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

Таблица 1− Распределение числа скважин и добычи нефти в зависимости от способа эксплуатации

Факторы, осложняющие эксплуатацию	Оборудование для подъема жидкости из скважин
	Штанговые		Электроприводные		Гидроприводные		Газ- лифт
	Плунжерные	Винтовые	Центробежные	Диафраг -менные	Поршневые	Струй- ные
Море	x	x	xx	xx	xxx	xxx		xx
Пустыня	xx	xx	x	x	xx	xxx		xx
Городская зона	0	xx	xx	xx	xxx	xxx		xx
Одиночные скважины	xxx	x	x	x	xxx	xxx		0
Куст скважин	x	xx	xx	xx	xxx	xxx		xxx
Большая глубина	x	0	0	0	xxx	xxx		xx
Низкое забойное давление	xxx	xx	xx	xx	xxx	x		x
Высокая температура	xx	0	0	0	xx	xxx		xxx
Вязкая жидкость	x	xxx	0	0	xx	xx		x
Коррозионная жидкость	x	x	0	xxx	xxx	xxx		xx
Наличие песка	x	0	0	xxx	x	x		xx
Солеотложения	x	x	x	xx	xx	xx		0
Опасность образования эмульсии	xx	xx	x	x	xxx	0		x
Высокий газовый фактор	x	x	0	0	x	xx		xx

---

Таблица 2 - Сравнительные возможности разных способов эксплуатации нефтяных скважин
Способы эксплуатации скважин и периоды их применения обосновываются в проектных документах на разработку месторождения и реализуются нефтегазодобывающими предприятиями по планам геологотехнических мероприятий. Показатели, которые составляют основу механизированного способа добычи нефти приведены в таблице 2 [7]

Оценка работы: 0-плохо; x-удовлетворительно; xx-хорошо; xxx-отлично

1.2 Факторы, осложняющие процесс насосной эксплуатации нефтяных скважин

К осложненным условиям относятся условия эксплуатации таких скважин, продукция которых содержит в своем составе:

• 
  Большое количество пластовой или закачиваемой с поверхности при заводнении воды. Поэтому увеличивается напряженность работы применяемых насосных установок, создаются благоприятные условия для образования в различных элементах добывающей системы вязких и стойких водонефтяных эмульсий.
  
• 
  Значительное количество свободного газа, объем которого существенно увеличивается при использовании перспективных термических методов повышения нефтеотдачи.
  
• 
  Повышенное количество механических примесей.
  
• 
  Большие количества водорастворимых или водонерастворимых солей. Значительное количество смолопарафиновых фракций.
  
• 
  Высокая вязкость добываемой продукции.
  

Факторы, которые в настоящее время относятся к осложняющим в процессе эксплуатации скважин, в ближайшем будущем станут обычными.

---

2.История развития и практического применения струйных насосов

2.1 Применение струйных насосов в нефтяной промышленности

Применение струйных насосов в нефтяной промышленности получило определенное распространение, как в нашей стране, так и за рубежом. Первая публикация о применении струйных насосов в нефтяной промышленности появилась в 1933 г в США. Но первые испытания проведены были лишь в 1970г в Техасе. В двух скважинах в качестве рабочей жидкости использовалась нефть, а в трех — вода. Струйных насосы опускали на глубину 580 − 2900 м. Добыча жидкости составляла 13 − 160 м³/сут. В 1975 г. в скважинах уже работало 200 струйных насосов. В 1988г. была создана скважинная струйная установка. Установка содержала струйный насос и пакер. Пакер устанавливался на колонне насосно-компрессорных труб. Конструкция такой установки не дает возможности проводить работы в подпакерной зоне во время работы установки, поэтому возможности использования такой установки ограничены.

В настоящее время фирмы США применяют струйные насосы при освоении скважин, при добыче нефти с высоким газовым фактором и мехпримесями, при эксплуатации горизонтальных скважин, для подъема тяжелых нефтей на морских месторождениях. Струйные насосы стали применять, когда началось обводнение продукции. Увеличилась депрессия на пласт. Она достигла 2,4 МПа, в связи с этим увеличились отборы жидкости на скважине до 320м³ /сут.

В 1992г в Великобритании разработана скважинная струйная установка, которая позволяет проводить различные технологические работы в зоне пласта. В данной установке не предусмотрена возможность воздействия на пласт с целью увеличения добычи перекачиваемой среды, потому что ограничены возможности по передаче энергии. Следовательно, нет возможности эффективно проводить работы по очистке прискважинной зоны. В 1996г разработана скважинная струйная установка, которая повышает КПД. Происходит это за счет повышения однородности перекачиваемой среды. В этот же период времени разработан способ освоения и эксплуатации скважин с применением струйных насосов, который позволяет осуществлять замер дебита пластовой жидкости и контроль забойного давления на различных режимах. Для освоения используется дистанционный глубинный манометром. Передача информации осуществляется на поверхность по кабелю с использованием каротажной станции. К сожалению, применение данного способа требует высоких материально-технических и трудовых затрат, вследствие чего сужается область его применения.

