КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ БЕЗДЕЙСТВУЮЩИХ МАЛОДЕБИТНЫХ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Заявляемая полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для подъема флюида из скважин с помощью насосно-эжекторных систем при вводе в эксплуатацию бездействующего фонда малодебитных нефтяных скважин.
Насосно-эжекторные системы находят определенную эффективную область применения за счет следующих преимуществ по сравнению с другими способами эксплуатации:
- простота и компактность скважинного оборудования;
- отсутствие движущихся частей, кабеля и насосных штанг;
- высокая надежность скважинного оборудования, большой межремонтный период работы;
- простота регулирования отбора продукции скважины;
- замена насоса без подземного ремонта;
- подача в скважину необходимых реагентов и тепловой энергии с рабочей жидкостью;
- доступ на забой без подъема скважинного оборудования;
- создание требуемых депрессий на пласт;
- возможность проведения гидродинамических исследований в скважине и оптимизация отбора жидкости;
3
- добыча нефти из малодебитных скважин - менее 10 м/сут.;
3
- минимальные затраты на подъем жидкости при дебитах до 150 м/сут.;
- эксплуатация скважин в осложненных условиях (высокая температура, высокий газовый фактор, высокое давление насыщения нефти газом, большая вязкость откачиваемой продукции, большая глубина, соле- и парафиноотложения, высокое содержание песка, низкая проницаемость коллектора, нестабильный приток из пласта, большая кривизна скважины до горизонтали).
Требующийся для этой цели комплекс оборудования состоит из скважинного оборудования для подъема на поверхность добываемого флюида и наземного оборудования, обеспечивающего подготовку жидкости для последующего ее нагнетания в струйный скважинный аппарат с помощью силового насоса.
Подготовка флюида нефтяной скважины, представляющего смесь нефти, воды, углеводородных газов и механических примесей, заключается в отделении из него газа и механических примесей.
Наиболее близкими к заявленному техническому решению являются «Насосная установка для освоения и эксплуатации скважин» (патент РФ №2118719, кл. F04F 5/54, 1996 г.) и «Способ добычи нефти и насосно-эжекторная система для его осуществления» (патент РФ №2238443, кл. F04F 5/54, Е21В 43/40, 2003 г.), последний выбран в качестве аналога заявляемой полезной модели.
Технологическое оборудование известных устройств выполнено в стационарном исполнении, требующем для его монтажа значительного объема подготовительных работ, существенных капитальных затрат, а также отличаются недостаточной надежностью и низкой ремонтопригодностью.
В техническом решении по патенту РФ №2238443 силовой насосный агрегат, в виде погружного центробежного насоса, смонтирован в специальном вертикальном шурфе рядом с устьем скважины и его монтаж и обслуживание требуют вызова специализированных подъемных агрегатов для ремонта скважин.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков за счет обеспечения мобильности оборудования, требующего минимального объема монтажных работ на скважине, а также повышение эффективности эксплуатации, в т.ч. за счет улучшения ремонтопригодности основных элементов технологического оборудования и надежности.
Поставленная цель достигается за счет того, что блок наземного технологического оборудования выполнен в мобильном контейнерном исполнении, а силовой насосный агрегат выполнен на базе многоступенчатого центробежного насоса в горизонтальном исполнении с регулируемым электрическим приводом и оснащен системой дозирования химических реагентов, установленной на входе многоступенчатого центробежного насоса.
Кроме того, силовой насос смонтирован в выдвижном устройстве, а контейнер блока наземного технологического оборудования оснащен грузоподъемным устройством для демонтажа насоса и оборудования узла подготовки флюида нефтяных скважин.
При этом узел подготовки флюида состоит из последовательно соединенных сепаратора газа и центробежного сепаратора твердых частиц, выполненного в виде вертикального приводного ротора вращающегося в неподвижном статоре с винтовой решеткой, ход нарезки лопаток которой противоположен направлению вращения ротора.
Комплекс оборудования также оснащен системой дистанционного контроля, управления и скважинной системой телеметрии.
Как вариант исполнения в качестве силового насоса применен погружной центробежный насос для добычи нефти, дополнительно оснащенный узлом ввода перекачиваемой жидкости и диспергирующими элементами.
Для обеспечения безопасного ремонта оборудования блок наземного оборудования также оснащен устройством для продувки технологического оборудования инертным газом, как вариант углекислым газом из баллона.
Мобильный блок технологического наземного оборудования оснащен системами освещения, обогрева, в том числе автономного, вентиляции, противопожарной защиты и обнаружения углеводородных газов.
Выполнение наземного технологического оборудования в мобильном исполнении позволит с минимальными затратами осуществить освоение, исследование и отработку скважины, а также обеспечить, при необходимости, эксплуатацию малодебитных скважин после вывода их из бездействующего фонда.
Технические решения заявляемой полезной модели могут быть реализованы с помощью средств, используемых в общем и нефтяном машиностроении. Отличительные признаки, отраженные в формуле полезной модели необходимы для ее осуществления и достаточны, т.к. обеспечивают решение технической задачи.
