Проект установки ШГН для добычи 40м3/сут нефти высокой вязкости-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Проект установки штангового глубинного насоса для добычи 40 кубометров в сутки нефти высокой вязкости.
Начнём
Нефтяная промышленность является одной из ведущих и быстро развивающихся отраслей нашего народного хозяйства. Наиболее распространённым видом механизированной добычи нефти являются штанговые глубинные насосные установки, коими в странах СНГ оборудовано около 60% общего фонда нефтяных скважин.
ЦЕЛЬЮ данной работы является выбор и обоснование конструкции насоса, для добычи высоковязкой нефти.
ДЛЯ ЭТОГО Я произвёл анализ насосных установок, изучил патентные исследования, произвёл расчёт оборудования штанговой глубинной насосной установки, изучил экономическую составляющую, экологический аспект, а также вопросы охраны труда и техники безопасности.
Для насосной эксплуатации нефтяных скважин применяются штанговые глубинные установки (ШГНУ), установки погружных центробежных электронасосов (УЭЦН), установки электровинтовых насосов (УЭВН).
С точки зрения экономических возможностей штанговые глубинные насосные установки обеспечивают высокий напор в диапазоне подач от 5 до 50 м3/сут. В области подач от 1 до 40 м3/сут. ШГНУ имеет более высокий к.п.д. по сравнению с другими способами добычи нефти, и при подаче, равной 35 м3/сут., он может достигать максимального значения (37%). Таким образом, применение ШГНУ для работы в условиях малого дебита скважин является наиболее выгодным.
СОГЛАСНО Техническому Заданию я подобрал насос для наиболее эффективной добычи нефтей высокой вязкости. Рассмотрев известные конструкции ШГН, я пришел к выводу, что таковым является ШТАНГОВЫЙ НАСОС С УПРАВЛЯЕМЫМИ КЛАПАНАМИ.
Причиной выбора является увеличение эффективности работы устройства за счет уменьшения сопротивления потоку жидкости во всасывающем клапане и увеличения коэффициента наполнения насоса при добыче высоковязкой нефти и расширение области применения насоса в наклонно направленных скважинах за счет принудительного управления (открытия - закрытия) нагнетательным и всасывающим клапанами.
Проведенное экономическое обоснование и оценка результатов расчета показывают, что реализация данного инвестиционного проекта по месторождению экономически целесообразна. Доход с каждого рубля инвестиций составляет 4,99 руб., срок окупаемости инвестиций примерно 2 года.

(21), (22) Заявка: 2005141653/03, 29.12.2005
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
29.12.2005
(46) Опубликовано: 10.09.2007
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2098615 С1, 10.12.1997. SU 1656174 А1, 15.06.1991. SU 1320531 A1, 30.06.1987. SU 1118760 A, 15.10.1984. SU 1698426 A1, 15.12.1991. SU 1747676 A1, 15.07.1992. US 4465137 A, 14.08.1984.
Адрес для переписки:
423236, Республика Татарстан, г. Бугульма, ул. М. Джалиля, 32, "ТатНИПИнефть", сектор создания и развития промышленной собственности (72) Автор(ы):
Мусин Камиль Мугаммарович (RU),
Ибатуллин Равиль Рустамович (RU),
Страхов Дмитрий Витальевич (RU),
Зиятдинов Радик Зяузятович (RU),
Оснос Владимир Борисович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
RU)
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ТЯЖЕЛОЙ ВЯЗКОЙ НЕФТИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти. Обеспечивает исключение контакта теплоносителя с продукцией скважины путем отбора продукции посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя. Сущность изобретения: устройство содержит эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод. Согласно изобретению в скважине с нефтеносным пластом и водоносным пропластком трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым и обратным клапанами. Рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка. При этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка, соответственно, верхним и нижним пакерами. Трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти. Внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с водоносным пропластком, при подъеме плунжерного насоса выше седла, через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.
Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.
Недостатками конструкции данного устройства являются:
- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, снижая проницаемость по нефти отдаленных зон продуктивного пласта;
- во-вторых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615 Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия на кусте нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;
- во вторых, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла;
в-третьих, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку.
Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продукцией скважины путем отбора продукции посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.
Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.
Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив продуктивного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка, соответственно, верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщается с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода, при этом внутренняя полость трубопровода также сообщается с водоносным пропластком через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана.
На фиг.1 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе закачки теплоносителя.
На фиг.2 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процесс добычи продукции из нефтеносного пласта.
Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. фиг.1) состоит из эксплуатационной колонны 1 с двумя группами рабочих отверстий - верхней 2 и нижней 3, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5, а также трубопровода 6, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.
Трубопровод 6 расположен внутри эксплуатационной колонны 1 и оснащен прямым 7 и обратным 8 клапанами. Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5, соответственно, верхним 9 и нижним 10 пакерами. Трубопровод 6 выше прямого 7 и обратного 8 клапанов оснащен седлом 11, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра 12 (см. фиг.2) плунжерного насоса 13. Плунжерный насос 13 спущен в трубопровод 6 посредством колонны насосных штанг 14 и сообщается с нефтеносным пластом 4 через верхнюю группу рабочих отверстий 2, обратный клапан 8 и внутреннюю полость 15 трубопровода 6. Внутренняя полость 15 трубопровода 6 также сообщается с водоносным пропластком 5 через нижнюю группу рабочих отверстий 3 посредством прямого клапана 7. Нижний конец трубопровода 6 заглушен и опирается на забой 16.
Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.
Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 4 (см. фиг.1) приподнимают с устья скважины с помощью грузоподъемного агрегата (не показано) посредством колонны насосных штанг 14 плунжерный насос 13 на 1-2 метра выше седла 11, преодолев усилие фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13 относительно замкового элемента (не показано), установленного в седле 11.
Затем по трубопроводу 6 через его внутреннюю полость 15, прямой клапан 7 и нижнюю группу рабочих отверстий 3 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пропласток 5, при этом обратный клапан 8 закрывается.
Водоносный пропласток 5 разогревается и передает тепло вверх сначала на подошву нефтеносного пласта 4 и далее прогревает весь нефтеносный пласт 4 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхних 2 и нижних 3 групп рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.
Нагнетание теплоносителя продолжают определенное время, которое задается опытным или расчетным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения нефтеносного пласта 4, расстояние между нефтеносным пластом 4 и водоносным пропластком 5, степень вязкости нефти и т.п. Проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт 4 исключается с помощью пакеров 9 и 10, установленных соответственно выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5.
По прошествии времени на нагнетание теплоносителя допускают с устья скважины посредством грузоподъемного агрегата колонну штанг 14 (см. фиг.2) с плунжерным насосом 13, который, преодолев усилие фиксации замкового элемента, своим цилиндром 12 герметично садится в седло 11.
Далее посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают плунжерный насос 13 в работу (см. фиг.2), при этом разогретая тяжелая вязкая нефть из нефтеносного пласта 4 через верхнюю группу рабочих отверстий 2 эксплуатационной колонны 1 и обратный клапан 8 поступает во внутреннюю полость 15 трубопровода 6 на прием плунжерного насоса 13.
Плунжерный насос 13 перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на поверхность. По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти пласт остывает, и в определенный момент подъем нефти на поверхность прекращается, на что реагирует датчик (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 13. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется.
В процессе закачки теплоносителя в водоносный пропласток 5 прогреваются все детали устройства, в том числе имевшие контакт с тяжелой вязкой нефтью, такие как прямой 7 и обратный 8 клапана, что благоприятно для последующей работы устройства.
Предлагаемое устройство исключает прямое проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пропласток, передающий тепло вверх в нефтеносный пласт, при этом отбор продукции производится посредством плунжерного насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта, в основном, в приствольной зоне эксплуатационной колонны.
Существенным условием эффективности применения предлагаемого устройства является небольшая мощность водоносного пропластка для предотвращения непроизводственных потерь на его прогрев. Все выше отмеченные факторы повышают технико-экономические показатели добычи тяжелой вязкой нефти, сокращают затраты на подготовку теплоносителя.

Формула изобретения
Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что в скважине с нефтеносным пластом и водоносным пропластком трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка соответственно верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти, при этом внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с водоносным пропластком при подъеме плунжерного насоса выше седла через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана.