части (выше кровли пласта). Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Замер приемистости регистрируется СВУ на блоке-гребенке (БГ).
Положительные стороны:
1)Разгружается водовод от кустовой насосной станции (КНС) до скважины (давление на приеме УЭЦН 6-27 атм., на выкиде до 210 атм.), т. е. снижается количество порывов.
2)У насосов ЭЦН с погружным электродвигателем кабель и сам электродвигатель находятся в рабочей среде (за 2000 год 8 установок вышли из строя по причине изоляции «0»).
3)Упрощается монтаж насоса, т.к. уменьшается длина импульсной трубки (у насоса с погружным электродвигателем длина импульсной трубки 20.1 м, у насоса с верхним приводом 12.5м).
4)Широкий выбор типоразмеров серийно выпускаемых насосов (20-500 м3/сут).
5)Возможность поднять рабочее давление на устье нагнетательной скважины до 21,0 МПа.
6)Индивидуальный подбор типоразмера насоса по приемистости конкретной скважины.
7)Нет необходимости строительства шурфа.
8)Решается частичная автоматизация работы нагнетательных скважин.
9)Режим работы нагнетательной скважины не зависит от других скважин, подключенных к КНС.
10)Улучшение регулирования процессов разработки нефтяных пластов.
11)Вовлечение в работу нагнетательных и добывающих скважин на участках с низкопроницаемыми коллекторами.
12)Принципиальная возможность перехода на низконапорную систему ППД с кратным снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат.
13)Возможность проведения циклической закачки круглый год.
14)Экологически чистая технология.
Благодаря тому, что электродвигатель расположен на поверхности, достигнуто:
-токоведущие части установки вынесены из колонны скважины на поверхность и не подвергаются воздействию высокого давления и сточных вод;
-отсутствует кабельный ввод в арматуре;
-отсутствует протектор защиты электродвигателя в скважине;
-забор воды на прием установки происходит с поверхности, а не с затрубья, что исключает возможность работы установки на себя;
-обслуживание энергетического узла происходит без подъема оборудования на поверхность;
-расширена возможность автоматизации и индивидуального учета закачиваемого рабочего агента;
-переход на низконапорную систему поддержания пластового давления.
Установка позволяет организовывать заводнение небольших месторождений, где строительство БКНС в капитальном варианте нецелесообразно, вовлекает в разработку продуктивные слабопроницаемые пласты, удаленные на значительные расстояния от КНС.
Рис.2. Погружная насосная установка для закачки воды
Рис.3. Установка с поверхностным приводом для закачки жидкости в пласт
