книги / Оборудование для добычи нефти и газа. Т. 1

Насосная установка УНБ1Р-100*250 на раме состоит из силового агрегата, трансмиссии, насоса, манифольда, вспомогательного трубо­ провода, мерного бака, системы управления, электрооборудования и кабины оператора. Привод насоса - от дизельного двигателя через ко­ робку передач.

Во всех установках (табл. 2.2.3) насос - трехплунжерный горизон­ тальный одностороннего действия.

Блок для подачи воды состоит из смонтированных на общей раме центробежного насоса и силовой установки, выполненной на базе дви­ гателя ГАЗ-52А.

Насосная установка УНБ]-160*63 отличается от установки УНБ1J60*40 по основным техническим показателям, в частности по макси­ мальному давлению (в первом случае - 63 МПа, во втором - 40 МПа) и мощности.

Насосная установка УНБ1Р-]60*40 состоит из силового агрегата, насоса, мерного бака, вспомогательного трубопровода, манифольда и системы управления, смонтированных на общей раме.

Конструкция насосных установок для цементирования скважин обеспечивает нагнетание различных неагрессивных жидкостей при це­ ментировании, гидравлическом разрыве пластов, гидропескоструйной перфорации и других промывочно-продавочных работах в нефтяных и газовых скважинах.

Насосная установка УНБ1-160у-40 состоит из блока для подачи во­ ды в смесительное устройство, трехллунжерного насоса высокого дав-

ления для закачки жидкости в скважину, мерного бака, манифольда, вспомогательного разборного трубопровода и механизмов управления установкой. Все оборудование установлено на двух монтажных рамах, прикрепленных к лонжеронам шасси автомобиля.

Силовой агрегат, выполненный на базе дизельного двигателя с двухдисковой фрикционной муфтой сцепления постоянно замкнутого типа и коробкой передач, оборудован системами водяного охлаждения и смазки, а также подогревателем ПЖД-44 для запуска дизельного дви­ гателя в холодное время года.

Насос высокого давления - поршневой горизонтальный двухцилин­ дровый двустороннего действия.

Насосная установка УНБ1-400у-40 (рис. 2.2.18) состоит из силового агрегата /, промежуточного вала, коробки передач 2, трехплунжерного насоса 5 с навесным редуктором, мерного бака 6, манифольда 3, вспо­ могательного трубопровода 8, блока для подачи воды в смесительное устройство 7, поста управления 4, автошасси 9.

Насосная установка УН1-630*700Л отличается от УНБ1-400у-40 техническими показателями (подача, давление, мощность), а также от­ сутствием на транспортной базе мерного бака (рис. 2.2.19).

Более подробно конструктивные особенности передвижных насосных агрегатов и установок для закачки технологических жидкостей в экс­ плуатационные и нагнетательные скважины будут рассмотрены далее.

2.2.4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИН

При проведении профилактических и ремонтных работ в скважинах возможно воздействие на призабойную зону пласта (ПЗС) с помощью различного рода струйных аппаратов, используя управляемые волновые процессы.

Известен способ управляемого воздействия на откачиваемую среду в скважине при работе скважинной струйной установки, включающий по­ дачу по колонне насосно-компрессорных труб жидкой рабочей среды в сопло струйного аппарата (СА), увлечение рабочей средой откачиваемой из скважины среды, их смешение в струйном аппарате и подачу смеси на поверхность [17]. Однако в данном способе оказывается только пассив­ ное воздействие на призабойную зону скважины путем создания перепа­ да давления струйным аппаратом (депрессии). Более результативным является способ управляемого волнового воздействия с последующими циклическими депрессиями, включающий подачу по колонне насосно­ компрессорных труб жидкого рабочего агента в сопло СА и гидроим­ пульсную обработку ПЗС рабочим агентом с откачкой из скважины про­ дукции пласта струйным аппаратом [17]. Этот способ позволяет активно

воздействовать на призабойную зону скважины, способствуя интенси­ фикации процесса откачки жидкой среды из скважины. Однако в нем при переводе работы с одного режима работы (гидроимпульсной обра­ ботки прискважинной зоны) к следующему (откачке среды из скважи­ ны), требуется проведение достаточно сложной процедуры перена­ стройки оборудования, что снижает эффективность использования ус­ тановки в целом. Кроме того, не в полной мере реализуются возможно­ сти применяемого оборудования при откачке среды из скважины струйным аппаратом.

Таким образом, эффективность данного способа может быть повы­ шена за счет интенсификации использования оборудования, снижая его непроизводительные простои и интенсифицируя процесс управляемого волнового воздействия на призабойную зону скважины.

Это достигается тем, что во время гидроимпульсной обработки фик­ сируют момент выхода кольматирующих частиц на поверхность вместе с рабочим агентом, после чего завершают гидроимпульсную обработку призабойной зоны скважины. Гидроимпульсное устройство устанавли­ вают на высоте 2...5 м выше верхнего уровня интервала перфорации. В СА устанавливают управляющий клапан и при подаче рабочего агента или механическим поворотом колонны НКТ производят установку пакера (гидравлического, гидромеханического или механического) в про­ странстве между гидроимпульным устройством и струйным аппаратом и под давлением жидкого рабочего агента с помощью управляющего клапана сообщают вход в сопло струйного аппарата с колонной труб выше управляющего клапана, а приемную камеру струйного аппарата - с колонной труб ниже управляющего клапана. После этого путем пода­ чи рабочего агента в сопло струйного аппарата осуществляют откачку пластовой жидкости с кольматирующими частицами на поверхность, при этом непрерывную откачку чередуют с циклической депрессией при ее максимальном значении 3...25 МПа, которая в каждой конкрет­ ной скважине не должка приводить к разрушению цементного кольца и призабойной зоны скважины, а также к снижению забойного давления до величины давления насыщения нефти газом.

Существенное влияние на эффективность работ оказывает последо­ вательность операций, проводимых при осуществлении управляемого волнового воздействия (УВВ) с созданием последующих циклических депрессий на пласт. Известно, что радиальная подача рабочего агента с большой скоростью с помощью различного вида гидроимпульсных устройств (кавитаторов, гидроструйных перфораторов, мультипликато­ ров и других возможных устройств) позволяет значительно интенсифи­ цировать приток откачиваемой среды в скважину. Особенно сильного

воздействия можно добиться путем использования гидроимлульсных устройств, в которых удается достигнуть подачи рабочего агента с об­ разованием в последнем кавитационных каверн и формированием ла­ винообразного процесса их схлопывания. Основное преимущество это­ го способа достигается за счет того, что удается добиться практически непрерывного технологического процесса при переходе с режима гид­ роимпульсной обработки призабойной зоны скважины к режиму откач­ ки смеси жидкой среды и кольматируюших частиц выносимых из сква­ жины. Это достигается путем установки в скважине в зоне размещения струйного аппарата управляющего клапана и размещением гидроим­ пульсного устройства на высоте 2...5 м выше верхнего уровня зоны интервала перфорации. Размещение гидроимпульсного устройства ни­ же 2 м над верхней зоной перфорации может привести к ухудшению процесса формирования жидкостного потока в призабойной зоне сква­ жины с соответствующим снижением производительности по откачи­ ваемой среде. Подъем гидроимпульсного устройства выше 5 м над верхним уровнем интервала перфорации снижает эффективность от­ качки жидкой среды из скважины струйным аппаратом, что также не­ целесообразно. Большое значение имеет момент перехода от одного режима работы к другому. Поэтому фиксация начала выноса кольматирующих частиц на поверхность позволяет вовремя перейти к интенсив­ ной откачке кольматирующих частиц из скважины, что предотвращает возможность их повторного осаждения в скважине и прекращает про­ должение уже не дающей дальнейшего повышения производительности обработки призабойной зоны скважины в активном режиме воздейст­ вия. Установка практически одновременно пакера и управляющего клапана позволяет быстро разделить скважину на верхнюю и нижнюю зоны без проведения сложных операций по установке пакера и замене оборудования. Это позволяет использовать колонну труб как в режиме обработки призабойной зоны, так и в режиме откачки струйным аппа­ ратом. Не меньшее значение имеет организация процесса откачки в сочетании с предшествующей обработкой призабойной зоны скважины.

Чередование непрерывной откачки с периодами депрессии (при уровне депрессии в диапазоне от 3 до 25 МПа) позволяет создать режим, обес­ печивающий максимальный вынос кольматируюших частиц из скважи­ ны, что в конечном итоге позволяет интенсифицировать процесс подго­ товки скважины и восстановления продуктивной эксплуатации скважи­ ны. Очень важно, что при этом достигается возможность повысить фа­ зовую проницаемость для откачиваемой из скважины жидкой среды, например нефти. При создании депрессии на пласт следует ограничи­ вать ее величину (РК13= 1,5 МПа/пог. м).

На рис. 2.2.20 представлена схема струйной установки для обеспе­ чения вышеописанного способа управляемого волнового воздействия с последующими циклическими депрессиями на пласт [17].

Установка содержит колонну НКТ /, струйный аппарат 2, пакер 3 и гидроимпульсное устройство 4. Струйный аппарат 2 выполнен с воз­ можностью установки управляющего клапана 5, который состоит из зо­ лотниковой втулки 6, установленной с возможностью осевого перемеще­ ния, и сбрасываемого клапана 7. По колонне 1 насосно-компрессорных труб подают в гидроимпульсное устройство 4 рабочий агент и произво­ дят гидроимпульсную обработку прискважинной зоны до момента вы­ хода кольматирующих частиц на поверхность вместе с рабочим аген­ том, после чего обработку завершают иг гидроимпульсное устройство 4 устанав­ ливают на высоте 2...5 м выше верхне­ го уровня интервала перфорации. Затем в струйном аппарате 2 (в его золотни­ ковой втулке 6) устанавливают сбрасы­ ваемый клапан 7 и путем подачи рабочей среды в гидравлический или гидромеха­ нический пакер 3, либо путем механиче­

ского поворота колонны I НТК произво­ дят установку соответственно гидравли­ ческого, гидромеханического или меха­ нического пакера 3 в пространстве меж­ ду гидроимпульсным устройством 4 и струйным аппаратом 2. Затем давлением жидкой рабочей среды с помощью уп­ равляющего клапана 5 сообщают вход в сопло струйного аппарата 2 с колонной / труб выше управляющего клапана 5 и приемную камеру струйного аппарата с колонной / труб ниже управляющего клапана 5. По колонне НТК подают жидкую рабочую среду в сопло струй­ ного аппарата 2 и за счет этого откачи-

Рис. 2.2.20. С хем а р е а л и за ц и и с п о с о б а в о з д е й с т ­

вия на п р и за б о й н ую зо н у с к ва ж и н ы :

вают струйным аппаратом из скважины жидкую среду с кольматирующими частицами на поверхность, чередуя непрерывную откачку с цик­ лической депрессией, величиной от 3 до 25 МПа. При этом, как отмеча­ лось выше, при выборе конкретной величины депрессии принимают во внимание возможное разрушение цементного кольца и призабойной зоны скважины при излишне высокой величине депрессии. Кроме того, депрессию выбирают такой, чтобы она не приводила к снижению за­ бойного давления до давления насыщения нефти газом.

На рис. 2.2.21, 2.2.22 приведены схемы размещения соответственно подземного и наземного оборудования при проведении таких операций.

Исходя из практики применения струйных аппаратов в нефтедобы­ вающей промышленности, была разработана конструкция СА, исклю­ чающая многие недостатки известных кон­

струкций [17].

Конструкция скважинного струйного ап­ парата содержит установленный на колонне НКТ корпус СА с выполненной в нем при­ емной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором; при этом колонна труб сообщена с гидрав­ лической полостью пакера, установленного на ней. Данный струйный аппарат позволяет проводить различные работы в скважине до момента подачи рабочей среды в сопло ап­ парата, а затем одновременно с подачей ра­ бочего агента производить установку паке­ ра, что существенно упрощает процесс его подготовки к интенсивной эксплуатации. Однако и эта конструкция не позволяет про­ водить работы по интенсивному воздейст­ вию на ПЗС, например, рабочим агентом, что, как правило, требует извлечения СА на поверхность и спуска в скважину специаль­ ного оборудования для проведения работ по повышению производительности скважин.

Рис. 2.2.2 J. Схема размещения подземного оборудова­ ния при воздействии на пласт по технологии управ­ ляемого волнового воздействия:

Как следствие, имеют место длительные простои насосного оборудова­ ния с соответствующим снижением добычи нефти.

Для увеличения времени использования СА применяется технология без извлечения оборудования из скважины. При этом колонна 'груб со­ общена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб, приемная камера сопло и камера смешения с диффузором разме­ щены в корпусе со стороны внешней поверхности колонны труб. В корпусе симметрично колонне труб выполнен сообщенный с последней перепускной канал, и в нем установлена золотниковая втулка с цанго­ выми лепестками. Ниже, со стороны входа в сопло, в корпусе выполнен сообщаемый одновременно с соплом и с гидравлической полостью па­ кера распределительный канал. Параллельно к распределительному каналу в корпусе выполнен подводящий канал, сообщенный с прием­ ной камерой, при этом подводящий и распределительный каналы со­ общены с колонной труб в зоне установки золотниковой втулки. Втулка установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала и зафиксирована в верхнем положении по­ средством цанговых лепестков. В стенке золотниковой втулки выпол­ нены верхнее и нижнее перепускные отверстия, причем возможность ее перемещения в нижнее положение предусмотрена за счет сбрасываемо­ го клапана с разделением колонны труб (под давлением нагнетаемой жидкой рабочей среды) на верхнюю и нижнюю зоны. Через верхнее перепускное отверстие распределительный канал сообщается с верхней зоной колонны труб, а через нижнее перепускное отверстие подводя-

щий канал сообщается с нижней зоной колонны труб. Как показали проведенные исследования, расположение сопла, камеры замещения, диффузора и приемной камеры со стороны внешней поверхности ко­ лонны НТК и выполнение в зоне размещения СА перепускного канала с остановленной в нем золотниковой втулкой, фиксируемой в своем верхнем положении с помощью цанговых лепестков, позволяет создать однотрубную конструкцию струйного аппарата и резко снизить гидрав­ лические потери по сравнению с двухтрубными конструкциями, одно­ временно позволяя проводить работы по повышению производительно­ сти скважины, например, путем проведения гидроимпульсной обработ­ ки ПЗС с помощью гидроимпульсных устройств, устанавливаемых ни­ же СА на колонне труб. Данная конструкция позволяет с наименьшими гидравлическими потерями производить подачу рабочего агента в гид­ роимпульсное устройство через золотниковую втулку, которая предот­ вращает поступление рабочего агента в проточную часть СА, что сни­ жает непроизводительные потери рабочего агента и одновременно снижает вероятность засорения проточной части (в первую очередь сопла) струйного аппарата кольматирующими частицами во время об­ работки нижней части скважины и ПЗС. В установке выполнен парал­ лельно расположенный канал для подвода откачиваемой среды - подво­ дящий канал и канал для подвода жидкой рабочей среды к соплу СА - распределительный канал; при этом последний может быть одновре­ менно использован для подачи жидкой среды в гидравлическую по­ лость пакера. В результате этого, расположенный со стороны внешней поверхности колонны труб струйный аппарат оказывает минимальное гидравлическое сопротивление для протекания среды в период прове­ дения работ с гидроимпульсным устройством и в то же время обеспе­ чивает эффективную откачку жидкой скважинной среды во время рабо­ ты струйного аппарата. Легко извлекаемый из скважины сбрасываемый клапан позволяет быстро менять режим работы установки с откачки на режим гидроимпульсной обработки и обратно, что особенно важно при проведении ремонтных и профилактических работ, поскольку позволя­ ет резко сократить простой скважин.

Таким образом, достигается выполнение поставленной задачи по­ вышения эффективности использования скважинного струйного аппа­ рата за счет проведения работ без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соответствующим снижением его простоя.

На рис. 2.2.23 представлены продольный разрез разработанною скважинного струйного аппарата (п), а также продольный разрез струй­ ного аппарата с выполнением подводящего канала и установленным сбрасываемым клапаном (б) [17].

по