Содержание к диссертации
Введение
1. Классификация и особенности расчета струйных аппаратов 7
1.1. Принципиальная схема струйного аппарата 7
1.2. Классификация струйных аппаратов 9
1.3. Особенности расчетов струйных аппаратов 12
1.3.1. Расчеты струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых является жидкость (струйные насосы) 12
1.3.2. Расчеты струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых является газ (газоструйные эжекторы) 24
1.3.3. Расчет струйных аппаратов, рабочей средой которых является газ, а инжектируемой - жидкость (газожидкостные эжекторы) 32
1.3.3.1. Методика Е.Я.Соколова-Н.М.Зингера (инжектируемая среда- жидкость без примеси газа) 32
1.3.3.2. Методика Е.Я.Соколова-Н.М.Зингера (инжектируемая среда - газожидкостная смесь) 40
1.3.4. Расчет струйных аппаратов, рабочей средой которых является жидкость, а инжектируемой — газ (жидкостно- газовые эжекторы) 43
1.3.5. Расчет струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых являются газожидкостные смеси 47
1.4. Выводы к главе 1 52
2. Использование струйных аппаратов в нефтяной и газовой промышленности 54
2.1. Основные направления применения струйных аппаратов в нефтяной промышленности 54
2.2. Возможности использования эжекторов при газлифте в сочетании сППД 61
2.3. О применении эжекторов дли закачки газожидкостной смеси в нагнетательные скважины 72
2.4. Выводы к главе 2
3. Стендовые испытания струйных аппаратов для использования их в погружных насосно-эжекторных системах и при откачке газа с дожимных насосных станций 76
3.1. Объект исследования 16
3.2. Экспериментальная база 78
3.3. Результаты исследований 84
3.4. Выводы к главе 3 96
4. Разработка технологии утилизации попутного газа в системе сбора с использованием эжектора 99
4.1. Геолого-техническая характеристика Чеканского месторождения. Постановка задачи 99
4.2. Промысловые исследования жидкостно-газового эжектора 105
4.3. Выводы к главе 4 110
Заключение 112
Литература 115
- Расчеты струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых является жидкость (струйные насосы)
- Расчет струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых являются газожидкостные смеси
- Основные направления применения струйных аппаратов в нефтяной промышленности
- Геолого-техническая характеристика Чеканского месторождения. Постановка задачи
Введение к работе
Актуальность работы
В системе сбора и подготовки нефти на крупных и средних месторождениях применяются дожимные насосные станции (ДНС). Продукция скважин, относящихся к ДНС, поступает на станцию за счет давления на устье скважин. На ДНС производится отделение выделившегося газа и, часто, предварительный сброс воды. Частично обезвоженная нефть направляется насосами на пункт подготовки нефти (ППН), вода - на ближайшую кустовую насосную станцию, а свободный газ за счет собственного давления транспортируется для дальнейшей утилизации.
Иногда выделившийся на ДНС газ сжигают на факельной линии. Это происходит тогда, когда газа мало и строить газопровод неэкономично, или когда давление в буллите ДНС недостаточно для транспорта газа. С экологической точки зрения сжигание газа на факеле нежелательно. Ситуация еще более осложняется, когда по какой-либо причине горение факела неустойчиво, и пламя часто гаснет под порывами ветра. В этом случае возникает необходимость совместного транспорта нефти и газа.
Поэтому, решаемая в диссертационной работе задача транспорта свободного газа с ДНС совместно с продукцией скважин является весьма актуальной не только с точки зрения дальнейшего его использования и улучшения экологической обстановки, но и для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала.
В диссертации предлагается использовать для этого жидкостно-газовый эжектор. Рабочим агентом является частично обезвоженная нефть, транспортируемая с ДНС насосами, которыми создается рабочее давление. Газ подается в приемную камеру под давлением в сепараторе. Давление на выходе из диффузора должно обеспечить транспорт смеси до ППН. По мнению ряда исследователей при откачке газа жидкостью более эффективными являются
В последние годы все более широкое применение в нефтедобыче находят погружные насосно-эжекторные установки, состоящие из центробежного насоса, газосепаратора и струйного аппарата (СА). Инжектируемой средой СА в скважине является газожидкостная смесь (ГЖС), газосодержание которой в различных скважинах может изменяться в широких пределах.
Эффективность работы насосно-эжекторных систем при различных термодинамических условиях и при отборе продукции скважин с разными свойствами зависит от конструкции и типа сопла СА. Исследование границ возможного применения многоствольных сопел в насосно-эжекторных установках является актуальным в определенных условиях их работы.
Цель диссертационной работы.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка технологии откачки нефтяного газа с дожимных насосных станций на ППН с использованием СА применительно к условиям Чеканского месторождения и экспериментальное обоснование возможности применения многоствольного сопла в погружных насосно-эжекторных установках.
Основные задачи исследований.
1. Анализ методик расчета СА, используемых в нефтедобывающей
промышленности, при различных комбинациях агрегатных состояний взаи
модействующих сред.
-
Исследование работы СА с многоствольным соплом при откачке газожидкостной смеси с различным газосодержанием.
-
Разработка технологии утилизации попутного газа в нефтепромысловом сборе с использованием СА.
Методы решения поставленных задач.
Решение поставленных задач производилось в соответствии с общепринятой методикой выполнения научных исследований, включающей обобщение и анализ предшествующих исследований, разработку рабочих гипотез и концепций, аналитические, лабораторные и промысловые исследования, разработку технологических процессов и методического их обеспечения.
Научная новизна работы.
-
Впервые экспериментально исследованы характеристики СА с многоствольным соплом при откачке струей жидкости ГЖС с газосодержанием от 0 до 100%.
-
Установлено, что многоствольные сопла при откачке жидкостью газа эффективнее одноствольных при низких коэффициентах инжекции в высоконапорной области. При коэффициентах инжекции, превышающих 1,2 более эффективны одноствольные сопла.
-
Выполнены промысловые исследования технологии утилизации попутного газа в системе сбора, позволяющей отбирать его из буллита ДНС эжектором за счет рабочего давления, создаваемого насосами, перекачивающими жидкость на ППН, при работе СА на высоковязкой жидкости.
Практическая ценность работы.
Разработанная технология дает возможность утилизации попутного газа на ДНС, где давление недостаточно для его транспорта на ППН. Помимо экономической эффективности вследствие предотвращения сжигания газа на факельной линии, это улучшает экологическую обстановку на территории месторождения и безопасность проведения работ. Технология утилизации попутного газа в нефтепромысловом сборе с использованием СА внедрена в НГДУ «Азнакаевскнефть» ОАО «Татнефть» им.В.Д.Шашина.
В работе рассмотрены области применения СА в нефтедобывающей промышленности и перспективы их дальнейшего использования.
Проведенные исследования показали возможность эффективного использования многоствольного сопла в погружных насосно-эжекторных установках при газосодержании продукции на приеме СА до 80%.
Апробация работы.
Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на техсовете НГДУ «Азнакаевскнефть», на заседаниях и научных семинарах кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина.
Публикации.
Основное содержание диссертации опубликовано в трех печатных работах, одна из которых обзор объемом 3,75 п.л. Имеется акт опытно-промышленных испытаний предложенной автором технологии утилизации попутного газа в нефтепромысловом сборе с использованием СА в НГДУ «Азнакаевскнефть», где она успешно работала в летне-осенний период с 2000 по 2003 гг.
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Текст диссертации изложен на 121 страницах и содержит 31 рисунок, 3 таблицы. Библиографический список использованной литературы состоит из 70 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры РиЭНМ и своему научному руководителю к.т.н., доценту Мохову М.А. за помощь и поддержку при выполнении работы.
Расчеты струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых является жидкость (струйные насосы)
В качестве силовых насосов в американской практике используются индивидуальные или групповые гидроприводы, разработанные для гидропоршневых насосов. В России и Украине для струйных насосов часто применяется обвязка системы ППД.
Экспериментальные исследования [40] показали, что при применении в качестве рабочего агента газожидкостной смеси при увеличении расходного газосодержания выше 15% снижаются подача струйного насоса и развиваемое им давление, наблюдаются пульсации давления, увеличивающиеся с возрастанием газосодержания.
Отдельной областью применения струйных насосов является их использование для воздействия на призабойную зону скважины и освоения скважин [41-43]. Насос спускается на забой в компоновке с пакером. Закачка рабочей жидкости осуществляется через НКТ, При давлении, развиваемом насосным агрегатом до 30 МПа, забойное давление снижается до атмосферного (глубина скважины 2500 м). При отключении насосного агрегата забойное давление возрастает до гидростатического давления рабочей жидкости. Периодическое включение струйного насоса приводит к циклическому воздействию на призабойную зону скважины глубокой депрессией. Испрльзуемые для этой цели насосы имеют отношение площадей камеры смешения и сопла, близкое к трем.
И, наконец, струйные насосы используются при эксплуатации нефтяных скважин в комбинации с электроцентробежными насосами. Предложена новая технология эксплуатации скважин [24, 44], когда в состав установки погружного центробежного насоса включается газовый сепаратор и струйный аппарат, который располагается на колонне насосно-комлрессорных труб выше погружного насоса. Струйный насос откачивает газожидкостную смесь, газ или жидкость из затрубного пространства. Рабочей жидкостью для струйного насоса служит жидкость, подаваемая ЭЦН. Дебит скважины при этом зависит от подачи двух насосов - ЭЦН и струйного (рис.2.1). - стабилизировать режим работы системы «УЭЦН-скважина», а также регулировать забойное давление и отбор жидкости из скважины; - перевести режим работы погружного центробежного насоса в оптимальный и поддерживать его при изменении условий эксплуатации (изменении пластового давления, газового фактора, обводненности); - облегчить и ускорить вывод скважины на установившийся режим работы после ее глушения или остановки; - эффективно использовать отсепарированный свободный газ для подачи жидкости из скважины путем перепуска его из затрубного пространства в колонну подъемных труб; - предотвратить отложение парафинов и гидратов в затрубном ггространстве; - улучшить охлаждение погружного электродвигателя и удлинителя; - снизить и стабилизировать токовые нагрузки электрической части установки. Газовые эжекторы в основном используются в газодобывающей промышленности. Степень сжатия pjpn у них изменяется от 1,2 до 3,5, и по классификации Соколова-Зингера они принадлежат к подгруппам газоструйных компрессоров и эжекторов.
Газовые эжекторы эффективно применяются при эксплуатации газовых месторождений на поздней стадии разработки [45]. Рабочим агентом является газ высоконапорного месторождения или пласта, инжектируемым — газ истощенного месторождения. Использование эжекторов позволяет снизить давление на забоях скважин на истощенном месторождении, увеличить дебиты скважин и коэффициент газоотдачи. В подземных хранилищах газа эжекторы используются при низкотемпературной сепарации и при откачке и закачке газа в пласт [23]. Наиболее квалифицированные расчеты и изготовление газовых эжекторов осуществляются в России на заводе при научно-исследовательском институте газовой промышленности (ВНИИГаз).
Жидкостно-газовые эжекторы находят некоторое применение при подготовке нефти. Они используются при утилизации нефтяного газа с установок товарной подготовки нефти и концевых ступеней сепарации вместо обычно применяемых винтовых компрессоров, имеющих малый межремонтный период [26]. В качестве рабочей жидкости применяется техническая вода или нефть, подаваемая центробежным насосом.
Эти эжекторы разработаны в Ивано-Франковском нефтяном институте и изготавливаются на одном из местных заводов. Они имеют семиствольное сопло: шесть стволов расположено по окружности, один ствол - в центре. Отношение площади камеры смешения к суммарной площади стволов сопел фиксировано и равно 6,5. Авторы утверждают, что это отношение является оптимальным, что позволяет довести КПД эжектора до 32-38%. В разделе 1,3.4 рассмотрена предложенная авторами довольно простая методика расчета жидкостно-газового эжектора, позволяющая рассчитать геометрические размеры эжектора и параметры центробежного насоса в зависимости от расхода откачиваемого газа и необходимого давления на выходе эжектора, В работе [46] жидкостно-газовый эжектор используется в насосно-эжекторной установке замкнутого цикла, которая сжимает газ до нужного давления, используя в качестве рабочего агента жидкость. В цикл включены насос, эжектор и сепаратор. Насосом жидкость из сепаратора подается в сопло эжектора, на вход которого поступает газ низкого давления. После эжектора газожидкостная смесь подается в сепаратор, откуда газ высокого давления может транспортироваться по назначению. Жидкостно-газовый эжектор может использоваться также для насыщения товарной нефти пропан-бутановыми фракциями [47].
Расчет струйных аппаратов, рабочей и инжектируемой средой которых являются газожидкостные смеси
Проблема разработки технологии утилизации попутного газа в системе сбора с использованием эжекторов возникла в связи со сложностями по сжиганию попутного газа на факельной линии дожимной насосной станции (ДНС) Чекан-ского месторождения.
На Чеканском месторождении республики Татарстан в попутном газе неф-тей Бобриковского и Данково-Лебедянского горизонтов содержится большое количество азота при относительно малом содержании метана. Горение этого газа на факеле ДНСІ/Іс очень неустойчиво. Незначительные порывы ветра сбивают пламя, что приводит к загазованности окружающей среды. Нами была предложена технология, при которой газ, выделяющийся на дожимной насосной станции, откачивался бы струйным аппаратом и вместе с нефтью транспортировался в НГДУ «Азнакаевскнефть» для дальнейшей утилизации. Рабочим агентом в предлагаемой технологии является нефть, перекачиваемая насосной станцией, оборудованной центробежными насосами.
В первой главе при анализе методик расчета различных типов струйных аппаратов была рассмотрена и методика Ивано-Франковского института по расчету многоствольного эжектора для откачки газа жидкостью [26]. Такие эжекторы применяются на промыслах в системе подготовки нефти. По утверждению авторов [61, 62] многоствольные эжекторы более эффективны для откачки газа, используя в качестве рабочего агента жидкость.
При откачке газа из буллитов нам нужно было выбрать тип эжектора. Учитывая вышесказанное была исследована эффективность работы многоствольного эжектора.
В последние годы в России находят все более широкое применение погружные насосно-эжекторные системы, в состав которых входят погружной электроцентробежный насос, газосепаратор и струйный аппарат (эжектор). Такие комплексные установки [55] могут успешно адаптироваться к изменяющимся в широком диапазоне условиям эксплуатации, позволяют увеличить отборы из скважин, являются эффективным средством для освоения бездействующих скважин с ухудшенными свойствами призабойной зоны [56-58].
В настоящее время при эксплуатации погружных насосно-эжекторных систем в различных нефтедобывающих районах [56-58] используются струйные аппараты с одноствольными соплами. Однако, экспериментальные исследования, проведенные А.Н.Дроздовьш [59], показали, что хорошие результаты работы струйного аппарата могут быть достигнуты и при использовании диафрагменных одноствольных и многоствольных сопел.
Увеличение эффективности работы струйного аппарата при использовании многоствольного сопла объяснятся тем, что величина общей поверхности контакта инжектируемого потока с рабочим больше, чем при использовании одноствольного сопла при одинаковом расходе рабочего агента. За счет увеличения площади контакта рабочей струи с пассивным потоком энергообмен между ними существенно улучшается, что приводит к увеличению КПД эжектора. В работе [60] отмечается, что эффект улучшения всасывания многоствольным соплом достигается при больших давлениях рабочего потока (прирр 0,4 МПа).
Поэтому были проведены исследования возможности и эффективности использования многоствольного сопла в струйных аппаратах погружных насосно-эжекторных систем. Как известно, инжектируемой средой струйного аппарата в скважинах является газожидкостная смесь, газосодержание которой в различных скважинах может изменяться в широких пределах.
В связи с вышеизложенным была поставлена задача исследования работы эжектора с многоствольным соплом не только при откачке жидкостью газа, но и при откачке газожидкостной смеси с газосодержанием от 0 до 100%
Исследования струйного аппарата с многоствольным соплом при откачке газожидкостной смеси проведены в РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина впервые [63, 64]. Ислытывался комплектуемый различными соплами эжектор с длиной камеры смешения, равной 13,9 диаметров (dKX= 14 мм). Диаметр одноствольного диафрагменного сопла (рис.ЗЛа) был равен dc=6 мм. Многоствольное диафраг-менное сопло (рис.3.16) имело 9 отверстий диаметром d0=2 мм и по суммарной площади отверстий стволов было эквивалентно одноствольному соплу.
Исследования струйного аппарата с многоствольным соплом проводились на стенде для испытания гидравлических машин, разработанном в РГУ нефти и газа им И.М.Губкина [63]. Стенд предназначен для испытания погружных насосов, газосепараторов к погружным насосам, погружных электродвигателей, струйных аппаратов и различных компоновок этого оборудования для совместной работы, а также для снятия характеристик исследуемого оборудования. Стенд позволяет получить характеристики нефтедобывающего оборудования в условиях, максимально приближенных к промысловым. Поскольку водонефтегазовые смеси, отбираемые из скважин, содержат природные поверхностно-активные вещества (ПАВ), а вязкость откачиваемой жидкости меняется в широких пределах, в процессе снятия характеристик исследуемого оборудования на стенде предусмотрена возможность изменения пенообразующих свойств и вязкости модельных газожидкостных смесей различными способами. Наличие компрессора позволяет изменять газосодержание формируемых потоков от 0 до 100%. Для создания условий, максимально приближенных к реальным, на стенде имеется блок моделирования внутрискважинных условий. При проведении испытаний оборудования для уменьшения испарения рабочей смеси осуществляют ее циркуляцию по замкнутому контуру, сводя до минимума контакт ее с окружающей средой.
Стенд имеет многофункциональное назначение. Помимо перечисленного оборудования он включает накопительную емкость для жидкости с подключенным к ней гравитационным газожидкостным сепаратором, вспомогательный струйный аппарат для создания диспергированной газожидкостной смеси, систему раздельного измерения расходов фаз, различные замерные и регулирующие устройства. Наличие системы трубопроводов, запорных и регулирующих устройств позволяет исследовать как отдельные элементы насосно-эжекторной системы, так и их различные комбинации, подавать на вход исследуемого оборудования жидкость или газожидкостную смесь с различными свойствами и при разных давлениях.
В работе не приводится полностью схема для испытания гидравлических машин [65] вследствие ее громоздкости и возможных затруднений прослеживания последовательности соединений оборудования при проведении экспериментов, рассматриваемых в данной работе. Из схемы выделена та часть, которая применялась при проведении исследований характеристик струйного аппарата с многоствольным соплом при откачке жидкости, газа и газожидкостной смеси. Элементы стенда были соединены в схему экспериментальной установки, позволяющей проводить исследования при откачке струей жидкости газожидкостной смеси с газосодержанием от 0 до 100% при давлении в приемной камере струйного аппарата, близком к атмосферному (рис.3,2).
Основные направления применения струйных аппаратов в нефтяной промышленности
Установка с эжектором была запущена промысловиками в мае 2000 г. и успешно проработала до конца ноября. В период с мая по ноябрь установка эксплуатировалась и в 2001-03 годах, хотя число скважин, разрабатывающих Бобри-ковский и Данково-Лебедянский горизонты увеличилось, а суммарная добыча сернистой нефти возросла за этот период со 150 до 260 м3/сут. Чтобы эжекторная установка работала и в зимний период необходимо оснастить ЦНС более мощными насосами, способными развивать более высокое давление. 1. На ДНС Чеканского месторождения отсепарированный газ сернистых нефтей сжигается на факельной линии. Горение газа неустойчиво из-за большого содержания азота, пламя часто сбивается порывами ветра, что приводит к загазованности территории. 2. Предложена технология совместного транспорта газа и частично обезвоженной нефти в НГДУ «Азнакаевскнефть». Для этого используется жидкостно-газовый эжектор, рабочим агентом является нефть, подаваемая ЦНС. 3. Проведены промысловые исследования, показавшие работоспособность предложенной технологии для откачки газа с ДНС с помощью эжектора и совместного его транспорта вместе с частично обезвоженной нефтью. 4. В течение 4 лет с мая по ноябрь предложенная технология надежно осуществляется на Чеканском месторождении. Для осуществления откачки газа и в зимний период необходимо на ЦНС поставить более мощные насосы, развивающие более высокое давление.
Неоспоримым преимуществом струйных аппаратов является отсутствие движущихся деталей. Это делает их более износостойкими и менее чувствительными по сравнению с другими перекачивающими устройствами при откачке агрессивных сред, газожидкостных смесей, при содержании в откачиваемой жидкости мехпримесей.
Основным их недостатком является незавершенность теории работы струйных аппаратов. В методиках расчета их различных видов используются эмпирические зависимости, полученные в результате экспериментальных исследований в тех или иных границах изменения параметров как по геометрическим размерам элементов струйного аппарата, так и по термодинамическим характеристикам, по расходам фаз и их физическим свойствам. Пригодность методик может быть ограничена именно рамками изменения этих параметров.
В работе проанализированы наиболее обоснованные методики расчета струйных аппаратов для различных комбинаций агрегатных состояний взаимодействующих сред и разных вариантов геометрических характеристик аппаратов с целью рекомендации их использования в нефтедобывающей промышленности, рассмотрены области применения струйных аппаратов в нефтегазовой промышленности и перспективы их дальнейшего использования.
Большой вклад в теорию и практику работы струйных аппаратов сделали ученые кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождения РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина, такие как И.Т.Мищенко, А.Н.Дроздов, М.А.Мохов, В.А.Сахаров и ряд молодых исследователей, работавших и работающих под их руководством. Ими предложен ряд устройств с использованием струйных аппаратов для совершенствования добычи нефти, многие из которых внедрены в практику. На кафедре под руководством профессоров И.Т.Мищенко и А.Н.Дроздова создан уникальный стенд для исследования погружного добывающего оборудования и его компонентов, для снятия характеристик исследуемого оборудования в условиях, максимально приближенных к промысловым.
Исследования, проведенные на этой установке, позволили установить возможность эффективного применения многоствольного сопла в погружных насос-но-эжекторных системах типа «Тандем», использование которого расширяет без-кавитационную область работы струйного аппарата при откачке жидкостью газожидкостной смеси при значениях объемного газосодержания инжектируемого потока от 0 до 80%, а также выбрать геометрические размеры эжектора при разработке технологии утилизации попутного газа в системе нефтепромыслового сбора продукции скважин.
Основными результатами изложенной работы являются следующие: 1. Разработана технология откачки газа из буллита ДНС, используя эжек-торную установку. Рабочим агентом является частично обезвоженная продукция скважин, откачиваемая с ДНС насосами. 2. Технология дает возможность: - избежать необходимости сжигания газа на факелах при невозможности или неэффективности его откачки, что улучшает экологическую обстановку особенно, когда горение неустойчиво; - снижать давление в буллите, а, следовательно, на кустах и устьях скважин, что позволяет продлить сроки фонтанирования, увеличить дебиты скважин, уменьшить расход энергии при механизированном способе эксплуатации. 3. Проведены промысловые исследования, показавшие работоспособность предложенной технологии для откачки газа с ДНС с помощью эжектора и совместного его транспорта с частично обезвоженной нефтью. Технология внедрена в НГДУ «Азнакаевскнефть» ОАО «Татнефть» им.В.Д.Шашина. 4. Впервые проведены исследования С А с многоствольным соплом при откачке жидкостью ГЖС с газосодержанием от 0 до 100%. 5. В результате лабораторных экспериментов на стенде РГУ нефти и газа установлено: - при откачке газа жидкостью вопреки сложившемуся мнению более эффек тивно одноствольное сопло. Видимо, причиной являются малые размеры СА для погружных насос но-эжекторных установок, рассматриваемых в работе, по сравнению с исследованными другими учеными. Преимущества многоствольного сопла в условиях эксперимента проявлялись лишь при низких коэффициентах инжекции в высоконапорной области; - при откачке жидкостью жидкости или ГЖС с газосодержанием на приеме до 80% использование многоствольного сопла приводило к расширению бескави-тационной области работы эжектора. 6. В результате анализа методик расчета С А, применяемых в нефтедобывающей промышленности при различных агрегатных состояниях взаимодействующих сред установлено, что использование среднеинтегрального коэффициента инжекции делает методику расчета более универсальной, применимой для расчета более широкого круга СА. Такой методикой является методика Дроздова-Демьяновой.
Геолого-техническая характеристика Чеканского месторождения. Постановка задачи
Установка с эжектором была запущена промысловиками в мае 2000 г. и успешно проработала до конца ноября. В период с мая по ноябрь установка эксплуатировалась и в 2001-03 годах, хотя число скважин, разрабатывающих Бобри-ковский и Данково-Лебедянский горизонты увеличилось, а суммарная добыча сернистой нефти возросла за этот период со 150 до 260 м3/сут. Чтобы эжекторная установка работала и в зимний период необходимо оснастить ЦНС более мощными насосами, способными развивать более высокое давление. 1. На ДНС Чеканского месторождения отсепарированный газ сернистых нефтей сжигается на факельной линии. Горение газа неустойчиво из-за большого содержания азота, пламя часто сбивается порывами ветра, что приводит к загазованности территории. 2. Предложена технология совместного транспорта газа и частично обезвоженной нефти в НГДУ «Азнакаевскнефть». Для этого используется жидкостно-газовый эжектор, рабочим агентом является нефть, подаваемая ЦНС. 3. Проведены промысловые исследования, показавшие работоспособность предложенной технологии для откачки газа с ДНС с помощью эжектора и совместного его транспорта вместе с частично обезвоженной нефтью. 4. В течение 4 лет с мая по ноябрь предложенная технология надежно осуществляется на Чеканском месторождении. Для осуществления откачки газа и в зимний период необходимо на ЦНС поставить более мощные насосы, развивающие более высокое давление. Неоспоримым преимуществом струйных аппаратов является отсутствие движущихся деталей. Это делает их более износостойкими и менее чувствительными по сравнению с другими перекачивающими устройствами при откачке агрессивных сред, газожидкостных смесей, при содержании в откачиваемой жидкости мехпримесей. Основным их недостатком является незавершенность теории работы струйных аппаратов. В методиках расчета их различных видов используются эмпирические зависимости, полученные в результате экспериментальных исследований в тех или иных границах изменения параметров как по геометрическим размерам элементов струйного аппарата, так и по термодинамическим характеристикам, по расходам фаз и их физическим свойствам. Пригодность методик может быть ограничена именно рамками изменения этих параметров. В работе проанализированы наиболее обоснованные методики расчета струйных аппаратов для различных комбинаций агрегатных состояний взаимодействующих сред и разных вариантов геометрических характеристик аппаратов с целью рекомендации их использования в нефтедобывающей промышленности, рассмотрены области применения струйных аппаратов в нефтегазовой промышленности и перспективы их дальнейшего использования. Большой вклад в теорию и практику работы струйных аппаратов сделали ученые кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождения РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина, такие как И.Т.Мищенко, А.Н.Дроздов, М.А.Мохов, В.А.Сахаров и ряд молодых исследователей, работавших и работающих под их руководством. Ими предложен ряд устройств с использованием струйных аппаратов для совершенствования добычи нефти, многие из которых внедрены в практику. На кафедре под руководством профессоров И.Т.Мищенко и А.Н.Дроздова создан уникальный стенд для исследования погружного добывающего оборудования и его компонентов, для снятия характеристик исследуемого оборудования в условиях, максимально приближенных к промысловым. Исследования, проведенные на этой установке, позволили установить возможность эффективного применения многоствольного сопла в погружных насос-но-эжекторных системах типа «Тандем», использование которого расширяет без-кавитационную область работы струйного аппарата при откачке жидкостью газожидкостной смеси при значениях объемного газосодержания инжектируемого потока от 0 до 80%, а также выбрать геометрические размеры эжектора при разработке технологии утилизации попутного газа в системе нефтепромыслового сбора продукции скважин. Основными результатами изложенной работы являются следующие: 1. Разработана технология откачки газа из буллита ДНС, используя эжек-торную установку. Рабочим агентом является частично обезвоженная продукция скважин, откачиваемая с ДНС насосами. 2. Технология дает возможность: - избежать необходимости сжигания газа на факелах при невозможности или неэффективности его откачки, что улучшает экологическую обстановку особенно, когда горение неустойчиво; - снижать давление в буллите, а, следовательно, на кустах и устьях скважин, что позволяет продлить сроки фонтанирования, увеличить дебиты скважин, уменьшить расход энергии при механизированном способе эксплуатации. 3. Проведены промысловые исследования, показавшие работоспособность предложенной технологии для откачки газа с ДНС с помощью эжектора и совместного его транспорта с частично обезвоженной нефтью. Технология внедрена в НГДУ «Азнакаевскнефть» ОАО «Татнефть» им.В.Д.Шашина. 4. Впервые проведены исследования С А с многоствольным соплом при откачке жидкостью ГЖС с газосодержанием от 0 до 100%. 5. В результате лабораторных экспериментов на стенде РГУ нефти и газа установлено: - при откачке газа жидкостью вопреки сложившемуся мнению более эффек тивно одноствольное сопло. Видимо, причиной являются малые размеры СА для погружных насос но-эжекторных установок, рассматриваемых в работе, по сравнению с исследованными другими учеными. Преимущества многоствольного сопла в условиях эксперимента проявлялись лишь при низких коэффициентах инжекции в высоконапорной области; - при откачке жидкостью жидкости или ГЖС с газосодержанием на приеме до 80% использование многоствольного сопла приводило к расширению бескави-тационной области работы эжектора.
Похожие диссертации на Разработка технологии утилизации попутного газа в нефтепромысловом сборе с использованием струйного аппарата
