1458

Гидростатический подшипник представляет собой стальной конус, гуммированный износоустойчивой нефтестойкой рези­ ной 8470. Опорный диск выполнен из закаленной до высокой твердости стали 40X13.

Для повышения износостойкости опор скольжения ЭЦН в ИМАШ РАН разработаны два типа конструкционной оксид­ ной керамики: на основе диоксида циркония, стабилизирован­ ного 3 % окиси иттрия, и на основе окиси алюминия, упрочнен­ ной диоксидом циркония (23,5—30%) [11].

1.8. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ВЫБОР УЗЛОВ УСТАНОВКИ ЭЦН ПО УСЛОВИЯМ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ СКВАЖИНЫ

Под подбором насосных установок к нефтяным скважинам, в узком, конкретном значении, понимается опреде­ ление типоразмера или типоразмеров установок, обеспечиваю­ щих заданную добычу пластовой жидкости из скважины при оп­ тимальных или близких к оптимальным рабочих показателях (подаче, напоре, мощности, наработке на отказ и пр.). В более широком смысле под подборюм понимается определение основ­ ных рабочих показателей взаимосвязанной системы «нефтяной пласт — скважина — насосная установка» и выбор оптимальных сочетаний этих показателей. Оптимизация может вестись по раз­ личным критериям, но в конечном итоге все они должны быть направлены на один конечный результат — минимизацию себе­ стоимости единицы продукции — тонны нефти.

л ен н ости полож ен ия и резу льтаты работ, посвящ енны х и зу ­ чению фильтрации ж и дк ости и газа в пласте и при забойной зо н е пласта [2, 12], дв и ж ен и ю газо-водо-н еф тян ой см еси по колонне обсадны х труб, закон ам изм енения газосодерж ания, давления, плотности, вязкости и т.д., изучению теория р або ­ ты центробеж н ы х П огружны х агрегатов, в первую очередь — скваж инны х центробеж ны х, насосов, на реальной пластовой ж идкости .

В настоящей главе рассмотрены основные положения мето­ дики подбора УЭЦН к нефтяным скважинам

Работы по созданию методик подбора УЭЦН к скважинам начались практически одновременно с созданием самих устано­ вок ЭЦН.

К основными работами по подбору УЭЦН к нефтяным сква­ жинам необходимо отнести работы П.Д. Ляпкова, методики, со­ зданные в БашНИПИнефть и ТатНИПИнефть, в НК «ЮКОС»

иработу, выполненную В.С. Линевым.

В70-х годах опубликованы методики фирмы TRW Reda [11], расчеты по которому проводились на ЭВМ «ЮНИВАК 1108» и методики, разработанные в ОКБ БН [11].

Расчет по методике [11] проводился на ЭВМ «Наири», а для более поздних методик были созданы программы расчетов на ЭВМ серии ЕС.

Обзор и краткий анализ современных программ и методик подбора УЭЦН к нефтяным скважинам представлен ниже.

1.8.1. Основные положения методики подбора УЭЦН к нефтяной скважине

Как уже указывалось ранее, методика подбора УЭЦН к скважинам основывается на знаниях законов фильтра­ ции пластового флюида в пласте и призабойной зоне пласта, на законах движения водо-газо-нефтяной смеси по обсадной ко­ лонне скважины и по колонне НКТ, на зависимостях гидроди­ намики центробежного погружного насоса. Кроме того, часто необходимо знать точные значения температуры как перекачи­ ваемой жидкости, так и элементов насосной установки, поэтому в методике подбора важное место занимают термодинамические процессы взаимодействия насоса, погружного электродвигателя и токонесущего кабеля с откачиваемым многокомпонентным пластовым флюидом, термодинамические характеристики кото­ рого меняются в зависимости от окружающих условий [12].

Необходимо отметить, что при любом способе подбора УЭЦН есть необходимость в некоторых допущениях и упрощениях, позволяющих создавать более или менее адекватные модели ра­ боты системы «пласт — скважина — насосная установка».

В общем случае к таким вынужденным допущениям, не веду­ щим к значительным отклонениям расчетных результатов от ре­ альных промысловых данных, относятся следующие положения:

1. Процесс фильтрации пластовой жидкости в призабой­ ной зоне пласта во время процесса подбора оборудования яв­ ляется стационарным, с постоянными значениями давления, обводненности, газового фактора, коэффициента продуктив­ ности и т.д.

2. Инклинограмма скважины является неизменным во вре­ мени параметром.

Общая методика подбора УЭЦН при выбранных допущениях выглядит следующим образом:

1. По геофизическим, гидродинамическим и термодинами­ ческим данным пласта и призабойной зоны, а также по плани­ руемому (оптимальному или предельному в зависимости от за­ дачи подбора) дебиту скважины определяются забойные вели­ чины — давление, температура, обводненность и газосодержание пластового флюида.

2. По законам разгазирования (изменения текущего давле­ ния и давления насыщения, температуры, коэффициентов сжи­ маемости газа, нефти и воды) потока пластовой жидкости, а также по законам относительного движения отдельных состав­ ляющих этого потока по колонне обсадных труб на участке «забой скважины — прием насоса» определяется необходимая глубина спуска насоса, или, что практически то же самое — давление на приеме насоса, обеспечивающие нормальную ра­ боту насосного агрегата. В качестве одного из критериев опреде­ ления глубины подвески насоса может быть выбрано давление, при котором свободное газосодержание на приеме насоса не превышает определенную величину. Другим критерием может являться максимально допустимая температура откачиваемой жидкости на приеме насоса.

В случае реального и удовлетворяющего потребителя резуль­ тата расчета необходимой глубины спуска насоса осуществляет­ ся переход к п. 3 настоящей методики.

Если же результат расчета оказывается нереальным (напри­ мер — глубина спуска насоса оказывается больше глубины са­ мой скважины), Расчет повторяется с п. 1 при измененных и с­ ходных данных — например — при уменьшении планируемого

дебита, при увеличенном коэффициенте продуктивности сква­ жины (после планируемой обработки призабойной зоны плас­ та), при использовании специальных предвключенных устройств (газосепараторов, диспергаторов) и т.д.

Расчетная глубина подвески насоса проверяется на возмож ­ ный изгиб насосной установки, на угол отклонения оси скважи­ ны от вертикали, на темп набора кривизны, после чего выбира­ ется уточненная глубина подвески.

3. По выбранной глубине подвески, типоразмеру обсадных и насосно-компрессорных труб, а также по планируемому дебиту, обводненности, газовому фактору, вязкости и плотности плас­ товой жидкости и устьевым условиям определяется потребный напор насоса.

4.По планируемому дебиту и потребному напору выбирают­ ся насосные установки, чьи рабочие характеристики лежат в непосредственной близости от расчетных величин дебита и на­ пора. Для выбранных типоразмеров насосных установок прово­ дится пересчет их «водяных» рабочих характеристик на реаль­ ные данные пластовой жидкости — вязкость, плотность, газосодержание.

5.По новой «нефтяной» характеристике насоса выбирается количество рабочих ступеней, удовлетворяющих заданным па­ раметрам — подаче и напору. По пересчитанным характеристи­ кам определяется мощность насоса и выбирается приводной электродвигатель, токоведущий кабель и наземное оборудова­ ние (трансформатор и станция управления).

6.По температуре пластовой жидкости на приеме насоса, по мощности, КПД и теплоотдаче насоса и погружного электро­ двигателя определяется температура основных элементов насос­ ной установки — обмотки электродвигателя, масла в гидроза­ щите, токоввода, токоведущего кабеля и т.д. После расчета тем­ ператур в характерных точках уточняется исполнение кабеля по теплостойкости (строительной длины и удлинителя), а также исполнение ПЭД, его обмоточного провода, изоляции и масла гидрозащиты.

Если расчетная температура оказывается выше, чем предель­ но допустимая для применяемых в данном конкретном регионе элементов насосных установок или заказ высокотемпературных дорогих узлов УЭЦН невозможен, расчет необходимо провести