Перевод скважины с фонтанного способа эксплуатации на ЭЦН

Цистерна, насосный блок с  трансмиссией, манифольд, самовсасывающая  система, система выхлопа и другое, вспомогательное оборудование смонтированы на автомобиле-тягаче КрАЗ-258 и полуприцепе  ЧМЗАП-5524П.

Автоцистерна ППЦ-23-5524П  предназначена для транспортирования  неагрессивных жидкостей к нефтяным и газовым скважинам и подачи их на прием насосных установок при  проведении гидроразрыва пластов, гидропескоструйной перфорации, кислотной и углекислотной  обработок призабойной зоны.

Автоцистерна ППЦ-23-5524П  рассчитана на следующие операции: наполнение своей цистерны жидкостью  из посторонней емкости с уровнем  жидкости не ниже уровня земли;

Техническая характеристика автоцистерны ППЦ-23-5524П

Вместимость цистерны, м³ ………………………….………………23

Наибольшая масса транспортируемой жидкости, т ……….…..…20

Наибольшая подача центробежного  насоса

с самовсасывающим устройством, л/с  ……………………..……..37,5

Наибольший напор, МПа ………………………………………….0,98

Частота вращения вала насоса, об/мин  ………….………………2900

Условный диаметр трубопровода манифольда, мм:

приемного …………………………………………..………100

напорного …………………………………………..……….50

Габаритные размеры, мм:

длина ………………………………..………………………14500

ширина ………………………………..…………………….2630

высота ……………………………………………………….3400

Масса автоцистерны (с автомобилем), кг:

в снаряженном состоянии …………..……………………..18950

полная ……………………………………………………….38950

Промывочные вертлюги

Промывочные вертлюги применяют  при прямой промывке скважин. Наиболее широко на промыслах используют промывочные  вертлюги ВП-50×100 и ВП-80×200.

Для заданных условий необходимо выбрать вертлюг  большей грузоподъемности, так как  глубина скважины, а также глубина  спуска промывочных труб говорят  о достаточно больших нагрузках  на данную деталь.

 

Техническая характеристика вертлюга ВП-80×200

 

Грузоподъемность, т	80
Давление, МПа:
рабочее	20
пробное	30
Диаметр проходного отверстия ствола, мм	75
Диаметр насосно-компрессорных труб, мм	114
Габаритные размеры, мм:
длина	410
ширина	115
высота	880
Масса, кг	90

 

1.15. Очистка оборудования от парафина

 

При всех способах эксплуатации скважин, дающих парафинистую нефть, в  подъемных трубах, особенно в верхней  части колонны труб, а также  в выкидных линиях, отлагается парафин, что приводит к нарушению нормальной работы скважин. Происходит это вследствии того, что вдоль пути движения нефти уменьшаются температура и давление, выделяется газ, поток охлаждается, снижается растворяющая способность нефти, выделяются твердый парафин, мазеобразные асфальтены и смолы, которые закупоривают поры пласта, создают отложения на трубах, в насосах и т. д. Толщина парафинистой корки на стенках труб постепенно увеличивается, и, если не принимать профилактических мер, может произойти полная закупорка труб и, следовательно, полное прекращение поступления жидкости по ним.

Для удаления отложений парафина в скважинах используются 3 основных метода: тепловой, механический (при помощи специальных скребков, опускаемых в трубы) и химический. Выбор метода удаления асфальтосмолопарафиновых образований (АСПО) тесно связан с составом АСПО, температурой их плавления, характеристиками нефтяного пласта.

Наиболее распространенным способом очистки подъемных труб от парафина является механическая очистка  труб специальными скребками, выполняемая  в процессе эксплуатации скважин  без ее остановки. Этот способ заключается  в соскабливании скребками со стенок труб отложений парафина. Применяют  скребки различных конструкций. В фонтанных и компрессорных  скважинах движение скребков вниз осуществляется под действием силы тяжести самих  скребков и специально применяемых  грузов, а вверх скребки поднимают  на стальном тросе (проволоке) при помощи лебедки. Применяют также «летающие» скребки конструкции УфНИИ, которые  опускаются под действием силы тяжести, а поднимаются без троса под  действием энергии восходящего  потока газожидкостной смеси.

Схема оборудования скважины для очистки подъемных труб скребками, спускаемыми на тросе, следующая: на устьевой арматуре над буферной задвижкой фонтанной или компрессорной скважины устанавливают лубрикатор с сальником, над лубрикатором укрепляется ролик. Возле скважины устанавливают ручную лебедку (аппарат Яковлева) или механизированную лебедку для спуска и подъема в трубах на проволоке скребков с грузом. Проволока для спуска скребков должна быть диаметром 1,8 - 2,0 мм с пределом прочности 150 - 160 кг/мм² (марки В по ГОСТ 3241-46). Лубрикатор служит для удержания приготовленных для спуска скребков и груза. Последний представляет собой болванку, вес которой зависит от диаметра труб и дебита скважины (от 10 до 20 кг), и служит для обеспечения быстрого и плавного движения скребков вниз и предупреждения их подбрасывания потоком жидкости при перемещении скребков вверх и вниз. Сальник в верхней части лубрикатора служит для создания  герметичности отверстия, через которое проходит проволока. Скребки, спускаемые в скважину на проволоке, могут иметь постоянное и переменное сечение.

 

       Для данной скважины применяется разработка фирмы «Каскад».

В процессе осевого перемещения устройства головки вращаются за счет их взаимодействия с потоком добываемой жидкости в противоположные стороны и режущими элементами срезают отложения, которые выносятся на поверхность восходящим потоком жидкости. Поскольку разрушение АСПО происходит, главным образом, за счет вращения рабочих головок потоком добываемой жидкости, при использовании данного метода эксплуатация скважины не прекращается. Это выгодно отличает механический способ очистки скважин от теплового, при котором необходима остановка работы скважины.

Наряду с  базовым устройством имеется  несколько модификаций, которые  подбираются в индивидуальном порядке, в зависимости от особенностей скважины.

Базовое устройство состоит из одной, двух или более секции в виде установленных с возможностью свободного вращения на валу (1) верхней (2) и нижней (3) очистных головок.

Узел присоединения  к тяговому органу выполнен с возможностью соединения с валом (1) непосредственно или через груз (10). В качестве тягового органа обычно используется проволока, но может быть применен кабель или тросик. Вал в нижней части имеет обтекатель (4). Свободное вращение головок (2, 3) обеспечивается за счет гарантированного зазора между ними и валом (1) и подшипником (8). Зазор регулируется упорными втулками (5). Присоединение к тяговому органу, например, проволоке обычно осуществляется с помощью подвески (вертлюжка) (9). Возможны иные варианты его выполнения.

Нижняя часть  корпуса подвески (9) имеет выступ для взаимодействия с ловителем, например, в случае отсоединения или обрыва проволоки. Корпус подвески (9) может быть соединен с валом (1) через наконечник (7) с контргайкой (6) непосредственно с грузом (10), либо с грузом с подвижным соединением, обеспечивающим их взаимное осевое ограниченное перемещение и ограниченное изменение угла между их продольными осями, либо и тем, и другим способом.

 

1.16. Гидравлический разрыв пласта

 

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) — процесс обработки призабойной  зоны скважины с целью расширения и углубления естественных и образования  новых трещин в породах призабойной  зоны. Достигается это путем создания высоких давлений на забоях скважин  закачкой в пласт вязких жидкостей  при больших расходах, что обеспечивает быстрое повышение давления на забое. Когда давление превысит гидростатическое примерно в 1,5 - 2,5 раза, произойдет разрыв или расслоение пласта, т.е. расширятся естественные и образуются новые  трещины. Для сохранения трещин в  раскрытом состоянии их заполняют песком, который вводят вместе с вязкой жидкостью. В дальнейшем эта жидкость извлекается из призабойной зоны в процессе эксплуатации скважины.

Создание в ПЗС одной  или нескольких трещин, проникающих  в пласт на десятки метров, приводит к увеличению проницаемости пласта в зоне распространения трещин и  к значительному улучшению условий  притока жидкости.

При однократном разрыве  предполагается образование одной  трещины в продуктивной толщине  пласта, многократном - нескольких трещин по всей вскрытой продуктивной толщине  пласта; направленном - образование  трещин в заранее предусмотренных  интервалах толщины пласта.

До начала работ по ГРП определяют глубину забоя скважины, при необходимости промывают ее для удаления забойной пробки. Затем скважину исследуют на приток. Иногда для снижения давления разрыва и повышения эффективности процесса применяют гидропескоструйную перфорацию, солянокислотную обработку или перестрел интервала фильтра. Поскольку при ГРП в большинстве случаев (за исключением мелких скважин) давления превышают допустимые для обсадных колонн, то в скважину на НКТ спускают пакер, изолирующий кольцевое пространство и предохраняющий колонну от давления. Пакер спускают с якорем - устройством, предупреждающим смещение пакера по колонне, и устанавливают его выше верхних отверстий фильтра (кровли пласта). Устье оборудуют головкой, к которой подключают агрегаты для нагнетания рабочих жидкостей.    

Процесс ГРП состоит из следующих последовательных этапов:

1) закачки в скважину  жидкости разрыва для создания  трещины в пласте;

2) закачки жидкости-песконосителя; 

3) закачки продавочной  жидкости для проталкивания песка  в трещины и предохранения  их от смыкания.

  По спущенным НКТ  нагнетают сначала жидкость разрыва  в таких объемах, чтобы создать  на забое давление, достаточное  для разрыва пласта. При этом  непрерывно наблюдают за давлением  и расходом жидкости на устье.  Момент разрыва на поверхности  отмечается резким увеличением  расхода жидкости (поглотительной  способности скважины) при одном  и том же давлении на устье  или резким уменьшением давления  на устье при одном и том  же расходе. 

После разрыва пласта, не снижая давления, в скважину закачивают жидкость-песконоситель — вязкую жидкость, смешанную с песком (180 - 400 кг песка на 1 м³ жидкости), которая под действием продавочной жидкости проталкивается в НКТ и в пласт.

Расчёт процесса гидроразрыва состоит из следующих этапов:

 Давление разрыва определяется по формуле

                            

где р_вг — вертикальное горное давление, МПа;

      р_пл — пластовое давление, равное 28,5 МПа;

      σ_р — давление расслоение пород или предел прочности породы на разрыв, принимается равным 1,5 МПа.

 

Вертикальное горное давление определяется по формуле:

                                                

где Н — глубина залегания пласта (нижних отверстий фильтра), м;

       ρ_п — средняя плотность вышележащих пород, кг/м³ , принимается равной ρ_п = 2300  кг/м³.

р_вг = 2890 · 9,81 · 2300 = 63,2 МПа;

P_разр = 63,2  - 28,5 + 1,5 = 36,2 МПа.

Гидравлический разрыв пласта смледует проводить с установкой пакера для предохранения эксплуатационной колонны от воздействия избыточных давлений.

Объем жидкости разрыва не поддается точному расчету. По опытным  данным, значение его колеблется в  пределах 5 - 10 м³. Для рассматриваемой скважины средний объем жидкости разрыва принимаем V_p = 8 м³ нефти.

Количество песка G_П, потребное для гидроразрыва, по данным отечественной практики обычно составляет 10 - 30 т на один гидроразрыв. Принимаем для данной скважины G_П = 20т = 20000 кг.

Концентрация песка С зависит от вязкости жидкости-песконосителя и темпа ее закачки. Обычно для нефти вязкостью 5-10^-2 Па·с значение ее колеблется в пределах 150 - 300 кг/м³. Принимаем С = 250 кг/м³.

Объем жидкости-песконосителя  при принятых количестве песка и  его концентрации в жидкости составит:

Объем продавочной жидкости принимают на 20 - 30% больше, чем объем  колонны труб, по которой закачивают жидкость с песком

где d_B - внутренний диаметр труб, на которых спущен пакер, т.е. труб, по которым закачивают жидкость с песком (для 73-мм труб d_В = 0,062 м);

        К -  коэффициент, учитывающий превышение объема жидкости над объемом труб, принимается равным 1,3);

       Н  - глубина спуска труб, м;

Принимаем объем продавочной  жидкости 11 м³.

Общую продолжительность  процесса гидроразрыва определяют из соотношения

где Q — расход рабочих жидкостей, равный согласно принятой скорости их нагнетания 0,02 м³/с;

        V_p — объем жидкости разрыва (V_p=8 м³);

       V_жп — объем жидкости песконосителя (V_жп =80 м³);