Файл: Одним из новых и перспективных способов добычи нефти в настоящее время является эксплуатация скважин установками струйных насосов.docx

— подвод откачиваемой жидкости; 2 — подвод рабочей жидкости; 3 — входное кольцевое сопло; 4 — рабочее сопло; 5 — камера смешения; 6 —

диффузор; I — невозмущенная откачиваемая жидкость; II — пограничный

слой; III — невозмущенная рабочая жидкость (ядро)

Нагнетание скважинной жидкости осуществляется благодаря явлению эжекции в рабочей камере, т.е. смешению скважинной жидкости с рабочим потоком жидкости, обладающим большой энергией, см. рисунок 1.1.

Режим работы струйного насоса характеризуется следующими параметрами [18]: рабочий напор Н_Р, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение В-В) и на выходе из него (сечение С-С), полезный напор Н_n, создаваемый насосом и равный разности напоров подаваемой жидкости за насосом (сечение С-С) и перед ним (сечение А-А); расход рабочей жидкости Q₁; полезная подача Q₀. КПД струйного насоса равен отношению полезной мощности к затраченной и может достигать величины КПД = 0,2...0,35:

(1.1)

Такое значение КПД струйных насосов обусловлено большими потерями энергии, сопровождающими рабочий процесс: в камере смешения (на вихреобразование и гидравлическое трение жидкости о стенки камеры); в элементах насоса, подводящих и отводящих жидкость (в рабочем и кольцевом сопле и диффузоре).
2.3 Принцип работы струйного насоса.

При истечении рабочей жидкости со скоростью V₁, из сопла в затопленное пространство сразу за передним срезом сопла на поверхности струи возникает область смешения. Быстрые частицы проникают в окружающий медленный поток невозмущенной жидкости, подсасываемый через кольцевой проход в камеру со скоростью V₀ и передают ей энергию. Этот процесс, основанный на интенсивном вихреобразовании, происходит в непрерывно утолщающемся по длине струйном пограничном слое. Вместе с тем внутренняя область рабочей струи, а именно ее ядро и внешняя область невозмущенной подсасываемой жидкости – постоянно уменьшаются и на расстоянии L от рабочего сопла потоки рабочей и откачиваемой жидкости уже полностью перемешаны. На дальнейшем участке камеры смешения происходит только выравнивание профиля скоростей потока жидкости. Чаще всего в струйных насосах применяют цилиндрические камеры смешения, технологические простые в изготовлении и обеспечивающие относительно высокий КПД [17].

---

Для преобразования достаточно высокой скорости потока в камере смешения в давление поток направляется в диффузор.

---

2.4 Применение струйных насосов при освоении и эксплуатации скважин

Струйные насосы применяются при исследовании и эксплуатации скважин для определения давлений на забое скважины. Струйный аппарат спускают в скважину совместно с глубинным манометром, имеющим блок непрерывной записи забойного давления. После освоения скважины, меняют режимы эксплуатации скважины путем изменения давления нагнетания, замеряют значения дебита скважины и забойного давления на различных режимах и строят индикаторную диаграмму скважины, по которой определяют границу рациональной области эксплуатации скважины, исходя из соотношения

Рзаб > 1,1Рзаб.мин.доп,

где Рзаб.мин.доп - минимально допустимое забойное давление.

Полученные замеры забойного давления используют при построении карты пластовых давлений разрабатываемого нефтяного пласта.

На рисунке 5 изображен узел установки при спуске струйного насоса с помощью канатной техники, а на рисунке 6 показана индикаторная диаградьют от мма скважины. Насосно− эжекторная система содержит (см. рисунок 5) струйный аппарат 1 с соплом 4 совместно с глубинным манометром 21, имеющим блок непрерывной записи забойного давления, спущенный в скважину и извлекаемый из скважины с помощью канатной техники. Узел установки струйного насоса содержит ловильную головку 22, фильтр 23 и уплотнительные кольца 24.



Рисунок 5− Схема узла установки при спуске струйного насоса с помощью канатной техники :1-струйный насос; 4- сопло СН; 20- колонна двойных НКТ; 21-глубинный манометр;22-ловильная головка;23-фильтр;24-уплотнительные кольца

Индикаторная диаграмма скважины (см. рисунок 6) − это зависимость дебита скважины Q от давления Р. На диаграмме скважины показаны значения пластового давления Рпл, давления насыщения нефти газом Рнас, минимально допустимого забойного давления Рзаб.миндоп. Исследования и эксплуатация скважин с помощью насосно−эжекторных систем позволяют снизить материально-технические и трудовые затраты. Процесс контроля забойного давления становится проще, а следовательно дешевле, предотвращаются недопустимые режимы эксплуатации скважины.

---

Р


Рисунок 6−Индикаторная диаграмма скважины

2.4.1 Типы струйных аппаратов освоения скважин и добычи нефти

Для освоения скважин широко применяются следующие типы струйных насосов: УОС-1; УОС-1М; УЭОС-2; УЭОС-4; УЭОС-5. В настоящее время разработкой, испытанием и промышленным внедрением насосов занимаются отечественные фирмы (ОКБ БН, "НАМ и К⁰", "СОНТЕКС" и др.) Ниже приведены технические характеристики отечественных УСН (таблица 4) и условия их эксплуатации.

Устройство УЭОС-2 - это вставной струйный насос. Устройство позволяет производить гидродинамические исследования фильтрационного состояния призабойной зоны пласта и осуществлять его очистку в любой период проведения технологического процесса. При этом обеспечивается увеличение дебитов добывающих и приёмистости нагнетательных скважин.

Вставные струйные аппараты УЭОС-2 обеспечивают выполнение таких операций:

• 
  оценка первоначального состояния ПЗП путём записи и расшифровки
  

КВД;

• 
  осуществление глубокого дренирования и очистки пласта методом создания чередующихся депрессий и репрессий;
  
• 
  обработка пласта химическими реагентами;
  
• 
  заключительное исследование скважин и оценка гидродинамических параметров при различных депрессиях на пласт.
  

Технология осуществляется в скважинах, обсаженных колоннами 140168 мм при температуре на забое до 120ºС.

Устройство позволяет проводить работы по освоению скважин, интенсифицировать (повышать) приток нефти из пласта и проводить гидродинамические исследования продуктивных горизонтов путём записи кривой восстановления давления (КВД) в любое технологически необходимое время.

Устройство УЭОС-4

Эжекторное устройство освоения, гидродинамических и геофизических исследований скважин предназначено для интенсификации вызова притока нефти с одновременной очисткой призабойной зоны пласта, гидродинамических и геофизических исследований скважин. Устройство позволяет проводить в скважинах следующие технологические операции:

• 
  восстановление фильтрационных свойств пород коллектора. Восстановление проводится методом создания многократных депрессий и репрессий на пласт;
  
• 
  гидродинамические исследования скважин для оценки скин-эффекта пластового давления, выявление степени ухудшения проницаемости пласта;
  
• 
  геофизические исследования, чтобы оценить толщину работающего пласта;
  
• 
  обработку пласта химическими реагентами.
  

---

Устройство должно эксплуатироваться в скважинах с обсадной колонной, внутренний диаметр которой не менее 122 мм. Критерием отказа устройства является выход из строя сопла, смесителя и уплотнительных манжет, приводящий к падению коэффициента эжекции ниже 0,15. Граничным состоянием устройства является выход из строя его корпуса вследствие износа присоединительных резьб или внутренних посадочных диаметров. Устройство УЭОС-5

Устройство представляет собой многофункциональный струйный насос вставного типа, конструкция которого и технология применения обеспечивают выполнение следующих операций:

• 
  снижение забойного давления только в подпакерном пространстве скважины и вызов притока из пласта. При этом исключается возможность выбросов нефти и смятия обсадной колонны;
  
• 
  глубокое дренирование и очистка пласта путём воздействия на него циклическими знакопеременными нагрузками в режиме депрессиярепрессия;
  
• 
  закачка кислоты или других химических реагентов под давлением в пласт и отбор продуктов реакции кислоты из пласта в требуемое по технологии время;
  
• 
  гидродинамические исследования скважин с целью оценки
  

первоначального и заключительного состояния призабойной зоны пласта путём записи и расшифровки кривой восстановления давления КВД. Запись и сравнение гидродинамических параметров может проводиться при различных депрессиях на пласт;  добыча нефти из скважины.

2.4.2 Принцип работы

При выполнении технологических операций по п. п. 1 - 4 рабочая жидкость подаётся к соплу эжекторного насоса по трубам НКТ, а при добыче нефти (п.5) – по затрубному пространству. В последнем случае откачиваемая из продуктивного пласта нефть движется на поверхность по насоснокомпрессорным трубам. Выполнение работ по п.п. 1 - 5 происходит следующим образом. В скважину на расчётную глубину на НКТ спускается корпус устройства УЭОС-5 с механическим пакером.Пакер установливается ниже корпуса. Для опрессовки НКТ и пакера в корпус устройства УЭОС-5 устанавливается специальная опрессовочная вставка. НКТ опрессовывают путём создания требуемого давления во внутренней полости труб, а пакер – путём создания давления в затрубном пространстве. После проведения работ по опрессовке труб и пакера опрессовочная вставка извлекается на поверхность с помощью канатной техники. Далее в НКТ в зависимости от поставленной задачи спускается вставной эжекторный насос для освоения скважин или вставной эжекторный насос для добычи нефти. Под действием собственного веса вставной насос движется по заполненным жидкостью трубам к корпусу УЭОС-5 и окончательно фиксируется в нём при создании в НКТ давления 10— 15 атм. Вставной эжекторный насос может быть извлечён из скважины без подъёма НКТ в любое время при изменении очерёдности проведения технологических работ или необходимости ремонта насоса. При освоении скважины и добыче нефти в качестве

---