Состав и работа предлагаемого технического решения поясняется на фиг.1-3, где на фиг.1 представлена принципиальная схема расположения комплекса оборудования, на фиг.2 центробежный сепаратор твердых частиц, на фиг.3 узел вода жидкости в погружной центробежный насос.
Комплекс оборудования для ввода в эксплуатацию бездействующих малодебитных нефтяных скважин (фиг.1) включает в свой состав две группы оборудования:
I - скважинное и устьевое оборудование;
II - мобильный блок наземного оборудования. В 1-ю группу входит традиционное оборудование известной конструкции, включая:
- сменный струйный насосный аппарат 1;
- пакерное оборудование 2;
- устьевое оборудование, включая лубрикатор 3 для спуско-подъема сменного струйного аппарата с использованием потока силовой жидкости.
II-я группа наземного технологического оборудования смонтирована в едином транспортабельном модуле-контейнере 4, который, в свою очередь, может быть установлен на прицеп (полуприцеп) 5 или на салазках, что обеспечивает его оперативное перемещение к месту эксплуатации и не требует дополнительных капитальных затрат на обустройство места его установки. Прицеп может быть оснащен аутригерами (на рис. не показаны) для обеспечения горизонтальной установки мобильного блока и разгрузки ходовой части прицепа от веса оборудования.
Технологическое оборудование состоит из силового насосного агрегата 6, выполненного в виде горизонтального многоступенчатого центробежного насоса 7 с регулируемым электрическим приводом 8. Как вариант исполнения в качестве многоступенчатого насоса может быть использована установка погружного центробежного насоса типа УЭЦН, широко применяемая в нефтяной промышленности, которая в этом случае оснащается дополнительно узлом ввода жидкости 9.
Кроме того, установка погружного центробежного насоса может быть дополнительно оснащена диспергирующими элементами (на рисунке не показаны) известной конструкции (см. например патент №2315859 «Система для водогазового воздействия на пласт» Е21В 43/20, опубликовано 27.01.2008 г. Бюлл. №3), позволяющими обеспечить безкавитационное нагнетание газожидкостной смеси.
Диспергатор выполняется в виде единого модуля с погруженным центробежным насосом и имеет вращающийся шнек и неподвижную лопаточную решетку на периферии шнека, при этом направление установки лопаток решетки противоположно направлению установки лопастей шнека.
Для упрощения замены горизонтального центробежного насоса он монтируется в выдвижном устройстве 10, что позволят оперативно выдвигать его из контейнера.
Для подготовки жидкости, используемой для работы струйного аппарата, устанавливаются последовательно сепаратор 11 для выделения свободного газа и центробежный сепаратор твердых частиц 12 с электродвигателем 13, а также система дозирования жидких химреагентов 14, состоящая из емкости химреагентов 15 и дозировочного насоса 16 и установленная на входе многоступенчатого центробежного насоса 7. Система дозирования обеспечивает подачу в поток очищенной силовой жидкости ингибиторов коррозии, реагентов для борьбы с парафинообразованием и других жидких компонентов, используемых в нефтедобыче.
Блок технологического оборудования соединен со скважиной с помощью приемного 17 и нагнетательного 18 трубопроводов, а с промысловой сетью с помощью трубопровода 19. Для защиты оборудования от внешнего давления при неработающем блоке на трубопроводах 18 и 19 установлены обратные клапаны 20. Для первичного запуска оборудования в работу система заполняется жидкостью по пусковому трубопроводу 21. На трубопроводах установлены управляемые задвижки 22а и 22б.
Для механизации работ при смене оборудования блок-контейнер оснащен грузоподъемной балкой 23 с тельфером. Управление оборудованием осуществляется системой контроля и управления 24, имеющей каналы связи с промысловым диспетчерским пунктом.
Для обеспечения безопасной и комфортной эксплуатации технологического оборудования контейнер оснащен автономной системой обогрева 25, а также системами освещения, вентиляции, противопожарной защиты и обнаружения углеводородных газов известной конструкции 26 (показаны условно).
Центробежный сепаратор твердых частиц схематично изображен на фиг.2 и состоит из корпуса 27, в котором на валу 28 установлен ротор 29. На периферии ротора размещен неподвижный статор 30 с винтовой решеткой, ход нарезки лопаток которой противоположен направлению вращения ротора.
Вращение ротора осуществляется электродвигателем 13.
За счет поля центробежных сил создаваемого вращающимся ротором происходит отделение твердых частиц от жидкости. Наличие неподвижной винтовой решетки способствует более эффективной транспортировке твердых частиц к выходному патрубку.
Неочищенная жидкость поступает в полость сепаратора через патрубок 31, отделенные твердые частицы с частью жидкости отводятся через патрубок 32, а очищенная жидкость через патрубок 33.
Сепаратор 11 соединен трубопроводом 34 с приемом многоступенчатого насоса 7 и трубопроводом 35 с трубопроводом 19
Вариант исполнения узла ввода жидкости в многосекционный насос 7 изображен на фиг.3 и состоит из корпуса 36 с патрубком ввода жидкости 37.
К корпусу с одной стороны крепится приводной узел, включающий подшипниковый узел 38, приводной вал 39, узел торцового уплотнения 40, с другой стороны к корпусу присоединен переходный фланец 41 для соединения с корпусом насоса 7.
Для выполнения ремонтных работ с наземным технологическим оборудованием, учитывая наличие в скважинном флюиде углеводородных газов и как следствие взрывоопасность, комплекс оснащен устройством для продувки оборудования инертным газом 42, позволяющим вытеснить скважинный флюид из полостей технологического оборудования перед демонтажем требующего ремонта оборудования. Как вариант реализации данного решения может быть использован углекислый газ или азот в баллонах высокого давления и трубопровод с запорной арматурой для сброса вытесняемого флюида (показан условно).
Для контроля за работой скважины применена система скважинной телеметрии 43 известной конструкции (см. например патент №2382197, Е21В 47/12 «Скважинная телеметрическая система», а также статью «Формирование системы мониторинга и контроля с помощью погружных датчиков», «Нефтегазовая вертикаль», №12, 2009 г., стр.45-47). Система скважинной телеметрии осуществляет функции технологического контроля и позволяет обеспечить мониторинг разработки месторождения и оптимизировать режимы работы скважинного насосного оборудования.
Работает комплекс оборудования следующим образом.
В бездействующую малодебитную нефтяную скважину, подлежащую вводу в эксплуатацию, опускается установка погружного струйного аппарата 1 и пакерное оборудование 2 для гарметизации затрубного пространства, при этом устье скважины оснащается устьевым оборудованием, включая лубрикатор 3 необходимый для спуско-подъема сменного струйного аппарата с использованием потока силовой жидкости по известной технологии.
Конструкция перечисленного оборудования и технология его монтажа стандартные и известны из нефтепромысловой практики.
Для подготовки силовой жидкости, нагнетания ее в скважину, с целью обеспечения работы установки погружного струйного аппарата, рядом с устьем скважины устанавливается блок наземного технологического оборудования, выполненный в виде единого транспортабельного модуля-контейнера 4, смонтированного на прицепе 5 или на салазках.
Блок наземного оборудования обвязывается с устьем скважины приемным 17 и нагнетательным 18 трубопроводами, а также с промысловым трубопроводом. Перед началом работы оборудования, для его первичного запуска, все технологические аппараты наземного блока, скважинное и устьевое оборудование заполняются через трубопровод 21 и задвижку 22а, пусковой жидкостью (вода, нефть), подаваемой от внешнего источника (на фиг.1 не показан. Сепаратор газа 11, в этом случае, выполняет роль емкости накопителя. Включается силовой насосный агрегат 6, который забирает пусковую жидкость из сепаратора газа 11, через центробежный сепаратор твердых частиц 12 и нагнетает ее по трубопроводу 18, задвижку 22в в лубрикатор 3 и далее через насосно-компрессорные трубы в струйный насосный агрегат 1. За счет создания разряжения при работе струйного аппарата пластовый флюид, содержащий нефть, воду, газ и механические примеси, засасывается из нефтяного пласта, смешивается с силовой жидкостью и по затрубному пространству поступает на поверхность и далее по трубопроводу 17, задвижку 22 г попадает в сепаратор газа 11.
В сепараторе газа отделяется свободный газ, который по трубопроводу 19 отводится в промысловую трубопроводную сеть. Оставшаяся жидкая фаза, в виде смеси пусковой жидкости, нефти, пластовой воды и в смеси с механическими примесями, направляется в центробежный сепаратор твердых частиц 12, где происходит отделение твердых частиц от жидкости. Очищенная жидкость по трубопроводу 34 поступает на вход многосекционного центробежного насоса 7 и снова нагнетается в скважину, а отделенные твердые частицы с частью добытой из пласта жидкости по трубопроводу 35 направляются в трубопровод 19 и далее в промысловую трубопроводную сеть.
Выполнение блока технологического оборудования в мобильном контейнерном исполнении позволяет осуществлять быструю его доставку на место работы, минимизировав капитальные затраты, которые в данном случае сводятся только к подготовке площадки для установки оборудования, а также сократить монтажные работы.
Учитывая, что базовое назначение заявляемого комплекса оборудования освоение, исследование и эксплуатация малодебитных (менее 15 куб. м/сут.) скважин особо актуально сокращение эксплуатационных расходов, что достигается за счет: применения надежного, с высоким ресурсом оборудования, в частности использования в качестве силового насоса 7, погруженного центробежного насоса типа УЭЦН, широко применяемого в нефтедобыче, с дооснащением его узлом ввода нагнетаемой жидкости (фиг.3), повышения ремонтопригодности оборудования, что достигается механизацией работ по замене основных блоков комплекса, в т.ч. за счет монтажа центробежного насоса 7 в выдвижном устройстве 10 и применения грузоподъемной балки 23 с тельфером.
Кроме того, повышение устойчивости работы силового насосного агрегата при наличии газа на входе за счет применения диспергирующих элементов.