СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОДЕБИТНОЙ СКВАЖИНЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОМ С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ

СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОДЕБИТНОЙ СКВАЖИНЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОМ С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ


RU (11) 2057907 (13) C1

(51) 6 E21B43/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93019999/03 
(22) Дата подачи заявки: 1993.04.14 
(45) Опубликовано: 1996.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы - М.: Гостоптехиздат, 1957, с.126-129. Авторское свидетельство СССР N 1262026, кл. E 21B 43/00, 1986. 
(71) Заявитель(и): Ханжин Владимир Геннадьевич 
(72) Автор(ы): Ханжин Владимир Геннадьевич 
(73) Патентообладатель(и): Ханжин Владимир Геннадьевич 

(54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОДЕБИТНОЙ СКВАЖИНЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОМ С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ 

Изобретение на способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом относится к добыче нефти. Для устранения влияния на дебит скважины слива жидкости из колонны труб, расширения возможности регулирования притока плитовой продукции после прекращения подачи насоса в каждом цикле регулируют частоту питающего электронасос напряжения, поддерживая в процессе притока жидкости из пласта максимальную частоту питающего электронасос напряжения, при которой насос не возобновляет подачу для предотвращения слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину, и возобновляют подачу электронасоса переводом его на повышенную частоту после достижения в процессе притока заданной величины давления на приеме насоса. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано для эксплуатации малодебитных скважин, оборудованных электронасосами, в частности погружными центробежными электронасосами.

Известен способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом, основанный на периодической его работе с отключением приводного электродвигателя при заданном значении давления на приеме насоса и последующем запуске по истечении установленной для данной скважины продолжительности технологической паузы [1]

Характерной особенностью данного способа является ограниченное регулирование производительности насоса путем изменения противодавления на устье скважины и сложность задания продолжительности технологической паузы, в течение которой происходит слив жидкости из подъемных труб в скважину и восстановление притока пластовой жидкости, а это не обеспечивает эффективного регулирования режимов эксплуатации скважины.

Наиболее близким по совокупности признаков и технической сущности к предлагаемому изобретению является способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом, основанный на регулировании скорости притока жидкости из пласта в скважину путем периодического повторения циклов, каждый из которых состоит из последовательно осуществляемых процессов запуска насоса при увеличивающейся частоте питающего напряжения, подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб при повышенной в сравнении с номинальным значением частоте и уменьшения до нуля подачи насоса путем снижения частоты питающего напряжения после достижения заданной величины давления в колонне подъемных труб, с последующим отключением насоса и сливом жидкости из колонны труб через насос в скважину [2]

Недостатком известного способа является ограничение притока жидкости из пласта в скважину в результате систематического слива жидкости из колонны подъемных труб и неконтролируемость процесса восстановления в скважине после прекращения подачи насоса.

Задача, на которую направлено заявляемое изобретение, обусловлена особенностью эксплуатации малодебитной скважины, производительность которой мала и выходит из области возможностей согласования с электронасосом. Поэтому откачку жидкости из такой скважины приходится периодически прекращать с целью необходимого накопления жидкости в скважине за счет притока пластовой продукции, однако, при реализации известных способов процесс восстановления происходит в скважине при отключенном состоянии насоса от источника напряжения питания, жидкость, находящаяся в колонне подъемных труб под избыточным давлением сливается в скважину и этот процесс не удается предотвратить известными способами, в том числе, например, с помощью глубинных обратных клапанов, устанавливаемых на выкиде электронасоса. В результате снижается эффективность откачки жидкости, искажается процесс восстановления, уменьшается приток жидкости из пласта из-за опережающего слива жидкости из подъемных труб в скважину. При этом запуск насоса до завершения слива затруднен и может привести к аварии насосного агрегата, а вынужденное увеличение продолжительности отключения насоса не эффективно из-за падения притока пластовой продукции. Выход из данного положения не позволяют реализовать известные технические решения.

По своей сущности предлагаемый способ эксплуатации малодебитной скважины электронасосом с частотно-регулируемым приводом основан на регулировании скорости притока жидкости из пласта в скважину путем периодического повторения циклов, каждый из которых состоит из последовательно осуществляемых процессов запуска насоса при увеличивающейся частоте питающего напряжения, подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб при повышенной по сравнению с номинальным значением частоте и уменьшения до нуля подачи насоса путем снижения частоты питающего напряжения после достижения заданной величины давления в колонне подъемных труб с последующим отключением насоса и сливом жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину и отличается от прототипа тем, что при прекращении подачи насоса в цикле предотвращают слив жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину путем регулирования напора, развиваемого насосом при нулевой подаче изменением частоты питающего напряжения в соответствии с восстановлением давления в скважине и в колонне подъемных труб, происходящем под действием притока жидкости из пласта. Возобновляют подачу насоса в цикле переводом его на повышенную частоту после заданного восстановления за счет притока пластовой продукции, но не позднее истечения заданного времени работы насоса в режиме нулевой подачи. Регулируют частоту напряжения в процессе восстановления в цикле из условия поддержания наибольшей частоты, при которой насос еще не возобновляет подачу жидкости.

На фиг. 1 представлена схема установки насоса с частотно-регулируемым приводом, с помощью которой осуществляется способ эксплуатации скважины 1. Установка содержит скважинный насос 2 на колонне 3 подъемных труб, приводной электродвигатель 4 с токоподводящим электрокабелем 5, тиристорный преобразователь 6 частоты, управляющее устройство 7, датчик 8 давления в колонне подъемных труб, датчик 9 частоты выходного напряжения преобразователя 6, датчик 10 контроля мощности, потребляемой электродвигателем 4, датчик 11 напряжения электронасоса в режиме турбинного вращения, датчик 12 давления в скважине на глубине спуска насоса 2 и датчик 13 температуры электродвигателя 4.

На фиг.2 представлена блок-схема алгоритма осуществления способа.

На фиг. 3 представлены обобщенные характеристики центробежного насоса с выделенными областями срыва подачи, траекториями перемещения рабочего режи- ма по условиям алгоритма, где левая область срыва (ЛОС) подачи насоса при работе на газожидкостных смесях (неустойчивость при малой подаче); правая область срыва (ПОС) подачи насоса при работе на газожидкостных смесях (неустойчивость при больших подачах); __- траектория рабочего режима насоса при осуществлении способа.

Способ осуществляют по алгоритму, представленному на фиг.2, следующим образом.

С помощью преобразователя 6 частоты включают (указание 1 на фиг.2) приводной электродвигатель 4 по электрокабелю 5 на напряжение пусковой частоты fпуск (фиг.2,3) до 10-20 Гц; после этого в течение нескольких секунд запускают электронасос 2 при увеличивающейся частоте питающего напряжения со скоростью +df/dt, до 10 Гц (указание 2, условие 2 на фиг.2; траектория 1 на фиг. 3) до заданной частоты, fзад. повышенной в сравнении с номинальным значением fн. и достаточной для выхода насоса 2 из левой области срыва подачи [4] при обеспечении устойчивой работы в режиме откачки жидкости из скважины 1 (указание 3, 4, 5 на фиг.2, траектория 2 на фиг.3). После со- здания заданного давления Рк Рзад в колонне 3 подъемных труб, контролируемого датчиком 8, в процессе работы насоса 2 на заданной частоте контролируют давление Рс в скважине 1, например, на глубине спуска насоса по показаниям датчика 12 давления термоманометрической системы и после достижения заданной величины давления (условие 6 на фиг.2) соответствующего, например, допускаемому на приеме электронасоса:

Pc= Pдоп= Pнас(0,198-0,18B) где нд вязкость дегазированной нефти, мПа с;

нп- вязкость нефти в пластовых условиях, мПа с,

Рнас. давление насыщения, МПа,

В обводненность пластовой продукции,

уменьшают до нуля подачу насоса путем снижения частоты питающего напряжения (указание 8, условие 7 на фиг.2, траектория 3 на фиг.3) со скоростью -df/dt, до 1-5 Гц/с. Регистрируют прекращение подачи насоса, например, с помощью датчика частоты 9 и датчика 10 мощности в момент, когда мощность, потребляемая электронасосом на заданной частоте, становится равной потребляемой мощности насоса в режиме нулевой подачи для этой же частоты, определенной по стендовым характеристикам (условие 7 на фиг.2).

Далее оставляют насос в работе на достигнутой частоте питающего напряжения, обеспечивая необходимый напор для предотвращения слива жидкости в скважину 1. Скважину при этом переводят из режима откачки в режим восстановления, осуществляемого под действием притока жидкости из пласта (благодаря исключению слива жидкости из подъемных труб). В процессе восстановления (цикл по указанию 8, условиям 7, 9, 10 на фиг.2; траектория 4 на фиг.3) происходит подъем уровня жидкости и давления в скважине, поэтому для удержания насоса в режиме нулевой подачи (с напором, достаточным для предотвращения слива жидкости из колонны подъемных труб в скважину) в процессе восстановления с помощью управляющего устройства 7 систематически изменяют частоту выходного напряжения преобразователя 6 (указание 8, условия 7, 9, 10 на фиг. 2), поддерживая в каждый момент восстановления ее наибольшее значение, при котором насос еще не возобновляет подачу (не выходит из ЛОС) и в результате развивает напор, достаточный для предотвращения слива жидкости из подъемных труб в скважину.

Перевод скважины из режима восстановления в режим откачки производят по достижении, например (условие 10 на фиг.2) давления на приеме насоса оптимальной величины:

Pc= Pопт= Pнас(0,325-0,316)B

Для этого увеличивают частоту питающего напряжения (в соответствии с указанием 2 до выполнения условия 3 на фиг.2, траектория 5 на фиг.3) и далее, регулируют скорость притока жидкости из пласта периодическим повторением процессов откачки и восстановления в скважине, не допуская слива жидкости из колонны подъемных труб. Продолжительность процесса восстановления (условие 9 на фиг.2) без отключения насоса устанавливают индивидуально для скважины из условий, например, охлаждения двигателя 4 в потоке жидкости, создаваемом притоком ее из пласта в процессе восстановления (до нескольких минут). Режим откачки жидкости из скважины устанавливают, в дополнение к приведенным выше условиям, с учетом замены жидкости в скважине до глубины спуска двигателя 4 и насоса 2 и устойчивой подачи без срыва в ПОС, обусловленной снижением гидравлического КПД насоса.

После заданного восстановления давления в скважине, но не позднее истечения заданной продолжительности tв tзад. работы насоса в режиме нулевой подачи, возвращаются к откачке жидкости (указание 2 на фиг.2), диапазон изменения частоты при этом составляет от 40 до 65 Гц. Отметим, что по сигналу датчика 13 температуры tсо=tзадо в составе термоманометрической системы, насос может быть отключен. В этом случае оставляют скважину на длительное восстановление (указание 12, 13, условие 11, 14, 15 коррекции задания технологических параметров на фиг.2), продолжительность которого определяется интенсивностью слива жидкости в скважину и его влиянием на скорость притока в данную скважину из пласта. Интенсивность слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину определяют путем контроля с помощью датчика 11 напряжения Uг, вырабатываемого при этом приводом 4.

Таким образом, предлагаемое изобретение расширяет возможности регулирования притока пластовой продукции; предотвращает ограничивающее влияние на дебит скважины слива жидкости из колонны подъемных труб; сокращает частоту повторных запусков электронасоса, которые затруднены, даже при частотном регулировании электронасосом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОДЕБИТНОЙ СКВАЖИНЫ ЭЛЕКТРОНАСОСОМ С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРИВОДОМ, включающий периодическое повторение циклов, в каждом из которых осуществляют запуск насоса при увеличивающейся частоте питающего напряжения, подачу жидкости насосом в колонну подъемных труб при повышенной по сравнению с номинальным значением частоте и по достижении заданной величины давления в колонне труб уменьшают до нуля подачу насоса путем снижения частоты питающего напряжения для обеспечения притока жидкости из пласта, отличающийся тем, что после прекращения подачи насоса в каждом цикле регулируют частоту питающего электронасос напряжения, поддерживая в процессе притока жидкости из пласта максимальную частоту питающего электронасос напряжения, при которой насос не возобновляет подачу для предотвращения слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину, и возобновление подачи электронасоса переводом его на повышенную частоту осуществляют по достижении в процессе притока заданной величины давления на приеме насоса.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru