Винтовые скважинные насосы

Классификация пластов по проницаемости. Классификация пустот в коллекторах.

Проницаемость горных пород

Проницаемость характеризует проводимость породы, т.е. способность пород пласта пропускать жидкость и газ. Различают абсолютную, фазовую и относительную проницаемости.

Абсолютная проницаемость — проницаемость пористой среды, заполненной лишь одной фазой, инертной к пористой среде. Она зависит от размера и структуры поровых каналов, но не зависит от насыщающего флюида, т.е. характеризует физические свойства породы. Обычно абсолютную проницаемость определяют при фильтрации азота через породу.

Абсолютную проницаемость определяют на основании закона Дарси:

где

qф — объемный расход флюида, м3/с;

k — проницаемость пористой среды, м2;

η — динамическая вязкость флюида, Па·с;

ΔP=Р1-Р2 — перепад давления, Па;

L — длина образца пористой среды, м;

F — площадь фильтрации, м2.

Надо учитывать, что движение флюида происходить, через линейный образец пористой среды:

Проницаемость из уравнения Дарси определяется как:

Единица проницаемости называемая Дарси (Д), отвечает проницаемости такой горной породы, через поперечное сечение которой, равное 1 см2, при перепаде давления в 1 атм на протяжении 1 см в 1 сек проходит 1 см3 жидкости, вязкость которой 1 сП.

Проницаемость пород, служащих коллекторами, обычно выражают в миллидарси (мД) или мкм2.

1 Д =1,02×10-3 мкм2 = 1,02×10-12 м2 = 1000 мД.

По значению проницаемости продуктивные пласты делятся на:

· Низкопроницаемые (от 0 до 100 мД);

· Среднепроницаемые (от 100 мД до 500 мД);

· Высокопроницаемые (более 500 мД).

Природные пласты содержат не только нефть и газ, но также определенное количество воды. При движении флюидов, не смешивающихся между собой, в пласте проницаемость для каждого из флюидов меньше чем абсолютная проницаемость породы.

Фазовая (эффективная) проницаемость — проницаемость породы для отдельно взятого флюида при наличии в ней многофазных систем. Фазовая проницаемость зависит от количественного содержания того или иного флюида в пласте, а также от его, их физико-химических свойств. С практической точки большее значение имеет относительная фазовая проницаемость.

Относительная фазовая проницаемость — отношение эффективной проницаемости к некоторой базовой проницаемости (чаще всего к абсолютной).

где

k относительная — относительная проницаемость, д.е.;

k фазовая — фазовая проницаемость пористой среды, м2;

k абсолютная — абсолютная проницаемость пористой среды, м2.

Типичный график изменения относительных фазовых проницаемостей показан ниже

Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.

Существенным недостатком центробежных насосов является низкая эффективность при работе в скважинах с дебитами ниже 60 м³/сут. и с маленьким диаметром эксплуатационных колонн. Электровинтовые насосы скомпонованы аналогично УЦЭН, но вместо гидродинамического центробежного насоса используют объемный – винтовой насос.

Принцип действия винтовых насосов заключается в том, что винт насоса и его обойма образуют по всей длине ряд замкнутых полостей, которые при вращении винтов передвигаются от –приема насоса к его выкиду. В начальный момент каждая полость сообщается с областью приема насоса, при продвижении вдоль оси насоса её объем увеличивается, заполняясь перекачиваемой жидкостью, после чего становится полностью замкнутым. У выкида объем полости сообщается с полостью нагнетания, постепенно уменьшается, а жидкость выталкивается в трубопровод. Винтовые насосы могут быть с несколькими или с одним винтом.

У одновинтового насоса замкнутая полость образуется одним металлическим винтом и резиновой обоймой.

Винт имеет однозаходную плавную нарезку с весьма большим отношением длины винта к глубине нарезки (15¸30). Обойма насоса имеет внутреннюю поверхность соответствующую двухзаходному винту, у которого шаг винтовой поверхности равен удвоенному шагу винта насоса. Винт вращается вокруг своей оси по окружности с радиусом равным её эксцентриситету. Для увеличения долговечности насоса винт изготавливают из стали с покрытием хромом, обойму – из маслотермостойкой резины с высоким сопротивлением абразивному изнашиванию.

Винтовой насос подвешивается в скважине по НКТ вместе с протектором и эл. двигателем и токоподводящим кабелем. Все элементы эл. привода у одновинтового насоса такие же, как и у центробежного насоса. Одновинтовые насосы для добычи нефти, расчитаны для подачи 40, 80, 100 м³/сут. и напором 800 и 1400 м. для применения в 146 и 168 мм колоннах. КПД насосов в пределах 0,4¸0,7. Вязкость нефти не уменьшает КПД. Насосы работают от двигателей с 2800¸3000 об/мин.

Преимущества:

· равномерная подача жидкости, в отличие от насосов поршневых и плунжерных;

· способность перекачивать смеси из жидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдых включений в жидкости;

· как и другие объёмные насосы, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости;

· возможность получить высокое давление на выходе без множества каскадов нагнетания;

· хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, - низкий уровень шума при работе.

Недостатки

· сложность и высокая стоимость изготовления насоса;

· нерегулируемость рабочего объёма;

· так же, как и другие виды объёмных насосов, винтовые нельзя пускать вхолостую без перекачиваемой жидкости, так как в этом случае повышается коэффициент трения деталей насоса и ухудшаются условия охлаждения; в результате насос может перегреться и выйти из строя.

Дата добавления: 2014-12-24