СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОМ С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ
METHOD OF WELL OPERATION WITH ELECTRIC PUMP WITH VARIABLE SPEED DRIVE

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом.
Известен способ перевода скважин на оптимально эффективный режим эксплуатации, который заключается в исследовании скважины и выборе оптимального режима эксплуатации, при котором достигают максимальное значение фазовой проницаемости по нефти. Перевод скважин на оптимальный режим осуществляют уменьшением дебита добываемой жидкости до значения, меньшего оптимального значения дебита жидкости, определенного в процессе исследования, и вызывают распространение возмущения давления в пласте и реакцию этого пласта изменением фазовых проницаемостей для воды и нефти. Это контролируют по изменению дебита добываемой жидкости и резкому изменению ее обводненности. После этого без остановки технологического процесса дебит плавно увеличивают с помощью частотно-регулируемого привода до значения, соответствующего оптимальному режиму, с возможностью установления стационарной работы системы «пласт-скважина-насос». Поддерживают оптимальный дебит жидкости, соответствующий оптимальному режиму, постоянным в процессе эксплуатации скважины (Патент РФ №2289019, опубл. 10.12.2006).
В известном способе скважину эксплуатируют в постоянном режиме, а измененный режим используют для исследования скважины.
Известен способ динамической эксплуатации скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом, в котором откачку жидкости производят электронасосом с вентильным электродвигателем (ВЭД). При работе электронасоса в стационарном режиме через заданные интервалы времени, определяемые длительностью переходных процессов в системе пласт-скважина, периодически увеличивают частоту вращения ВЭД на заданную величину, определяемую порогом чувствительности тока ВЭД, до снижения тока ВЭД ниже его порогового значения на данной частоте вращения, соответствующего срыву подачи электронасоса, по которому судят о достижении критического динамического уровня жидкости в скважине. Причем пороговое значение тока ВЭД определяют по стендовым характеристикам с учетом коэффициента плотности реально перекачиваемой жидкости. После определения срыва подачи электронасос переводят в режим ожидания на пониженную частоту вращения для предотвращения перегрева вентильного электродвигателя на время, достаточное для изменения динамического уровня жидкости в скважине, по окончании которого частоту вращения электронасоса вновь увеличивают до значения, меньшего, по крайней мере, на заданную величину, чем частота вращения, на которой произошел срыв подачи электронасоса. После этого электронасос переводят в режим работы вблизи критического динамического уровня жидкости в скважине, обеспечивающий максимальный приток (Патент РФ №2322611, опубл. 20.04.2008).
Известен способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом. Способ основан на регулировании скорости притока жидкости из пласта в скважину путем периодического повторения циклов. Каждый из них включает запуск насоса при увеличивающейся частоте питающего напряжения и подачу жидкости насосом при заданной частоте. После достижения заданной величины давления в колонне труб в текущем цикле уменьшают частоту питающего напряжения до прекращения подачи насоса с последующим поддержанием для обеспечения притока жидкости из пласта максимальной частоты, при которой насос не возобновляет подачу. После достижения в процессе притока предусмотренной величины давления на приеме насоса цикл повторяют, восстанавливая подачу насоса переводом его на повышенную частоту. Причем в фазе притока текущего цикла осуществляют модуляцию частоты напряжения питания электронасоса в области значений частоты, соответствующих изменяющимся в процессе притока параметрам насоса при прекращении и возобновлении подачи. В процессе притока модулируют частоту напряжения питания электронасоса с заданной периодичностью во времени и в заданном диапазоне отклонений от частоты при прекращении подачи насоса до максимальной частоты, при которой насос не возобновляет подачу (Патент РФ №2119578, опубл. 27.09.1998).
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом. Для устранения влияния на дебит скважины слива жидкости из колонны труб, расширения возможности регулирования притока пластовой продукции после прекращения подачи насоса в каждом цикле регулируют частоту питающего электронасос напряжения, поддерживая в процессе притока жидкости из пласта максимальную частоту питающего электронасос напряжения, при которой насос не возобновляет подачу для предотвращения слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину, и возобновляют подачу электронасоса переводом его на повышенную частоту после достижения в процессе притока заданной величины давления на приеме насоса (Патент РФ №2057907, опубл. 10.04.1996 - прототип).
В трех вышеуказанных источниках информации в одном из полуциклов режима работы скважины добиваются прекращения подачи жидкости насосом, т.е. фактически останавливают скважину, а частоту питающего электронасос напряжения поддерживают лишь для предупреждения слива жидкости из колонны труб через насос. При сливе жидкости через насос возникает реверс двигателя, при котором запустить насос не представляется возможным. Для запуска насоса приходится ожидать окончания слива жидкости и остановки реверса, что занимает весьма большое время. Все это отрицательно влияет на добычу жидкости через скважину, снижает дебит и приводит к неоправданным затратам электроэнергии.
В предложенном изобретении решается задача поддержания дебита на установленном уровне при снижении затрат на электроэнергию.
Задача решается тем, что в способе эксплуатации скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом, включающем подачу жидкости насосом в стационарном режиме на заданной частоте и циклический режим работы электронасоса с чередованием увеличения и уменьшения частоты электрического тока питания электронасоса относительно заданной частоты, согласно изобретению циклический режим осуществляют в течение суток, увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в период от 7 до 8 часов в сутки, а уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в период от 16 до 17 часов в сутки, при этом производительность электронасоса подбирают обеспечивающей подачу жидкости в циклическом режиме за сутки, равной подаче жидкости за сутки в стационарном режиме. Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в период от 7 до 8 часов в сутки во время минимального тарифа на электроэнергию, а уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в период от 16 до 17 часов в сутки во время максимального тарифа на электроэнергию.
Сущность изобретения
Существующие способы эксплуатации скважин с электроцентробежными насосами предусматривают либо стационарный режим работы насоса, либо циклический с полной остановкой насоса в полуцикле или с частичной остановкой, но с работой насоса лишь для обеспечения недопущения обратного тока жидкости из колонны насосно-компрессорных труб на забой и в призабойную зону скважины. При этом дебит скважины отсутствует. Такие режимы приводят к потере дебита, неоправданной трате электроэнергии. В предложенном способе решается задача поддержания дебита на заданном уровне при снижении затрат на электроэнергию. Задача решается следующим образом.
При эксплуатации скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом выполняют подачу жидкости насосом в стационарном режиме на заданной частоте и циклический режим работы электронасоса с чередованием увеличения и уменьшения частоты электрического тока питания электронасоса относительно заданной частоты. Циклический режим осуществляют в течение суток. Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в период от 7 до 8 часов в сутки, а уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в период от 16 до 17 часов в сутки. Иначе говоря, уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса в течение 16-17 часов, а следовательно, снижение в это время дебита, снижение объемов перекачиваемой жидкости, компенсируют за счет увеличения частоты электрического тока питания электронасоса в течение 7-8 часов и увеличения в это время дебита и объемов перекачиваемой жидкости. При этом производительность электронасоса, режим работы в первый полупериод и второй полупериод подбирают обеспечивающими подачу жидкости в циклическом режиме за сутки, равной подаче жидкости за сутки в стационарном режиме. Поскольку продолжительность полупериодов неодинакова, то и режимы работы в эти полупериоды неодинаковы. В полупериод 7-8 часов производительность насоса назначают обеспечивающей недобор жидкости за полупериод 16-17 часов. Производительность насоса регулируют частотой тока питания электронасоса. Как показывает практика практически всегда приходится иметь дело с режимами, при которых насос не останавливают, а лишь снижают или повышают частоту тока питания, лишь уменьшают и уменьшают производительность насоса.
Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в период от 7 до 8 часов в сутки во время минимального тарифа на электроэнергию, а уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в период от 16 до 17 часов в сутки во время максимального тарифа на электроэнергию. Этим обеспечивают дополнительную экономию затрат на электроэнергию. Выход за указанные параметры приводит к уменьшению экономии затрат на электроэнергию.
Необходимо указать, что подбор оптимального режима эксплуатации скважинной установки на различной частоте питающей сети является индивидуальным для каждой скважины и зависит от типа скважинной установки, а также геологических и технологических условий эксплуатации скважины.
Примеры конкретного выполнения
3
3
Пример 1. Выполняют эксплуатацию нефтедобывающей скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом. На скважине установлен электроцентробежный насос марки ЭЦН5-125-1100, работающий в стационарном режиме с дебитом по жидкости 144 м/с. Насос подключен к сети переменного тока напряжением 1400 В и частотой 50 Гц. Такая частота является заданной для обеспечения дебита скважины. Переводят работу скважины в циклический режим работы электронасоса с чередованием увеличения и уменьшения частоты электрического тока питания электронасоса относительно заданной частоты. Циклический режим осуществляют в течение суток. Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в течение 7 часов в сутки в период с 0 часов до 7 часов утра, т.е. в период льготного тарифа на электроэнергию, частоту тока питания элетронасоса назначают равной 60 Гц. Уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в течение 17 часов в сутки, частоту электрического тока питания электронасоса назначают равной 45 Гц. Производительность электронасоса равна 144 м/с, что обеспечивает подачу жидкости в циклическом режиме за сутки, равной подаче жидкости за сутки в стационарном режиме. В результате экономия затрат на электроэнергию составила 7 тыс. руб/мес.
3
Пример 2. Выполняют как пример 1. Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в течение 7,5 часов в сутки в период с 0 часов до 7 часов 30 минут утра, т.е. в период льготного тарифа на электроэнергию, частоту тока питания электронасоса назначают равной 59 Гц. Уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в течение 16,5 часов в сутки, частоту электрического тока питания электронасоса назначают равной 45 Гц. Производительность электронасоса равна 144 м/с, что обеспечивает подачу жидкости в циклическом режиме за сутки, равной подаче жидкости за сутки в стационарном режиме. В результате экономия затрат на электроэнергию составила 7 тыс. руб/мес.
3
Пример 3. Выполняют как пример 1. Увеличение частоты электрического тока питания электронасоса производят в течение 8 часов в сутки в период с 0 часов до 8 часов утра, т.е. в период льготного тарифа на электроэнергию, частоту тока питания электронасоса назначают равной 58 Гц. Уменьшение частоты электрического тока питания электронасоса производят в оставшиеся часы суток в течение 16 часов в сутки, частоту электрического тока питания электронасоса назначают равной 45 Гц. Производительность электронасоса равна 144 м/с, что обеспечивает подачу жидкости в циклическом режиме за сутки, равном подаче жидкости за сутки в стационарном режиме. В результате экономия затрат на электроэнергию составила 7 тыс. руб/мес.
Применение предложенного способа позволит решить задачу поддержания дебита на установленном уровне при снижении затрат на электроэнергию.