Система подъема вязкой нефти

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для подъема на устье скважины вязких нефтей и вязких суспензий. Система подъема вязкой нефти содержит погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2, к которому подведена кабельная линия 3, насос 4, систему ТМС 5, спускаемые в скважину с помощью НКТ 6. Электродвигатель 1 подключен к наземной станции управления 7 с частотным преобразователем, предназначенным для регулирования частоты его вращения в интервале от 2000 до 6000 об/мин. В качестве насоса использован динамический насос со осевыми ступенями. Обеспечивается повышение удельных мощностных характеристик ПЭД и возрастает надежность работы насоса при создании больших напоров, при повышенных температурах и в средах с высоким содержанием абразивных частиц. 1 з.п. ф-лы; 3 илл.

Полезная модель относится к области нефтедобычи и может быть использована для подъема на устье скважины вязких нефтей и вязких суспензий.

Известна система подъема вязких нефтей и суспензий, состоящая из станка качалки, НТК, силовых штанг и плунжерного насоса, расположенного в зоне перфорации [см., например, авторское свид-во 1270414 СССР, F04B 47/00, 1986].

К недостаткам системы относится ее недостаточная надежность при глубинах подвески свыше 1500 м, и при работе в искривленных скважинах, зависание штанг при вязкости свыше 500 сСт, сложность эксплуатационного обслуживания, отсутствие телеметрии в зоне размещения насоса.

Известна система подъема вязких нефтей, содержащая погружной электродвигатель, ротор и статор винтового насоса, кабельную линию, насосно-компрессорные трубы, редуцирующий модуль, расположенный между приемом насоса и протектором, который обеспечивает снижение частоты вращения ротора для подъема высоковязких пластовых жидкостей [патент 2334125 РФ, F04C 2/107, 2008].

Однако, работа редуцирующего модуля в установках малого габарита не надежна. К другим недостаткам системы следует отнести сложность подбора материала статора к конкретным условиям эксплуатации, недостаточную надежность самого насоса, особенно при больших глубинах подвески, повышенных температурах и высоких содержаниях абразивных частиц, проблему заклинивания ротора при повторных пусках системы.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является система подъема вязкой нефти, состоящая из погружного малооборотного (500 об/мин) вентильного электродвигателя с гидрозащитой, оснащенного опорным модулем, одновинтового насоса, кабельной линии, подземной термоманометрической системы (ТМС), НКТ, станции управления с частотным преобразователем, обеспечивающая стабильную работу вентильного электродвигателя с малыми оборотами [А. Паланджянц, Ю. Хайновский, Д. Петров. В ОАО «Оренбургнефть» протестированы одновинтовые насосы с вентильным электродвигателем // Вестник механизированной добычи. 2012. 2. С.12-16].

Недостатками системы являются сложность подбора материала статора к конкретным условиям эксплуатации, недостаточная надежность самого насоса, особенно при больших глубинах подвески, повышенных температурах и высоких содержаниях абразивных частиц, проблема заклинивания ротора при повторных пусках системы и большие габариты двигателя в осевом направлении.

Настоящая полезная модель обеспечивает:

- повышение удельных мощностных характеристик ПЭД за счет увеличения числа оборотов ротора насоса до 2000-6000 об/мин;

- повышение надежности работы насоса при создании больших напоров, работе при повышенных температурах и в средах с высоким содержанием абразивных частиц;

- расширение диапазона подач за счет кратковременно-периодической эксплуатации;

- упрощение подбора системы к скважине из-за отсутствия необходимости подбирать материал насоса к конкретным скважинным условиям.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе подъема вязкой нефти, состоящей из погружного электродвигателя с гидрозащитой, насоса, кабельной линии, станции управления с частотным преобразователем, НКТ, системы ТМС, согласно полезной модели, электродвигатель выполнен с возможностью регулирования частоты вращения в диапазоне от 2000 до 6000 об/мин, а в качестве насоса использован динамический насос с осевыми ступенями.

Для работы системы на малых подачах станция управления снабжена программой, обеспечивающей проведение кратковременно-периодической эксплуатации по временному принципу и по показаниям давления на входе в систему.

Применение насоса с осевыми ступенями вместо винтового насоса исключает необходимость подбора эластомера и расширяет возможность работы системы при более высоких температурах и нагрузках, а также в условиях перекачки жидкостей с высоким содержанием абразивных частиц.

На фиг.1 представлена общая схема заявляемой системы подъема вязкой нефти.

Система содержит погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2, к которому подведена кабельная линия 3, динамический насос 4 с осевыми ступенями, выполненными, например, по патенту РФ 2368812, систему ТМС 5, спускаемые в скважину с помощью НКТ 6. Электродвигатель 1 подключен к наземной станции управления 7 с частотным преобразователем, предназначенным для регулирования частоты его вращения в интервале от 2000 до 6000 об/мин в зависимости от показателей датчиков ТМС 5. Станция управления 7 снабжена программой, которая регулирует проведение кратковременно-периодической эксплуатации по временному принципу и по показаниям давления на входе в систему.

На фиг.2 представлены полученные нами напорно-расходные характеристики осевой ступени 5-200 заявляемой системы в зависимости от вязкости перекачиваемой жидкости; 1 - 450 сСт, 2 - 220 сСт, 3 - 55 сСт, 4 - 40 сСт, 5 - 1 сСт. Для сравнения на фиг.3 приведены напорно-расходные характеристики ступени насоса 5А-225 центробежного типа, полученные для жидкостей с такой же вязкостью.

В ходе анализа характеристик выявлено, что в широком диапазоне подач напор осевой ступени не зависит от вязкости (фиг.2), в то время как в центробежных ступенях с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости напор резко падает (фиг.3). Это позволяет проводить откачку вязких нефтей осевыми ступенями без проблем по срыву подач.

Система работает следующим образом.

С помощью станции управления 7 по полученным показаниям с датчиков ТМС 5 через кабельную линию 3 задается оптимальная для данной скважины частота вращения погружного электродвигателя 1, который приводит в действие динамический насос 4. В процессе работы насоса 4 нефть по НКТ 6 извлекается на поверхность. В случае малого дебита скважины станция управления 7 переключает работу системы на режим кратковременно-периодической эксплуатации.

Благодаря широкому диапазону регулирования скорости вращения электродвигателя и применению насоса со ступенями, напорная характеристика которых не зависит от вязкости перекачиваемой жидкости, предлагаемая система устойчиво работает как при малых, так и больших подачах.

Кроме того, насос с осевыми ступенями может успешно использоваться при перекачке высоковязкой нефти с поверхности на нефтепромыслах.

1. Система подъема вязкой нефти, состоящая из погружного электродвигателя с гидрозащитой, насоса, кабельной линии, станции управления с частотным преобразователем, НКТ, системы ТМС, отличающаяся тем, что электродвигатель выполнен с возможностью регулирования частоты вращения в диапазоне от 2000 до 6000 об/мин, в качестве насоса использован динамический насос с осевыми ступенями.

2. Система подъема по п.1, отличающаяся тем, что станция управления снабжена программой, обеспечивающей проведение кратковременно-периодической эксплуатации по временному принципу и по показаниям давления на входе в систему.

РИСУНКИ