Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный университет
Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений
Реферат
По дисциплине: Основы нефтегазового дела
Тема: Методы исследования скважин, оснащенных штанговой насосной установкой
Выполнил: студент
Файзиев Р.Р.
ПРОВЕРИЛ:
Ленченков Н.С.
Санкт-Петербург
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБИННО-НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ
. СКВАЖИННЫЕ ШТАНГОВЫЕ НАСОСЫ
. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Наиболее распространен в мировой практике штанговый насосный способ добычи нефти, который охватывает более 2/3 общего действующего фонда. В России станки-качалки выпускаются по ГОСТ 5866-76, устьевые сальники - по ТУ 26-16-6-76, НКТ - по ГОСТ 633-80, штанги - по ГОСТ 13877-80, скважинный насос и замковые опоры - по ГОСТ 26-16-06-86. Штанговая глубинная насосная установка состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4, насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8 устьевой арматуры, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1. Возвратно-поступательное движение плунжера насоса, подвешенного на штангах, обеспечивая подъем жидкости из скважины на поверхность. При наличии парафина в продукции скважины на штангах устанавливают скребки, очищающие внутренние стенки НКТ. Для борьбы с газом и песком на приеме насоса могут устанавливаться газовые или песочные якоря.
Рис.1 Станок качалка
. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБИННО-НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Основой исследования глубинно-насосных штанговых установок является динамометрирование - метод оперативного контроля за работой подземного оборудования и основа установления правильного технологического режима работы насосной установки.
Суть метода заключается в том, что нагрузку на сальниковый (полированный) шток определяется без подъема насоса на поверхность с помощью динамографа. На бумаге в виде диаграммы записывается нагрузки при ходе вверх и вниз в зависимости от перемещения штока. Записанная диаграмма называется динамограммой.
Оперативный контроль за работой установки по динамограммам включает: определение причин, вызвавших снижение или прекращение подачи насоса; выбор и назначение нужного вида подземного ремонта: проверку качества произведенного ремонта.
При длительном наблюдении за работой установки с помощью динамометрирования подбирают режим работы, обеспечивающий необходимой отбор жидкости при наименьших затратах энергии и наибольшем коэффициенте эксплуатации.
Простейшая теоретическая динамограмма нормальной работы скважинного насоса имеет форму параллелограмма. По оси ординат в масштабе откладывается нагрузки в точке подвески штанг, в по оси абсцисс - перемещение штока. В реальных условиях на форму динамограммы влияют инерционные силы, возникающие в системе штанга и труба - жидкость, и силы трения.
Расчет элементов теоретической динамограммы и ее совмещение с практической называют обработкой динамограммы.
Для измерения усилий и перемещений по динамограмме необходимо определить нулевую линию, масштаб усилий и перемещения.
Нулевой линией динамограммы называется линия, которую прочерчивает динамограф при отсутствии нагрузки на полированный шток.
Масштаб усилий - значение нагрузки (в кг.) при отклонении пишущей точки самописца (пера или луча) по вертикали на 1 мм.
Масштаб перемещений - отношение длины хода полированного штока к дине записанной динамограммы.
Фактическое перемещение полированного штока - расстояние между заданными точками динамограммы, умноженное на масштаб перемещений.
. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ
насосный сальниковый скважина штанговый
Станок-качалка и есть один из элементов эксплуатации скважин штанговым насосом. По сути, станок-качалка является приводом штангового насоса, расположенного на дне скважины. Это устройство по принципу действия очень похоже на ручной насос велосипеда, преобразущий возвратно-поступательные движения в поток воздуха. Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в поток жидкости, которая по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поступает на поверхность.
Если по порядку описать происходящие процессы при данном виде эксплуатации, то получится следующее. На электродвигатель станка-качалки подается электричество. Двигатель вращает механизмы станка-качалки так, что балансир станка начинает двигаться как качели и подвеска устьевого штока получает возвратно-поступательные движения. Энергия передается через штанги - длинные стальные стержни, скрученные между собой специальными муфтами. От штанг энергия передается штанговому насосу, который захватывает нефть и подает ее наверх.
При эксплуатации скважины штанговыми насосами к добываемой нефти не предъявляются строгие требования, которые имеют место при других способах эксплуатации. Штанговые насосы могут качать нефть, характеризующуюся наличием механических примесей, высоким газовым фактором и так далее. К тому же, данный способ эксплуатации отличается высоким КПД.
В России изготавливаются станки-качалки 13 типоразмеров по ГОСТ 5688-76. Штанговые насосы производят ОАО "Элкамнефтемаш" г.Пермь и ОАО "Ижнефтемаш" г.Ижевск.
ШСН предназначены для откачивания из нефтяных скважин жидкости обводненностью до 99 %, температурой не более 130 °С, содержанием сероводорода не более 50 мг/л, минерализацией воды не более 10 г/л.
Скважинные насосы имеют вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами. Насосы спускают в скважину на штангах и насосно-компрессорных трубах. Различают следующие типы скважинных насосов (рисунок 2).
Рис.2 .Типы скважинных штанговых насосов
НВ1 - вставные с заулком наверху;
НВ2 - вставные с замком внизу;
НН - невставные без ловителя;
НН1 - невставные с захватным штоком;
НН2 - невставные с ловителем.
Выпускают насосы следующих конструктивных исполнений:
а) по цилиндру:
Б - с толстостенным цельным (безвтулочным) цилиндром;
С - с составным (втулочным) цилиндром.
б) специальные:
Т - с полным (трубчатым) штоком для подъема жидкости по каналу колонны трубчатых штанг;
А - со сцепляющим устройством (только для насосов типа НН), обеспечивающим сцепление колонны насосных штанг с плунжером насоса;
Д1 - одноступенчатые, двухплунжерные для создания гидравлического тяжелого низа;
Д2 - двухступенчатые, двухплунжерные, обеспечивающие двухступенчатое сжатие откачиваемой жидкости;
У - с разгруженным цилиндром (только для насосов типа НН2), обеспечивающим снятие с цилиндра технической нагрузки при работе.
Насосы всех исполнений, кроме Д1 и Д2, одноступенчатые, одноплунжерные.
в) по стойкости к среде:
без обозначения - стойкие к среде с содержанием механических примесей до 1.3 г/л - нормальные;
И - стойкие к среде с содержанием механических примесей более 1.3 г/л - абразивостойкие.
Скважинные штанговые насосы являются гидравлической машиной объемного типа, где уплотнение между плунжером и цилиндром достигается за счет высокой точности их рабочих поверхностей и регламентируемых зазоров. При этом в зависимости от размера зазора (на диаметр) в паре "цилиндр-плунжер" выпускают насосы четырех групп (таблица 2).
Таблица 2
|
Группа посадки |
Размер зазора между цилиндром и плунжером насоса при исполнении цилиндра, мм |
|
|
Б |
С |
|
|
0 |
< 0.045 |
< 0.045 |
|
1 |
0.01 ё 0.07 |
0.02 ё 0.07 |
|
2 |
0.06 ё 0.12 |
0.07 ё 0.12 |
|
3 |
0.11 ё 0.17 |
0.12 ё 0.17 |
В условном обозначении насоса, например, НН2БА-44-18-15-2, первые две буквы и цифра указывают тип насоса, следующие буквы - исполнение цилиндра и насоса, первые две цифры - диаметр насоса (мм), последующие длину хода плунжера (мм) и напор (м), уменьшенные в 100 раз и последняя цифра - группу посадки.
Цилиндры насосов изготовляют двух исполнений: ЦБ и ЦС.
ЦБ - цельный безвтулочный толстостенный;
ЦС - составной из набора втулок, стянутых внутри кожуха переводниками.
Исходя из назначения и области применения скважинных насосов, выпускают плунжеры и пары "седло-шарик" клапанов различных поверхностей.
Плунжеры насосов изготавливают четырех исполнений:
ПХ1 - с кольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и с хромовым покрытием наружной поверхности;
ПХ2 - то же, без цилиндрической расточки на верхнем конце;
П111 - с кольцевыми канавками, цилиндрической расточкой на верхнем конце и упрочнением наружной поверхности напылением износостойкого порошка;
П211 - то же, без цилиндрической расточки на верхнем конце.
Пары "седло-шарик" клапанов насосов изготавливают в трех исполнениях:
К - с цилиндрическим седлом и шариком из нержавеющей стали;
КБ - то же, с седлом и буртиком;
КИ - с цилиндрическим седлом из твердого сплава и шариком из нержавеющей стали.
Скважинные насосы нормального исполнения по стойкости к среде, применяемые преимущественно для подъема жидкости с незначительным содержанием (до 1.3 г/л) механических примесей, комплектуют плунжерами исполнения ПХ1 или ПХ2 с парами "седло-шарик" исполнения К или КБ.
Скважинные насосы абразивостойкого исполнения И, применяемые преимущественно для подъема жидкости, содержащей более 1.3 г/л механических примесей, комплектуют плунжерами исполнения П1И или П2И и парами "седло-шарик" исполнения КИ.
Конструктивно все скважинные насосы состоят из цилиндра, плунжера, клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей, максимально унифицированных.
Скважинные насосы типа НВ1 выпускают шести исполнений:
НВ1С - вставной с замком наверху, составным втулочным цилиндром исполнения ЦС, нормального исполнения по стойкости к среде;
НВ1Б - вставной с замком наверху, цельным (безвтулочным) цилиндром исполнения ЦБ, нормального исполнения по стойкости к среде;
НВ1Б И - то же абразиовостойкого исполнения по стойкости к среде;
НВ1БТ И - то же, с полым штоком, абразивостойкого исполнения по стойкости к среде;
НВ1БД1 - вставной с замком наверху, цельным цилиндром исполнения ЦБ, одноступенчатый, двухплунжерный, нормального исполнения по стойкости к среде;
НВ1БД2 - вставной с замком наверху, цельным цилиндром исполнения ЦБ, двухступенчатый, двухплунжерный, нормального исполнения по стойкости к среде.
Скважинные насосы всех исполнений, кроме исполнения НВ1БД1 и НВ1БД2, одноплунжерные, одноступенчатые.
Скважинные насосы типа НВ2 изготовляют одного исполнения:
НВ2Б - вставной с замком внизу, цельным цилиндром исполнения ЦБ, одноплунжерный, одноступенчатый, нормального исполнения по стойкости к среде (рисунок 3).
Рис. 3 Скважинный штанговый насос исполнения НВ2Б
- защитный клапан; 2 - упор; 3 - шток; 4 - контргайка; 5 - цилиндр; 6 - клетка плунжера; 7 - плунжер; 8 - нагнетательный клапан; 9 - всасывающий клапан; 10 - упорный ниппель с конусом.
Скважинные насосы типа НН выпускают двух исполнений:
ННБА - невставной без ловителя, с цельным цилиндром исполнения ЦБ, сцепляющим устройством, одноступенчатый, одноплунжерный, нормального исполнения по стойкости к среде;
ННБД1 - невставной без ловителя, с цельным цилиндром исполнения ЦБ, одноступенчатый, двухплунжерный, нормального исполнения по стойкости к среде.
Скважинные насосы типа НН1 изготовляют одного исполнения:
НП1С - невставной с захватным штоком, составным цилиндром исполнения ЦС, нормального исполнения по стойкости к среде.
Скважинные насосы типа НН2 выпускают пяти исполнений:
НН2С - невставной с ловителем, составным цилиндром исполнения ЦС, нормального исполнения по стойкости к среде;
НН2Б - невставной с ловителем, цельным цилиндром исполнения ЦБ, нормального исполнения по стойкости к среде (рисунок 20);
НН2Б…И - то же, абразивостойкого исполнения по стойкости к среде;
НН2БТ…И - то же, с полым штоком, абразивостойкого исполнения по стойкости к среде;
НН2БУ - невставной с ловителем, разгруженным цельным цилиндром исполнения ЦБ, нормального исполнения по стойкости к среде.
Рис. 4 Скважинный штанговый насос исполнения НН2Б и НН2Б
- цилиндр; 2 - шток; 3 - клетка плунжера; 4 - плунжер; 5 - нагнетательный клапан; 6 - шток ловителя; 7 - всасывающий клапан; 8 - седло конуса.
Все насосы типа НН2 - одноплунжерные, одноступенчатые.
Замковая опора типа ОМ предназначена для закрепления цилиндра скважинных насосов исполнений НВ1 и НВ2 в колонне насосно-компрессорных труб. Высокая точность изготовления поверхностей деталей опоры обеспечивает надежную герметичную фиксацию цилиндра насоса в насосно-компрессорных трубах на заданной глубине скважины и одновременно предотвращает искривление насоса в скважине.
Замковая опора ОМ (рисунок 4) состоит из опорного кольца 2, пружинного якоря 3, опорной муфты 4, кожуха 5 и переводников 1 и 6.
Переводник имеет на верхнем конце гладкую коническую резьбу, при помощи которой опора соединяется с колонной насосно-компрессорных труб. Кольцо изготавливают из нержавеющей стали. Конической внутренней фаской оно сопрягается с ответной конической поверхностью конуса замка насоса и обеспечивает герметичную посадку насоса. Якорь предотвращает срыв насоса с опоры от усилий трения движущегося вверх плунжера в период запуска в работу подземного оборудования. Максимальное усилие срыва замка 3 ё 3.5 кН.
Рис.5 Замковая опора
ВАРИАНТЫ КРЕПЛЕНИЯ НАСОСОВ
Рис.6 Крепление вставных насосов
Применение насосов НН предпочтительно в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом, а насосы типов НВ в скважинах с небольшим дебитом, при больших глубинах спуска (рисунок 6). Чем больше вязкость жидкости, тем принимается выше группа посадки. Для откачки жидкости с высокой температурой или повышенным содержанием песка и парафина рекомендуется использовать насосы третьей группы посадки. При большой глубине спуска рекомендуется применять насосы с меньшим зазором. Насос выбирают с учетом состава откачиваемой жидкости (наличия песка, газа и воды), ее свойств, дебита и глубины его спуска, а диаметр НКТ - в зависимости от типа и условного размера насоса.
. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Теоретическая производительность ШСН равна
- м3/сут.,
Где 1440 - число минут в сутках;
- диаметр плунжера наружный;
- длина хода плунжера;
- число двойных качаний в минуту.
Фактическая подача всегда .
Отношение , называется коэффициентом подачи, тогда , где изменяется от 0 до 1.
В скважинах, в которых проявляется так называемый фонтанный эффект, т.е. в частично фонтанирующих через насос скважинах может быть . Работа насоса считается нормальной, если .
Коэффициент подачи зависит от ряда факторов, которые учитываются коэффициентами , где коэффициенты:
- деформации штанг и труб;
- усадки жидкости;
- степени наполнения насоса жидкостью;
- утечки жидкости.
Где , где - длина хода плунжера (определяется из условий учета упругих деформаций штанг и труб); - длина хода устьевого штока (задается при проектировании).
,
,
где - деформация общая; - деформация штанг; - деформация труб.
,
где - объемный коэффициент жидкости, равный отношению объемов (расходов) жидкости при условиях всасывания и поверхностных условиях.
Насос наполняется жидкостью и свободным газом. Влияние газа на наполнение и подачу насоса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса
,
где - газовое число (отношение расхода свободного газа к расходу жидкости при условиях всасывания).
Коэффициент, характеризующий долго пространства, т.е. объема цилиндра под плунжером при его крайнем нижнем положении от объема цилиндра, описываемого плунжером. Увеличив длину хода плунжера, можно увеличить . Коэффициент утечек
где - расход утечек жидкости (в плунжерной паре, клапанах, муфтах НКТ); - величина переменная (в отличие других факторов), возрастающая с течением времени, что приводит к изменению коэффициента подачи.
Оптимальный коэффициент подачи определяется из условия минимальной себестоимости добычи и ремонта скважин.
Уменьшение текущего коэффициента подачи насоса во времени можно описать уравнением параболы:
,
где - начальный коэффициент подачи нового (отремонтированного) насоса; - полный период работы насоса до прекращения подачи (если причина - износ плунжерной пары, то означает полный, возможный срок службы насоса); - показатель степени параболы, обычно равный двум; - фактическое время работы насоса после очередного ремонта насоса. Исходя из критерия минимальной себестоимости добываемой нефти с учетом затрат на скважино-сутки эксплуатации скважины и стоимости ремонта, А.Н. Адонин определил оптимальную продолжительность межремонтного периода
,
где - продолжительность ремонта скважины; - стоимость предупредительного ремонта; - затраты на скважино-сутки эксплуатации скважины, исключая .
Подставив вместо , определим оптимальный конечный коэффициент подачи перед предупредительным подземным ремонтом .
Если текущий коэффициент подачи станет равным оптимальному (с точки зрения ремонта и снижения себестоимости добычи), то необходимо остановить скважину и приступить к ремонту (замене) насоса.
Средний коэффициент подачи за межремонтный период составит:
.
Анализ показывает, что при допустимая степень уменьшения подачи за межремонтный период составляет 15 ё 20 %, а при очень больших значениях она приближается к 50 %.81850Увеличение экономической эффективности эксплуатации ШСН можно достичь повышением качества ремонта насосов, сокращением затрат на текущую эксплуатацию скважины и ремонт, а также своевременным установлением момента ремонта скважины.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
.) В.В. Андреев, К.Р. Уразков Справочник по добыче нефти 2000г. 374 стр.
.) www.ngfr.ru/ngd.html?neft14
.) www.Neftandgaz.ru/?p=687