10. Нефтедобывающие скважины. Их технологические функции. Параметры скважины нефть


10. Нефтедобывающие скважины. Их технологические функции.

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, имеющая при малом поперечном сечении весьма значительную длину.

Начало скважины называется устьем, её конец – забоем. Всё полое пространство скважины, от её устья до забоя, называется стволом.

Скважины могут быть вертикальными или наклонно направленными. В отдельных случаях бурят горизонтальные скважины или даже с наклоном вверх (при бурении из шахт).

Рассмотрим классификацию добывающих скважин по назначению:

Эксплуатационные

Добыча нефти и газа из земных недр.

Нагнетательные

Закачка в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на увеличение периода фонтанного способа добычи нефти или повышения эффективности добычи.

Опережающие добывающие

Добыча нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта.

Оценочные

Определение начальной водонефтенасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведения иных исследований).

Контрольные и наблюдательные

Наблюдение за объектом разработки, исследование характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта.

11. Газодобывающие скважины.

В освоении, конструкции, оборудовании и регулировании работы газовых скважин очень много общего с фонтанными нефтяными скважинами, поэтому рассмотрим только отличительные черты газовых скважин. Газовые скважины осваивают теми же способами, что и фонтанные нефтяные, т. е. с промывкой или продавливанием сжатым газом или воздухом.

Конструкция газовой скважины зависит от конкретных условий – глубины и характеристики скважины, характера вскрываемых пород, наличия или отсутствия водоносных горизонтов, свойств добываемого газа. В большей части скважин после кондуктора спускают только одну колонну – эксплуатационную. Наиболее распространённые диаметры этой колонны – 146 и 168 мм.

Обвязку обсадных колонн между собой на устье скважины выполняют при помощи обычных и клиновых колонных головок.

Конструкция забойной части газовой скважины зависит от механической прочности продуктивных пород. Если продуктивный пласт сложен из крепких пород, то забой оставляют открытым и только в рыхлых, неустойчивых, обваливающихся породах эксплуатационную колонну спускают до забоя, цементируют и перфорируют её против продуктивных зон или спускают хвостовик или фильтр.

В отличие от нефтяных скважин, которые эксплуатируются несколькими способами, газовые скважины эксплуатируются только фонтанным способом и, как правило, при спущенных фонтанных трубах, через которые газ поступает на поверхность. Фонтанные трубы спускают с целью:

а) предохранения эксплуатационной колонны от истирания и разъедания при наличии в газе твёрдых примесей или агрессивных компонентов, вызывающих коррозию;

б) выноса жидкостей и механических примесей с забоя на поверхность;

в) облегчения процесса освоения и глушения скважины при необходимости проведения подземного ремонта;

г) проведения различного рода исследовательских работ, связанных со спуском в скважину глубинных приборов. Фонтанные трубы обычно спускают до середины фильтра.

studfiles.net

Методика инженерного расчета параметров УЭЦН для нефтяной скважины.

1. Определяется плотность водогазонефтяной смеси на участке “забой – прием насоса”. Для этого задается допустимое для данного региона и данного типа насосов значение объемно-расходного газосодержания у входа в насос (принимается).

(В.1)

2. Определяется забойное давление, при котором обеспечивается заданный дебит скважины

 

(В.2)

где пластовое давление;заданный дебит скважины;

коэффициент продуктивности скважины.

3.Определяется глубина расположения динамического уровня при заданном дебите скважины

(В.3)

 

глубина расположения пласта.

4. Определяется давление на приеме насоса, при котором значение газосодержания на входе в насос не превышает заданного значения

 

(В.4)

давление насыщения нефти.

5. Определяется глубина подвески насоса по вертикали

 

 

6. Вычисляется глубина спуска насоса по оси скважины

 

 

 

7. Определяется температура пластовой жидкости на приеме насоса

 

(В.5)

 

- температурный градиент.

8. Вычисляется необходимый напор, который должен иметь насос при работе на воде

 

 

(В.6)

 

 

где диаметр насосно-компрессорных труб;

коэффициент, учитывающий влияние на напор насоса попутного газа и вязкости нефти. Принимается и определяется напор, который должен иметь насос при работе на воде, чтобы дебит

в системе скважина-установка электроцентробежного насоса (УЭЦН) соответствовал заданному значению

9. Определяется подача, которую должен иметь насос при работе на воде

 

(В.7)

 

коэффициент изменения подачи при работе на нефтегазовой смеси относительно водяной характеристики. Принимается и вычисляется подача насоса

10. По величине и внутреннему диаметру обсадной колонны выбирается из каталога типоразмер погружного центробежного электронасоса и определяются величины, характеризующие работу этого насоса. Такой установкой является ЭЦНА5-125-1615 (оптимальная подача насоса номинальный напор 1615м общее количество ступеней z=358 диаметр корпуса (пятая группа) , номинальная частота вращения номинальная мощность номинальный к.п.д. 43%.

Рисунок 2.1 − Характеристики насоса ЭЦНМ5-125. Количество ступеней

100 шт.

11. Определяется, используя законы подобия, скорость вращения ЭЦН для получения необходимой подачи на воде

(В.8)

 

12. Определяется величина напора насоса при работе на частоте

используя напорно-расходную характеристику (рис.2.4)

(В.9)

 

где значение напора для стандартного количества ступеней при

13. Определяется величина на которую необходимо переместить по вертикали сверху вниз параллельно самой себе паспортную кривую насоса, чтобы получить желаемую напорно-расходную характеристику работы на воде

 

(В.10)

 

14. Для корректировки напора насоса определяется число ступеней , которое надо удалить из насоса, чтобы напор насоса с меньшим числом ступеней стал равным напору, требуемому скважиной

(В.11)

 

15. Определяется скорректированное число ступеней насоса:

(В.11а)

 

16. Строится напорно-расходная характеристика насоса (рис. 2.1.а) с числом ступеней на номинальной частоте вращения , для чего значения напора определяются через значения на характеристике (рис. 2.1) по выражению:

(В.11б)

 

 

Рисунок 2.1а - Эксплуатационные характеристики насоса ЭЦНМ 5–50 с частотным преобразователем и скорректированным числом ступеней .

17. Строится семейство напорно-расходных характеристик насоса с частотным преобразователем скорости вращения вала ЦН для диапазона частот от до с интервалом в 5 или 10 Гц выше и ниже номинальной частоты . На рисунке 2.1а построены характеристики для частот и . Точки этих характеристик получаются в результате пересчета по законам подобия и лежат на квадратичных параболах , при этом значение подач насоса на частоте выражаются через подачи на номинальной частоте следующим образом:

(В.11в)

Результаты проведенных расчетов сведены в таблицу 2.1(а)

 

Таблица 2.1(а)– пересчет напорно-расходных характеристик насоса ЭЦНМ 5–50 для частот и

, м3/сут
, м
,сут/м2
1,8512 0,7231 0,2805 0,7155 0,10078
, м3/сут
27,5
1399,9 1399,9 1222,1 1040,5 780,4
, м3/сут
22,5
933,17 937,13 817,93 696,55 522,4

18. Для получения фактических значений напора и подачи насоса в системе УЭЦН – скважина строиться рабочая характеристика скважинной магистрали, которую можно представить следующим выражением:

 

, (В.11г)

 

где – статическая составляющая напора скважины, соответствующая режиму ; – коэффициент гидравлического сопротивления насосно-компрессорных труб, зависит от глубины скважины, шероховатости внутренней поверхности НКТ, вязкости нефти и д.р. Кривая работы скважины построена на рисунок 2.1а в соответствии с выражением 2.11г по двум точкам, из которых одна точка соответствует номинальному режиму работы на воде ( м3/сут; м), а другая вычислена для производительности м3/сут. Для данного режима скважины выполнены расчеты по формулам (2 – 6) и последовательно определены:

 

- забойное давление:

МПа (В.11д)

 

- динамический уровень при данном дебите скважины:

м (В.11е)

 

- давление на приеме насоса при значении газосодержания Г = 0,15

 

МПа (В.11ж)

 

- глубина подвески насоса по вертикали:

м (В.11з)

 

- глубина спуска насоса по оси скважины:

м (В.11и)

 

- необходимый напор насоса при работе на воде:

(В.11к)

 

 

м

 

19. Вычислены значения коэффициента сопротивления R и коэффициенты статического напора НСТ:

сут2/м5 (В.11л)

м

Построена на рис.2.1а рабочая характеристика скважинной магистрали по результатам ее расчетов, которые сведены в таблицу 2.1б

Таблица 2.1б – Данные расчета кривой скважины

,м3/сут 5,89
97,26 106,4 202,6 334,3 518,7 755,8 1045,6 1388,1 1783,2

Пересечения этой характеристики с семейством напорно-расходных характеристик в точках A, D, C дает фактические значения напора и дебита, которые обеспечивает насос ЭЦНМ 5–50 с частотным преобразователем в системе УЭЦН – скважина на воде в следующем диапазоне частот вращения ротора ЭЦНМ 5–5 0:

об/мин,

об/мин

При этом производительность (или дебит) скважины изменяется от м3/сут до м3/сут путем снижения напора насоса соответственно от м до м. Из рис. 2.1а видно также, что при дроссельном регулировании дебита скважины насос при дебите работает в точке В, что приводит к возрастанию напора до м и соответственно повышению мощности и энергопотребления УЭЦН, в сравнении с частотным регулированием на коэффициенте равный отношению:

(В.11м)

 

20. Находится к.п.д. выбранного насоса при работе в скважине. Предварительно оценивается значение коэффициента , учитывающего влияние вязкости проходящей через насос нефти по формуле

(В.12)

 

Таким образом, к.п.д. насоса, работающего в скважине, будет

 

(В.13)

21. Определяется мощность, которую будет потреблять насос при его работе на установившемся режиме системы скважина- УЭЦН при номинальной и

максимальной частоте:

 

кВт (В.14)

 

22. Определяется необходимая мощность на валу приводного двигателя при номинальной и максимальной частоте вращения его ротора:

 

кВт

 

(2.15)

 

где к.п.д. передаточного устройства, принимается равным 0,95 учитывая наличие протектора между насосом и погружным двигателем;

коэффициент, уточняющий мощность электродвигателя в регулируемых системах электроприводов (для нерегулируемого электропривода ).

Значения приведены в табл. 2.1 ; коэффициент запаса (рис.2.5), учитывающий неточности расчета При коэффициент равен 1,1; для значения приведены [2] на графике рисунок 2.2.

Таблица 2.1– Пределы регулирования скорости и значения регулируемых систем ЭП

 

Рисунок 2.2 - Коэффициент запаса для центробежных насосов

23. Выбирается типоразмер погружного электродвигателя, номинальная мощность которого при прочих равных условиях должна быть не менее где 1,3 – коэффициент запаса мощности двигателя в расчете на увеличение его ресурса, выработанный практикой эксплуатации установок ЭЦН. Диаметр погружного электродвигателя выбирается на 8…20 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны нефтяной скважины. Например, для скважины с обсадной колонной 168 мм (внутренний диаметр DВН = 144 мм) применяемые электродвигатели имеют наружный диаметр 123 мм; для скважины с колонной 146 мм (DВН = 122 мм) электродвигатели имеют наружный диаметр 103 мм и 117 мм.

Выбирается штатный двигатель ЭД45-103 с номинальной мощностью Определяется отношение

Это отношение должно быть не менее 1,3 , что выполняется.

Проверяется разность

Величина не должна превышать одного шага в ряду номинальных мощностей погружных электродвигателей, что выполняется.

Параметры штатного электродвигателя ЭД45 – 103 серии ПЭД ТУ 3381-027-00220440-97

Мощность 45 кВт

Номинальное напряжение 1300В

Рабочий ток 29,7А

К.п.д. 81%

Коэффициент мощности 0,84

Синхронная скорость вращения 3000 об/мин

Скольжение 6,0%

Допустимая температура

окружающей среды 900С

Диаметр корпуса 103мм

Минимальная скорость

охлаждающей жидкости 0,08 мс

 

Приложение г

(справочное)

cyberpedia.su

Параметры скважины

Скважины на воду могут быть нескольких типов:

  • скважина артезианская, о которой было сказано выше;
  • скважина на песок ручного и машинного бурения;
  • абиссинская скважина (колодец).

Каждая такая скважина имеет свои особенности. Главные параметры скважины на воду - это глубина, производительность, срок службы, качество воды.

От глубины скважин напрямую зависит и ее стоимость. А конкретная стоимость бурения определяется тем, насколько скважина глубока и результат умножается на стоимость метра бурения. Производительность скважины характеризуется количеством воды, которую можно выкачать из нее за час. Срок службы достаточно важный критерий и скважины различных видов имеют свой индивидуальный срок службы. Качество воды – это степень чистоты в первую очередь, без присутствия различных, не нужных организму человека примесей.

Основные показатели скважины

Одной из распространенных считается скважина на песок, рассчитанная под погружной насос. Глубина таких скважин колеблется от 15 до 50 метров и зависит от места и опыта буровиков. Производительность такой скважины в несколько раз меньше, чем вышеописанной артезианской. Как утверждают специалисты, данный показатель составляет примерно 0,6-1,2 м3/час. По сути, это примерно составляет около 10-20 литров в минуту. Этого вполне хватит для того, чтобы обеспечить необходимым количеством воды одну семью. Что касается срока использования скважины на песок, то он составляет около пяти или семи лет эффективного и регулярного использования, а также места, где данная скважина расположена. После того как срок годности истек скважина начинает заиливаться и она более не пригодна для использования и это означает, что необходимо делать новую. Качество обычно остается на достойном уровне, однако не на таком, как у артезианской скважины.   

Важно знать, что песок - сильный абсорбент, который всасывает в себя все ненужные вещества. Однако вода обычно содержит в своем составе много железа, но с помощью эффективной системы очистки, эту проблему можно легко решить.

Колодец абиссинского типа

Как и говорилось выше, параметры скважины абиссинского типа подразумевают такое понятие, как глубина. Глубина этой скважины обычно составляет 5-10 метров, но в некоторых случаях доходит и до пятнадцати. Но расстояние между насосом и водой не должно превышать восьми метров. Связан данный параметр с тем, что в случае абиссинского колодца, задействован бывает вакуумный способ подъёма воды. Если расстояние между насосом и зеркалом воды составляет больше восьми метров, то вода просто напросто не сможет подняться наверх. Нередко производительность зависит от места расположения и при удачном раскладе дает много воды. Если же выбрано менее удачное местоположение, то производительность будет гораздо меньше чем 10 литров. При такой работе вероятность заиливания скважины очень высока, поскольку сам фильтр забит не в слой, который несет воду, а где-то поблизости. Что касается срока службы, то он зависит от особенностей рельефа и работы бурильщиков, и может составлять как три года, так и 25-30 лет. Если фильтр забит точно в слой водоносный и скважина используется регулярно, то срок службы повышается в несколько раз. Вода из абиссинского колодца достаточно качественная, однако необходимо так же использовать хорошую систему очистки, а так же фильтры для устранения железа из воды.

Хочется отметить напоследок, что параметры скважины, а особенно производительность необходимо проверять не реже чем, один раз за три года для эффективной работы скважины и для обеспечения чистой, питьевой водой.

aquagroup.ru

Основные категории скважин при бурении на нефть и газ

В соответствии с «Классификацией скважин, бурящихся при геологоразведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений (залежей)» все скважины подразделяются на следующие категории (рис. 1.1):

· опорные;

· параметрические;

· структурные;

· поисково-оценочные;

· разведочные;

· эксплуатационные;

· специальные.

Опорные скважины бурят для изучения геологического строения и гидрогеологических условий крупных геоструктурных элементов (регионов), определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ.

Бурение опорных скважин является составной частью комплекса региональных геолого-геофизических исследований на нефть и газ.

В зависимости от геологической изученности региона и сложности решаемых задач опорные скважины подразделяются на две группы.

Первая группа – скважины, закладываемые в районах, не исследованных бурением, для всестороннего изучения разреза осадочного чехла и установления возраста и вещественного состава фундамента (в тех случаях, когда последний может быть вскрыт данной скважиной). При бурении этих скважин осуществляется комплекс геолого-физических и лабораторных исследований, предусмотренный соответствующей инструкцией.

Вторая группа – скважины, закладываемые в относительно изученных районах для всестороннего исследования нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением, или для уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района и повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ. Комплекс исследований этой группы скважин определяется проектом. Для неизученной части разреза комплекс исследований устанавливается в соответствии со специальной инструкцией.

Как правило, опорные скважины закладывают в благоприятных структурных условиях. Бурят их до фундамента, а в областях глубокого его залегания – до технически возможных глубин.

Результаты бурения и обработки материалов опорных скважин используются для подсчёта прогнозных запасов нефти и газа.

Параметрические скважины бурят для изучения геологического строения, геолого-геофизических характеристик разреза и оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для поисковых работ.

Бурение параметрических скважин является ведущим видом региональных геолого-геофизических исследований на нефть и газ в относительно изученных районах. Скважины этой категории следует закладывать в пределах локальных структур или на сейсморазведочных профилях.

Рис. 1.1 Категории скважин

Структурные скважины бурят: 1) для подтверждения и подготовки площадей (структур) к поисково-разведочному бурению, когда решение этих задач геофизическими методами затруднительно и экономически нецелесообразно; 2) в сложных геологических условиях в комплексе с геофизическими методами для уточнения деталей строения площади, прослеживания нарушений, перерывов в осадконакоплении и др.; 3) в комплексе с геофизическими методами для установления возраста пород, а также для получения данных об их физических параметрах, проверки положения опорных горизонтов, выделенных по данным геофизических исследований. Скважины этой категории, как правило, бурят до маркирующих горизонтов, по которым строятся структурные карты.

Поисково-оценочные скважины бурят на площадях, подготовленных геологопоисковыми работами (геологической съёмкой, структурным бурением, геофизическими, геохимическими и др. исследованиями), с целью открытия новых месторождений или новых залежей на ранее открытых месторождениях и оценки их промышленной значимости. В результате бурения поисковых скважин могут быть приращены запасы категорий С2 и C1.

К поисковым относятся все скважины, заложенные на новой площади, до получения первого промышленного притока нефти или газа из данного горизонта, а также первые скважины, заложенные на те же горизонты в обособленных тектонических блоках, или скважины, заложенные на новые горизонты в пределах месторождения, – также до получения первых промышленных притоков нефти и газа.

Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для уточнения запасов нефти и газа промышленных категорий в необходимом соотношении и сбора исходных данных для составления технологической схемы разработки залежи.

Разведочные скважины, в которых получены промышленные притоки нефти или газа, как правило, вводят в пробную эксплуатацию с целью получения исходных данных для составления технологических схем или проектов разработки.

Эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа. В эту категорию входят: опережающие эксплуатационные (оценочные), добывающие, нагнетательные и наблюдательные (контрольные, пьезометрические) скважины.

Оценочные скважины бурят на разрабатываемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, а также оценки выработки отдельных участков залежи для дополнительного обоснования рациональной разработки и эксплуатации залежи.

Добывающие скважины бурят для извлечения нефти и газа из залежи.

Нагнетательные скважины бурят для проведения мероприятий по воздействию на эксплуатируемый пласт с помощью закачки воды, газа и других агентов.

В наблюдательных скважинах проводят систематическое наблюдение за изменением давления, положением межфлюидных контактов и других параметров в процессе эксплуатации пласта.

По результатам эксплуатационного бурения проводят перевод запасов нефти и газа из категории С1 в категории В и А.

Специальные скважины бурят для сброса промысловых вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, подготовки структур для подземных хранилищ и закачки в них газа, разведки и добычи технических вод.

 



infopedia.su