Оборудование нагнетательных скважин

С выработкой высокопродуктивных пластов нефтяного месторождения из­меняются и требования к системе ППД. Внедрение очагового заводнения при разработке верхних малопродуктивных пластов поставило перед ППД задачу перехода на менее производительное оборудование. На существующих КНС подключенные нагнетательные скважины имеют различную приемистость (от 20 до 600м^з/сут) и различное необходимое рабочее давление (13,0 - 20,0 МПа). Нагнетательные скважины со слабопроницаемыми коллекторами, как правило, не участвуют в процессе разработки. Кроме того, наблюдаются потери давления вследствие большой протяженности водоводов (1,5 - 2,5 км). Увеличение же давления на самих КНС свыше 19,5 МПа нецелесообразно вследствие возникно­вения порывов [3].

Внедрение насосов высокого давления не полностью решило вопрос разработки слабопроницаемых коллекторов. Внедрение насосов УЭЦН непосредственно на скважинах позволяет повы­сить эффективность разработки выравниванием фронта вытеснения и вовлечь в разработку слабопроницаемые коллектора. Этот способ закачки воды в нагнета­тельные скважины включает подачу воды по трубопроводу через устьевую за­порную арматуру на прием насоса ЭЦН, при этом закачку воды в пласт осущест­вляют при обеспечении необхо

димого давления через обратный клапан по НКТ, а для защиты эксплуатационной колонны от перепадов давления используют пакер, установленный выше кровли пласта.

Насосная установка для осуществления данного способа состоит из насосно-компрессорных труб, устьевой запорной арматуры, патрубка, погружного элек­тродвигателя и насоса, при этом погружной электродвигатель расположен в верхней части насосной установки, насос выполнен секционным, количество секций насоса взаимосвязано с давлением нагнетания, а в нижней части уста­новки размещен компенсатор вертикальных нагрузок для снятия линейных пере­мещений НКТ и веса насосной установки. К наземному оборудованию относятся силовой трёхфазный маслонаполненный трасформатор ТМЭ, комплектное устройство для управления и защиты электродвигателя КУПНА и оборудование устья шурфа.

В эксплуатационную колонну на перфорированном патрубке спущена насос­ная установка, содержащая компенсатор, погружной электродвигатель с кабе­лем, который через протектор соединен с секционным насосом, обратным кла­паном и эксцентричной муфтой, служащей для передачи давления на выходы секци­онного насоса по импульсной трубке на электро-контактный манометр (ЭКМ), установленный на устьевой запорной арматуре. ЭКМ позволяет отключить насосную установку при достижении рабочего давления выше допустимого, а также при падении давления на входе в насос ниже допустимого. Расположенный ниже эксцентричной муф­ты компенсатор вертикальных нагрузок предотвращает линейные перемещения НКТ и снимает их вес с насосной установки. НКТ оборудованы пакером, распо­ложенным выше кровли пласта. Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Насосная установка регулирует и поддерживает режим работы нагнетательной скважины следующим образом: вода от системы разводящих трубопроводов низкого давления поступает по трубопроводу через устьевую за­порную арматуру на прием секционного насоса. Приобретая необходимое для нагнетания давление, вода поступает в пласт через

обратный клапан, предотвра­щающий излив из пласта при остановке. Для защиты эксплуатационной колонны от повышенного давления используют пакер, установленный выше кровли пласта.

По необходимому рабочему давлению и в зависимости от давления на приеме насоса подбирается количество секций насосной установки, что позволяет охватить процессом заводнения различные участки площадей в зависимости от приеми­стости.

В 1996 - 1997 годах совместно со специалистами АО «Алнас» и ОАО «Татнефть» разработан и успешно внедрен специализированный погружной насос для нагнетательной скважины. В настоящее время АО «Алнас» освоило выпуск нор­мального ряда таких насосов производительностью от 20 до 500 м³/сут и давле­нием от 10 до 25,0 МПа.

В 1997 году был получен патент N 2132455 на изобретение «Способ закачки воды в нагнетательную скважину и насосная установка для его осуществления». Применение данного способа для закачки воды позволяет улучшить регулирова­ние процессов разработки нефтяных пластов, режим работы нагнетательной скважины не зависит от других скважин, подключенных к КНС, что позволяет час­тично автоматизировать работу нагнетательной скважины, поднять рабочее дав­ление на устье нагнетательной скважины, осуществить индивидуальный подбор типоразмера насоса по приемистости конкретной скважины, кроме того, обеспе­чивается принципиальная возможность перехода на низконапорную систему поддержания пластового давления с кратным снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат. Данное изобретение может быть использовано также для дозировки ингибиторов, реагентов при обработке скважины, утилизации сточных вод.

Способ закачки воды в нагнетательную скважину реализуется с помощью насосной установки, представленной на рис.4.

В настоящее время в НГДУ работает 25 таких установок, иих эксплуатация вы­явила некоторые недостатки. Одним из существенных недостатков данной конструкции является несовер­шенство компенсатора вертикальных нагру

зок конструкции «ТатНИПИнефть». Наряду с приемом воды из затрубья скважины создается перепад давления меж­ду затрубьем и НКТ, происходят утечки по компенсатору и установка начинает работать сама на себя. В настоящее время производится замена компенсатора конструкции «ТатНИПИнефть» на обычную плунжерную пару от штангового насоса, которая оказалась надежной.

 

Рис.4. Погружная насосная установка для закачки воды

 

Имея большой накопленный опыт эксплуатации погружных насосов на нагнета­тельных скважинах и учтя все ошибки и конструктивные особенности, НГДУ выдало задание на разработку новой конструкции механизированного привода для нагнетательной скважины 000 «Нефтепроммаркет» завода «Ижнефтемаш» в г. Ижевске (заявка на патент N 99109860 от 12.05.99 г.). Была разработана техническая документация, один экземпляр такой установки был изготовлен в 1998 году и смонтирован в НГДУ «Лениногорскнефть» на скв.

N 4066А. Конструктивной особенностью данной установки является вынос электродвигателя на поверхность, т.е. на арматуру нагнетательной сква­жины.

Насос устанавливается в нагнетательную скважину на глубине 20 метров от устья. Для компенсации верхних перемещений выкидная труба через ниппель подвижно соединяется с подвеской НКТ. Подвеска НКТ оборудуется па кером в нижней части (выше кровли пласта). Межтрубное пространство заполняется ингибированной водой. Замер приемистости регистрируется СВУ на блоке-гребенке (БГ).

Установка выполнена для применения с погружным центробежным насосом типа ЭЦНМ, располагаемого в вертикальной скважине, с приводом от электродвигателя, установленного на поверхности. Данные установки предназначены для погружных центробежных насосов с производительностью 50-125 м³/сут, и напором 850-2250м.

Установка УНЦВ состоит из следующих основных частей: основания, корпуса, электродвигателя 3, зубчатой муфты, подшипниковой опоры, трансмиссионного вала 4, сальникового уплотнения 5. Привод вращения вала насоса осуществляется от фланцевого электродвигателя 3 через трансмиссионный вал 4, который соединяется с валом электродвигателя через втулку конусную, вал переходный и зубчатую муфту с валом насоса через шлицевую муфту. Выходтрансмиссионного вала из полости избыточного давления осуществляетсячерез сальниковое уплотнение 5. Пуск и защита электродвигателя обеспечиваются станцией управления. Вода от внешней насосной станции через входной патрубок поступает на вход насоса ЭЦНМ5. Далее насосом жидкость подается по напорному трубопроводу через обратный клапан и пакер в скважину.

 

Рис.5. Установка с поверхностным приводом для закачки жидкости в пласт

Для контроля давления воды на входе и выходе должны быть установлены манометры, взятые из комплекта ЗИП и установленные с применением деталей из комплекта ЗИП. На выходе предусмотрен ручной кран. Для контроля температуры подшипникового узла установлен датчик температуры.

4.3. Требования к закачиваемой воде

Поддержание пластового давления на залежи осуществляется путем закачки воды в нагнетательные скважины. Источником водоснабжения является очищенная сточная вода, добытая попутно из бобриковских отложений и пресная - с Карабашской УПТЖ.

С целью поддержания технологически приемлемого уровня приемистости нагнетательных скважин, закачиваемые воды должны очищаться от нефти и

 

механических примесей до норм: содержание нефти в воде 60 мг/дм³ и мехпримесей до 50 мг/дм³.

Нефтепромысловую, сточную воду очищают от нефти и мехпримесей путем фильтрования через гидрофобный, жидкостной фильтр с последующим отстаиванием в динамических условиях. Отстоявшуюся воду через буферный резервуар откачивают в систему ППД. Основным требованием к качеству пластовых вод, подлежащих закачке в пласт, является размер загрязняющих ее частиц, диаметр которых должен быть в пределах от 1,2 мкм до 1,7 мкм. Кроме того, должны соблюдаться следующие требования:

- Собственная стабильность химического состава, исключающая выпадение осадков в пористой среде;

- Совместимость с водой, содержащейся в пласте;

- Повышенная нефтевымывающая способность, обусловливающая увеличение нефтеотдачи пласта;

- Низкая агрессивность, исключающая или сводящая к минимуму коррозионные процессы оборудования системы ППД;

- Высокая степень чистоты обусловливающая максимальную длительность межремонтных периодов скважин и поддержание высокой степени приемистости нагнетательных скважин, вскрывших пласты с различными характеристиками, при низком давлении нагнетания;

- Температура воды должна исключать существенное охлаждение

- пласта, изменение вязкостных характеристик вытесняемой нефти

и возможность выпадения АСПО в пористой среде пласта и, особенно в призабойной зоне;

- Закачиваемая вода не должна содержать в себе кислород, вызывающий формирование гидратов окиси железа, выделение углекислого газа, усиление коррозии оборудования и обеспечивающий поддержание жизнедеятельности микроорганизмов;

- Для выполнения планируемого объема закачки, оборудование и во

 

- доводы проектировать в антикоррозионном исполнении (МПТ).

Пресная вода рек подвергается очистке от мехпримесей путем коагулировагния взвесей сернокислым алюминием, отстаиванием и последующим фильтрованием через пес

чаные фильтры. Содержание мехпримесей в очищенной речной воде составляет 5-6 мг/дм³. При транспортировке вода обогощается продуктами коррозии, вследствие чего содержание в ней мехпримесей перед закачкой в пласт достигает до 10 мг/дм³. К пресной воде предъявляются следующие требования:

ü В воде не должно содержаться планктона и водорослей;

ü Концентрация сульфатвосстанавливающих бактерий не должна превышать одной единицы на миллилитр воды;

ü Температура закачиваемой воды не должна отрицательно влиять на нефтеотдачу и выпадение парафина;

ü Закачиваемая вода должна быть совместима с пластовой и не формировать осадков.