способ размещения погружного центробежного насосного агрегата без изгиба в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины

Формула изобретения

1. Способ размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески в различных искривленных участках ствола скважины, заключающийся в подборе оптимального типоразмера и глубины спуска насосного агрегата в скважине по принятой в нефтедобывающих предприятиях программе подбора, измерении внутреннего диаметра обсадной колонны в интервале подвески, длины и поперечного габарита насосного агрегата, определении пространственного темпа набора кривизны ствола в интервале подвески по известному соотношению значений зенитного угла, темпа набора кривизны по зенитному углу и темпа набора кривизны по азимуту, взятых из инклинограмм скважины, определении допустимой длины насосного агрегата, вписанного в ствол скважины в интервале подвески, проверке выполнения условия размещения насосного агрегата без изгиба и спуске при выполнении условия размещения без изгиба насосного агрегата на колонне насосно-компрессорных труб в скважину на подобранную глубину подвески, отличающийся тем, что для ствола скважины с постоянным пространственным темпом набора кривизны в интервале подвески при повышении угла наклона скважины допустимую длину насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, определяют из соотношения

где [L_A] - допустимая длина насосного агрегата, м;

D - внутренний диаметр обсадной колонны, м;

D₁ - поперечный габарит насосного агрегата, м;

- пространственный темп набора кривизны ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины;

а при снижении угла наклона скважины из соотношения

для ствола скважины, состоящего из двух участков с разными величинами пространственного темпа набора кривизны ₁ и ₂ в интервале подвески, при повышении угла наклона скважины допустимую длину насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, определяют по следующему соотношению

где - длина части насосного агрегата, вписанного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м;

l₁ - длина части насосного агрегата, размещенного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₂ и вписанного в участках ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м;

₁ - пространственный темп набора кривизны на первом участке ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины;

₂ - пространственный темп набора кривизны на втором участке ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины, а при снижении угла наклона скважины из соотношения

где - длина части насосного агрегата, вписанного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины.

Известен способ [1] размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины, заключающийся в подборе оптимального типоразмера и глубины спуска насосного агрегата в скважине по принятой в нефтедобывающих предприятиях программе подбора, измерении внутреннего диаметра обсадной колонны D в интервале подвески, длины L_A и поперечного габарита D₁ насосного агрегата, определении пространственного темпа набора кривизны ствола в интервале подвески по известному соотношению значений зенитного угла, темпа набора кривизны по зенитному углу и темпа набора кривизны по азимуту, взятых из инклинограммы скважины, определении допустимой длины [L_A] насосного агрегата, вписанного в ствол скважины в интервале подвески, из соотношения

проверке выполнения условия размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески ствола скважины согласно соотношению

и спуске при выполнении условия размещения без изгиба насосного агрегата на колонне насосно-компрессорных труб в скважину на подобранную глубину подвески.

Данный способ не может быть использован для размещения насосных агрегатов без изгиба в интервале подвески ствола всех скважин, так как соотношение не отвечает требованиям вписываемости насосного агрегата в ствол скважины из-за наличия в нем пропорциональной квадратичной зависимости между допустимой длиной насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, и внутренним диаметром обсадной колонны, поперечным габаритом насосного агрегата и обратной пропорциональной квадратичной зависимости между допустимой длиной насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, и пространственным темпом набора кривизны ствола в интервале подвески насосного агрегата и поэтому дает завышенные значения допустимой длины насосного агрегата, что приводит при реализации данного способа к изгибу насосного агрегата в результате невписываемости его в ствол скважины, образованию дисбаланса вращающихся масс, возникновению при эксплуатации вибраций, к интенсивному контактному износу рабочих органов изогнутой части насосного агрегата, уменьшающих его наработку до отказа на неаварийном фонде скважин, переходу вибраций со значительной амплитудой колебаний в резонанс на аварийном фонде скважин с последующим обрывом частей насосного агрегата и падением (“полетом”) их на забой скважины.

Кроме того, в соотношении данного способа определение допустимой длины насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, предусмотрено

- для интервала ствола с постоянным пространственным темпом набора кривизны, тогда как на практике требуется иногда разместить насосный агрегат без изгиба в интервале подвески ствола, состоящем из двух участков с разными величинами пространственного темпа набора кривизны;

- для скважин при повышении угла наклона, тогда как большинство действующих скважин имеют снижение угла наклона в интервале подвески насосного агрегата.

Допустимая длина насосного агрегата, вписанного в ствол скважины при снижении угла наклона, составляет половину отрезка, вписанного в ствол скважины, вторую половину отрезка составляет часть насосно-компрессорных труб, жесткость которых в 3-5 раз меньше, чем жесткость насосного агрегата в зоне расположения вращающихся масс, поэтому колонна насосно-компрессорных труб под действием растягивающих нагрузок от веса насосного агрегата в добываемой жидкости изгибается и копирует профиль ствола скважины, при этом вписанный в ствол насосный агрегат из-за повышенной жесткости остается относительно прямолинейным.

Технической задачей является повышение наработки до отказа установок погружных центробежных насосных агрегатов в искривленных скважинах и максимальное сокращение их “полетов” на забой скважины за счет вписывания (без изгиба) насосных агрегатов в интервале подвески ствола скважины.

