Научные основы разработки нефтяных месторождений

Введение

В настоящее время наблюдается значительное снижение объемов добычи нефти. Это происходит по многим причинам. Основная из них — вступление месторождений в позднюю стадию разработки, которая характеризуется повышенной обводненностью продукции, увеличением числа ремонтов скважин и снижением дебитов скважин по жидкости. Поэтому особое значение приобретает проблема повышения эффективности эксплуатации добывающих скважин.Факторами, влияющими на работу УЭЦН в скважинах, являются газ, вода, отложения солей и парафина, наличие механических примесей в добываемой из пласта жидкости. Их можно объединить в группу геологических причин, поскольку своим происхождением они обязаны условиями формирования нефтяной залежи.Принципы добычи жидкости из скважины, такие как интенсификация, поддержание пластового давления, повышение нефтеотдачи, являясь по своему виду технологическими приемами, несомненно, воздействуют на геологические факторы, ослабляя или усиливая их. В отдельную группу можно выделить причины, обусловленные конструкцией скважины или УЭЦН. К ним относятся диаметр эксплуатационных колонн, кривизна скважин, исполнение узлов и деталей УЭЦН.Перечисленные выше факторы относятся к осложнениям, так как воздействуют порознь или совместно, вызывают ухудшение технико-экономических показателей эксплуатации скважин, оборудованных УЭЦН.Изучение накопленного научного и производственного опыта позволит выбрать правильные направления для совершенствования эксплуатации установками электроцентробежных насосов в осложненных условиях.1 Принцип работы и схемы установки ЭЦНУстановка ЭЦН является сложной технической системой и, несмотря на широко известный принцип действия центробежного насоса, представляет собой совокупность оригинальных по конструкции элементов. Принципиальная схема УЭЦН приведена на рисунке 1.Рисунок 1 - Принципиальная схема УЭЦНУстановка состоит из двух частей: наземной и погружной. Наземная часть включает автотрансформатор 1, станцию управления 2, иногда кабельный барабан 3 и оборудование устья скважины 4. Погружная часть включает колонну НКТ 5, на которой погружной агрегат спускается в скважину, бронированный трехжильный электрический кабель 6, по которому подается питающее напряжение погружному электродвигателю и который крепится к колонне НКТ специальными зажимами 7. Погружной агрегат состоит из многоступенчатого центробежного насоса 8, оборудованного приемной сеткой 9 и обратным клапаном 10. Часто в комплект погружной установки входит сливной клапан 11, через который сливается жидкость из НКТ при подъеме установки. В нижней части насос сочленен с узлом гидрозащиты (протектором) 12, который, в свою очередь, сочленен с погружным электродвигателем 13. В нижней части электродвигатель 13 имеет компенсатор 14.1) Погружной центробежный насос (рисунок 2) конструктивно представляет собой совокупность ступеней небольшого диаметра, состоящих, в свою очередь, из рабочих колес и направляющих аппаратов, размещаемых в корпусе насоса (трубе).Рисунок 2 - Схема центробежного электронасосаРабочие колеса, изготавливаемые из чугуна, бронзы или пластических материалов, крепятся на валу насоса со скользящей посадкой с помощью специальной шпонки. Верхняя часть сборки рабочих колес (вала насоса) имеет опорную пяту (подшипник скольжения), закрепляемую в корпусе насоса. Каждое рабочее колесо опирается на торцевую поверхность направляющего аппарата. Нижний конец насоса имеет подшипниковый узел, состоящий из радиально-упорных подшипников. Узел подшипников изолирован от откачиваемой жидкости и в некоторых конструкциях вал насоса уплотняется специальным сальником. Погружной центробежный насос выполняется в виде отдельных секций с большим числом ступеней в каждой секции (до 120), что позволяет собирать насос с необходимым напором. Отечественная промышленность выпускает насосы обычного и износостойкого исполнения. Насосы износостойкого исполнения предназначены для откачки из скважин жидкостей с определенным количеством механических примесей (указывается в паспорте насоса). Каждый погружной центробежный насос имеет свой шифр, в котором отражены диаметр колонны, подача и напор. Например, насос ЭЦН6-500-750 - электрический центробежный насос для обсадных колонн диаметром 6, с оптимальной подачей 500 м3/сут при напоре 750 м.Принцип действия насоса можно представить следующим образом: жидкость, засасываемая через приемный фильтр, поступает на лопасти вращающегося рабочего колеса, под действием которого она приобретает скорость и давление. Для преобразования кинетической энергии в энергию давления жидкость, выходящая из рабочего колеса, направляется в неподвижные каналы переменного сечения рабочего аппарата, связанного с корпусом насоса, затем жидкость, выйдя из рабочего аппарата попадает на рабочее колесо следующей ступени и цикл повторяется. Центробежные насосы рассчитаны на большую скорость вращения вала.2 Обслуживание и ремонт установки ЭЦНОбслуживание установок в процессе эксплуатации осуществляется службами ЦДНГ, контроль за работой УЭЦН производится не реже одного раза в неделю.По прибытии на скважину оператор ЦДНГ производит внешний осмотр нефтяного оборудования (герметичность фонтанной арматуры), установку стоек под кабель, проверяет общее состояние куста и режим работы установки (отмечает показания приборов в СУ: нагрузка и напряжение, производит замер дебита, динамического уровня, давления затрубного).Оператор ЦДНГ производит замеры следующих параметров работы установки: дебита скважины; буферного, затрубного и линейного давлений; рабочего тока; динамического уровня; сопротивления изоляции; через 1 сутки — после вывода на стабильный режим (контрольный замер). Отбор проб на содержание КВЧ в продукции оператор ЦДНГ осуществляет: при выводе на режим (жидкость глушения); через двое суток после вывода на режим; один раз в полугодие в процессе дальнейшей эксплуатации.Результаты анализа проб записываются в эксплуатационный паспорт УЭЦН. Отбор проб на обводненность производится после вывода на режим, далее не реже двух раз в месяц с записью результатов анализа в эксплуатационный паспорт УЭЦН.При необходимости, по специальному графику, скважина должна подвергаться технологическим операциям для борьбы с отложениями парафина, солей, мех. примесей с отметкой об этом в паспорте УЭЦН.При длительных остановках УЭЦН (более 10 дней) запуск в работу производят с прослеживанием динамического уровня и прекращают контроль за работой только после выхода скважины на установившийся режим работы.НГДУ обязано поддерживать в порядке кабельные эстакады, площадки для размещения наземного оборудования УЭЦН, подъездные пути к ним.Ремонт и обслуживание УЭЦН:- текущий и капитальный ремонт ЭЦН;- текущий и капитальный ремонт ПЭД;- текущий и капитальный ремонт гидрозащиты, газосепараторов, диспергаторов;- техническое обслуживание и текущий ремонт станций управления, трансформаторов.Наиболее часто в УЭЦН выходят из строя узлы скважинного электро-привода (погружной электродввигатель и кабель) : 80% ремонтов установок связано с выходом из строя этих узлов. Реже подвергаются ремонту насос и гидрозащита двигателя.В насосе обычно ремонтируются рабочие колёса и направляющие ап-параты, заменяются текстолитовые кольца рабочих колёс, подшипники скольжения.Для ремонта скважинного оборудования в НГДУ имеются специализированные мастерские. Линия ремонта скважинного насоса имеет стеллажи и лебёдки для выпрессовки ступеней насоса из корпуса и запрессовкиих в корпус. На стелажах сборку ротора насоса разбирают на детали, которые идут на мойку. Мойка должна быть механизированна, поскольку очищение деталей от нефти, парафина и солей - трудоёмкая операция с применением керосина и других вредных моющих средств. В рабочих колёсах заменяют текстолитовые кольца, а при повреждении самого рабочего колеса или направляющего аппарата их обычно заменяют полностью. В некоторых случаях возможна вырезка на токарном станке изношенных мест и запрессовка на их место (в рабочее колесо или направляющий аппарат) новых элементов этих деталей.Ремонт и испытание погружного кабеля, изготовление кабельных линий из нового кабеля.- технология ремонта предусматривает следующие работы:- очистку наружной поверхности от грязи, нефти, парафина и.д.;- разборку насоса на специальном стеллаже с применением механического ключа для развинчивания корпуса и лебёдки с целью извлечения пакета;- разборку пакета и отдельных узлов;- мойку разобранных частей;- дефектовку разобранных деталей и подшипников;- пополнение комплекта деталей, подшипников, деталей и узлов насоса вместо забракованных;- сборку, смазку и регулировку насоса;- испытание насоса в соответствии с техническими условиями;- проверку крепления насоса и его герметичности, пайку и лужение швов;- установку упаковочных крышек.Отремонтированный собранный насос проверяется на свободу вращения вала, величину его осевого люфта.3 Техника безопасности при эксплуатации УЭЦНВсе работы по монтажу, демонтажу и эксплуатации установок погружных центробежных насосов необходимо выполнять в строгом соответствии с Правилами безопасности в нефтегазодобывающей промышленности, Правилами технической эксплуатации электроустановок, Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок и требованиями инструкций.Специальные требования по безопасному ведению работ предусматривают выполнение следующих правил. 1. Станок-качалка должен быть установлен так, чтобы исключалось соприкосновение движущихся частей его с деталями вышки или мачты, а также фундамента и грунта.2. Устье скважины должно быть оборудовано устьевой арматурой, позволяющей отбирать газ из за трубного пространства и проводить исследовательские работы.3. Верхний торец устьевого сальника должен возвышаться над уровнем площадки не более чем на 1 м.4. При набивке уплотнения устьевого сальника крышка его должна удерживаться на полированном штоке специальным зажимом.5. Устьевой сальник скважины с возможными фонтанными проявлениями должен иметь конструкцию, позволяющую безопасно проводить набивку.6. При крайнем нижнем положении головки балансира расстояние между траверсой подвески полированного штока или штангодержателем и устьевым сальником должно быть не менее 20 см.7. Установку противовесов на балансире разрешается производить при соединенном балансире с кривошипно-шатунным механизмом и сальниковым штоком.8. Балансирные противовесы станков-качалок должны состоять из секций весом не более 40 кг каждая и быть надежно закреплены.9. Канатная и цепная подвески должны сниматься и надеваться специальным приспособлением с пола или с переносных лестниц, площадок.10. При уравновешивании станка-качалки, перестановке пальцев кривошипов и динамометрировании для фиксации требуемого положения балансира следует пользоваться тормозными устройствами.11. Подвеска головки балансира должна соединяться с полированным штоком специальным приспособлением.12. Запрещается поворачивать шкив станка-качалки вручную и тормозить его путем подкладывания трубы, лома и других предметов в спицы.13. При перестановке или смене пальцев кривошипно-шатунного механизма шатун следует надежно крепить к стойке станка-качалки, а на сальниковый шток следует устанавливать зажим.14. Еженедельно следует проверять надежность болтовых, шпоночных соединений станков-качалок. Эти работы проводятся при остановленных, заторможенных станках-качалках и вывешенном на отключающем устройстве предупредительном плакате « Не включать- работают люди».15. Запрещается проходить под балансиром работающего станка-качалки.16. Перед пуском станка-качалки необходимо убедиться в том, что редуктор СК не заторможен, ограждения установлены и в опасной зоне нет людей, и только после подачи сигнала о пуске включать СК в работу.17. При посторонних стуках в частях оборудования СК следует немедленно остановить СК и сообщить мастеру.18. До начала ремонтных работ на скважине, оборудованной ручным, автоматическим или дистанционным запуском СК, привод должен быть отключен, а на отключающем устройстве вывешен плакат« Не включать - работают люди».19. На скважинах с автоматическим и дистанционным управлением вблизи пускового устройства на видном месте должны быть укреплены щитки с надписью « Внимание: Пуск автоматический». Такая же надпись должна быть на пусковом устройстве. Пусковое устройство СК должно находиться в непосредственной близости от тормоза.21. Все СК должны иметь прочные металлические ограждения, исключающие возможность попадания людей и животных под вращающиеся части станка. Для удобства во время ремонта ограждения должны выполняться съемными, перильчатого типа. Шкив электродвигателя СКН и приводные ремни ограждаются съемным ограждением сетчатого типа с установкой лобового щита.22. При пуске и остановке насоса должна быть проверена правильность открытия и закрытия соответствующих задвижек. Запрещается пуск поршневых насосов при закрытой задвижке на нагнетательной линии.Ответственность за пожарную безопасность, своевременное выполнение противопожарных мероприятий и исправное содержание средств пожаротушения возложена на мастеров бригады, а также инженерно-технических работников подразделения. Лица, ответственные за пожарную безопасность, обязаны знать соответствующие правила и ежегодно проводить проверку знаний и каждый квартал проводить инструктажи в бригадах и требовать строгого выполнения их всеми работниками.Все производственные, подсобные, бытовые объекты должны иметь хорошие подъезды, располагаться на определенном расстоянии от складов горючих материалов и" должен иметь противопожарное оборудование.Бригада должна быть обеспечена химическими огнетушителями (пенными и углекислотными ОХП-10, ОП-50, ОУ-2, У-5), ящиком с песком 0,5 м , кошмой, бочками с водой - 250 литров и комплектом инструмента (лопаты - 2 шт, ломы - 2 шт, багры - 2 шт, топор - 1 шт), ведрами. В радиусе 50м вокруг скважины должна быть выкошена трава, территория очищена от валежника и листьев.Запрещается: хранить бензин и другие легковоспламеняющиеся материалы, а также кислоты в стеклянной посуде в вагончиках, где размещаются люди; загромождать проходы и подъезды к зданиям, источникам воды, средствам пожаротушения; курить и применять открытый огонь в хранилищах ГСМ, гаражах; хранить горючие жидкости в открытой посуде и в стеклянной таре, а также держать их запас в производственных помещениях в количествах, превышающих сменную потребность; мыть детали керосином и бензином в неприспособленных для этого помещениях; применять воду для тушения горячих жидких углеводородов при наличии в помещении карбида кальция.Обтирочные материалы следует хранить в закрытых металлических ящиках. Использованные материалы по окончании работы должны быть убраны в безопасное место или уничтожены.На рабочих местах должны быть вывешены: схема оповещения при пожаре с номерами пожарной части и диспетчерской службой, инструкции плакаты, предупредительные надписи по технике безопасности. На каждом объекте должен быть журнал замечаний по технике безопасности, куда заносятся результаты проверки состояния техники безопасности руководителями работ или лицами, отвечающими за безопасность работ. 

Список использованной литературы

1. Крылов А.П., Глоговский М.М. Научные основы разработки нефтяных месторождений / А.П. Крылов, М.М. Глоговский. - М.: «ИКИ», 2004 - 416 с.2. «Производительность скважин» / Хеманта Мукерджи. - Москва. 2001.-183с.3.«Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» / В.С. Бойко-М.Недра,1990г.4. Хеманта Мукерджи «Производительность скважин», Москва. 2001.-183с.5. Локтев А.В., Болгов И.Д., Гибадуллин А.Г. Влияние механических примесей на работу механизированного фонда нефтяных скважин // Нефтепромысловое дело. -1992.-N6. -с.33-35.6. Нефтепромысловое оборудование / Е.И. Бухаленко, В.В. Вергинова - М.: Изд-во Искра, 1997г. - 421с.7. Камалетдинов Р.С. Oсложненные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Cпособы борьбы с мехпримесями // Инженерная практика - №2.- 2010.8. И.И.Кагарманов «Техника и технология добычи нефти», Томск. 2005.-176с.9. В.Н. Ивановский, Дарищев В.И. Скважинные насосные установки для добычи нефти. - М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002.- 824 с.