Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Каракетов Азарий Валерьевич

Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой
<
Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Каракетов Азарий Валерьевич. Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой: диссертация ... кандидата технических наук: 05.02.13 / Каракетов Азарий Валерьевич;[Место защиты: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина].- Москва, 2014.- 203 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Аналитический обзор физических принципов и методов воздействия на пласт упругими волнами 12

1.1. Физические основы волнового воздействия на пласт 13

1.1.1. Исторические предпосылки применения технологии волнового воздействия на пласт 14

1.1.2. Влияние волнового излучения на элементы пластовой системы 16

1.1.3. Особенности возбуждения автоколебаний и резонанса в геофизической среде 20

1.2. Методы волнового воздействия на пласт и результаты их опытно-промышленных испытаний 22

1.2.1. Невзрывные источники упругих волн 22

1.2.2. Методы волнового воздействия на околоскважинную зону пласта 26

1.2.3. Методы волнового воздействия на межскважинную зону пласта 31

1.2.3.1. Методы вибросейсмического воздействия с земной поверхности и с устья скважин 31

1.2.3.2. Методы внутрискважинного сейсмоакустического и вибросейсмического воздействия 37

1.2.3.2.1. Установка ударного внутрискважинного вибросейсмического воздействия на пласт, осуществляемого при одновременной эксплуатации

скважины УЭЦН 39

Выводы к главе 1. Определение цели и постановка задач работы 43

ГЛАВА 2. Оптимизация конструкций элементов установки и совершенствование технологического процесса ударного внутрискважинного вибросейсмического воздействия на пласт 47

2.1. Оптимизация конструкции центратора штока 49

2.2. Оптимизация конструкции ударника в сборе 51

2.3. Оптимизация конструкции подъемного узла. . 58

2.4. Совершенствование технологического процесса проведения ударного внутрискважинного ВСВ на пласт 61

Выводы к главе 2 64

ГЛАВА 3. Разработка методики расчета установки ударного внутрискважинного вибросейсмического воздействия на пласт 65

3.1. Анализ рабочего цикла УВСВ и получение условий, обеспечивающих его совершение 65

3.2. Расчет процесса падения ударника в сборе и плунжера в стесненных условиях в восходящем потоке скважинной продукции 73

3.3.1. Расчет процесса падения ударника в сборе 83

3.3.2. Расчет процесса падения плунжера 89

3.3. Разработка алгоритма проектирования УВСВ. Проектирование опытного образца и лабораторной модели УВСВ 94

3.3.1. Алгоритм проектирования УВСВ 94

3.3.2. Результаты проектирования опытного образца и лабораторной модели УВСВ 99

3.4. Алгоритм построения частотной характеристики УВСВ 112

3.5. Область рационального использования УВСВ 115

Выводы к главе 3 125

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования рабочих характеристик увсв и влияния ударного воздействия на коэффициент вытеснения нефти из образца карбонатной породы с гидрофобной матрицей 126

4.1. Описание экспериментального стенда и режимов его работы 126

4.1.1. Функциональная схема и технические характеристики стенда 126

4.1.2. Режимы работы стенда 130

4.2. Программа, методика проведения и результаты экспериментальных исследований 134

4.2.1. Исследование рабочих характеристик УВСВ 136

4.2.1.1. Экспериментальная оценка влияния величины контактного угла седла клапана и силы сцепления подъемного узла на ширину рабочего диапазона УВСВ 136

4.2.1.2. Экспериментальное построение частотных характеристик опытного образца и лабраторной модели УВСВ 139

4.2.1.3. Экспериментальное определение времен падения ударника в сборе и плунжера при различных расходах рабочей среды 141

4.2.2. Фильтрационный эксперимент по оценке влияния ударного воздействия, генерируемого УВСВ, на коэффициент вытеснения нефти из трещиноватой карбонатной породы с гидрофобной матрицей 144

4.2.2.1. Описание основных узлов и элементов лабораторно-исследовательского блока и их назначение 144

