Исследование глубинно-насосных установок

Исследование глубинно-насосных установок

Основой исследования глубинно-насосных штанговых установок является динамометрирование - метод оперативного контроля за работой подземного оборудования и основа установления правильного технологического режима работы насосной установки.

Суть метода заключается  в том, что нагрузку на сальниковый (полированный) шток определяют без  подъема насоса на поверхность с  помощью динамографа. На бумаге в  виде диаграммы записываются нагрузки при ходе вверх и вниз в зависимости  от перемещения штока. Записанная диаграмма называется динамограммой.

Оперативный контроль за работой установки по динамограммам включает: определение причин, вызвавших снижение или прекращение подачи насоса; выбор и назначение нужного вида подземного ремонта; проверку качества произведенного ремонта.

При длительном наблюдении за работой установки с помощью  динамометрирования подбирают режим работы, обеспечивающий необходимый отбор жидкости при наименьших затратах энергии и наибольшем коэффициенте эксплуатации.

Простейшая теоретическая  динамограмма нормальной работы скважинного  насоса имеет форму параллелограмма. По оси ординат в масштабе откладываются  нагрузки в точке подвески штанг, а по оси абсцисс - перемещения  штока. В реальных условиях на форму  динамограммы влияют инерционные силы, возникающие в системе штанга и труба - жидкость, и силы трения.

Расчет элементов теоретической  динамограммы и ее совмещение с практической называют обработкой динамограммы.

Для измерения усилий и  перемещений по динамограмме необходимо определить нулевую линию, масштабы усилий и перемещения.

Нулевой линией динамограммы называется линия, которую прочерчивает динамограф при отсутствии нагрузки на полированный шток.

Масштаб усилий - значение нагрузки (в кг) при отклонении пишущей точки самописца (пера или луча) по вертикали на 1 мм.

Масштаб перемещений - отношение  длины хода полированного штока  к длине записанной динамограммы.

Фактическое перемещение  полированного штока - расстояние между  заданными точками динамограммы, умноженное на масштаб перемещений.

Рассмотрим типовую динамограмму нормальной работы насоса, подготовленную для обработки.

Основные показатели, выявляемые при анализе динамограммы, - коэффициенты наполнения насоса и подачи насоса.

Коэффициент наполнения насоса - отношение высоты столба жидкости в рабочей части цилиндра к  длине хода плунжера, т.е. отношение  длины прямой AГ к БВ. В данном случае он равен единице.

Коэффициент подачи насоса - отношение фактической подачи к  теоретической или отношение  полезной длины хода к длине хода полированного штока, т.е. отношение прямой Б1В1 к длине линии Аг

η = Б1В1/Аг = 55/68 = 0,87.

По динамограммам можно  определить более тридцати различных  характеристик работы глубинного насоса и подземного оборудования.

Здесь приведены типовые динамограммы работы насосов.

 

Известны динамографы  гидравлические, механические и электрические.

До 1994-1998 годов использовались гидравлические карманные динамографы  ИКГН-1 (ГДМ-3). Прибор состоит из основных частей: измерительной и самописца. Измерительную часть прибора вставляют между траверсами канатной подвески штанг, в которой растягивающие усилия штанг преобразуются в усилия, сжимающие месдозу.

На смену механическим и гидравлическим динамографом пришли электронные, в которых использовался  микропроцессор для обработки данных, была энергонезависимая память для  хранения зарегистрированных замеров.

После 1996 года на территории России прошло активное внедрение электронного комплекса эхолот-динамограф. В течении 10 лет, ЦНИПРы и цеха добычи крупнейших нефтегазовых предприятий России и СНГ перешли на работу с электронными эхолот-динамографами, в частности на модель ГЕОСТАР-111.

Эхолот-динамограф ГЕОСТАР-111 состоит из блока регистрации  и датчиков регистрации. Блок регистрации  имеет клавиатуру, ЖКИ экран, микропроцессор и энергонезависимую память. Для  эхометрирования используется устройство регистрации акустической активности в скважине и устройство генерации зондирующего импульса в затрубное пространство скважины. Для динамографирования применяются накладной и межтраверсный датчики нагрузки. Накладной датчик устанавливается на работающую ШГНУ и на регистрацию замера уходит не более 1-2 минут.

Межтраверсный датчик применятся в телеметрии и при необходимости регистрации точных значений нагрузки и определении утечек в клапанах насоса.

Комплекс эхолот-динамограф ГЕОСТАР-111 отличается от других приборов своеобразной наращиваемостью. В текущей  версии этого прибора одним блоком регистрации можно регистрировать динамограммы, эхограммы, затрубное давление, КВУ и данные расхода (с ДРС и Panametrics(!)).

 

Технологический контроль работы скважины

Технологический контроль работы скважины проводится на скважинах эксплутационного фонда с целью оценки режима работы скважины и технологического оборудования.

Контроль технологических  параметров работы скважины выполняется  на основе результатов следующих  исследований:

• Оценка забойного давления
• Замер забойного давления
• Оценка дебита продукции скважины
• Оценка приемистости
• Оценка работы системы «скважина-пласт» методом узлового анализа
• Динамометрирование

Оценка забойного  давления

Исследование проводится на скважинах механизированного  фонда, при котором уровнемером  серии СУДОС регистрируются следующие  параметры

• Динамический уровень
• Затрубное давление

Результаты:

• Параметры работы скважины:
• Динамический уровень, 
• Забойное давление, рассчитанное на интервал приведения (перфорацию) с учетом фазового распределения флюидов по плотности в за колонном пространстве скважины.

Замер забойного  давления

Исследование проводится на скважинах фонтанного и наблюдательного  фондов, при котором производится замер параметров на забое скважины или максимально возможной глубине  автономным манометром. При регистрации  параметров с заданным шагом по глубине (100 м-200 м) или при использовании  датчика положения и скорости определяется плотность флюида по стволу скважины и интервалы раздела сред.

Регистрируемые параметры:

• Давление
• Температура

Результаты:

• Забойное давление, на интервал приведения (перфорацию),
• Плотность жидкости,
• Интервалы раздела сред (газонефтяной контакт, водонефтяной контакт).

Оценка дебита продукции скважины

Исследование проводится на добывающих скважинах, при котором  замеряется количество добывающей нефти, воды и газа по скважине масса-измерительной установкой, оценивается промысловый газовый фактор.

Регистрируемые параметры:

• Дебит по жидкости
• Обводненность продукции
• Расход газа.

Результаты:

• Дебит нефти
• Дебит газа
• Газовый фактор.

Оценка приемистости

Исследование производится на нагнетательных скважинах, при котором  ультрозвуковым расходомером замеряется количество нагнетаемой жидкости в пласт для поддержания пластового давления.

Контролируемые параметры:

• Расход жидкости

Результаты:

• Приемистость пласта по исследуемой скважине

Оценка работы системы «скважина-пласт» методом узлового анализа

Оценка работы системы  «скважина–пласт» методом узлового анализа предполагает построение и  адаптацию гидродинамической модели скважины с заключением о работе скважины и выбором оптимального режима.

Контролируемые параметры:

• Профиль давления и температуры в стволе НКТ работающей скважины.

Результаты:

• Модель падения давления в системе «скважина–пласт»,
• Анализ чувствительности системы к изменяющимся параметрам (пластовому давлению, обводненности и т.д.)
• Заключение о работе скважины с выбором оптимального режима

Динамометрирование

Динамометрирование проводится для диагностики работы глубинно-насосной установки (ШГНУ).

Контроль за работой глубинно-насосной установки обеспечивается записью динамограммы, абсолютных значений нагрузок штанг при работе станка-качалки, длины хода полированного штока, темпа качаний головки балансира, записью графика утечек в клапанах.

Контролируемые параметры:

• Запись динамограммы
• Нагрузка штанг
• Длина хода полированного штока
• Темп качаний балансира

Результаты:

• Динамограмма с линиями статических нагрузок
• Контроль утечек («тест клапанов»)
• Коэффициент наполнения насоса
• Коэффициент подачи
• Оценка напряжений в верхней части колонны штанг
• Коэффициент несбалансированности ШГНУ
• Расчет необходимого смещения грузов для балансировки ШГНУ
• Оценка потерь электроэнергии за счет несбалансированности ШГНУ

Контроль за выработкой пластов

Контроль за выработкой пластов проводится на скважинах эксплутационного фонда с целью определения количества и состава добываемой продукции и приемистости.

Контроль за выработкой пластов выполняется на основе результатов следующих исследований:

• Замер дебита продукции скважины
• Замер приемистости
• Отбор открытых и закрытых глубинных проб

Замер дебита продукции  скважины

Исследование проводится на добывающих скважинах, при котором  замеряется количество добывающей нефти, воды и газа по скважине массоизмерительной установкой, оценивается промысловый газовый фактор.

Регистрируемые параметры:

• Дебит по жидкости
• Обводненность продукции
• Расход газа.

Результаты:

• Дебит нефти
• Дебит газа
• Газовый фактор.

Замер приемистости

Исследование производится на нагнетательных скважинах, при котором  ультразвуковым расходомером замеряется количество нагнетаемой жидкости в  пласт для поддержания пластового давления

Контролируемые параметры:

• Расход жидкости

Результаты:

• Приемистость пласта по исследуемой скважине

Отбор открытых и закрытых глубинных проб

Исследование проводится с целью определения физико-химических свойств продукции добывающих скважин, при котором пробоотборником  закрытого типа отбираются закрытые глубинные пробы с сохранением  термобарических условий продукции  и фазового состояния; пробоотборником  открытого типа отбираются открытые глубинные пробы без сохранения их термобарических условий и  фазового состояния в пласте. Пробы отбираются с интервала, где давление выше давления насыщения и обводнённость продукции не превышает обводнённости по пласту.

Регистрируемые параметры  при отборе проб

• Давление на глубине замера
• Температура на глубине замера
• Представительная проба флюида