Оборудование при газлифтной и фонтанной эксплуатации скважин

Задвижки должны выдерживать пробное давление 250 кГ/см2.

Перед монтажем арматуры на скважине все фланцы по наружному диаметру должны быть очищены.

Основные литые детали (корпуса и крышки задвижек, тройники и Др.), а также шпильки рекомендуется изготовлять из стали 35 ХМА.

 Раковины, риски царапины  на шаброванных и шлифованных  уплотняющих поверхностях гнезд  корпуса и клина задвижки не  допускаются.

Задвижки до поступления в сборку должны подвергаться опрессовке водой на соответствующее пробное давление в течение 15 мин., за это время давление не должно падать, а на задвижке не должна показываться течь.

Правильность сборки ствола елки диаметром 2 ” проверяется шаблоном длиной 2 м и диаметром 65 мм.

После наружного осмотра фонтанная арматура в собранном виде должна подвергаться опрессовке водой при открытых задвижках на пробное давление в течение 45 мин.

Открывать и закрывать задвижки нужно рычагом длиной не более 500 мм.

В комплект поставки входят:

а) фонтанная арматура в собранном виде;

б) полный запасной комплект шпилек (с гайками), входящих в сборку арматуры;

в) два комплекта специальных гаечных ключей;

г) два комплекта штуцерных втулок диаметром 10, 12 и 15 мм

д) два комплекта прокладок всех размеров.

Фонтанная арматура крестового типа состоит из трубной головки и елки крестового типа. Особенностью этой арматуры является то, что два тройника Ø 2 " заменены крестовиком, а штуцерный патрубок—тройником 2. Остальные детали и схема обвязки их такие же, как и у арматуры тройникового типа.

Фонтанная арматура крестового типа легче по весу, меньше по размерам и удобнее при монтаже, чем тройниковая. Она устанавливается на нефтяных скважинах, дающих нефть с незначительным количеством песка.

 

2.5 Оборудование компрессорных  скважин

 

Компрессорные скважины высокого давления по режиму, работы, оборудованию и правилам монтажа аналогичны фонтанным.

Схемы обвязок компрессорных скважин допускают применение однорядного и двухрядного подъемников.

Арматуру для компрессорных скважин (тройники, буфера, задвижки и патрубки) можно сваривать из бурильных труб. Такая арматура легка и удобна при монтаже и в эксплуатации.

Манифольд состоит из патрубков, тройников, крестовиков и задвижек.

Вспомогательный манифольд обвязывает выкидную линию, линию, подводящую в скважину сжатую жидкость, и выкид из затрубного пространства. Такая обвязка скважины дает возможность производить следующие технологические операции: перемену направления подачи воздуха, одновременную подачу нефти и воздуха в скважину в том или ином направлении, подачу нефти в одном направлении, а воздуха—в другом и т. д.

 

3.6 Запорная арматура

 

Вентили высокого давления предназначаются для запорных (В3 1-1-40, ВПП- 2 - 100) и регулировочных (ВР-1-40) операций в различных обвязках и на магистралях высокого давления для воды и нефти (без примесей песка) с нормальной температурой, а также для воздуха и газа (сепарированного). Вентили изготовляются на условное давление 40 и 100 кГ/см2.

Задвижки сварные типа ЗС 2-3 и ЗС 2-4 предназначаются для перекрытия трубопроводов для холодной нефти, воды и глинистых растворов. Клин задвижки изготовляется из стали 40Х. Размеры и технические данные задвижек приведены в табл.

Задвижки чугунные типа «Москва», задвижки Лудло и нормальные (клинкетные) применяются для перекрытия водо - нефте- и газопроводов, имеющих давление проводимой среды до 16 кГ/см2.

Задвижки для нефти, маслянистых жидкостей, воды и пара изготовляются из чугуна с уплотнительными кольцами из бронзы или специальной стали.

У задвижек «Москва» распор плашек производится взаимным смещением двух пальцев. Для прокладок используется картон, а в сальниках – пенька.

Задвижки «Москва» диаметром больше 500 мм (30-4-12) изготовляются с отводной задвижечкой и конической зубчатой передачей. Величины давлении для задвижек «Москва» приведены в табл. 18.

Нормальные задвижки (клинкетные) предназначаются для более высоких рабочих давлений и отличаются от задвижек Лудло наличием цельнокованого стального клина (клинкета).

Шпиндель, соединенный с клинкетом бронзовой гайкой, вращается, а гайка с клинкетом движутся поступательно. Конструкция шпинделя, клипа и гайки клина такая же, как и у сварных задвижек ЗС 2-4.

Задвижки клинкетные фланцевые 30-4-22 применяются для нефти, газа, маслянистых жидкостей, пара и воды. Прокладки в них картонные, набивка сальников в задвижках для воды и нефти — пеньковая, для пара — асбестовая.

Задвижки газопроводные 30-4-50 низкого давления малогабаритные с ручным приводом типа ГМК изготовляются размерами 200—1500 мм. Они рассчитываются на давления Ру = 0,4 кГ/см2 и / Рпр = 1,5 кГ/см2. Прокладки и сальниковые набивки — асбестовые.

Запорная арматура с механизированным приводом предназначается для механизации, автоматизации и дистанционного управления отдельными производственными процессами на установках по добыче, переработке, транспортировке и хранению нефти. Эта арматура допускает и ручное аварийное управление.

В условном обозначении пробкового крана указывается:

КППС —кран пробковый проходной со смазкой; первое число—условный проход в мм; второе число—рабочее давление; ХЛ—климатическое исполнение для холодной зоны. Например, кран пробковый проходной, со смазкой, с условным проходом 65 мм, рассчитанный на рабочее давление 14 МПа, для холодного макроклиматического района обозначается КППС – 65 Х 140ХЛ.

Краны пробковые, рассчитанные на давление 14 МПа, состоят из корпуса, каналы которого перекрываются конусной пробкой при ее повороте рукояткой на 90°. Зазор между пробкой и корпусом регулируется винтом. Кран работает только со смазкой. Смазка герметизирует затвор крана и резьбу шпинделя, облегчает поворот пробки и предотвращает коррозию деталей. Смазка подается через канал в шпинделе с помощью нажимного болта через обратный клапан в полость корпуса.

Кран оснащен специальным устройством для отжатия пробки при ее заклинивании в корпусе.

3.  
Технологическая часть

 

3.1 Расчет фонтанных подъемников  постоянного и переменного сечений, работающих за счет гидростатического  напора и энергии расширения  газа

 

Определение потерь напора в лифте давления на забое и к. п. д. подъемника при Р2 >Рн

Скважина, глубиной Н = 1500 м, фонтанирует за счет гидростатического напора нефтью (без выделения свободного газа (в подъемных трубах) с дебитом 300 т/сутки. Кинематическая вязкость нефти (при средней температуре в стволе скважины t = 30° С) v = 0,18 cм2/ceк; относительный удельный вес нефти Yн = 0,871; коэффициент продуктивности скважины К = 12 т/сутки ат; давление на устье при фонтанировании через 2,5" трубы (спущенные до забоя) Р2 = 8 ата. Требуется определить забойное и пластовое давления, потери напора и к. п. д. при фонтанировании по 2,5" трубам и 6" колонне.

Фонтанирование по 2,5 " трубам

Определяем среднюю скорость движения нефти по трубам 2,5":

 

    (4)

 

Параметр Рейнольдса

 

        (5)

 

Коэффициент гидравлических сопротивлений при турбулентном потоке

 

       (6)

 

При Q =300 т/сутки забойное давление будет

 

(7)

 

Третье слагаемое дает потери на гидравлические сопротивления при движении нефти в 2,5" колонне. Четвертое слагаемое отображает давление, расходуемое на приращение скорости; оно выражается незначительной величиной, и обычно им пренебрегают.

К. п. д. 1 движения нефти по 2,5" колонне

 

     (8)

 

Перепад давления из пласта к забою

 

        (9)

 

Пластовое давление

 

      (10)

 

Общий к. п. д. фонтанирования (при движении нефти из пласта на поверхность), т. е. с учетом потерь энергии в пласте:

 

       (11)

 

Фонтанирование по 6" колонне

Если при том же дебите и забойном давлении фонтанирование будет совершаться по 6" обсадной колонне, то скорость нефти понизится, соответственно уменьшатся гидравлические сопротивления, а буферное давление возрастет. Скорость движения нефти

 

     (12)

 

Параметр Рейнольдса

 

 

Коэффициент гидравлических сопротивлений при ламинарном потоке

 

         (13)

 

Найдем буферное давление из уравнения для забойного давления

 

 (14)

 

откуда P2 = 14,67 am.

К. п. д. движения нефти но 6" обсадной колонне (без учета потерь энергии в штуцере)

 

       (15)

 

Из примера видно, что если скважина не осложнена песком и не требуется производить закачку или циркуляцию жидкости и др., что бывает редко, то при Р3 > Pнас выгодно не спускать подъемные трубы, а фонтанирование вести по обсадной колонне.

 

3.2 Определение производительности  и мощности компрессора

 

Определить производительность и эффективную мощность вертикального трехступенчатого компрессора 2СГ-50, завода «Борец» и мощность электродвигателя для привода компрессора.

Диаметр цилиндра низкого давления двойного действия (I ступень) D = 370 мм; диаметр цилиндров высокого давления с дифференциальным поршнем D’ = 230/190 мм (II и III ступени); длина хода поршня S = 250 мм; число ходов в минуту n = 365; рабочий агент — воздух; показатель политропы т = 1,32; число ступеней z = 3.

Давление на приеме цилиндра низкого давления Р1= ата; конечное давление на выкиде цилиндра высокого давления Р2 = 51 ата; индикаторный к.п.д ; механический к.п.д коэффициент подачи .

Привод от электродвигателя осуществляется через клиноременную передачу.

1. Производительность компрессора, отнесенная к условиям всасывания  на приеме (в м3/ мин):

 

    (16)

 

где коэффициент 2 учитывает процесс двойного действия в цилиндре низкого давления.

Величина коэффициента подачи колеблется в пределах в зависимости от степени сжатия рабочего агента, изношенности цилиндра и качества охлаждения. В расчете принят равным 0,65.

Подставляя значения D, n, S и , получим

 

.

 

2. Эффективная мощность  компрессора определяется по  формуле:

 

 

3. Мощность электродвигателя  подсчитаем по формуле

 

      (17)

 

где k3- коэффициент запаса мощности ( ) на случай падения напряжения в сети, а также перегрузки из-за отклонения от нормальной работы компрессора; - к.п.д для клиноременной передачи принимается 0,98.

 

 

Исходя из потребной мощности для данного компрессора, может быть принят электродвигатель с короткозамкнутым ротором ДАМСО мощностью 200 квт, 6 кв, 740 об/мин.

4.  
Правила безопасности при газлифтной и фонтанной эксплуатации

 

Конструкция колонной головки, фонтанной арматуры, схемы их обвязки должна обеспечивать оптимальные режимы работы скважины, герметизацию трубного, затрубного и межтрубного пространства, возможность технологических операций на скважине, глубинных исследований, отбора проб и контроля устьевого давления и температуры.

Рабочее давление фонтанной арматуры должно быть не менее давления опрессовки эксплуатационной колонны.

Опрессовку фонтанной арматуры в собранном виде до установки на устье следует производить на пробное давление, предусмотренное паспортом, а после установки на устье скважины - на давление опрессовки эксплуатационной колонны.

Результаты опрессовок оформляются актами.

4. В случае производства работ (гидроразрыв пласта, кислотные обработки, различные заливки и т. д.), требующих давлений, превышающих допустимые, необходимо устанавливать на устье специальную арматуру, а эксплуатационную колонну защищать установкой пакера.

5. Фонтанная арматура должна оснащаться заводом-изготовителем дросселями с ручным, а по требованию заказчика - с дистанционным и (или) ручным управлением и обеспечивать возможность замены манометров с использованием трехходового крана без снижения давления до атмосферного.

6. При эксплуатации скважины с температурой на устье 200 °С должна применяться соответствующая фонтанная арматура, конструкция и термостойкость которой обеспечивают безопасность технологического процесса и обслуживающего персонала.

7. Фонтанные скважины с дебитом 400 т/сут нефти или 500 000 м/сут газа и более, расположенные на расстоянии менее 500 м от населенного пункта, оснащаются внутрискважинным оборудованием (пакер и клапан - отсекатель, циркуляционный клапан, станция управления и др.).

Газоконденсатные и газовые скважины должны оборудоваться автоматическим клапаном - отсекателем, устанавливаемым на выкидной линии.

8. В процессе эксплуатации скважины клапан - отсекатель должен периодически проверяться на срабатывание в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. Установка клапана - отсекателя и проверка его на срабатывание должны оформляться актом.

9. На выкидных линиях и манифольдах скважин, работающих с температурой рабочего тела 80 °С и более, необходимо устанавливать температурные компенсаторы.

10. Устройство шахтных колодцев на устье скважины не допускается.

11. Устранение неисправностей, замена быстроизнашивающихся и сменных деталей фонтанной арматуры под давлением запрещаются. В отдельных случаях (аварийные ситуации и т. п.) эти работы могут производиться специально обученным персоналом с использованием специальных технических средств.

12. После монтажа манифольда и соединения его с отводами фонтанной арматуры и трубной головки производится гидроиспытание системы на рабочее давление.

13. Станцию управления фонтанной арматуры газлифтной скважины следует устанавливать на расстоянии 30-35 м от устья в специальном помещении, надежно укреплять и заземлять. Температура в помещении должна обеспечивать безотказную работу станции.

14. Воздухопроводы и кабели, соединяющие станцию управления с фонтанной арматурой, должны быть проложены на эстакадах.