Механизированные способы добычи нефти

1. Механизированные способы добычи нефти

2. Задачи

• Важность мех. добычи
• Типы мех. добычи
– Определить основные подземные части
оборудования
– Определить основные наземные части
оборудования
– Определить область применения и
ограничения
• Выбор типа мех. добычи

3. Потребность в мех. добыче

4. Потребность в мех. добыче

5. Потребность в мех. добыче

6. Цель мех. добычи

• Добыча при помощи насосов (понизить
забойное давление до уровня, которого
нельзя добиться естественным
фонтанированием, и, таким образом,
увеличить добычу)
• Газлифтная эксплуатация (увеличение
газового фактора для установления
естественного фонтанирования)

7. Методы механизированной добычи

8. Механизм подъема флюида

• Штанговый насос
– Возвратно-поступательные механические насосные штанги
• Гидравлический насос
– Жидкость высокого давления
• Электрический центробежный насос
– Электрический кабель
• Поступательный винтовой насос
– Поворачивающиеся механические насосные штанги
• Газлифтная эксплуатация
– Газ высокого давления

9.

10. Выбор способа мех. добычи

• Характеристики пласта и скважины
• Географическое положение
месторождения
• Проблемы эксплуатации
• Экономические критерии

11. Электроцентробежный насос

12. Подземное оборудование

Электродвигатель
Гидрозащита
Приемный модуль насоса
Насос
Кабельная линия
А так же вероятно: газосепаратор, диспергатор,
измерительные приборы, центратор и др.

13. Наземное оборудование

Клеммная коробка
Станция управления двигателем
Система частотного преобразователя
Датчики
Трансформатор
Генератор

14. ЭЦН

Устье
Добыча
Трансформаторы
Станция управления
двигателем
Клеммная
коробка
Колонна
Спускной клапан
Обратный клапан
Плоский
кабель двигателя
Звено НКТ
Насос
Приемный модуль
Концевая
кабельная муфта
Двигатель
Защита
Перфорация

15. График характеристики насоса

p
Performa
Stage(s)
s
2917
RP
RED
R ev
.
A
F lu i
4.500
inches
O
Meters
B
Hp
Eff
Q
H
P
E
=
=
=
=
00
1 0 .0
4
0
0%
00
7 .5
3
0
0%
00
5 .0
2
0
0%
00
2 .5
1
0
0%
0
1
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8
0
9
0
0
Cubic
Mete

16. Диагностика проблем

Запуск
6 AM
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
8
9
1 NO 1 2 3
1 2
4
6
A
M
7
10
3
60
50
40
30
20
10
5
IDNGHT
M
1
10
Нормально
4
5
6
P
M7
8
9
6 PM

17. Диагностика проблем

Клин
6 AM
60
50
40
30
20
10
6 AM
60
50
40
30
20
10
Срыв
подачи
из-за попадания
газа
6 PM
Клин
по газу
6 PM

18. Диагностика проблем

6 AM
6 AM
60
50
40
30
20
10
60
50
40
30
20
10
Свободный
газ
в насосе
Мехпримеси
в насосе
6 PM
6 PM

19. ЭЦН

Преимущества
• Рассчитан для работы при
очень высоких значениях
дебита (до 15 тыс. м3./сут).
• Можно достичь низкого
забойного давления.
• Наземное оборудование
сравнительно компактное –
может поместиться в один
контейнер.
• Может использоваться в
горизонтальных и
искривленных скважинах.
Недостатки
• Проблемы при работе с
газом, мех.примесями
• Температура

20. Полезные ссылки

• www.alnas.ru
• www.centrilift.com

21. Мультфильм

22. Задача на подбор ЭЦН

• Диаметр колонны (внутр) 131мм
• Пластовое давление 181 атм
• Hperf 2664м
• Hpump 2600м
• ρo=0.898 г/см3; ρw=1.18 г/см3
• WC=49.8%
• Pустье=5 атм
• КП=2.9 м3/сут/атм
• Pнас=56 атм
Требуется подобрать насос при 50 атм на приеме

23. Задача на подбор ЭЦН

• КП = Q/(Pпл –Pзаб)
• Pзаб?
ρf= (0,502 x 1,18) + (0,498 x 0,898) = 1,04 г/см3
ΔL= Hperf - Hpump =2664-2600=64 м
ΔP = ρ×g× ΔL= 1,04 x 9,81 x 64 = 653 кПа = 6,5
атм
• 2,9 = Q/(181-56,5)
Q = 361м3/сут

24. Задача на подбор ЭЦН

Общий динамический напор
– динамический уровень
– потери на трение
– потери на устьевое давление
• 50 x 101 = 0,898 x 9,81 x h
h = 573м
hдин = hpump - h = 2600 – 573 = 2027м
• 5 x 101 = 1,04 x 9,81 x h
hустье = 49.8м
• hтрение = hдин ×5%
hтрение = 101 м
• Требуемый напор
H = hдин + hустье + hтрение = 2176 м
Q = 361м3/сут

25. Задача на подбор ЭЦН

26. Задача на подбор ЭЦН

Кол-во ступеней = общий напор / напор на
ступень = 2113 / 5 = 423
Мощность насоса = 423 * 33 * 1.04 / 100 =
= 146 кВт

27. Задача на подбор ЭЦН (самостоятельно)

• Диаметр колонны (внутр) 131мм
• Пластовое давление 216 атм
• Hperf = 2567м
• Hpump = 22343м
• ρo= 0.847 г/см3; ρw= 1 г/см3
• WC= 45%
• Pустье= 16 атм
• Qж= 135 м3/сут
• Pзаб= 152 атм
• Pнас= 98 атм
Требуется подобрать насос при 50 атм на приеме

28. Штанговый глубинный насос

29. Составляющие штангового насоса

• Двигатель или
двигательная система
• Распределение
энергии по проводам
• Привод двигателя
• Станок-качалка
• Колонна насосных
штанг
• Забойный насос

30. Рабочий цикл ШГН

31. Объемная производительность штангового насоса

6
q 1.44 10 NEv Ap S p
q – объемная производительность ШГН (м3/сут)
N – число качаний в минуту (кач/мин)
Ev – КПД
Ap – площадь сечения плунжера (мм2)
Sp – эффективная длина хода плунжера (мм)

32. Задача Рассчитать максимальную и минимальную производительность ШГН.

min
max
Диаметр (мм)
22
93
Длина хода (мм)
700
3500
5
22
N (кач/мин)

33. Диагностика проблем

max
вверх
сжатие
растяжение
вниз
min

34. Диагностика проблем

35. ШГН

Преимущества
• Дешевый
• Надежный
• Прост в сборке и
эксплуатации
Недостатки
• Не рассчитан для
больших дебитов
• Не может
эксплуатироваться в
искривленных
скважинах
• Неэффективен – лишь
один из двух циклов
продуктивен

36. Мультфильм

37. Гидравлический насос

38. Гидравлический струйный насос

• Техническая жидкость
высокого давления
• Большая p = высокая
скорость
• Низкое давление в полости
между насадкой и шейкой
вызывает пластовый флюид
• Восстановление давления в
диффузере
• Возвращение составного
флюида в затрубное
пространство

39. Гидравлический насос

Преимущества
Недостатки
• Хорош для тяжелой и
вязкой нефти
• Может использоваться в
искривленных
скважинах
• Может спускаться на
обычном и гибком НКТ
• Не требует специальной
технической жидкости
• Крайне неэффективный
метод мех.добычи с
точки зрения
гидравлики
• Сложное наземное
оборудование
• Мех.примеси могут
привести к износу
трубки Вентури

40. Мультфильм

41. Погружной винтовой насос

42. Погружной винтовой насос

• Привод
– наземный (штанга)
– погружной (двигатель)
Ротор
Статор
Кабель
Редуктор

43. Погружной винтовой насос Пусковой механизм двигателя

44. Погружной винтовой насос

Преимущества
Недостатки
• Хорош для работы с
газом и вязкой
жидкостью
• Относительно дешевый
• Обычно надежен при
правильной
эксплуатации
• Ограниченный диапазон
дебита
• Эластомер может быть
поврежден
мех.примесями
• Штанговый привод
бесполезен в
искривленных
скважинах
• Электропривод имеет
низкие обороты

45. Мультфильм

46. Газлифт

47. Газлифтная эксплуатация

• Улучшает газожидкостный фактор
• Увеличивает скорость движения
флюида в стволе скважины
• Изменяет паро-жидкостное
распределение (режим потока)
• Уменьшает устьевое противодавление,
способствующее расширению газов

48. Газлифт

49. Схематический чертеж ствола скважины и газлифтный перепад

• Верхние клапаны для
откачивания раствора
глушения скважины
• Более глубокий клапан
– распределительный
клапан
• Флюид, находящийся
ниже точки подъема пластовый флюид
• Флюид, находящийся
выше точки подъема это новый состав с
высоким газовым
фактором

50. Газлифт

Преимущества
• Надежен, потому как
требует лишь погружной
клапан газлифтной
камеры
• Дешевый, циркуляция
газа
• Не имеет проблем при
эксплуатации ниже
давления насыщения
Недостатки
• Громоздкое наземное
оборудование
• Необходим высокий
газовый фактор
• Ограниченная
депрессия

51. Мультфильм

52.

ШГН
Дебит, м3/сут
Устойчивость к
коррозии
очень
хорошая
Винтовой
насос
Газлифт
Гидравл.
насос
ЭЦН
5-600
40-5000
5-300
30-15000
средняя
Устойчивость к
газу
средняя
хорошая
Устойчивость к
мех.
примесям
средняя
отличная
очень
хорошая
отличная
очень
хорошая
очень
хорошая
хорошая
средняя
неплохая
неплохая
неплохая