---

В 1997г. изобретена скважинная струйная насосная установка, которая позволяет регулировать забойное давление. В 1999 г. разработан струйный насос для промывки скважин. Насос имеет упрощенную конструкцию уплотнительного пакера. Струйный насос, выполненный над пакером, можно вывести из зоны отложений, следовательно увеличивается его работоспособность в загрязненных скважинах.

В нефтяной промышленности России применение струйных насосов началось в 1958г. в Азербайджане. Был создан передвижной комплекс наземного и погружного оборудования для промывки песчаных пробок в нефтяных скважинах. Основными элементами комплекса были струйный насос с гидромониторной насадкой и двухрядный лифт. Согласно методике расчета струйного насоса ,разработанной А.А.Богдановым и З.С.Помазковой на основе эмпирических зависимостей, соотношения давлений рабочей и инжектируемой жидкостей на входе в струйный насос Р_Р/Р_н =26,3. При проведении работ в скважинах данное соотношение имело место. Поэтому методика расчета удовлетворила требование практики. Проблема выноса твердой фазы из скважины с помощью струйных насосов является актуальной и в настоящее время.

Под руководством Ю.А.Цепляева в 70-х годах в институте Гипротюменнефтегаза были начаты исследования о возможностях применения струйных насосов для эксплуатации нефтяных скважин. Первые промысловые испытания водоструйных насосов были проведены в 1969 - 71г.г. на месторождениях Западной Сибири (на 4-х нефтяных скважинах).Испытания показали принципиальную возможность применения насосов для эксплуатации нефтяных скважин.

Широкое внедрение водоструйных насосов развернулось в 1973-74гг. предназначены они были для подъема воды из водяных скважин для нужд системы ППД. Струйные насосы устанавливались на небольших глубинах – 250-430 м, работали с коэффициентом инжекции U= 6--8 ,межремонтный период составлял 7-8 месяцев, среднесуточный отбор на одну скважину −2800-4000 м³/сут. В качестве рабочего агента использовалась вода высокого давления из системы ППД.

В 1974 году в НГДУ «Юганскнефть» была испытана установка струйного насоса с глубинным приводом. ЭЦН использовался в качестве привода. Испытания показали высокую эффективность данной установки. В 1979-1981г.г. на УстьБалыкском месторождении также были проведены испытания. Межремонтный период работы составил 570 суток, при отсутствии постоянного обслуживающего персонала.

Методика расчета струйного аппарата Ю.А.Цепляева позволила довольно надежно проектировать струйные установки для различных условий эксплуатации скважин при отсутствии газа в рабочем и инжектируемом потоках. На кафедре разработки и эксплуатации нефтяных месторождений в МИНХ им. И.М.Губкина проводились исследования по разработке и совершенствованию методов применения струйных насосов при добыче нефти. Под руководством И.Т.Мищенко велись работы по совершенствованию тандемных установок типа «УЭЦН-СН», велись работы по совершенствованию струйных насосных установок с наземным приводом для подъема жидкости из скважин в осложненных условиях эксплуатации. Применение струйных насосов для освоения скважин и добычи нефти представляет теоретический и практический интерес. Струйные насосы компактны, не имеют подвижных частей, высокопрочные, устойчивые к коррозии и абразивному износу.

---

В последние десятилетия ведутся активные поиски новых спосо­бов добычи нефти, особенно в области эксплуатации наклонных сква­жин. При использовании бесштанговых гидроприводных струйных на­сосных установок вместо УСШН в скважинах со значительной кри­визной ствола энергетические затраты существенно снижаются, а меж­ремонтный период (МРП) скважинного оборудования увеличивается.

Компактность, высокие монтажеспособность, эффективность и сте­пень унификации узлов позволяют применять гидроприводные на­сосные установки при эксплуатации кустовых скважин в труднодос­тупных районах Сибири и на морских месторождениях.

Изменение условий эксплуатации многих нефтяных месторож­дений, связанное с увеличением числа объектов разработки в труд­нодоступных северных районах и на континентальном шельфе, выз­вало возрождение интереса к струйным насосным установкам.

Струйные насосы являются разновидностью гидроприводных насосов, и они обладают всеми достоинствами этого вида оборудо­вания.
2.2 Характеристика струйных насосов

Струйными аппаратами (струйными насосами, эжекторами)

называются устройства, в которых происходит смешение и энергообмен двух потоков разных давлений с образованием смешанного потока.

Среда, находящаяся перед аппаратом при более высоком давлении, называется рабочей средой, а её поток называется рабочим потоком. Истекая с высокой скоростью из сопла в приемную камеру струйного аппарата, рабочий поток увлекает среду, имеющую перед аппаратом более низкое давление, которая называется инжектируемой (откачиваемой, пассивной). Как правило, в струйных аппаратах происходит сначала преобразование потенциальной энергии рабочего потока в кинетическую. Кинетическая энергия рабочего потока частично передается инжектируемому потоку. В проточной части струйного аппарата происходит выравнивание скоростей смешиваемых потоков и обратное преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную.

В струйном насосе или инжекторе (Рисунок 1.1 ) поток откачиваемой жидкости перемещается от забоя скважины до устья скважины за счет получения энергии от потока рабочей жидкости, подаваемого поверхностным силовым насосом с устья скважины [14].



Рисунок 1.1 – Схема струйного насоса (а) и движение жидкостей в нем (б): 1

---