УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к области нефтяной и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике интенсификации притока пластового флюида из пласта добывающих нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, и может быть использована при освоении и интенсификации притока, получения корректных данных для подбора фондового оборудования.
На истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, скважины могут быть освоены откачкой из них жидкости скважинными электроцентробежными насосами (далее - ЭЦН), спускаемыми на проектную глубину в соответствии с предполагаемыми дебитом и динамическим уровнем. При откачке из скважины жидкости насосами забойное давление уменьшается, пока не достигает величины Рс<Рпл, при которой устанавливается приток из пласта.
Из уровня техники известна установка скважинного центробежного насоса (Л.Г.Чичеров. Нефтепромысловые машины и механизмы. М.: Недра. 1983. С.147-149) для добычи нефти, включающая спущенный в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (далее - НКТ) насосный агрегат, погружной электродвигатель с силовым кабелем, оборудование устья скважины, станцию управления и различное вспомогательное оборудование.
Известна также конструкция установки электроцентробежной насосной (далее - УЭЦН), содержащей модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство (Нефтепромысловое оборудование. Под общ. ред. В.Н.Ивановского. Учеб. для ВУЗов. - М.; ЦентрЛитНефтеГаз, 2006. С.180-181).
Известна также установка УЭЦН для добычи нефти, содержащая устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, насосно-компрессорные трубы, электродвигатель, гидрозащиту и центробежный насос (Справочная книга по добыче нефти. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К.Гиматудинова. М.: Недра. 1974. С.356-357).
Все известные установки УЭЦН неприемлемы для освоения скважины при осложненных условиях и имеют один общий недостаток: они зависят от гидростатического и пластового давлений и эффективны только при условии, если Рг/ст<Рпл.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является двусторонняя установка УЭЦН используемая для щадящего дренирования и создания малой депрессии на пласт при работе насоса на малых частотах со станцией управления с частотным регулятором привода (далее - СУ ЧРП). Освоение ведут до откачки полного объема закачанной жидкости при ремонте скважины плюс 1.5 объема скважины, используя по одному из вариантов установку для освоения скважин нефтяных скважин, которая включает устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, центробежный насос, погружной электродвигатель с гидрозащитой, и блок долива, соединенный выкидной линией с устьевым оборудованием (патент РФ №2471065, МПК Е21В 43/25, F04D 13/10, опубл. 27.12.2012).
Недостатком известного технического решения является то, что УЭЦН работает на малых частотах и создает только малую депрессию на пласт, при этом операция по освоению скважин считается выполненной по отбору определенного объема жидкости, что не дает истинных данных потенциала скважины. Причем установка для освоения скважин нефтяных скважин обеспечивает управление центробежными электронасосами только по предварительно определенному заданию без привязки к изменяемым в реальном времени параметрам системы "пласт-скважина-погружной насос" и призабойной зоны пласта.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении надежности работы насосной установки и, соответственно, увеличение эффективности эксплуатации нефтедобывающей скважины.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, с достижением заявленного технического результата, по первому варианту исполнения решается тем, что в установке для освоения нефтяных скважин, включающей устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, кинематически связанный с погружным двухсторонним электродвигателем с гидрозащитой, подпорную секцию, выполненную в виде центробежного насоса, и блок долива, соединенный выкидной линией с устьевым оборудованием, между нижней гидрозащитой и погружным электродвигателем установлена термоманометрическая система, состоящая из погружного блока и наземного блока, связанных между собой по погружному кабелю.
Кроме того, пульт управления выполнен в виде выносной станции управления с частотным регулятором привода и наземным блоком термоманометрической системы.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, с достижением заявленного технического результата, по второму варианту исполнения решается также и тем, что в установке для освоения нефтяных скважин, включающей устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, кинематически связанный с погружным двухсторонним электродвигателем с гидрозащитой, подпорную секцию, выполненную в виде центробежного насоса, и блок долива, соединенный выкидной линией с устьевым оборудованием, хвостовик снабжен шламоотделителем и контейнером для шлама, а между нижней гидрозащитой и погружным электродвигателем установлена термоманометрическая система, состоящая из погружного блока и наземного блока, связанных между собой по погружному кабелю.
Кроме того, пульт управления выполнен в виде выносной станции управления с частотным регулятором привода и наземным блоком термоманометрической системы.
Выполнение выносной станции управления с частотным регулятором позволяет полностью руководить отбором жидкости и позволяет создать любую депрессию на пласт (с min до max).
Применение термоманометрической системы позволяет видеть забойное давление и температуру пласта при освоении в режиме онлайн и получать информацию по КВД (кривая восстановления давления) не вынимая погружное оборудование. Применение термоманометрической системы позволяет качественно подобрать оборудование и значительно сократить простой бригады КРС (капитальный ремонт скважины)
Применение хвостовика длиной свыше 1100 м из НКТ 2" дает возможность вести освоение, проходя через аварийные участки эксплуатационной колонны, с заходом в боковые стволы скважин, и позволяет произвести отбор жидкости из ЗУМПФа (зона успокоения механических примесей пластового флюида) и активизировать всю площадь перфорированного продуктивного интервала.
Установка шламоотделителя и контейнера для шлама дает возможность работать с большим КВЧ (концентрация взвешенных частиц).
Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы полезных моделей, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленного решения, группа полезных моделей не известна, а с учетом возможности промышленного изготовления, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Предпочтительные варианты исполнения группы полезных моделей описываются далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 представлен общий вид установки электроцентробежной насосной, первый вариант исполнения;
- на фиг.2 - то же, второй вариант исполнения.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин по первому варианту исполнения содержит погружной электродвигатель 1 (далее - ПЭД), гидрозащиту нижнюю 2 и верхнюю 3, термоманометрическая систему 4, подпорную секцию 5, выполненную в виде центробежного насоса, центробежный насос 6 с приемной сеткой (газосепаратором) 7, насосно-компрессорные трубы 8 с хвостовиком 9, оборудование устья скважины 10, станцию управления 11 с частотным регулятором привода и наземным блоком термоманометрической системы (на чертежах не показаны), силовой кабель 12 и соединенный с оборудованием 10 устья скважины посредством выкидной линии 13 блок долива 14.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин по второму варианту исполнения помимо перечисленных элементов дополнительно содержит соединенные с хвостовиком 9 шламоотделитель 15 и контейнер 16 для шлама.
ПЭД 1 выполнен двухсторонним и кинематически связан, через термоманометрическую систему 4 и нижнюю 2 гидрозащиту, с подпорной секцией 5, выполненной в виде центробежного насоса.
Хвостовик 9 по первому варианту исполнения выполнен из НКТ диаметром 2" и длиной от 1000 м и выше (до 1300 м). Хвостовик 9 по второму варианту исполнения выполнен длиной до 500 м из НКТ диаметром 2,5", контейнер 16 для шлама выполнен из НКТ объемом от 100 до 500 л.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин работает следующим образом.
Установку электроцентробежную насосную для освоения скважин спускают и подвешивают в скважине на насосно-компрессорных трубах. Энергия от наземного электрооборудования передается по силовому кабелю 12 на ПЭД 1. Вращение ротора ПЭД 1 через вал верхней защиты 3 передается на вал насоса 6, который всасывает жидкость через приемную сетку 7. Одновременно через вал нижней защиты 2 вращение передается на подпорную секцию (центробежный насос) 5, жидкость через хвостовик 9, спущенный в интервал перфорации продуктивного пласта, попадает в подпорную секцию 5, набирает динамику и разгон, выбрасывается в затрубное пространство, обеспечивая дополнительное охлаждение ПЭД 1, подхватывается центробежным насосом 6 и поднимается по колонне НКТ 8 на поверхность. Через колонну НКТ жидкость и химические реагенты, закаченные в продуктивный пласт во время строительства и капитального ремонта скважины, по выкидной линии 13 попадают в блок долива 14, откуда вывозятся специальной техникой для отдельной утилизации. При этом создается регулируемая депрессия на пласт: запуск на min частоте затем плавный подъем частоты до max, что способствует восстановлению естественной проницаемости коллектора на всем протяжении перфорационных каналов, вплоть до обнаженной поверхности пласта, и получение продукции скважины, соответствующей ее потенциальным возможностям.
Процесс освоения ведется до:
- полного удаления из скважины продуктов реакции, полученных после проведения операции ОПЗ (обработка призабойной зоны) или БОПЗ (большая обработка призабойной зоны), а так же других жидкостей закачанных при ремонте скважины, отбор жидкости ведется в емкость. Проводится химический анализ откачанной пластовой жидкости, при достижении РН≥5, переводится откачка пластовой жидкости в коллектор, что исключает 100% транспортные и технологические затраты на утилизацию пластовой жидкости. Утилизируется только жидкость с продуктами реакции.
- стабилизации динамического уровня, что позволяет определить потенциал скважины и корректно подобрать фондовое оборудование, которое будет работать в скважине, после проведения операций по освоению скважины, при условии отсутствия воздействия на призабойную зону пласта после освоения.
Все вышеперечисленное позволяет сократить время проведения операции освоение примерно на трое суток.
При освоении скважин с интенсивным выносом механических примесей (пропанта) (см. фиг.2) жидкость через шламоотделитель 15, очищаясь от тяжелых механических примесей, попадает в подпорную секцию 5, набирает динамику и разгон, выбрасывается в затрубное пространство, обеспечивая дополнительное охлаждение ПЭД 1, подхватывается насосом 6 и поднимается по колонне НКТ 8 на поверхность. Тяжелые механические примеси выпадают в осадок в контейнер 16 для шлама.
Предлагаемая группа полезных моделей производит очищение всей призабойной зоны пласта путем дренирования пласта и доставки отобранного пластового флюида по колонне НКТ на устье скважины.
Применение предлагаемой группы полезных моделей позволит качественно улучшить и ускорить процесс освоения скважины после завершения строительства и капитального ремонта, причем этот процесс можно вести и на скважинах, где пластовое давление значительно ниже гидростатического, и на скважинах, где противопоказана резкая депрессия из-за не закрепленного материала при ремонтно-изоляционных работах или гидроразрыв пласта, и на скважинах с высоким газовым факторам, так как забор жидкости идет непосредственно из интервала продуктивного пласта. Работа при освоении скважин предлагаемой установкой электроцентробежной насосной с применением термоманометрической системы, позволяющей контролировать все параметры работающей установки в процессе освоения (температуру обмоток, масла ПЭД; давление пластовой жидкости в районе подвески УЭЦН; уровень виброускорений в радиальных и осевых направлениях в зоне нижнего основания ПЭД; сопротивление изоляции системы трансформатор-погружной кабель-обмотка ПЭД, что дает более реальную картину рабочего потенциала скважины, позволяет качественно подобрать оборудование, эксплуатируемое на скважине после операции "Освоение", и исключить более 3 суток простоя бригады КРС (капитальный ремонт скважины). Производительность предлагаемой установки значительно превышает производительность всех известных установок, что значительно снижает затраты на проведение работ по освоению скважин.