Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 [ 158 ] 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

трубу длиной 1,5-2 м, с одного торца заваренную металлическим диском, а с противоположного - металлическим кольцом с загрузочным люком. В нижней части бункера высверливали два отверстия, в которых жестко закрепляли входной и рабочий патрубки. Входной патрубок соединяли с поршневым насосом, а рабочий - со скважиной. Герметичный бункер через загрузочный люк заполняли гравием. После герметизации загрузочного люка от насоса в бункер через входной патрубок нагнетали жидкость-носитель, которая, смешиваясь с гравием, образовывала смесь. Гравийная смесь через рабочий патрубок герметичного бункера и гибкие шланги подавалась в скважину.

Схемы поверхностного оборудования ВНИИгаз и ВНИПИ Термнефть принципиально аналогичны схеме расположения поверхностного оборудования с герметичным бункером, рекомендованной Л. Лайенсом. Отличие заключается в том, что применяемые схемы обеспечивают одновременную разгрузку сразу нескольких герметичных бункеров, соединенных с поршневыми насосами цементировочных агрегатов, а нижняя часть бункера выполнена в виде полусферы или конусной воронки.

Автором с НПО Спецпромстрой проведены исследования по выявлению преимуществ, недостатков и рациональных областей применения герметичных бункеров для приготовления и подачи в скважину гравийной смеси. Работы проводились на экспериментальной скважине Московского СУ НпО Спецпромстрой. Первоначально испытывалась поверхностная обвязка, рекомендуемая для применения в нефтяных и газовых скважинах и аналогичная схеме Л. Лайенса при малых давлениях, не превышающих 0,02 МПа. В ходе испытаний выявлены следующие недостатки схемы поверхностной обвязки с герметичными бункерами:

невозможность приготовления гравийной смеси с заданной постоянной объемной концентрацией;

неравномерность поступления гравия в струю жидкости-носителя вследствие сводообразования, зависания гравия;

необходимость прерывистого ведения работ вследствие прекращения закачки на время загрузки бункеров;

сложность герметизации загрузочного люка и высокая трудоемкость работ в процессе загрузки бункера гравием;

сложность контроля за опорожнением бункера и технологическим процессом закачки.

В начальный момент закачки в рабочий патрубок поступал большой объем гравия, средние величины которого по мере опорожнения герметичного бункера уменьшились. Высокие концентрации гравийной смеси при подключении насоса к герметичному бункеру приводили к пробкообразованию еще до поступле-

ния гравия в скважину, т.е. в поверхностной обвязке. Образование гравийных пробок происходило не только в начальный период закачки. По мере опорожнения бункера образовывались устойчивые гравийные своды над отверстием рабочего патрубка и концентрация гравия в смеси уменьшалась до нуля.

При обрушении свода, которое наблюдалось при передаче ударных нагрузок на корпус герметичного бункера, концентрация смеси резко возрастала, что приводило к образованию пробки. Следует отметить, что неравномерность поступления гравия в скважину, прерывистость технологических операций в процессе работ недопустимы не только из условия необходимости предупреждения пробкообразования, но также исходя из соображений повышения качества намываемого гравийного фильтра, за счет минимизации расслоения.

В процессе испытаний для обеспечения равномерной подачи гравия в скважину поверхностная обвязка с герметичными бункерами была модернизирована. Во-первых, герметичные бункера, выполненные из обсадных труб диаметром 426 мм, были установлены под углом 20-30° к вертикали, что исключило вероятность возникновения в бункере устойчивых сводов равновесия. Дело в том, что при асимметричной форме поверхности бункера (по отношению к отверстию рабочего патрубка) свод равновесия возникать теоретически не должен. Во-вторых, за счет установки в корпусе специальной муфты обеспечили возможность перемещения входного патрубка в герметичном бункере относительно продольной оси, что позволило в процессе закачки регулировать объем камеры смешения, который определяется расстоянием между отверстием рабочего патрубка и нагнетательным патрубком. Перед заполнением бункера гравием нагнетательный патрубок перемещали к рабочему до упора, т.е. камеры смешения практически не было.

При включении насоса жидкость-носитель из нагнетательного патрубка поступала через отверстие в рабочий патрубок и в скважину не обогащаясь гравием. Постепенным отодвиганием нагнетательного патрубка от отверстия рабочего патрубка путем вращения обеспечивали заданную концентрацию гравия в жидкости-носителе. По мере опорожнения бункера объем камеры смешения увеличивали с целью поддержания постоянной объемной концентрации смеси.

Режимы закачки отрабатывали в лабораторных условиях на базе построения графиков зависимости объема поступающего в рабочий патрубок гравия от объема камеры смешения при типовых расходах используемого насосного оборудования по мере опорожнения бункера. Необходимо отметить, что в настоящее

время отсутствуют теоретические исследования, позволяющие определить режимы закачки без проведения эксперимента.

При использовании герметичных бункеров для поддержания концентрации гравия в воде 5-7 % расстояние между нагнетательным патрубком и отверстием рабочего патрубка увеличивали плавно по мере опорожнения бункера с 15-20 до 50-60 мм. Использование полученных соотношений для бункеров других конструкций возможно только для ориентировочных оценок. Для обеспечения непрерывности работ по закачке гравия в скважину использовали два бункера, причем пока первый разгружался, второй заполняли гравием, и наоборот. Попеременное подключение насоса к каждому из бункеров осуществляли с помощью трехходовых кранов.

При увеличении давления нагнетания растет давление в герметичном бункере и усложняется его эксплуатация. В некоторых случаях работы под большим давлением при использовании герметичных бункеров могут оказаться небезопасными. В процессе испытаний при давлении нагнетания 1,2 МПа нарушилась герметичность загрузочного люка, а при давлении 1,8 МПа в другом бункере оторвало кольцо с загрузочным люком. Аналогичные аварии наблюдались при испытании герметичных бункеров при сооружении гравийных фильтров в скважине.

Таким образом, при использовании в поверхностной обвязке герметичных бункеров к ним необходимо предъявлять соответствующие требования как к сосудам, работающим под большим давлением, что значительно усложняет и удорожает работы. Поэтому использовать бункерные схемы поверхностного оборудования в процессе оборудования глубоких скважин при высоких давлениях нагнетания не рекомендуется.

В.Я. Мешков предложил уменьшить объем герметичного бункера до размеров, обеспечивающих его безопасную работу при полуторакратных рабочих давлениях. В качестве герметичного бункера использовали стандартные газовые баллоны, испытанные на определенное давление. Баллон жестко закрепляли в специальном патрубке перпендикулярно его продольной оси и устанавливаемом в нагнетательной магистрали таким образом, чтобы расстояние между выпускным отверстием баллона и нижней поверхностью патрубка было 5-10 мм. В противоположном торце баллона устанавливали загрузочный люк, через который засыпали гравий.

После засыпки гравия люк закрывали и включали насос. При прохождении жидкости через патрубок, в который был вмонтирован торец баллона с выпускным отверстием, гравий захватывался струей и закачивался в скважину. Практика оборудования