СПОСОБ ЗАПУСКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Российский патент 2009 года по МПК F04D13/10 F04D9/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к эксплуатации электроцентробежных насосов для подъема жидкости из скважин, преимущественно высоковязкой нефти.

Известен способ запуска центробежного насоса, установленного в скважине на насосно-компрессорных трубах, путем создания положительной разности давлений на входе и выходе насоса, раскрутку ротора в турбинном режиме и включения электродвигателя насоса. [Каплан Л.С. Особенности эксплуатации обводненных скважин погружными центробежными насосами. Обзорная информация, Москва]

Недостаток способа - сложность технологии запуска и потребность в дополнительном поверхностном насосе.

Наиболее близким к изобретению является способ запуска центробежного насоса после длительных остановок, установленного в скважине на насосно-компрессорных трубах, путем включения электродвигателя насоса (SU 1019111 А, 23.05.1983). В известном способе насос откачивает газированную жидкость, а положительную разность давлений на входе и выходе насоса осуществляют путем выпуска газа из верхней части колонны труб.

Недостаток способа заключается в том, что он может быть применим только при сравнительно высоких газовых факторах и непродолжительных остановках, так как при длительных остановках (более 8 часов) скважина оказывается заполненной дегазированной продукцией, поэтому раскрутка ротора в турбинном режиме не может быть осуществлена.

Дело в том, что при длительных остановках (более 8 часов), скважина и насосно-компрессорные трубы оказываются заполненньми продукцией повышенной вязкости и плотности. Плотность и вязкость дегазированной нефти значительно превосходят характеристики для газированной нефти как из-за отсутствия в ней легких фракций, так и из-за более низкой температуры в стволе скважины по сравнению с пластовой. При этом в скважине устанавливается статический уровень Н_ст (см. фиг.1), высота которого определяется пластовым давлением и плотностью дегазированной нефти. Если в этом положении включить электродвигатель насоса, уровень в скважине начнет снижаться до положения динамического уровня, насос будет подавать продукцию высокой вязкости и плотности, но при этом из-за перегрузки электродвигателя высока вероятность его выхода из строя, что сопряжено с необходимостью замены насоса с проведением подземного ремонта.

Задачей изобретения является создание способа запуска центробежного насоса после длительных остановок, который сводит к минимуму вероятность отказа электродвигателя установки из-за перегрузок при запуске.

Технический результат достигается тем, что в способе запуска центробежного насоса после длительных остановок, установленного в скважине на насосно-компрессорных трубах, путем включения электродвигателя насоса согласно изобретению запуск осуществляют в два этапа: сначала включают электродвигатель на время, достаточное для подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах на высоту, составляющую 60-70% от величины статического уровня, затеи отключают на время восстановления статического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины на 80-90%, после чего электродвигатель запускают на постоянную работу.

Схема осуществления способа показана на чертежах, где:

На фиг.1 изображен центробежный насос в скважине перед запуском.

На фиг.2 - то же, во время запуска.

Обозначения, используемые на чертежах:

1 - погружной центробежный насос;

2 - насосно-компрессорные трубы;

3 - обсадная колонна скважины.

H_ст - статический уровень в скважине;

H_дин - динамический уровень в скважине;

H_пр - положение уровня в насосно-компрессорных трубах на втором этапе при запуске насоса по изобретению;

ρ_∂н - плотность дегазированной нефти;

ρ_гн - плотность газированной нефти,

Способ запуска центробежного насоса 1 после длительных остановок осуществляют в два этапа.

На первом этапе включают электродвигатель насоса 1 на время, достаточное для подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах 2 на промежуточную высоту H_пр, составляющую 60-70% от величины статического уровня H_ст (фиг.2), при этом уровень жидкости в затрубном пространстве понижается, затем электродвигатель отключают. Продолжительность отключения должна быть такова, чтобы уровень жидкости в затрубном пространстве обсадной колонны 3 скважины восстановился на высоту, составляющую 80-90% от статического уровня Н_ст. Восстановление уровня происходит за счет поступления в скважину из пласта газированной нефти с более высокой (пластовой) температурой и пониженными вязкостью и плотностью ρ_гн. Теплая легкая маловязкая нефть всплывает в жидкости, заполняющей обсадную колонну 3 скважины, и поступает к приему насоса 1 и в затрубное пространство скважины.

На втором этапе, после восстановления уровня на 80-90% от статического, электродвигатель насоса 1 запускают на постоянную работу.

Таким образом, предлагаемый способ запуска центробежного насоса 1 характеризуется новыми технологическими операциями.

1. Включение электродвигателя на время, достаточное для подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах на промежуточную высоту H_пр, составляющую 60-70% от величины статического уровня H_ст.

2. Отключение электродвигателя на восстановление уровня жидкости в затрубном пространстве 3 скважины на высоту, составляющую 80-90% от статического уровня

H_ст. Восстановление уровня происходит за счет поступления в скважину из пласта газированной нефти с более высокой (пластовой) температурой, пониженной вязкостью и пониженной плотностью.

Восстановление уровня начинается сравнительно с высокой скоростью, а затем она постепенно затухает, поэтому не имеет смысла дожидаться полного восстановления уровня, а следует ограничиться величиной 80-90%. Скважины, эксплуатирующиеся погружными центробежными насосами, имеют высокий коэффициент продуктивности и, как правило, в течение 25-35 мин уровень восстанавливается на указанную величину.

3. Запуск электродвигателя насоса на постоянную работу после восстановления уровня жидкости в затрубном пространстве скважины на 80-90%. При этом теплая, легкая, маловязкая нефть всплывает в жидкости, заполняющей скважину, и поступает к приему насоса и в затрубное пространство скважины.

Включение электродвигателя на время, достаточное для подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах на промежуточную высоту H_пр, составляющую 60-70% от величины статического уровня H_ст, с последующим его отключением позволяет избежать перегрузки электродвигателя, так как давление на выходе насоса 1 окажется на 60-70% меньше, чем при работе без отключения. Такой вывод следует из следующих очевидных равенств:

давление на выходе насоса при запуске в один этап составит

P₁=ρ_∂нg·H_cт,

где g - ускорение силы тяжести.

При включении электродвигателя на время подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах 2 на промежуточную высоту Н_пр=0,7Н_ст, насос будет развивать давление

P₂=ρ_∂нg·H_пр≈ρ_∂нg·0,7H_cт.

Другими словами, P₂≈0,7P₁.

При дальнейшей работе насоса и подъеме жидкости в насосно-компрессорных трубах от промежуточной высоты H_пр до устья скважины давление будет расти, но в меньшей степени, чем при запуске традиционным методом в один этап, так как насос будет поднимать теплую, газированную маловязкую нефть плотностью ρ_гн≤ρ_∂н и давление Р₂ при этом всегда будет меньше, чем 0,7P₁.

Таким образом, предлагаемый способ запуска центробежного насоса обладает следующими преимуществами:

- запуск центробежного насоса по изобретению осуществляется при меньших давлениях, чем при традиционном способе запуске в один этап;

- запуск при меньших давлениях страхует двигатель от пусковых перегрузок;

- способ осуществим при любых величинах газового фактора;

- для осуществления способа запуска не требуется дополнительного оборудования и установок;

- способ особенно эффективен при запуске насосов после подземного ремонта в скважинах, задавленных тяжелой жидкостью.

Пример осуществления

В скважине на глубине 1400 м установлен погружной центробежный насос.

Статический уровень жидкости H_ст - 1000 м.

Динамический уровень жидкости H_д - 1200 м.

Положение уровня в насосно-компрессорных трубах на втором этапе при запуске насоса по изобретению H_пр = 700 м.

Плотность дегазированной нефти ρ_∂н=850 кг/м³.

Плотность газированной нефти в условиях приема насоса ρ_гн=600 кг/м³.

Давление на выходе насоса при запуске в один этап (фиг.1. А) составит:

P₁=ρ_∂нg·H_ст=85 кгс/см².

Давление на выходе насоса при запуске по изобретению (фиг.2) составит на первом этапе:

P¹=ρ_∂нg·0,7H_ст=95,5 кгс/см².

На втором этапе:

Р²=ρ_гнg·(H_ст-H_пр)=18 кгс/см².

Давление на выходе насоса при запуске по изобретению (фиг.2) на втором этапе составит:

P₂=P¹+P²=59,5+18=77,5 кгс/см².

Таким образом, по изобретению насос будет запущен при меньшем давлении на выходе насоса на величину (85-77,5)=7,5 кгс/см²

Изобретение относится к эксплуатации электроцентробежных насосов для подъема высоковязкой дегазированной жидкости из скважин. Способ запуска центробежного насоса 1 после длительных остановок, установленного в скважине 3 на насосно-компрессорных трубах 2, путем включения электродвигателя насоса 1 осуществляют в два этапа. Сначала включают электродвигатель на время, достаточное для подъема вязкой дегазированной жидкости с плотностью ρ_∂н в насосно-компрессорных трубах 2 на высоту H_пр, составляющую 60-70% от величины статического уровня H_ст. Затем отключают на время восстановления статического уровня Н_ст жидкости в затрубном пространстве скважины 3 на 80-90%. Восстановление уровня Н_ст происходит за счет поступления в скважину из пласта газированной нефти с более высокой температурой и пониженными вязкостью и плотностью ρ_гн. После чего электродвигатель запускают на постоянную работу. Изобретение направлено на сведение к минимуму вероятности отказа электродвигателя центробежного насоса из-за перегрузок при запуске после длительных остановок. 2 ил.

Способ запуска центробежного насоса после длительных остановок, установленного в скважине на насосно-компрессорных трубах, путем включения электродвигателя насоса, отличающийся тем, что запуск осуществляют в два этапа: сначала включают электродвигатель на время, достаточное для подъема жидкости в насосно-компрессорных трубах на высоту, составляющую 60-70% от величины статического уровня, затем отключают на время восстановления статического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины на 80-90%, после чего электродвигатель запускают на постоянную работу.