Что такое периодическая эксплуатация скважин

Обновлено: 07.07.2024

Надежность погружных нефтяных насосов при периодической эксплуатации

В последнее время на нефтяных месторождениях России все больше получает распространение способ периодической эксплуатации скважин при помощи УЭЦН [1]. Динамика изменения фонда скважин, работающих в периодическом режиме на ряде месторождений Западной Сибири и Южного Урала, показана на рис. 1.

Добыча в таких режимах состоит из двух периодов: период накопления пластовой жидкости на забое и непосредственный процесс откачки скважинной жидкости при помощи ЭЦН. При этом есть 2 варианта: с полной остановкой вращения УЭЦН и с понижением частоты. На текущий момент более распространен вариант с полной остановкой УЭЦН, поскольку он появился раньше и является более простым в технической реализации [2].

К достоинствам периодической эксплуатации относят следующее: экономия электроэнергии за счет высокодебитного оборудования с более высоким КПД и оперативное изменение отбора скважинной жидкости при изменении параметров скважины без замены оборудования [1]. Также этот способ используется при добыче нефти с высоким газовым фактором, с остановками для пропускания газовой фазы и накопления жидкости.

При этом известны и недостатки способа, к примеру, при каждом повторном запуске электро - двигателя происходит значительное увеличение пусковых токов и возникновение пиковых силовых нагрузок, действующих на вал и опоры насоса. Как результат, быстрее начинается разрушение изоляции обмоток электродвигателя, смятие шпонок и шпоночных пазов рабочих колес, а также накопление остаточных деформаций валов и опор [3]. Помимо этого, ввиду низкой скорости потока, длительного периода накопления скважинной жидкости на забое и последующей откачки накопившегося уровня жидкости ухудшается процесс охлаждения электродвигателя. Процесс эксплуатации может быть осложнен такими факторами, как оседание механических примесей в колонне при каждом выключении, образование газовых пробок и прорывы газа при увеличении скорости отбора, выпадение твердого осадка солей на поверхности установки и эксплуатационной колонны. При этом установки, эксплуатирующиеся в периодическом режиме, в этих скважинах имеют большую вероятность выхода из строя, чем в постоянном [4, 5].

гидрозащит;
насосов;
модулей смещения.

Анализ надежности гидрозащит был проведен на основании эксплуатационных данных более 700 установок, работающих в постоянном и периодическом режимах на месторождениях Западной Сибири. Среднее время безотказной работы гидрозащит, работающих в периодическом режиме, примерно в 3 раза ниже относительно работающих в постоянном режиме (рис. 2).

Наиболее вероятная причина снижения наработки заключается в следующем: при каждом запуске/остановке/изменении частоты УЭЦН есть риск совпадения собственных частот установки с рабочей частотой вращения, что приводит к появлению резонанса и повышению вибрации. При этом известно, что при увеличении вибрации происходит рост утечек через торцовые уплотнения в 5-10 раз [8]. Соответственно, при каждом цикле работы есть высокий риск увеличения утечек масла. Объем масла уменьшается, что в определенный момент приводит к попаданию пластовой жидкости внутрь маслосистемы и отказу гидрозащиты и УЭЦН. Также, помимо этого, при каждом цикле запуска и остановки происходит износ торцовых уплотнений вала.

Эксплуатация скважин в периодическом режиме при помощи УЭЦН приводит к повышенным утечкам и снижению ресурса отдельных модулей в 2-3 раза. В итоге наработка таких установок снижается, а затраты на замену и ремонт оборудования оборудования ложатся на производителя.

дорезонансный режим (1800 об/мин);
резонансный режим (2000 об/мин);
режим с прохождением резонанса (2200 об/мин).

Таким образом, видно, что надежность гидрозащит напрямую связана с уровнем вибрации УЭЦН. Переходные процессы при разгоне УЭЦН в периодическом режиме проходят через резонансные частоты и вызывают вибрацию, что приводит к повышенным утечкам и снижению ресурса гидрозащит.

Вторым компонентом, чувствительным к режиму работы, являются детали насоса.

В результате анализа надежности насосов, эксплуатировавшихся на ряде месторождений Западной Сибири в постоянном и периодическом режимах, выявлено, что наработка насосов при периодическом режиме значительно ниже, это касается как средней, так и максимальной наработок (примерно в 2 раза).

Для исследования механизма ускорения отказов насосов в периодическом режиме были проведены стендовые испытания по методике моделирования гидроабразивного износа [9] на примере насоса ЭЦН 3-80, которые показали увеличение интенсивности изнашивания осевых подшипников ступеней в периодическом режиме (рис. 4). Также было выявлено, что по результатам ресурсных испытаний в периодическом режиме снижение напора в 2 раза больше в сравнении с постоянным режимом (рис. 5). Также значительно более интенсивно изнашиваются защитные втулки и радиальные подшипники насоса (рис. 4).

Помимо этого, было рассмотрено влияние режима эксплуатации на модуль смещения (МСН), который предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя к гидрозащите со смещением осей валов и обеспечения герметичного соединения гидрозащиты с электродвигателем [10]. Наблюдается, что наработка таких установок гораздо ниже, чем работающих в постоянном режиме (рис. 6). Для примера, на одном из фондов скважин наработка установок при работе в периодическом режиме составляет максимум 300 суток, а в постоянном режиме достигает 800 суток.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Резюмируя вышесказанное, следует вывод о снижении надежности УЭЦН, используемых в периодическом режиме. По отдельным модулям ресурс снижается в 2-3 раза. Это приводит к необходимости пересмотра существующих конструкций УЭЦН для адаптации к периодическому режиму. В частности, для достижения заданных наработок может потребоваться использование специальных исполнений модулей УЭЦН с увеличенным ресурсом, например тандемных гидрозащит и насосов компрессионного или пакетного исполнения. Типовые серийные установки также можно эксплуатировать, но со сниженными требованиями по надежности, что требует увеличения затрат на замену и ремонт оборудования. В настоящий момент эти затраты зачастую ложатся на производителей оборудования, что вынуждает вносить ограничения на использование оборудования в периодическом режиме.

Так же может быть рекомендован тщательный анализ работы установок в режиме разгона для исследования их вибрационного поведения и разработки мер по снижению вибрации в переходных режимах. Требует дальнейшего изучения вопрос влияния периодического режима эксплуатации с понижением частоты без остановок на надежность модулей УЭЦН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ивановский В.Н. Учет условий эксплуатации при проектировании периодических режимов работы скважин, оборудованных УЭЦН // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2013. – № 6. – С. 23–29.

2. Ивановский В.Н., Сазонов Ю.А., Сабиров A.A., Соколов H.H., Донской Ю.А. О некоторых перспективных путях развития УЭЦН //Территория нефтегаз. – 2008. – № 5. – С. 24–33.

3. Ерка Б.А. Особенности технологии эксплуатации электроцентробежными насосами скважин с неустановившимися режимами работы: Диссертация … кандидата технических наук: 25.00.17.– Тюмень, 2006. – 125 с.

4. Дроздов А.Н. Эксплуатация скважин, оборудованных УЭЦН на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами // Территория нефтегаз. – 2008. – № 10. – С. 82–85.

5. Портнягин А.Л., Соловьев И.Г. Модель оценки остаточного ресурса погружного оборудования // Вестник кибернетики. – 2002. – Вып. 1. – С. 103– 108.

6. Кузьмичев Н.П. Кратковременная эксплуатация скважин – уникальный способ борьбы с осложняющими факторами // Экспозиция Нефть Газ. – 2012. – №4 (22). – С. 56–59.

7. Кузьмичев Н.П. Способ кратковременной эксплуатации скважин погружной насосной установкой с электроприводом (способ Кузьмичева) // Патент России №2293176. – 2007. – Бюл. №4.

8. Мельник В.А. Торцовые уплотнения валов: справочник. – М.: Машиностроение, 2008. – 320 с.

9. Островский В.Г., Пещеренко С.Н., Каплан А.Л. Методика моделирования гидроабразивного износа ступеней нефтяных насосов // Горное оборудование и электромеханика. – 2011. – №. 12. – С. 38–42.

10. Патент РФ № 2514457/06, 17.01.2013. Погружной насосный агрегат // Патент России № 2514457. 2013. Бюл. № 12. / Пещеренко С.Н., Сергиенко А.В., Фадейкин А.С. [и др.].

Е.А. Лихачева 1,2 , к.т.н.; В.Г. Островский 1,2 , к.т.н.; Н.А. Лыкова 1 ; А.Н. Мусинский 1,2 ; П.А. Байдаров 1,2
( 1 АО «НОВОМЕТ-ПЕРМЬ», 2 Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Периодическая эксплуатация скважин

В некоторых случаях разработки нефтяных месторождений целесообразным и оптимальным по эффективности методом добычи выступает так называемая периодическая эксплуатация скважин. Применяется такой подход при работе с малодебитными скважинами, а его суть заключается в последовательном чередовании периодов накопления нефти в зоне забоя скважины и периодов ее извлечения.

Целесообразность применения периодической эксплуатации скважины заключается в обеспечении экономии ресурсов (например, электроэнергии), а также снижении износа оборудования (насосов, штанг и др.) и увеличению межремонтного периода (в случае, если ведется штанговая скважинная насосная добыча).

Любой метод периодической эксплуатации скважины имеет циклический характер. Первый этап цикла заключается в накоплении флюида в скважине, фактически – это период простоя, когда оборудование остановлено. Второй этап цикла – запуск рабочего процесса и подача жидкости или сжатого газа в скважину для подъема добываемого материала на поверхность.

Конкретные параметры работы при периодической эксплуатации скважин определяются показателем коэффициента продуктивности скважины. В среднем период накопления пластового флюида может составлять от 0,5 до 2 часов и более.

В случае проведения работ в неглубоких скважинах, до полутора тысяч метров, характеризуемых низким показателем продуктивности (менее 2 т/сутки*МПа) и малым дебитом (менее 5 тонн в сутки), применяется штанговая насосная эксплуатация. Подход применим к месторождениям, которые находятся на поздней стадии разработки, чем обусловлено медленное поступление нефти из продуктивного пласта.

Также в условиях периодической эксплуатации скважин применяется газлифтный метод, при котором извлечение жидкости из пласта происходит за счет подачи сжатого газа. Периодический газлифт может производиться:

Периодическая эксплуатация скважины

Краткий электронный справочник по основным нефтегазовым терминам с системой перекрестных ссылок. — М.: Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина . М.А. Мохов, Л.В. Игревский, Е.С. Новик . 2004 .

Смотреть что такое "Периодическая эксплуатация скважины" в других словарях:

Аргентина — (Argentina) Страна Аргентина, география и история Аргентины, население и этнография Страна Аргентина, география и история Аргентины, население и этнография, политика и экономика Аргентины Содержание Содержание Определение термина География Физико … Энциклопедия инвестора

Азербайджанская Советская Социалистическая Республика — (Aзербайджан Cовет Cосиалист Pеспубликасы), Aзербайджан, расположена в вост. части Закавказья. C B. омывается Kаспийским м., на C. граничит c Даг. ACCP, на C. З. c Груз. CCP, на З. c Арм. CCP, на Ю. c Ираном и частично c Tурцией. Пл. 86,6 … Геологическая энциклопедия

Периодическая эксплуатация скважин

Периодическая эксплуатация скважины — ► periodic (recurring, cycling) well operation Способ эксплуатации малодебитных скважин, основанный на чередовании периодов извлечения нефти на забое. При периодической эксплуатации период простоя может колебаться в широких пределах – от 30 минут … Нефтегазовая микроэнциклопедия

контроль — 2.7 контроль (control): Примечание В контексте безопасности информационно телекоммуникационных технологий термин «контроль» может считаться синонимом «защитной меры» (см. 2.24). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Эксплуатация скважин

Смотреть что такое "Эксплуатация скважин" в других словарях:

Пробная эксплуатация — опытная эксплуатация (a. trial operation, test production; н. Probeforderung, Produktionstest; ф. exploitation pilote, production experimentale; и. explotacion de prueba, produccion de prueba), начальный период разработки нефт. (газового) … Геологическая энциклопедия

Периодическая эксплуатация малодебитных скважин. Причины и выбор режима периодической эксплуатации скважин.

Периодическая эксплуатация может быть осуществлена при помощи автомата, включающего и отключающего станок-качалку через заданные промежутки времени. Первые программные реле времени для периодической откачки в нашей стране были выпущены в 50 - х годах. Однако эта система не совершенна. Отсутствие реакции системы на изменение параметров пласта призабойной зоны и состояния подземного оборудования приводит к снижению суточного дебита скважины и повышению себестоимости добычи нефти.

Периодическая эксплуатация сопряжена с необходимостью непрерывного наблюдения и контроля за работой скважин. Для этой цели используют системы телемеханики и различные устройства местной автоматики, осуществляющие пуск и остановку скважин по заданной программе.

Периодическая эксплуатация необходима в тех случаях, когда приток нефти настолько мал, что не обеспечивает нормального заполнения насоса при непрерывной откачке насосами малого диаметра с минимальным числом качаний.

Периодическая эксплуатация применяется на малодебитных скважинах. При использовании этого режима эксплуатации динамический уровень жидкости ( а следовательно, забойное давление и депрессия на пласт) меняются в зависимости от того, простаивает скважина или ведется откачка жидкости. В среднем забойное давление оказывается высоким, а депрессия более низкой по сравнению со случаем непрерывной откачки жидкости. Отсюда следует, что перевод на непрерывный режим откачки способствует более полному использованию добывшее возможностей скважин.

Периодическая эксплуатация фонтанных скважин означает, что поток жидкости из скважины периодически полностью прекращается. Имеются скважины, которые периодически какое-то время фонтанируют, или скважины, которые не могут стабильно эксплуатироваться. Последний вид скважин в значительной степени представлен относительно малопроизводительными, эксплуатирующими продуктивные пласты с низкими давлениями, когда пропускная способность подъемных труб больше, чем приток продукции из пласта. Из пласта нефть и газ поступают в подъемные трубы, открытые на поверхности. Имеющегося газа недостаточно, чтобы обеспечить фонтанирование. Часть газа, проникшего в подъемные трубы, барботируется через столб жидкости, не производя полезной работы. Давление газа в затрубном пространстве, закрытом на устье, увеличивается до тех пор, пока оно не будет достаточным для вытеснения накопленной жидкости. Теперь он способен возбудить движение жидкости в подъемных трубах, при этом давление у башмака подъемных труб будет соответственно падать. Это движение жидкости усиливается потоком газа высокого давления из затрубного пространства в подъемные трубы. Вследствие слабого притока жидкости из пласта давление газа в затрубном пространстве резко уменьшится и, как говорят, скважина будет продута. После этого из скважины извлекается только газ.

Периодическая эксплуатация компрессорных скважин может осуществляться е обычным подземным я наземным оборудованием, но более аффективным является применение специальных подъемников с камерой замещения или плунжерных подъемников.

Периодическая эксплуатация глубиннонасосных установок может быть осуществлена при помощи автомата, включающего и отключающего станок-качалку через заданные промежутки времени.

Периодическую эксплуатацию не рекомендуется применять при наличии в откачиваемой жидкости песка, так как в период остановки работы насосной установки песок оседает над насосом, что вызывает заклинивание плунжера в цилиндре насоса.

При периодической эксплуатации рабочий агент нагнетают в скважину не непрерывно, а периодически, через определенные промежутки времени.

Для периодической эксплуатации выбирают скважины без выноса песка с высоким уровнем жидкости при длительном времени наполнения. Скважины с низкими и быстро восстанавливающимися уровнями переводить на периодический способ эксплуатации нецелесообразно, так как необходимо часто запускать и останавливать работу скважины. Наибольший эффект при периодической эксплуатации достигается на скважинах, имеющих большой зумпф. В этом случае прием насоса или сам касос спускают ниже подошвы пласта и эксплуатация скважины осуществляется без противодавления на пласт.

Сущность периодической эксплуатации заключается в том, что рабочий агент подается в скважину периодически.

Целесообразность периодической эксплуатации и соответствующий режим работы скважины устанавливают путем анализа результатов исследования скважины на приток.

Для периодической эксплуатации более всего подходят скважины со значительным, но медленно восстанавливающимся уровнем жидкости. Скважины с низким и быстро восстанавливающимся уровнем переводить на этот способ эксплуатации нецелесообразно, так как необходимо часто запускать и останавливать станок-качалку. Период накопления жидкости определяют на основании кривых восстановления уровня во времени после остановки скважины. Продолжительность остановки должна быть такой, чтобы за это время скорость подъема уровня жидкости практически не уменьшалась.

Для периодической эксплуатации штанговыми глубинными насосами малодебитных скважин существуют установки, обеспечивающие автоматическое выключение электродвигателя станка-качалки либо по заданной программе, либо по наполнению насоса и подаче жидкости.

При периодической эксплуатации возможно ( в процессе нагнетания сжатого газа) поглощение пластом нефти, особенно при большой проницаемости пород. Для предотвращения ухода жидкости в пласт применяют специальные камеры замещения.

При периодической эксплуатации трубопровода можно организовать работу так, чтобы в период смены жидкостей пропускная способность его была близка к проектной, а в остальное время цикла работать с пониженным расходом или останавливать перекачку для накопления продуктов, чтобы последующий цикл осуществить снова с повышенной пропускной способностью. При этом в течение одного цикла образуется количество смеси, близкое к расчетному.

Автомат периодической эксплуатации малодебитных скважин этой фирмы с незамкнутым технологическим циклом отключает скважину при резком снижении подачи жидкости и запускает ее с помощью программного реле времени.

Преимуществом периодической эксплуатации малодебитных скважин является уменьшение износа оборудования и расхода энергии. К недостаткам периодической эксплуатации относятся неравномерное нагружение оборудования, быстрое снижение коэффициента наполнения насоса. Незаполнение цилиндра насоса в свою очередь вызывает удары плунжера о жидкость при ходе его вниз, что вредно отражается на насосном оборудовании.

Автомат периодической эксплуатации глубинно-насосных скважин АПЭ-ПА управляет скважиной в зависимости от фактического динамического уровня жидкости без вмешательства человека. АПЭ-ПА работает по оптимальному режиму и корректирует его в случае геолого-технических отклонений в работе скважины.

На периодическую эксплуатацию целесообразно переводить скважины, характеризующиеся малыми. Чем больше / н, тем более выгодна периодическая откачка, так как при этом увеличивается время простоя оборудования, а следовательно, экономится электроэнергия и меньше изнашивается оборудование. Чем больше частота ремонтов и стоимость каждого ремонта, тем в большей степени скважина подходит для периодической откачки. При наличии зумпфа в скважине можно избежать потерь в добыче нефти, периодически откачивая из него жидкость. В карбонатных пластах для такой же цели создают накопительные камеры на забое.

Рассмотрим схему периодической эксплуатации. Рабочий агент нагнетается в затрубное пространство, а нефть поднимается по подъемным трубам. После выброса нефти на поверхность подача рабочего агента автоматически прекращается. При этом в скважине скапливается нефть.

При использовании периодической эксплуатации для предотвращения отрицательных последствий аномалий вязкости нефти рекомендуется переход на сокращенный период накопления, а продолжительность периода откачки регулировать в зависимости от дебита жидкости с использованием указания с выше технических и технологических решений.

Переводить на периодическую эксплуатацию можно скважины, не дающие песка, имеющие низкие коэффициенты продуктивности и высокие статические уровни.

Выявлено, что периодическая эксплуатация приводит к неравномерной выработке пласта, снижению его нефтеотдачи. За время простоя скважины при накоплении происходит утечка жидкости из линии нагнетания, поэтому от момента пуска установки в работу до подачи жидкости в коллектор проходит определенное время, в течение которого расход электроэнергии можно считать малоэффективным.

Периодическая эксплуатация может быть осуществлена в скважинах, оборудованных обычным однорядным подъемником. Рабочий агент подается в кольцевое пространство и отжимает жидкость к башмаку подъемных труб. После выброса жидкости на дневную поверхность подачу рабочего агента прекращают поворотом крана, установленного у устья скважины на подводящей рабочий агент линии. Кольцевое пространство при этом сообщается с выкидной линией, что приводит к выравниванию давлений в кольцевом пространстве и подъемных трубах. После перекрытия крана жидкость в скважине постепенно накапливается, поэтому снова подают газ в кольцевое пространство и продавливают жидкость.

Однако описанный метод периодической эксплуатации газлифтных скважин не может быть рекомендован для массового применения.

Программное реле времени периодической эксплуатации малодебитных скважин.

Перевод скважины на периодическую эксплуатацию всегда связан с потерей некоторого количества продукции по сравнению с тем количеством, которое могло быть получено при непрерывной эксплуатации.

Перевод скважины на периодическую эксплуатацию сопровождается потерей некоторого количества продукции по сравнению с тем количеством, которое могло быть откачано при непрерывной работе оборудования. Это связано прежде всего с тем, что среднеинтегральное значение депрессии при периодической эксплуатации всегда меньше, чем при режиме непрерывной откачки, когда уровень жидкости в скважине поддерживается равным.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН

(a. pulse well production; н. intermittierender Bohrlochbetrieb; ф. exploitation intermittente des puits; и. explotacion periodica de pozos) - способ эксплуатации малодебитных скважин, основанный на чередовании периодов извлечения и накопления нефти на забое. При П. э. c. период простоя может колебаться в широких пределах - от 30 мин до 2 ч и дольше и зависит от коэфф. продуктивности скважины. Применяется на поздней стадии разработки м-ний, когда поступление нефти из пласта происходит крайне медленно. B этом случае осуществляют: штанговую скважинную насосную эксплуатацию в осн. в неглубоких скважинах (до 1500 м) c низким коэфф. продуктивности (до 2 т/сутВ·МПa) и малыми дебита-ми (до 3-5 т/сут); периодич. Газлифт - когда нагнетаемый в скважину от распределительного узла газ подаётся через определённые промежутки времени, устанавливаемые автоматически по мере накопления столба жидкости в скважине. П. э. c. газлифтным способом имеет неск. разновидностей: c отсечкой газа на поверхности (обычный газлифт), при этом расход газа завышается (10-20% на подъём 1 т нефти); c установкой концевого рабочего клапана и пакера, изолирующего межтрубное пространство, что позволяет снизить расход газа на 10-15%; c установкой камеры замещения, одного ряда насосно-компрессорных труб и пакера, что также даёт возможность снизить расход газа; c применением плунжера (летающего клапана), поднимаемого вместе c жидкостью сжатым газом, подаваемым в межтрубное пространство. Последняя разновидность П. э. c. газлифтом применяется в скважинах до глуб. 1500 м. Mетоды П. э. c. работают в циклическом режиме, сущность к-рого заключается в следующем: первый цикл - накопление столба жидкости в скважине, в этом случае при штанговой скважинной насосной добыче станок-качалка не работает, a при газлифте не подаётся сжатый газ в затрубное пространство скважины; второй цикл - подача жидкости, начинается c пуска станка-качалки, a при газлифте - c подачи сжатого газа в затрубное пространство, в результате чего жидкость c помощью насосов или сжатого газа поднимается на поверхность. П. э. c. даёт сокращение износа насосного оборудования, штанг, экономию электроэнергии, увеличение межремонтного периода (при штанговой скважинной насосной добыче); снижение удельного расхода газа на подъём 1 т жидкости. Г. C. Лутошкин. смотреть

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН

Смотреть что такое ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН в других словарях:

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН

(a. pulse well production; н. intermittierender Bohrlochbetrieb; ф. exploitation intermittente des puits; и. explotacion periodica de pozos) - . смотреть

Читайте также: