Вопрос 4.50. Принципиальные схемы закрытой и открытой ГПНУ

Тип принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости пре­допределяет способ возврата рабочей жидкости на поверхность. В установках с закрытой схемой жидкость после совершения ею по­лезной работы из гидродвигателя по отдельному каналу поднимает­ся на поверхность. Продукция пласта, выходящая из скважинного насоса, поднимается по своему отдельному каналу.

-235-

В установках с открытой схемой жидкость, выйдя из гидродвига­теля, смешивается с жидкостью, выходящей из скважинного насоса, и поднимается на поверхность по общему каналу.

Недостатком первой схемы является большая металлоемкость, поскольку от устья к погружному агрегату необходимо спустить три герметичных трубопровода: для подачи рабочей жидкости к агрегату, для ее отвода и для подъема пластовой жидкости. Достоинством этой схемы являются незначительные потери рабочей жидкости, опреде­ляемые только лишь утечками из системы привода.

Следует заметить, что производительность системы подготовки рабочей жидкости всей установки в значительной степени зависит от качества подготовки рабочей жидкости.

Установки с открытой схемой обладают меньшей металлоемкос­тью, так как предполагают каналы только для двух потоков жидко­сти - сверху вниз - рабочей, а снизу вверх - смеси рабочей и пласто­вой жидкости. Соответственно проще и оборудование устья. Недо­статком этой системы является необходимость обработки большого количества рабочей жидкости, что требует применения сложных и высокопроизводительных систем для ее подготовки.

Принципиальные схемы установок обоих типов приведены на рис. 4.74. В каждой из них двигатель 1 приводит в действие силовой насос 2, который по колонне труб 3 подает рабочую жидкость к двигателю 4 гид­ропоршневого агрегата (ГПНА). Скважинный насос 5 ГПНА, приво-

Рис. 4.74. Принципиальные схемы закрытой (а) и открытой (б)

гидропоршневых насосных установок:

1 - электродвигатель; 2 - силовой насос; 3 - линия подачи рабочей жидкости;

4 - гидродвигатель; 5 - скважинный гидропоршневой насос;

6 - канал для отвода продукции скважины; 7 - канал для отвода рабочей жидкости;

8 - блок подготовки рабочей жидкости; 9 - трубопровод для подачи рабочей жидкости;

10 - трубопровод для отвода скважинной жидкости

-236-

димый в действие двигателем 4 забирает пластовую жидкость из сква­жины и по колонне труб 6 направляет ее вверх. В установке с откры­той схемой рабочая жидкость из мотора поднимается на поверхность по колонне труб б, а в установке с закрытой схемой - по отдельной колонне 7.

В установке с открытой схемой смесь пластовой и рабочей жид­кости из колонны 6 направляется в устройство подготовки рабочей жидкости 8, из которого очищенная нефть по трубопроводу 9 посту­пает на прием силового насоса 2, а остальная часть потока вместе с отдельными примесями направляется в сборный промысловый кол­лектор.

В установке с закрытой схемой рабочая жидкость возвращается в буферную емкость устройства подготовки 8, откуда трубопроводом 9 направляется на прием силового насоса 2. Пластовая жидкость из колонны 7 отводится в сборный промысловый коллектор, а неболь­шая часть жидкости (1...2%) по трубопроводу 10 направляется в уст­ройство подготовки 8 для компенсации потерь рабочей жидкости.

Блочные автоматизированные установки гидропоршневых насо­сов (У ГН) предназначены для добычи нефти из 2...8 кустовых наклон­но-направленных скважин с внутренними диаметрами эксплуатаци­онных колонн 117,7...155,3 мм. Установки можно применять для до­бычи нефти плотностью 870 кг/м³, содержащей до 99% воды, до 0,1 г/л механических примесей, до 0,01 г/л сероводорода, при температуре пласта до 120 °С.

Установки изготавливают в климатическом исполнении У, ХЛ.

Пример условного обозначения установки при заказе: установка гидропоршневых насосов УГН25-150-25, где УГН - установка гид­ропоршневых насосов; 25 - подача одного гидропоршневого агрега­та, м³/сут; 150 - подача установки суммарная, м³/сут; 25 - давление нагнетания гидропоршневого агрегата при заданном давлении нагне­тания рабочей жидкости, МПа.

Установка УГН (рис. 4.75) состоит из скважинного и наземного оборудования.

Принцип действия установки основан на использовании гидрав­лической энергии жидкости, закачиваемой под высоким давлением по специальному каналу в гидравлический забойный поршневой дви­гатель возвратно-поступательного действия, преобразующий эту энергию в возвратно-поступательное движение жестко связанного с двигателем поршневого насоса.

Скважинное оборудование включает в себя гидропоршневой на­сосный агрегат, размещенный в нижней (призабойной) части обсад­ной колонны, систему каналов, по которым подводится рабочая жид­кость, отводится добытая и отработанная жидкость; устьевую арматуру

-237-

Рис 4.75. Установка гидропоршневых насосов: 1 - замерное устройство; 2 - технологический блок; 3 - блок управления; 4 - оборудование устья скважины; 5 - НКТ; 6 - гидропоршневой насосный агрегат; 7 — пакер

и вспомогательные устройства: ловильную камеру, мачту с подъем­ным устройством и переключателем потока рабочей жидкости.

В состав наземного оборудования входят устройства для подго­товки рабочей жидкости, насосы высокого давления, распределитель­ная гребенка, которая служит для направления рабочей жидкости под заданным давлением с требуемым расходом к гидропоршневым на­сосным агрегатам, силовое и контрольно-регулирующее электрообо­рудование.

Использование гидропривода позволяет при небольшом давлении силового насоса применить погружной насос с высоким рабочим дав­лением или при небольшом расходе рабочей жидкости - с высокой подачей. Это достигается возможностью изменения в определенном диапазоне отношения эффективных площадей насоса и гидродвига­теля и установкой поршней разного диаметра как в насосе, так и в гидродвигателе.

Наземная станция установки УГН состоит из двух блоков: техно­логического и управления.

Все оборудование наземной станции располагается в двух транс­портабельных блоках-боксах размерами 3x12 и 3x6 м.

В технологическом блоке сепаратор вместимостью 16м³ распола­гается на «втором этаже», что обеспечивает создание силовым насо­сом гидростатического подпора около 1,5 м и позволяет разместить

-238-

все остальное оборудование под газосепаратором и рядом с ним: три силовых насоса, из которых один - резервный, центробежные насо­сы, позволяющие спокойно встраивать установку в систему сбора с давлением до 2,5 МПа, гидроциклоны с циркуляцией рабочей жид­кости, распределительную гребенку, многопоточный дозировочный насос, емкость с запасом, химреагентов.

Для привода гидропоршневого насоса применяются трех - или пятиплунжерные насосы высокого давления со специальным испол­нением гидроблока, рассчитанные на продолжительную непрерыв­ную работу с минимальным обслуживанием.