Проектирования выкидных линий от скважины оборудованной винтовой насосной установки до автомат групп замерной установки на месторождени

Горизонт анализами керна не освещен. По данным ГИС в среднем коэффициент пористости равен 0,193 д.ед., коэффициент нефтенасыщенности  0,584д.ед.

Верхнепермский горизонт P2s2 .

  Литология горизонта представлена аргиллитами, алевролитами, песчаниками, глинами и, реже, в виде прослоев, встречаются известняки, конгломераты, ангидриты.

Общая толщина горизонта изменяется от 6м  до 10м, средняя 7,4 м.

Эффективная  толщина изменяется от 1,6 до 3,3 м,  в среднем равняясь 2,4 м, нефтенасыщенная толщина варьирует от 1,6 м. до 3,3 м., в среднем 2,6 м.

Горизонт представлен 1-2 пластами-коллекторами и характеризуется коэффициентом расчлененности 1,5 и коэффициентом песчанистости 0,324д.ед.

 Горизонт анализами керна не освещен. По данным ГИС в среднем коэффициент пористости равен 0,295д.ед., коэффициент нефтенасыщенности  0,679д.ед.

Верхнепермский горизонт P2s3. Литологически горизонт представлен песчаниками, алевролитами, аргиллитами, глинами и, реже, в виде прослоев, встречаются известняки, конгломераты, ангидриты.

Общая толщина горизонта изменяется от 3,0м  до 12м, средняя 6,3 м.

Эффективная  толщина изменяется от 1,9 до 3,8 м в среднем 2,9 м, нефтенасыщенная толщина варьирует от 1,9 м (BSK1Х) до 3,8 . (BSK23Х), в среднем равняясь 2,9 м.

Горизонт представлен 1-4 пластами-коллекторами и характеризуется коэффициентом  расчлененности 2,5, коэффициентом  песчанистости 0,475д.ед.

Горизонт анализами керна не освещен.

По данным ГИС в среднем коэффициент пористости равен 0,177д.ед., коэффициент нефтенасыщенности – 0,554д.ед.

 

4. Состав и свойства нефти в поверхностных условиях

 

В поверхностных условиях отобраны и проанализированы 8 проб нефти при опробовании скважин в период разведки. Поверхностные пробы отбирались у устьев скважин и приемной емкости после сепарации.

Исследование нефти проводилось в период разведочных работ в Испытательной лаборатории НИИ АО «СНПС – Актобемунайгаз».  Исследованы нефти только нижнетриасовых отложений. Нижнепермские горизонты пробами не освещены.

 Нижнетриасовый горизонт Т1 II.

Горизонт состоит из 2-х пластов А и Б. Самостоятельно пласты пробами не освещены. Пласт А совместно с горизонтом  Т1-III освещен 3-мя пробами из скважины BSK-2Х, пласт Б также совместно с горизонтом  Т1-III освещен  2-мя пробами из скважины BSK-1Х.

Нижнетриасовый горизонт Т1 -III.

 По горизонту имеются 2 пробы нефти, отобранные из скважин BSK-4Х и BSK-7Х блока I и одна проба из скважины BSK-8Х  блока II, в которых  опробование проведено  самостоятельно.

Плотность нефти по скважинам блока I изменяется от 0,875до 0,908г/см3 и в среднем составляет 0,893г/см3, кинематическая вязкость при 20°С варьирует от 39,4 до 122 см2/с, составляя в среднем 78,8 см2/с , при 40°С от 36,3 до 48,6 см2/с  в среднем равняясь 50,7 см2/с  .

Из группового  углеводородного состава   определено содержание  парафина и серы.  Содержание парафина изменяется от 0,39 до 1,55%мас и в среднем составило 0,93%мас, серы колеблется от 0,34 до 1,7%мас и в среднем составило 0,71%мас.  По свойствам и составу нефти блока являются тяжелыми, высоковязким, малопарафиновыми и сернистыми. Углеводородный состав нефти не определялся.

Нефть блока II (по пробе из скважины BSK-8Х) по данным лабораторных анализов относится к очень тяжелым (0,922г/см3), высоковязким (99,5 см2/с  при 40°С), сернистым (0,7%мас) и парафиновым (1,5%мас).

По данным фракционного состава определен выход фракций с 200°С до 300°С.          

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ

 

2.1 Особенности конструкции  винтовых электронасосов

 

Основным элементом погружного винтового насоса (ПВН) является червячный винт, вращающийся в резиновой обойме специального профиля. В пределах каждого шага винта между ним и резиновой обоймой образуются полости, заполненные жидкостью и перемещающиеся вдоль оси винта. Приводом служит такой погружной электродвигатель (ПЭД), как и для погружного центробежного электронасоса (ПЦЭН), с частотой вращения, вдвое меньшей. Это достигается такими соединениями и укладкой статорной обмотки двигателя, что создается четырехполюсное  магнитное поле с синхронной частотой вращения 1500 мин-1.

Если для ПЦЭН увеличение частоты вращения улучшает эксплуатационные характеристики насоса, то для ПВН, наоборот, желательно уменьшение частоты вращения вала, так как в противном случае увеличивается износ, нагрев, снижается к.п.д. и другие показатели. Внешне ПВН мало отличается от ПЦЭН.

В комплект установки входят:

- автотрансформатор или трансформатор  на соответствующие напряжения  для питания ПЭД;

- станция управления с необходимой  автоматикой и защитой;

- устьевое оборудование, герметизирующее  устье скважины и ввод кабеля в скважину;

- электрический кабель круглого  сечения, прикрепляемый поясками  к НКТ;

- винтовой насос, состоящий из  двух работающих навстречу друг  другу винтов с двумя приемными  сетками и общим выкидом;

- гидрозащита электродвигателя; маслонаполненный четырехполюсный электродвигатель переменного тока – ПЭД.

Основной рабочий орган винтового насоса (рисунок 2.1) состоит из двух стальных полированных и хромированных однозаходных винтов 2 и 4 с плавной нарезкой, вращающихся в резинометаллических обоймах 1 и 5, изготовленных из нефтестойкой резины особого состава.

Внутренняя полость обойм представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом в два раза больше, чем шаг винта. Винты соединены с ПЭДом и между собой валом с промежуточной эксцентриковой муфтой 3. Оба винта имеют одинаковое направление вращения, но один винт имеет правое направление спирали, а другой – левое. Поэтому верхний винт подает жидкость сверху вниз, а нижний – снизу вверх. Это позволяет уравновесить винты, так как силы, действующие на них от перепада давления со стороны выкида и приема, будут взаимно противоположны.

Любое поперечное сечение стального винта есть правильный круг, однако центры этих кругов лежат на винтовой линии, ось которой является осью вращения всего винта. В любом сечении винта, перпендикулярном к его оси, круговое сечение оказывается смещенным от оси вращения на расстояние е, называемое эксцентриситетом (рисунок 2.2).

Поперечные сечения внутренней полости резиновой обоймы в любом месте вдоль оси винта одинаковые, но повернуты относительно друг друга. Через расстояние, равное шагу, эти сечения совпадают.

Само сечение внутренней полости в любом месте представляет собой две полуокружности с радиусом, равным радиусу сечения винта, раздвинутые друг от друга на расстояние .

При работе двигателя винт вращается вокруг собственной оси. Одновременно сама ось винта совершает вращательное движение по окружности диаметром .

Гребень спирали винта по всей своей длине находится в непрерывном соприкосновении с резиновой обоймой. Между винтом и обоймой образуется полость, площадь сечения которой равна произведению диаметра винта на , а высота этой полости в направлении оси винта равна шагу обоймы Т ( , где - шаг винта).

Перекачиваемая жидкость заполняет полость между винтом и обоймой в пределах каждого шага и, так как при вращении винт в осевом направлении не движется, то жидкость будет перемещаться вдоль оси винта на расстояние одного шага при повороте винта на один оборот. Следовательно, суточная подача винтового насоса будет равна

 

,            

 

где - частота вращения вала ПЭДа (примерно 1480 мин-1); - коэффициент подачи насоса.

Коэффициент подачи насоса учитывает: обратные протечки через линию соприкосновения гребня спирали винта с внутренней полостью обоймы; неполное заполнение полостей за счет наличия газа во всасывающей смеси; усадку нефти при переходе ее от термодинамических условий насоса к условиям на поверхности.

Для того, чтобы верхний и нижний винты имели возможность вращаться не только вокруг своей оси, но и по окружности диаметром , они соединены между собой специальными эксцентриковыми муфтами (см. рисунок 2.1). Конец вала, выходящего из верхнего сальника и подшипника узла гидрозащиты, соединяется с нижним винтом также с помощью эксцентриковых муфт 3.

 

Рисунок 2.1- Винтовой насос с двумя  уравновешенными рабочими органами

 

Эксцентриковые муфты работают в жидкости, откачиваемой насосом. Насос имеет двухсторонний прием жидкости и общий выкид в пространство между верхним и нижним винтами. Далее жидкость проходит по кольцевому зазору между корпусом металло-резиновой обоймы верхнего винта и кожухом насоса. Затем по специальным косым каналам, минуя приемную сетку верхнего винта, жидкость попадает в головную часть ПВН, в которой имеется многофункциональный предохранительный клапан поршеньково-золотникового типа. Обойдя по сверлению предохранительный клапан, жидкость проходит шламовую трубу и попадает в НКТ.

   

 

 

Рисунок 2.2- Сечение резиновой обоймы и винта насоса

 

На рисунке 2.3 показаны четыре последовательных положения сечения винта в обойме при одном его повороте.

В нижней части насоса, ниже герметизирующего сальника и двухрядного радиально-упорного подшипника размещается пусковая муфта. Она соединяет вал протектора и двигателя с валом насоса только после того, как вал двигателя разовьет число оборотов, соответствующее максимальному крутящему моменту двигателя. Для этого в пусковой муфте имеются выдвижные эксцентриковые кулачки, входящие в зацепление при определенной частоте вращения вала.

Такая пусковая муфта обеспечивает надежный запуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя. Кроме того, она не позволяет вращаться валу насоса в сторону, противоположному заданному направлению. В этом случае в муфте происходит свободное проворачивание валов без зацепления, чем предупреждается развинчивание деталей наоса и резьбовых соединений, а резиновые обоймы рабочих органов предохраняются, таким образом, от перегрева и сухого трения, так как при обратном вращении жидкость из НКТ откачалась бы в кольцевое пространство. Такое обратное вращение может произойти при ошибочной перестановке двух концов электрического кабеля на трансформаторе.

 

Рисунок 2.3- Положение сечения винта в обойме при его повороте на один оборот:

I – исходное положение; II – положение  при повороте  на 900; III – положение при повороте на 1800; IV – положение при повороте на 2700; V – положение при повороте на 3600;

к – фиксированная точка на поверхности винта (вращение против часовой стрелки)

 

Четыре эксцентриковые муфты позволяют за счет подвижности   шарниров передавать необходимый крутящий момент и одновременно совершать винтам сложное планетарное движение в резиновых обоймах.

Поршеньково-золотниковый предохранительный клапан выполняет следующие функции.

Так как сквозной проток жидкости при неподвижном винте в ПВН невозможен, то при его спуске в скважину на НКТ под уровень жидкости возникает необходимость заполнения НКТ жидкостью из межтрубного пространства. В этом случае поршеньково-золотниковый предохранительный клапан устанавливает сообщение внутренней полости НКТ с межтрубным пространством.

При подъеме ПВН из скважины жидкость  из НКТ по тем же причинам не может перетечь в межтрубное пространство. Поршеньково-золотниковый клапан в этом случае также устанавливает сообщение внутренней полости НКТ с межтрубным пространством и жидкость сливается.

При недостаточном притоке жидкости из пласта в скважину или при содержании в жидкости большого количества газа золотник предохранительного клапана устанавливается так, что часть жидкости из колонны НКТ перетекает через боковой клапан в межтрубное пространство. Когда насос разовьет нормальную подачу, золотник клапана перекроет боковой спусковой клапан и вся жидкость, подаваемая насосом, будет поступать в НКТ.

В противоположность ПЦЭН винтовые насосы, как и все объемные машины, не могут работать при закрытом выкиде. Поэтому при случайном закрытии задвижки на устье ПВН выходит из строя. Для предупреждения подобных явлений золотниковый предохранительный клапан срабатывает и сбрасывает жидкость из НКТ в межтрубное пространство. Для этого клапан регулируется на строго регламентируемую величину давления, при превышении которой происходит сброс.

Золотниковый предохранительный клапан позволяет откачивать жидкость из скважин с низким динамическим уровнем и не допускает его снижения до приемных сеток насоса, так как в этом случае клапан сбросит жидкость из НКТ в межтрубное пространство. Это приведет к снижению результирующей подачи и срабатыванию релейной защиты на станции управления, отключающей всю установку.

Если по каким-либо причинам установка не отключится, то после накопления жидкости в межтрубном пространстве и повышения ее уровня клапан закроет спусковой канал и установка перейдет на нормальный режим работы с полой подачей жидкости в НКТ. Поскольку слабый приток из пласта сохраняется, то это приведет снова к снижению уровня в межтрубном пространстве, клапан снова сработает и сбросит жидкость из НКТ в межтрубное пространство. Такая вынужденная самопроизвольная периодическая эксплуатация  будет продолжаться до тех пор, пока станция управления не отключит установку. Назначением золотникового предохранительного клапана является недопущение сухого трения винта в резиновой обойме и выхода из строя насоса по этой причине.