4.2.2.2. Подготовка модели пласта к эксперименту 148

4.2.2.3. Эксперимент по вытеснению нефти пластовой водой 150

4.2.2.4. Методика оценки погрешностей при расчете величины прироста коэффициента вытеснения нефти 152

4.2.2.5. Результаты фильтрационного эксперимента 154

Выводы к главе 4 159

ГЛАВА 5. Оценка напряженно-деформированного состояния крепи скважины, реализуемого при проведении ударного внутрискважинного вибросейсмического воздействия на пласт 160

5.1. Постановка и решение тестовой задачи. Предварительная верификация

процедуры получения решений в Ansys Workbench 162

5.1.1. Численное решение тестовой задачи в Ansys Workbench 162

5.1.2. Аналитическое решение тестовой задачи 166

5.1.3. Анализ сходимости аналитического и численного решений тестовой задачи 173

5 5.2. Метод предварительной оценки НДС крепи скважины, возникающего при проведении ударного внутрискважинного ВСВ 176

5.2.1. Построение модели ударного воздействия на забой скважины и получение решения в Ansys Workbench 176

5.2.2. Анализ результатов расчета 178

Выводы к главе 5 180

Основные выводы и результаты 181

Литература

Особенности возбуждения автоколебаний и резонанса в геофизической среде

Впервые идея использования упругих волн для увеличения нефтеотдачи была выдвинута на основании обнаруженной статистической связи между землетрясением и текущим дебитом по нефти на расположенных неподалеку месторождениях [24, 114]. Так, в результате землетрясения на Старогрозненском месторождении 7 января 1938 г. суточная добыча нефти увеличилась на 45%, а затем нормализовалась. Расстояние до эпицентра составляло около 30 км, сейсмический эффект – 6 баллов, магнитуда – 4,8 [50]. Влияние некоторых землетрясений на показатели добычи нефти на Апшеронских месторождениях проявилось в увеличении уровня добычи на территории, которая охватывает не только центральную зону землетрясения, но и область на расстоянии 100-250 км от эпицентра [80].

Подобные результаты были отмечены и на месторождениях США. Например, в Калифорнии, где в результате сейсмической активности текущий дебит по нефти возрос на 100% и держался продолжительное время [109]. На месторождении Рейнджли после 12-ти летней эксплуатации пластовое давление сильно упало, и для его восстановления было проведено законтурное заводнение. По прошествии нескольких лет после начала нагнетания,в 65 км к северо-западу от Рейнджли была открыта сейсмостанция, которая сразу начала регистрировать слабые землетрясения в его окрестности. За 8-ми летний период сейсмостанция зафиксировала около 1000 толчков, треть из которых имела магнитуду более 1. После обработки полученной информации со станции и соотнесения с данными по темпам закачки воды в пласт была установлена тесная статистическая связь между количеством землетрясений и годовым объемом закачанной воды. Как позднее стало известно, очаги землетрясений располагались в пределах зоны нагнетания или глубже нее, что лишь подтверждает наличие обнаруженной зависимости [50].

Более наглядный случай взаимовлияния процессов заводнения и уровнем сейсмической активности произошел 14 мая 1970 г. в Дагестане. Землетрясение магнитудой 6,7 было спровоцировано разработкой нефтяного месторождения и сопровождалось большим числом толчков с эпицентром, расположенным вблизи нагнетательной скважины. Вследствие установления связи между землетрясениями и нагнетанием воды в скважину, нагнетание было прекращено [47].

Помимо влияния естественной сейсмической активности, были известны случаи влияния вибрации на процессы разработки нефтяных залежей, искусственно создаваемой деятельностью людей. Так, было зафиксировано увеличение дебита скважин при прохождении вблизи них тяжеловесных железнодорожных составов [93].

В исторической ретроспективе имело место еще немало подобных событий, прямо и косвенно выявляющих зависимость сейсмической активности и показателей добычи, что естественно способствовало развитию идей искусственного волнового воздействия на залежь и началу в 70-х годах промышленных исследований влияния волнового излучения на процессы фильтрации флюидов в пористых средах.

На сегодняшний день по данной тематике опубликовано большое количество работ [1-3, 12, 14, 15, 19-26, 28, 33, 35, 37, 39, 40, 42, 46, 49-53, 55, 56, 64-66, 69, 73-76, 82-91, 93-96, 98, 100, 102-104, 107-114, 116-118, 121-123, 126-129, 131, 132, 134], в которых разъясняется физическая сторона данного вопроса и предлагаются различные технико-технологические решения по использованию методов волнового воздействия на залежь.

В работах [5, 44, 59] показано, что упругие низкочастотные колебания на несколько порядков ускоряют процессы релаксации механических напряжений. В ОЗП это приводит к снижению нежелательных напряжений в породе вокруг скважины и перфорационных каналов, возникших при первичном вскрытии продуктивной толщи, тем самым способствуя восстановлению естественного равновесного состояния самой ответственной зоны пласта. В остальной части пласта это приводит к перераспределению упругого запаса, за счет чего создается возможность вовлечения ранее недренируемых участков в общий процесс его эксплуатации.

Высокоамплитудные пульсации давления флюидов, насыщающих пористую среду, вызывают необратимое увеличение абсолютной проницаемости за счет процессов образования новых и раскрытия старых микротрещин, разрушения и дезинтеграции кольматирующего материала [53, 93]. Распространение пульсаций увеличивает фазовую проницаемость нефти за счет воздействия на реологические характеристики пластовой нефти. Так, авторами работы [22] были экспериментально обнаружены изменения в реологическом поведении некоторых неньютоновских жидкостей, а именно снижение сдвиговой вязкости на 20 – 30% сразу после воздействия упругими колебаниями интенсивностями 8 – 100 кВт/м2 и с частотами 20 Гц – 4,5 МГц. Примерно через 5 – 6 часов после отключения воздействия происходит восстановление сдвиговой вязкости, если осуществлялся докавитационный режим, причем с ростом продолжительности воздействия, время релаксации также увеличивается. В тоже время, сдвиговая вязкость не восстанавливается при реализации кавитационного режима. Авторы заключают, что влияние частоты воздействия на изменение сдвиговой вязкости практически отсутствует.

Как было отмечено ранее, проявление капиллярных и адгезионных сил является одним из факторов, приводящих к снижению конечной нефтеотдачи. Капиллярные и адгезионные силы напрямую зависят от величины поверхностного (межфазного) натяжения, на которую, в свою очередь, оказывает существенное влияние поле упругих волн. Так, в работе [13], посвященной экспериментальному измерению межфазного натяжения углеводородных жидкостей на границе с водой в поле колебаний показано, что в зависимости от продолжительности вибрационного воздействия межфазные натяжения под действием колебаний снижались примерно в 3 раза. В тоже время, судя по косвенным данным, приведенным в этой работе, межфазное натяжение может уменьшаться в 1000 раз. В работе [43] проводились эксперименты по довытеснению остаточного керосина водой из образцов песчаника под воздействием упругих волн частотой 20 Гц и амплитудой смещения порядка 500 мкм. Авторы отмечают, что в результате воздействия было довытеснено более 85% остаточного керосина, при этом межфазное натяжение на границе «керосин-вода» уменьшилось почти в 100 раз.

Оценка прямого влияния волнового воздействия на капиллярные силы была проведена в работе [113]. Единичным капиллярам сообщалось вертикальное смещение с частотой 10 – 80 Гц, при этом происходило снижение высоты подъема воды в капиллярах. Пиковый результат снижения высоты подъема был отмечен при частоте 30 – 40 Гц, когда и происходило нарушении сплошности столбика воды. Авторами работы [18] показано, что вибровоздействие способно значительно увеличить степень извлечения нефти за счет кратного ускорения капиллярной пропитки пористой среды (до 5 раз).

Изучение влияние волнового излучения на механизм разгазирования нефти при давлении выше давления насыщения описал в своей статье Э.М. Симкин [111]. Воздействие поля высокочастотных упругих волн вызывает выделение газа из нефти. Вследствие наличия природных ПАВ в нефти, полученная газонефтяная смесь остается стабильной вплоть до 20% газосодержания [115]. Относительная скорость движения газа в газожидкостном потоке такого рода практически равна нулю. Таким образом, происходит увеличение объема нефтяной фазы при неизменном объеме порового пространства, что приводит к движению избыточного объема газированной нефти к забоям добывающих скважин.

Оптимизация конструкции ударника в сборе

В процессе работы УВСВ помимо ударов, наносимых ударником по наковальне, также имеют место удары в результате падения плунжера на клапан. Данное воздействие негативно влияет на несущую способность штока, приводя с течением времени к его усталостному разрушению, что имело место быть при проведении ОПИ в Татарстане.

В предыдущей модификации УВСВ для решения данной проблемы было предложено использовать гидромеханический демпфер, который бы воспринимал ударное воздействие, разгружая тело штока от разрушительных напряжений (см. рис. 2.4) [90]. Ударник 1 в составе своей конструкции предусматривает наличие гидроцилиндра 2, заполненного скважинной продукцией. Данная конструкция допускает относительное смещение ударника и штока 3, низ которого выполнен в виде поршня. Демпфирование происходит за счет деформации пружины сжатия 4 и вытеснения жидкости из гидроцилиндра, при этом жесткость системы определяется жесткостью пружины и площадью циркуляционных отверстий 5 и 6.

Наличие пружины в составе демпфера приводит к возникновению затухающих колебаний при посадке плунжера на клапан. Колебательный процесс характеризуется наличием знакопеременных инерционных сил, действующих на подъемный узел. Таким образом, происходит чередование инерционного расслабления и закрепления соединения клапана и плунжера, что может привести к преждевременному раскрытию подъемного узла. Это, по нашему мнению, является существенным недостатком данной конструкции демпфера, для устранения которого достаточно исключить пружину сжатия из его состава.

С другой стороны, включение гидравлического демпфера в состав ударника в сборе не является оптимальным с точки зрения более полного использования потребляемой мощности УВСВ. Так, при ударной посадке массивного плунжера на клапан ударник в сборе может служить волноводом и передавать воздействие плунжера на пласт, за счет чего максимально полно будет использована потребляемая мощность УВСВ, преобразуемая в дальнейшем в энергию сейсмических волн. Учитывая данный аспект, в диссертации решалась задача по определению допустимого соотношения диаметров штока dшт и ударника dуд , при котором не происходит усталостного разрушения штока при базовом числе циклов нагружения (107), для параметров УВСВ, близких к максимально возможным в скважинных условиях.

Получение аналитического решения данной задачи является затруднительным, так как требует проведения серии экспериментальных исследований, направленных на определение количественной связи между ударным импульсом и силой удара. Однако сегодня существуют программные продукты, позволяющие произвести компьютерное моделирование процесса соударения и рассчитать число циклов до разрушения тел любой формы для различных материалов в численном виде. С целью решения данной задачи была выбрана универсальная программная система конечно-элементного анализа Ansys Workbench, прекрасно зарекомендовавшая себя в области решения как статических, так и динамических прочностных задач.

Расчетная схема и исходные данные приведены на рисунке 2.5 и в таблице 2.1 соответственно. Как было отмечено ранее, параметры УВСВ выбраны условно, как близкие к предельно возможным для скважинных условий. С целью снижения концентрации напряжений переход от ударника к штоку выполнен плавным, радиус дуги скругления которого принят равным радиусу штока.

Задание граничных условий в модели осуществлялось путем полной пространственной фиксации положения лобовой поверхности ударника (сферической поверхности), а также указанием значения и направления скорости движения (удара) плунжера. Расчеты проводились для трех различных соотношений диаметров штока и ударника: 0,5; 0,6; 0,7. В качестве материала плунжера и ударника в сборе задавалась сталь 40Х.

В результате симуляции были получены значения коэффициентов запаса усталостной прочности при базовом числе циклов нагружения, приведенные в таблице 2.2, а также карты их распределения по телу ударника в сборе (см. рис. 2.6 – 2.11).

В предыдущих исполнениях УВСВ использовался клапан с конической контактной поверхностью, жестко соединенный со штоком. Отсутствие относительной подвижности клапана и штока требует точной центровки последнего относительно оси седла, однако при высоких расходах среды это не всегда достижимо. Так, при падении ударника в сборе в турбулентном восходящем потоке происходит отклонение его оси от оси трубы, в результате чего периодически имеет место определенный перекос штока, осложняющий процесс сцепления клапана и седла. При этом, чем больше зазор между центрирующими поверхностями и длина ударника в сборе, тем сильнее перекос. Значительное уменьшение указанного зазора, необходимое при больших длинах штока, недопустимо, так как это приведет к росту силы трения, тормозящей ударник в сборе в фазе его падения. По этой причине для компенсации возможной несоосности клапана и седла предложено использовать тарелку клапана, имеющую сферическую контактную поверхность и соединенную со штоком посредством болтового соединения, которое допускает как осевую, так и радиальную относительную подвижность клапана и штока (см. рис. 2.12). Подобная конструкция клапана и способ соединения со штоком обеспечивают его самоцентровку при посадке в седло.

Расчет процесса падения ударника в сборе

На основании анализа физических принципов ВСВ, а также результатов ОПИ различных методов ВСВ, ранее были выделены рекомендуемые значения интенсивности в пласте (более 10 Вт/м ) и частоты сейсмических волн (менее 100 Гц), обеспечивающие технологический эффект. Необходимо отметить, что для частот излучения до 100 Гц величину а можно принять равной нулю.

Диаметр ударника выбирается произвольно, однако следует учитывать один аспект. С одной стороны, увеличение диаметра ударника приводит к нелинейному уменьшению его длины, а, следовательно, и длины УВСВ в целом, что является приоритетным. С другой стороны, это также приводит к снижению скорости удара, вследствие эффекта поршневания при падении ударника. По нашим оценкам, оптимальным соотношением диаметра ударника и внутреннего диаметра эксплуатационной колонны равно 0,6.

Итак, имея в качестве исходных данных внутренний диаметр эксплуатационной колонны D3K, рассчитывается диаметр ударника d д по следующей формуле

Определив диаметр ударника, рассчитывается диаметра штока, исходя из условия сохранения его целостности в процессе работы УВСВ (см. параграф 2.2): dmm=(0,6..0,7)-dyd. (3.91)

Зная диаметр (d д) и плотность материала (Рмуд) ударника, устанавливается однозначная связь его массы (т )и длины (L д): т = о д—L (3.92) уд і м.уо уд 8. В качестве корпуса подъемного узла и плунжера рекомендуется использовать заготовки цилиндра и плунжера штангового глубинного насоса (ШГН), вследствие чего, при определении геометрии корпуса подъемного узла и плунжера следует руководствоваться ГОСТ Р 51896-2002 «Насосы скважинные штанговые. Общие технические требования». Внутренний диаметр корпуса подъемного узла D1 выбирается произвольно, в соответствии с одним из возможных исполнений цилиндра ШГН, приведенных в табл. 3 указанного стандарта. Внешний диаметр плунжера D определяется по выбранному внутреннему диаметру корпуса подъемного узла и величине диаметрального зазора в их паре. Величина зазора определяется в зависимости от режимно-технологических параметров работы скважины, в частности от дебита по жидкости и газу, физических свойств скважинной продукции, термобарических условий в интервале подвески УВСВ и др. Для этого строятся номограммы расчета максимального и минимального дебитов скважины, при которых возможна работа УВСВ, в зависимости от зазора в плунжерной паре и газосодержания на входе в УВСВ. Далее выбирается значение зазора, обеспечивающее совместную работу скважины и УВСВ. Пример построения подобных номограмм приведен в параграфе 3.5, а сами номограммы - на рисунках 3.19 и 3.20 соответственно.

При этом необходимо учитывать, что уменьшение внутреннего диаметра корпуса подъемного узла ведет к уменьшению внешнего диаметра плунжера, а значит к увеличению его длины. Предпочтение рекомендуется отдавать бльшим значениям внутреннего диаметра цилиндра и внешнего диаметра плунжера.

Определив внутренний диаметр корпуса подъемного узла, рассчитывается начальное значение диаметра клапана d 0, исходя из условия минимизации эффекта «парашютирования» ударника в сборе при его падении. В результате теоретических исследований, было получено геометрическое соотношение, SL - S коля кл удовлетворяющее указанному условию: 0,5, где S - площадь корп поперечного сечения внутреннего пространства корпуса подъемного узла, м ; S - миделева площадь сечения клапана, м .

Для каждого ударника определяется длина штока и длина хода по следующим формулам: расстояние между клапаном и центратором-ограничителем, можно принять равным 0,2 - 0,3 м. Решаются дифференциальные уравнения (3.62) и (3.63) с учетом начальных условий (3.64) и (3.65) для каждого варианта ударника в сборе. Выбирается тот вариант ударника в сборе, конечная скорость (скорость удара) которого удовлетворяет равенству (3.89).

Задается набор плунжеров с различными внутренними диаметрами и длинами соответственно, с шагом по диаметру 1. Шаг 1 выбирается произвольно. 17. Решаются дифференциальные уравнения (3.79) и (3.80) с учетом начальных условий (3.81) и (3.82) для каждого варианта плунжера. Используя полученные кинематические характеристики падения, рассчитываются значения частот ударов для заданного дебита скважины по алгоритму, приведенному в параграфе 3.4.

Для осуществления экспериментальных исследований были спроектированы опытный образец и лабораторная модель УВСВ. Последняя представляет собой полнофункциональную УВСВ, имеющую прозрачный корпус, за счет чего обеспечивается возможность визуального наблюдения за процессами, происходящими при ее работе.

В связи с тем, что экспериментальный стенд и УВСВ должны быть размещены в помещении, появляется ограничение на высоту УВСВ, определяемое высотой помещения и удобством осуществления монтажных работ. Так, опытный образец проектировался, исходя из ограничения по высоте, равного

Используя ранее описанный алгоритм, с учетом дополнительного ограничения по высоте, были определены все основные параметры установок (см. табл. 3.8, 3.9). В данном случае вместо требования к интенсивности излучения в пласте использовалось требование к кинетической энергии удара, которое, как и требования к ударному импульсу и частоте, задавалось произвольно, по понятным причинам.

Кинематические характеристики падения ударника в сборе и плунжера каждой из УВСВ представлены на рисунках 3.9 – 3.16. На основании результатов данного расчета были разработаны комплекты конструкторской документации, и изготовлены опытный образец и лабораторная модель УВСВ.

Экспериментальное определение времен падения ударника в сборе и плунжера при различных расходах рабочей среды

Таким образом, результаты расчета показывают, что при высокой обводненности скважинной продукции отсутствует ощутимое влияние падения давления в УВСВ на величину газосодержания на приеме УЭЦН. Подводя итог данному параграфу, можно выделить условную область рационального использования УВСВ – фонд условно вертикальных скважин с обводненностью более 70%, при любом объемном расходном газосодержании, допустимом при эксплуатации УЭЦН. Используя номограммы, подобные приведенным на рис. 3.19 и 3.20, возможно осуществить адекватный подбор УВСВ для каждой конкретной скважины в зависимости от ее производительности.

Разработана методика расчета процесса падения ударника в сборе и плунжера, позволяющая определить кинематические характеристики данных элементов для различных условий эксплуатации УВСВ.

Разработан алгоритм построения частотной характеристики УВСВ. Разработан алгоритм проектирования УВСВ под конкретные условия эксплуатации, позволяющий определить все ее основные параметры, исходя из условия проведения эффективного воздействия на пласт при сохранении целостности крепи скважины.

Используя данный алгоритм, были спроектированы и изготовлены опытный образец и лабораторная модель УВСВ с целью проведения дальнейших экспериментальных исследований.

Определена область рационального использования УВСВ – фонд условно вертикальных скважин с обводненностью более 70%, при любом объемном расходном газосодержании, допустимом при эксплуатации УЭЦН.

С целью проведения экспериментальных исследований рабочих характеристик УВСВ, а также фильтрационных экспериментов по вытеснению нефти из модели пласта в поле упругих волн был создан автоматизированный стенд, являющийся частью аккредитованного многофункционального стендового комплекса, который расположен в Особом конструкторском бюро бесштанговых насосов «КОННАС», г. Москва.

Подробно рассмотрим его состав, технические характеристики и режимы работы. Функциональная схема и технические характеристики стенда Функциональная схема экспериментального стенда представлена на рисунке 4.1. Данную схему условно можно разбить на следующие блоки:

Блок силовой (А). В его состав входят ёмкость для рабочей жидкости Б1, сливная емкость Б2, подпорные насосы Н1, Н2, дозировочный насос Н3, запорно-регулирующая арматура (шаровые краны К1 – К5, К9, К11, КР1), КИПиА (датчики избыточного давления рабочей жидкости ДД1 – ДД4, датчик температуры рабочей жидкости ДТ, расходомер РП1). В качестве насоса Н1 используется электроцентробежный насос ЭЦН5-500-55 с частотно-регулируемым приводом от электродвигателя мощностью 7,5 кВт. В качестве насоса Н2 используется электроцентробежный насос ЭЦН5-125-55 с приводом от электродвигателя мощностью 2,2 кВт. Подпорные насосы обеспечивают циркуляцию рабочей жидкости в системе, поддерживая требуемые режимно-технологические параметры на входе опытного образца и лабораторной модели УВСВ. Дозировочный одноплунжерный насос высокого давления НД 2,5/400 с частотно-регулируемым приводом от электродвигателя мощностью 0,25 кВт обеспечивает фильтрацию жидкости через модель пласта (см. блок Б). Для снижения пульсаций давления, возникающих при работе Н3, на выходе из него установлен демпфер пульсаций ДП.

Данный блок предназначен для обеспечения циркуляции рабочей жидкости в системе, а также управления режимами работы исследуемого оборудования и технологических процессов.

Блок лабораторно-исследовательский (Б). В его состав входят емкости для рабочей жидкости Б3 и Б4, лабораторная модель УВСВ (обозначена на функциональной схеме, как У2), модель пласта, запорно-регулирующая арматура (шаровые краны К7, К8) и КИПиА (датчики избыточного давления рабочей жидкости ДД7 – ДД12, расходомер РП2, датчики вибрации ДВ1 – ДВ3).

Данный блок предназначен для исследования рабочих характеристик лабораторной модели УВСВ, а также проведения фильтрационных экспериментов по оценке влияния ударного воздействия, генерируемого лабораторной моделью УВСВ, на коэффициент вытеснения нефти из модели пласта.

Блок исследования опытных образцов УВСВ (В). В его состав входят опытный образец УВСВ (обозначен на гидравлической схеме, как У1), запорно-регулирующая арматура (шаровые краны К5, К7), КИПиА (датчики избыточного давления рабочей жидкости ДД5, ДД6). Данный блок предназначен для проведения исследований рабочих характеристик опытных образцов УВСВ.

Похожие диссертации на Совершенствование техники и технологии вибросейсмического воздействия на залежь при одновременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой