Исследование характеристик насосно-эжекторных систем для водогазового воздействия на пласт Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ

А.Н. Дроздов, И.А. Красильников, B.C. Вербицкий, A.B. Деньгаев, РГУ нефти и газа им. ИМ. Губкина, A.C. Ипанов, ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»,

Г.Н. Матвеев, ОАО «ВНИПИнефть»,

Т.В. Чабина, ООО «ПермНИПИнефть»,

Д.н. Ламбин, Д.А. Петров, Д.А. Николаев, H.A. Дроздов, А.П. Тарасенко,

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина)

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ВОДОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

В настоящее время общепризнано, что водогазовое воздействие (ВГВ) является эффективным методом увеличения нефтеотдачи пластов. Однако традиционные способы водогазового воздействия не получили широкого распространения на отечественных нефтяных месторождениях.

Компрессорные технологии ВГВ требуют приобретения импортного оборудования, огромных капитальных вложений на начальной стадии обустройства и значительных эксплуатационных затрат в процессе воздействия. Помимо компрессорных станций, необходимо сооружение установок подготовки газа. Осушка газа для нормальной работы компрессоров приводит к удалению из газа жирных фракций, которые не везде возможно утилизировать, а использование сухого газа в процессе ВГВ менее эффективно с точки зрения нефтеотдачи, чем жирного. Применение объёмных бустерных насосов-компрессоров для целей ВГВ невозможно без создания высоких давлений газа на приёме и тоже является дорогостоящим мероприятием. Кроме того, бустерными насосами трудно обеспечить высокую производительность, необходимую для реализации ВГВ на месторождении в целом. Явление гидратообразования при бу-стерной закачке существенно осложняет процесс воздействия.

И компрессорные, и бустерные технологии требуют применения сложного оборудования, квалифицированного

технического обслуживания и ремонта. Весьма проблематичным является также обеспечение приемлемой надёжности компрессорной и бустерной техники в процессе длительной эксплуатации при высоких давлениях нагнетания. Наконец, при попеременной закачке воды и газа в пласт, практикуемой в компрессорных и бустерных технологиях, возможны прорывы крупных объёмов газа к забоям добывающих скважин, что приводит к прекращению их нормальной эксплуатации и потерям в добыче нефти. Следовательно, создание эффективной, надёжной и простой в обслуживании техники и технологии для подготовки и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины является актуальной проблемой для российской нефтедобычи.

В связи с этим была предложена новая технология ВГВ с использованием насосно-эжекторных систем, позволяющая готовить на поверхности водогазовую смесь и закачивать её в пласт оборудованием, которое может успешно эксплуатироваться в промысловых условиях российских месторождений [1,2,3]. Немаловажным обстоятельством является то, что всё оборудова-

ние для ВГВ может быть изготовлено на отечественных машиностроительных заводах. Это сэкономит значительные средства путём отказа от закупок дорогостоящей импортной продукции. С целью подтверждения работоспособности предложенной технологической схемы применительно к условиям одного из месторождений ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» проведены стендовые исследования, результаты которых позволяют оценить потенциальные возможности и перспективы насосно-эжекторной технологии.

При поддержке ЗАО «Новомет-Пермь» был создан стенд для исследования характеристик насосно-эжекторных систем в широком диапазоне подач и давлений. Стенд (рис. 1) состоит из двух линий. Первая линия содержит бак 1 для рабочей жидкости, подпорный погружной электроцентробежный насос 2, струйный аппарат 3, водогазовый сепаратор 5 и предназначена для создания дополнительного избыточного давления газа в приемной камере струйного насоса 7 второй линии. Она включает в себя подпорный погружной электроцентробежный насос 6 и струйный аппарат 7. В состав стенда входят также система распределительных трубопроводов, регули-

60 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 2 \\ февраль \ 2008

Рис.1. Схема стенда для исследования характеристик насосно-эжекторных систем

ровочных вентилей, задвижек, и контрольно-измерительная аппаратура, включающая в себя расходомеры жидкости и газа, датчики давления и температуры. Помимо этого, в стенде предусмотрена система компрессоров 4 для создания начального давления газа 0,4 МПа (таково давление в сепараторе ДНС на месторождении ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ») в приемной камере струйного аппарата 3 первой линии.

Жидкость из бака 1 нагнетается подпорным насосом 2 в сопло струйного аппарата 3 и инжектирует газ, поступающий из компрессоров 4. Далее водогазовая смесь попадает в сепаратор 5. Давление смеси в нём регулируется задвижной, расположенной на выходе. В сепараторе 5 происходит разделение водогазовой смеси на газ и жидкость, жидкость сбрасывается в бак 1, а газ по системе трубопроводов подается на прием второго эжектора 7, приводом которого является насос 6.

Различные по подаче и давлению режимы работы создаются посредством задвижек и вентилей, а также частотным регулированием электродвигателя насоса 6.

Как видно из схемы стенда, имеется возможность осуществлять двухступенчатое сжатие газа эжекторами 3 и 7.

На рис. 2 и 3 представлены полученные в процессе исследований напорноэнергетические характеристики (зави-

симости давления ДРС, развиваемого струйным аппаратом, и КПД от объемного расхода инжектируемого газа Qиr на входе в приёмную камеру) для жидкостно-газовых эжекторов первой и второй линий. Под давлением, развиваемым струйным насосом ДРС, понимается разность РС и Рпр - давлений на выходе и в приемной камере жидкостногазового эжектора.

Эксперименты показали, что в первой

ЧЕЛЯБИНСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАВОД

454119, г.Челябинск, Копейское шоссе, 38. Тел.: (351) 259-93-05, (351) 259-93-31 e-mail: [email protected] www.cmz.ru

ПРОИЗВОДСТВО И ПРОДАЖА

КРАНЫ ГУСЕНИЧНЫЕ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ДЭК-251 (г/п 25 т). ДЭК-321 (г/л 32 т) ДЭК,361 (г/п 36т). ДЭК-401 (г/л 40 т} ДЭК 631А {г/л S3 т)

КРАНЫ АВТОМОБИЛЬНЫЕ

КС-45721 «Чслібмец» г/г 251 на шасси УРАЛ, КАМАЗ. МАЗ КС-55730 'Чбпябчкец» г/п 32 т на шзссн МАЭ-ЕЗЕ1Ш [5x4) КС-65711 "Челябинец» г/п 40 т на шэссн УРАЛ-Є 363 5 (6x4)

на правах рекламы

ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ

3,0

2,0

1,0

0,0

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

50,0%

40,0%

30,0%

20,0%

10,0%

0,0%

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

Рис.2. Напорно-энергетическая характеристика эжектора первой линии при откачке газа с избыточным давлением в приемной камере 0,4МПа

Рис.3. Напорная (1) и энергетическая (2) характеристики эжектора второй линии при откачке газа с избыточным давлением в приемной камере 3,0 МПа 15,0 гс

о

о.

10,0

5,0

0,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0

Рис.4. Зависимости давления нагнетания смеси от газо-водяного фактора Рс = /(Я) при одноступенчатом (1) и двухступенчатом насосно-эжекторном сжатии (2 - со струйным аппаратом, характеристики которого представлены на рис. 3 данной статьи, 3 - с эжектором, испытанным в работе / 4 /).

ступени сжатия газа (см. рис. 2) достигаются высокие значения КПД струйного аппарата (более 40 %), при этом давление газа повышается с 0,4 до 3 МПа. а коэффициент инжекции газа ииг в условиях приёма эжектора составляет 4,4.

Во второй линии струйный аппарат работал с давлением газа на приёме, составляющим 3 МПа, при этом на выходе из эжектора были достигнуты значения давления более 10 МПа. Величина максимального значения КПД (40,7%) высоконапорного эжектора второй ступени оказалась сопоставима с величиной КПД высокопроизводительного струйного аппарата первой ступени (см. рис. 2 и 3), при этом коэффициент инжекции по газу составил 1,48, что значительно превышает значения КПД и ииг испытанного ранее в работе [4] эжектора второй ступени, имеющего другие конструктивные параметры.

На рис. 4 приведены зависимости РС = ^) давления нагнетания смеси на выходе из струйного аппарата РС от газоводяного фактора R, приведённого к стандартным условиям, при одноступенчатом (1) и двухступенчатом насосноэжекторном сжатии (2 - со струйным аппаратом, характеристики которого представлены на рис. 3 данной статьи, 3 - с эжектором, испытанным в работе [4]). Газо-водяной фактор R определяется по формуле

П = —СТ

СЗр ,

где 0Г.СТ - расход газа, приведённый к стандартным условиям, QP - расход рабочей жидкости через первый эжектор (при одноступенчатом сжатии) или через второй эжектор (при двухступенчатом сжатии).

Полученные результаты стендовых экспериментов показывают, что с помощью двухступенчатого насосно-эжекторного сжатия можно достигать существенно более высоких параметров газо-водяного фактора и давления нагнетания водогазовой смеси по сравнению с одноступенчатым. Кроме того, результаты опытов доказывают, что вполне реально создать условия, когда значения КПД высоконапорного струйного аппарата второй ступени достигают величин более 40 %, соизмеримых с максимальным КПД низконапорного высокопроизводительного эжектора первой ступени сжатия. Высокие значения КПД эжекторов позволяют вести процесс формирования и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины с наименьшими затратами.

По сравнению с результатами, полученными ранее [4], можно также констатировать следующее. С изменением конструкции эжектора второй ступени стенда удалось добиться существенного увеличения значений газо-водяного фактора смеси до требуемой для месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» величины П = 43,5 м3/м3. Давление смеси Рс на выходе насосно-эжекторной системы при этом снизилось незначительно - с 12 до 10,5 МПа. Поскольку для закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины на опытном

62 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 2 \\ февраль \ гоов

/

/

/

/

/

участке месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» требуется создать давление 12 МПа, то после эжектора второй ступени необходимо дожать смесь с 10,5 до 12 МПа с помощью дополнительного многоступенчатого погружного лопастного насоса, который должен быть центробежно-вихревого или центробежноосевого типа. Газосодер-жание у входа в дожим-ной насос, как показывают расчёты, составит 29,4 %. Добавка в поток пенообразующих ПАВ совместно с интенсивным диспергированием пу- 1 зырьков газа в эжекторе гарантирует при этом эффективную работу насоса на водогазовой смеси.

Таким образом, работоспособность предложенной насосно-эжекторной технологии для условий одного из месторождений ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» полностью подтверждена в процессе стендовых исследований.

Достигнутые в экспериментах параметры газо-водяного фактора и давления нагнетания водогазовой смеси, безусловно, не

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ответственностью торговый дом

СИБИРСКАЯ КАБЕЛЬНАЯ КОМПАНИЯ

КОНКУРЕНТНЫЕ ЦЕНЫ

ШИРОКИЙ АССОРТИМЕНТ СКЛАДСКОГО НАЛИЧИЯ КАЧЕСТВО ВЕДУЩИХ КАБЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ ОТМОТКА П

ДОСТАВКА ПО РФ Г ¡И

Томск: (3822) 43-55-03 -! Новосибирск (383) 2-105-398 Красноярск: (3912) 99-63-31 Кемерово: (3842)64-28-32 Новокузнецк: (3843) 45-64*94

634062, г Томск, а/я 5060 E-maiL scable_tom@ та il.ru URL: htlp://www.scabie.ru

являются предельными. Несомненно, что уже в ближайшее время следует ожидать появления насосно-эжекторных систем, позволяющих нагнетать водогазовую смесь под давлением до 25 МПа при газоводяном факторе до 80 м3/м3 и КПД эжекторов не менее 40 %.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ № 2190760. Способ водогазового воздействия на пласт. / Авт. изобрет. А.Н. Дроздов, А.А. Фаткуллин. - МПК Е 21 В 43/20, заявл. 25.01.2001, опубл. 10.10.2002, Б.И. № 28.

2. Патент РФ № 2293178. Система для водогазового воздействия на пласт. / Авт. изобрет. А.Н. Дроздов, В.С. Вербицкий, А.В. Деньгаев и др. - МПК Е 21 В 43/20, заявл. 22.06.2005, опубл. 10.02.2007, Б.И. № 4.

3. Патент РФ №2293843. Способ подготовки газированной воды для закачки в систему поддержания пластового давления и технологический комплекс для его осуществления. / Авт. изобрет. Матвеев Г.Н., Хабибуллин А.Р., Ипанов А.С. - МПК Е 21 В 43/20, Е 21 В 43/40, В 01 D 17/00, заявл. 28.04.2005., опубл. 20.02.2007, Б.И. № 5.

4. Стендовые исследования технологии приготовления и закачки водогазовой смеси в пласт с применением насосно-эжекторных систем / Дроздов А.Н., Красильников И.А., Вербицкий В.С. и др. - Бурение и нефть. - 2007, №10.

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ повышение нефтеотдачи \\ 63