Поставленная задача решается тем, что в способе размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины, заключающемся в подборе оптимального типоразмера и глубины спуска насосного агрегата в скважине по принятой в нефтедобывающих предприятиях программе подбора, измерении внутреннего диаметра обсадной колонны в интервале подвески, длины и поперечного габарита насосного агрегата, определении пространственного темпа набора кривизны ствола в интервале подвески по известному соотношению значений зенитного угла, темпа набора кривизны по зенитному углу и темпа набора кривизны по азимуту, взятых из инклинограммы скважины, определении допустимой длины насосного агрегата, вписанного в ствол скважины в интервале подвески, проверке выполнения условия размещения насосного агрегата без изгиба и спуске при выполнении условия размещения без изгиба насосного агрегата на колонне насосно-компрессорных труб в скважину на подобранную глубину подвески согласно изобретению:

для ствола скважины с постоянным пространственным темпом набора кривизны в интервале подвески при повышении угла наклона скважины допустимую длину насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, определяют из соотношения

где [L_A] - допустимая длина насосного агрегата, м;

D - внутренний диаметр обсадной колонны, м;

D₁ - поперечный габарит насосного агрегата, м;

- пространственный темп набора кривизны ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины,

а при снижении угла наклона скважины - из соотношения

для ствола скважины, состоящего из двух участков с разными величинами пространственного темпа набора кривизны 1, и 2 в интервале подвески, при повышении угла наклона скважины допустимую длину насосного агрегата, вписанного в ствол скважины, определяют по следующему соотношению:

где - длина насосного агрегата, вписанного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м;

l₁ - длина части насосного агрегата, размещенного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₂ и вписанного в участок ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м;

₁ - пространственный темп набора кривизны ствола на первом участке ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины;

₂ - пространственный темп набора кривизны ствола на втором участке ствола скважины в интервале подвески насосного агрегата, минут на 10 м длины ствола скважины;

а при снижении угла наклона скважины - из соотношения

где - длина части насосного агрегата, вписанного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁, м.

Предложенный способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема расчета вписываемости насосного агрегата в интервале подвески в искривленных участках при повышении угла наклона скважины, на фиг. 2 - схема расчета вписываемости насосного агрегата в интервале подвески в искривленных участках при снижении угла наклона скважины.

Схема содержит участок 1 ствола скважины с пространственными темпами набора кривизны ₁ с кривизной радиусом R₁, участок 2 ствола скважины с пространственными темпами набора кривизны ₂ кривизной радиусом R₂ с внутренним диаметром обсадной колонны D, насосный агрегат 3 с поперечным габаритом D₁, подвешенный в стволе скважины на глубине Н_c на колонне насосно-компрессорных труб 4, глубину Н ствола, где заканчивается участок 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале подбирают по принятой в нефтедобывающих предприятиях программе подбора оптимальный типоразмер насосного агрегата 3 с определением его длины L_A, поперечного габарита D₁, внутреннего диаметра обсадной колонны D и глубину спуска Н, насосного агрегата в скважине с минимальными величинами темпов набора кривизны по зенитному углу и по азимуту, взятыми из инклинограммы скважины в интервале подвески насосного агрегата, определяют величину зенитного угла в месте подвески насосного агрегата с использованием полученных значений по известному соотношению определяют величины пространственных темпов набора кривизны ствола скважины для ствола скважины с постоянными пространственными темпами набора кривизны допустимую длину насосного агрегата [L_A], вписанного в ствол скважины, в зависимости от повышения или снижения угла наклона скважины определяют с использованием предложенных соотношений, для ствола скважины с разными величинами пространственного темпа набора кривизны сначала определяют допустимую длину части насосного агрегата, вписанного в ствол скважины с пространственным темпом набора кривизны первого участка ₁, затем определяют длину части насосного агрегата l₁, размещенного на участке ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₂ и вписанного в участок ствола скважины с пространственным темпом набора кривизны ₁ из соотношений согласно фиг. 1 и 2:

при повышении угла наклона скважины

при снижении угла наклона скважины

подставляя полученные величины в предложенные соотношения в зависимости от повышения или снижения угла наклона скважины, определяют допустимую длину насосного агрегата [L_A] вписанного в ствол скважины, с пространственными темпами набора кривизны ₁ и ₂ сравнивают длину подобранного насосного агрегата [L_A] с допустимой длиной [L_A] насосного агрегата.

При выполнении условия L_A [L_A] размещения без изгиба насосного агрегата в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины насосный агрегат 3 опускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 4 на глубину подвески Н ствола.

В случае, когда условие L_A [L_A] размещения без изгиба насосного агрегата в интервале подвески в искривленных участках ствола скважины, насосный агрегат 3 опускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 4 на глубину подвески Н_c насосного агрегата.

В случае, когда условие L_A [L_A] размещения насосного агрегата без изгиба в интервале подвески ствола не выполняется, подбирают насосный агрегат с наименьшим поперечным габаритом D₁ и (или) меньшей длиной насосного агрегата L_A и повторяют операции по определению допустимой длины [L_A] насосного агрегата, сравнению с длиной подобранного насосного агрегата и его спуску в скважину на глубину подвески Н_c насосного агрегата.

Предложенный способ позволяет повысить наработку до отказа установок погружных центробежных насосных агрегатов в искривленных скважинах, максимально сократить их “полеты” на забой скважины и уменьшить материальные затраты на ремонт неаварийных и аварийных (“полетных”) скважин.

Источник информации

1. СТП 01-014-99. Стандарт ОАО “ЛУКОЙЛ”. Методика определения допустимой кривизны ствола скважины в интервале подвески УЭЦН. - М.,1999, с. 6.