WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

– гравитационная постоянная ( = 9.8 м2/с)

Предложен алгоритм расчета параметров эжектора. На рис.1 представлена зависимость относительного напора эжектора от относительного расхода (коэффициент эжекции),

где

Р0- давление рабочей жидкости на приеме эжектора;

Р1- давление газа в затрубном пространстве;

Р4- давление газожидкостной смеси на выходе эжектора;

Q0- расход рабочей жидкости;

Q1- расход газа из затрубного пространства через эжектор.



Рис.1. Зависимость относительного напора эжектора от относительного расхода (коэффициента эжекции). Точки – экспериментальные данные ( соответствуют  МПа, –  МПа), линии – расчетные кривые (сплошная линия –  МПа, пунктирная линия –  МПа).

Данная зависимость получена при Р0= 0,2 МПа (сплошная линия) и Р0 = 0,1 МПа (пунктирная линия). Точками на графике обозначены данные, полученные Ю.А. Егоровым экспериментами для газожидкостного эжектора, где в качестве рабочей жидкости была использована вода, а эжектируемым газом является воздух.

Расчетная схема эжектора предоставлена на рис.2.

Рис.2. Расчетная схема эжектора.

Участок: 0-2 – сопло, 1-2 - приемная камера, 2-3 – камера
смешения, 3-4 – диффузор.

На рис.3 показаны аналитические зависимости давления в затрубном пространстве, давления на устье скважины, относительного расхода и динамического уровня от глубины установки эжектора, полученные для фиксированных параметров скважин и геометрических характеристиках эжектора при объемном расходе газожидкостной смеси на забое (дебит скважины) равным 0,005 м3/с (сплошная линия) и 0,003 м3/с (пунктирная линия). Данные зависимости получены путем решения системы уравнений из механики сплошных сред. В предположении изотермичности процесса для используемых уравнений состояния газа и газожидкостной смеси эти уравнения запишутся в следующем виде:

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

Для устойчивой эксплуатации скважин необходимо выполнение следующих условий, которые следуют из ограничений рабочих характеристик ЭЦН и эжектора:

  1. глубина погружения эжектора не должна превышать динамический уровень жидкости в скважине;
  2. газосодержание на приеме насоса и эжектора не должно превышать предельно допустимые для каждого из них значения;
  3. давление в рабочей камере эжектора не должно быть меньше атмосферного;
  4. давление газа в затрубном пространстве должно быть больше его давления в струе рабочей жидкости;
  5. относительный расход эжектора ограничен.

Анализ представленных на рис.3 зависимостей позволяет для требуемого интервала динамического уровня, давлений на устье и в затрубном пространстве, а также относительного расхода определить глубину установки эжектора.

Рис.3. Зависимость затрубного давления (), давления на устье скважины (), относительного расхода () и динамического уровня () от глубины погружения эжектора. Жирная линия –  м3/с, тонкая линия –  м3/с.

В третьей главе приводятся результаты использования эжектора на скважинах Приобского и Мамонтовского месторождений ОАО «Юганскнефтегаз». При эксплуатации нефтяных скважин с высоким газосодержанием, выделяющийся газ при подъеме жидкости накапливается в затрубном пространстве, которое соединяется с коллекторной линией перепускным дифференциальным клапаном. Открытие перепускного клапана происходит, если давление в затрубном пространстве скважины превышает давление в коллекторной линии, то есть давление на устье скважины выше, чем давление в затрубном пространстве. В нефтедобывающих скважинах месторождений ОАО «Юганскнефтегаз» давление на устье составляет порядка 1,0…2,5 МПа. В зимний период, даже при незначительном содержании воды в продукции скважины и небольшом дебите, перепускной клапан часто не срабатывает или при образовании гидратной пробки газ накапливается в затрубном пространстве, снижая динамический уровень.

Для поддержания давления в затрубном пространстве скважины на уровне давления в коллекторе разработано скважинное устройство с использованием струйного аппарата (эжектора) рис.4. Отличительной особенностью эжектора является то, что его приемная камера с помощью обратного клапана связана с затрубным пространством скважины. Монтируется эжектор между двумя НКТ во время проведения спуско-подъемных операций.

При истечении рабочей жидкости (продукция скважины) через сопло в приемной камере создается разряжение и газ, поступающий из затрубного пространства через клапанный узел, увлекается рабочей жидкостью в камеру смешения.

В последней газ смешивается с рабочей жидкостью и образуется однородная мелкодисперсная среда. Далее камера смешения расширяется до внутренних размеров НКТ, где происходит восстановление давления для подъема продукции до устья скважины. Газ, смешанный с добываемой жидкостью, уменьшает ее плотность, облегчая тем самым ее подъем на поверхность.

Рис. 4. Установка ЭЦН с эжектором для откачки газа из затрубного пространства.

Открытие клапана происходит в том случае, если давление в приемной камере меньше чем давление в затрубном пространстве скважины.

Промысловые испытания работы эжекторов проводились на скважинах №107 и 3081 Приобского месторождений ОАО «Юганскнефтегаз». Краткие характеристики нефти и пласта АС10: температура – 88 0С, плотность пластовой нефти 796 кг/м3, давление насыщения 8,2 МПа, газовый фактор 55 м3/м3, вязкость пластовой нефти 1,52 мПа*с. Для решения данной задачи были изготовлены эжекторы с основными геометрическими параметрами, приведенными на рис.5. Наружный диаметр корпуса эжектора составляет 89 мм, а его длина – не более 1000 мм. Приемная камера обратным клапаном связана с затрубным пространством скважины. Монтируется эжектор между двумя НКТ во время проведения спуско-подъемных операций.

Рис.5. Основные геометрические размеры эжектора для проведения промысловых испытаний

Место установки эжектора в колонне НКТ рассчитывалось из следующих условий:

  1. динамический уровень всегда должен быть ниже места установки эжектора;
  2. расходное содержание газа в рабочей жидкости на входе в эжектор не должно превышать 20 %;
  3. давление рабочей жидкости в рассчитанном месте установки эжектора должно быть достаточным для эжектирования газа.

Первое условие выполняется путем предварительных расчетов, для расчета 2-го и 3-го условий была разработана специальная программа, позволяющая по известным свойствам жидкости и газа рассчитать распределение давления и газосодержание в лифтовой колонне.

На рисунке 6а и 6б приведены распределения газосодержания и давления в НКТ для скважин №№107 и 3081 Приобского месторождения, рассчитанные по этой программе.

Рис.6а. Распределение газосодержания и давления в НКТ для скважины №107 Приобского месторождения.

Рис.6б. Распределение газосодержания и давления в НКТ для скважины №3081 Приобского месторождения.

Применяя вышеуказанные распределения, были выбраны глубины установки для эжекторов:

- для скважины №3081 – 980 м при давлении на входе 6,0 МПа и газосодержании 4 %;

- для скважины №107 – 800 м при давлении на входе 4,5 МПА и газосодержании 17 %.

Динамика показателей эксплуатации скважин после установки эжектора приведена на рис.7.

Рис. 7. Динамика показателей эксплуатации скв.107(а) и 3081(б) Приобского месторождения.

По результатам испытания на скважине №107 удалось увеличить МРП с 13 до 58 суток, по скважине №3081 с 14 суток до 3-х месяцев. При проведении испытаний в скважине №3081 была смоделирована ситуация, когда газ из затрубного пространства не поступает в нефтесборную линию. Для этого задвижку, соединяющую данные линии, закрывали соответственно на 5, 15 и 45 мин. Рост давления в затрубном пространстве скважины не наблюдался, нагрузка по току для электродвигателя ПЭД68 составляла 40 А и в течение указанных промежутков времени оставалась постоянной.

Результаты расчетов экономических показателей от использования эжектора приведены в таблице 1. Экономические расчеты показывают, при увеличении динамического уровня на 70 м применение эжекторов становится выгодным (за счет экономии НКТ и погружного кабеля).

В четвертой главе приводятся технические решения, направленные на повышение эффективности эксплуатации нефтяных скважин установками погружных электроцентробежных насосов.

Для дозированной подачи химических реагентов в добываемую жидкость с целью предотвращения осложнений, предлагается устройство, включающее контейнер химреагента по типу «труба в трубе» и струйный аппарат в качестве дозатора. Струйный аппарат и контейнер размещены под насосом и оснащены обратными клапанами по типу «шарик-пружина».

Таблица 1 - Экономические показатели эффективности использования эжектора

№ скв

Уменьшение глубины спуска насоса, м

Экономия затрат на приобретение НКТ, руб

Экономия затрат на приобретение электрокабеля, руб

Стои-мость эжекто-

ра, руб

Общая экономия затрат при установке эжектора, руб

646

202

15710

8080

8000

15790

6277

107

8320

4280

8000

4600

230, б

100

7777

4000

8000

3777

Клапан входа контейнера имеет более жесткую пружину или более легкий шарик по сравнению с клапаном входа струйного аппарата. Добываемая жидкость, поступаемая в сопло струйного аппарата, открывает обратный клапан. Одновременно открывается клапан на входе контейнера и химреагент поддавливается снизу жидкостью. Дозировка поступающего в добываемую жидкость химреагента осуществляется подбором комбинации диаметров сопла и горловины.

С целью управления режимом работы УЭЦН разработано управляющее устройство в виде дифференциального механизма. Одно из центральных колес механизма соединено с валом погружного электродвигателя (ПЭД), а второе центральное колесо – с валом ЭЦН. Водило сателлитов дифференциального механизма соединено через повышающий редуктор с валом шестеренчатого насоса. Входной патрубок шестеренчатого насоса соединен с внутренней полостью наполненного маслом корпуса управляющего устройства, а входной патрубок – с приоткрытым вентилем. К вентилю прикреплен поворотник подпружиненной лопасти, помещенный в поток скважинной жидкости.

В другом варианте исполнения управляющего устройства к вентилю через зубчатую шестерню крепится круглая рейка, которая соединяется с датчиком нагрузки шестеренчатого насоса, выполненным в виде кулачковой муфты, подпружиненной в осевом направлении.

В третьем варианте для автоматического регулирования параметров работы погружного электроцентробежного насоса в качестве регулятора вращения вала насоса с обратной связью применен автоматизированный механический регулятор. Регулятор выполнен в виде дифференциального механизма, одно центральное колесо которого соединено с валом ПЭД, а второе – с валом насоса. Водило сателлитов дифференциального механизма через последовательные редукторы соединено с ротором автоматизированного механического регулятора. Ротор снабжен крыльчаткой, которая омывается скважинной жидкостью.

Основные выводы и рекомендации

    1. На основе анализа опыта эксплуатации скважин на нефтяных месторождениях Западной Сибири показано, что для повышения ее эффективности необходимо обоснование выбора насосного оборудования с учетом наклонно направленного профиля ствола, обводненности продукции и повышенного газосодержания, характерных для скважин данного региона. Установлена возможность улучшения работы УЭЦН с использованием в составе скважинного оборудования струйного аппарата (эжектора).
    2. Разработана методика, позволяющая аналитическим путем, в зависимости от технологического режима эксплуатации скважины, выбрать рабочие параметры эжектора и рассчитать место его установки по длине НКТ, что сокращает проведение стендовых и промысловых исследований.
    3. Обосновано применение струйного аппарата (эжектора) в компоновке с электроцентробежным насосом для облегчения поддержания давления в затрубном пространстве скважины на уровне давления в коллекторе, что предотвращает снижение динамического уровня и обеспечивает экономический эффект за счет сокращения расхода НКТ и электрического кабеля. Расчетным путем показано, что при снижении динамического уровня на 70 м и более применение эжектора экономически выгодно.
    4. По результатам промысловых испытаний конструкции эжектора в скважинах Приобского месторождения показано увеличение МРП с 13 до 90 суток.
    5. Предложены технологические решения, направленные на повышение эффективности эксплуатации скважин путем использования струйного аппарата для дозированной подачи химреагента, исследования скважин и регулирования параметров работы ЭЦН.

Основные результаты работы опубликованы в 10 научных трудах, из которых № 1-4 входят в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий РФ в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»