Погружная насосная установка с подпорным струйным насосом для эксплуатации нефтяных скважин с боковыми стволами

Размещено на http://www.allbest.ru/

РГУ нефти и газа И.М. Губкина

ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С ПОДПОРНЫМ СТРУЙНЫМ НАСОСОМ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН С БОКОВЫМИ СТВОЛАМИ

А.Б. Мырзамуратов

На протяжении последнего десятилетия эффективно реализуются проекты по бурению боковых стволов. Бурение боковых стволов дает вторую жизнь скважине, позволяет вовлечь в разработку ранее неохваченные нефтеносные участки. Однако при эксплуатации таких скважин возникают определенные сложности. К осложняющим факторам при эксплуатации скважин с боковыми стволами относят:

· ограничение по диаметру боковых стволов (89, 102 мм);

· большое отклонение бокового ствола от вертикали (до 65°);

· интенсивный набор кривизны бокового ствола (до 8° на 10 м);

· ограничение эксплуатации по динамическому уровню.

Данные проблемы ограничивают возможность применения в боковых стволах стандартного насосного оборудования. Насосные установки малого габарита значительно повышают стоимость добычи нефти из-за дороговизны новой насосной техники. В этой связи, остаются актуальными работы по созданию более эффективных, с экономической и технической точки зрения, насосных систем для эксплуатации боковых стволов.

В рамках научной работы разработана новая схема насосной системы, выполненной на основе надежной и относительно дешевой насосной установки УЭЦН в пятом габарите, с размещением УЭЦН в основном стволе скважины. Ниже УЭЦН, в основном стволе скважины или в боковом стволе, размещают подпорный струйный насос. Подпорный струйный насос обеспечивает повышение давления на приеме УЭЦН, что способствует повышению эффективности работы насосной установки в целом.

В рамках данной работы решены следующие задачи: выполнена разработка конструкции новой насосной системы, подготовлена методика для подбора и расчета насосного оборудования. На основе программы «Насос струйный.xls» произведен гидравлический расчет системы «УЭЦН-струйный насос», определены оптимальные размеры проточной части струйного насоса. Разработана конструкторская документация и трехмерные модели (в среде SolidWorks), проведен прочностной анализ в пакете SolidWorks Simulation.

Выполненные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы подтвердили возможность эффективного применения новой насосной системы для добычи нефти.

Ключевые слова: боковой ствол, погружная насосная установка, УЭЦН, струйный насос, система байпасирования (Y-tool).

Актуальность исследования

На протяжении последнего десятилетия эффективно реализуются проекты по бурению боковых стволов. Бурение боковых стволов дает вторую жизнь скважине, позволяет вовлечь в разработку ранее неохваченные нефтеносные участки. Однако при эксплуатации таких скважин возникают определенные сложности. К осложняющим факторам при эксплуатации скважин с боковыми стволами относят:

· ограничение по диаметру боковых стволов (89, 102 мм);

· большое отклонение бокового ствола от вертикали (до 65°);

· интенсивный набор кривизны бокового ствола (до 8° на 10 м);

· ограничение эксплуатации по динамическому уровню.

Данные проблемы ограничивают возможность применения в боковых стволах стандартного насосного оборудования. Насосные установки малого габарита значительно повышают стоимость добычи нефти из-за дороговизны новой насосной техники. В этой связи, остаются актуальными работы по созданию более эффективных, с экономической и технической точки зрения, насосных систем для эксплуатации боковых стволов.

Цель работы

Разработка технического и методологического предложения для повышения эффективности работы насосной системы для эксплуатации боковых стволов нефтяных скважин.

Основные задачи исследования

1) Обзор и анализ существующих методов эксплуатации боковых стволов.

2) Разработка технического предложения по конструкции насосной установки.

3) Разработка методики для подбора и расчета насосного оборудования.

Научная новизна работы насосный оборудование боковой ствол

В рамках научной работы разработана новая схема насосной системы. На рисунке приведена схема насосной сиcтемы. Насосная установка выполнена на основе надежной и относительно дешевой УЭЦН в пятом габарите. Конструктивная особенность насосной установки состоит в том, что комплект этого оборудования оснащен нижним подпорным струйным насосом, на прием которого по хвостовику поступает флюид, затем выбрасывается в основной ствол скважины на прием ЭЦН, соответственно, увеличивается давление на приеме, что исключает попадание больших объемов газа в насосные ступени ЭЦН и позволяет ему работать с низкими динамическими уровнями без срыва подачи. Сопло струйного насоса через систему байпасирования сообщается с верхней высоконапорной частью основного центробежного насоса, где размещен газожидкостной сепаратор центробежного типа, который обеспечивает отделение воды из водонефтегазовой смеси. Хвостовик оснащен пакером, перекрывающим кольцевой канал между эксплуатационной колонной и хвостовиком. При внедрении установки нет необходимости спуска основного оборудования в боковой ствол малого диаметра, тем самым решается задача снижения риска возникновения аварий.

В результате проведенной работы разработана методика для подбора и расчета насосного оборудования. На основе программы «Насос струйный.xls» произведен гидравлический расчет системы «УЭЦН-Струйный насос», тем самым определены оптимальные размеры проточной части струйного насоса. Спроектирована конструкция погружной насосной установки и системы байпасирования, подготовлены чертежи, конструкторская документация, а также трехмерные модели деталей (в среде SolidWorks), проведен прочностной анализ в пакете SolidWorksSimulation.

Вывод

Выполненные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы подтвердили возможность эффективного применения новой насосной системы для добычи нефти

Таблица

Техническая характеристика насосной установки (НУ)

Список литературы

1. Сазонов Ю.А. Расчёты струйных насосов и компрессоров. Учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005.

2. Ивановский В.Н. Основные способы эксплуатации БС нефтяных скважин // Инженерная практика. 2011. № 9. С.34-38.

3. Патент № 112935. Погружная насосная установка. // Ивановский В.Н., Сазонов Ю.А., Якимов С.Б., Сабиров А.А., Пекин С.С., Деговцов А.В. Заявка на полезную модель № 2011142271/03. Опубликовано: 27.01.2012

4. Патент № 125250. Погружная насосная установка. // Мохов М.А., Сазонов Ю.А., Димаев Т.Н., Тигов П.Р. Заявка на полезную модель № 2012120690/03. - Опубликовано: 27.02.2013.

Размещено на Allbest.ru