Тема 5.Технология и техника для подъёма растворов из геотехнологических скважин. - презентация

1 Тема 5. Технология и техника для подъёма растворов из геотехнологических скважин

2 Опробование планируемого раствора подъемного оборудования проводится после завершения всех работ по сооружению скважины (включая освоение) и оборудования ее средствами раствора подъема и контрольно-измерительными приборами. Непосредственно перед вводом в эксплуатацию каждая технологическая скважина опробуется пробно- эксплуатационной откачкой, которая выполняется с целью установления соответствия дебита (приемистости) скважины и производительности раствора подъемного оборудования проектным параметрам. Пробно-эксплуатационная откачка проводится в течение 2–3 смен в напорных условиях и 5–7 суток в безнапорных с производительностью не ниже проектной. В процессе откачки каждые 3 часа проводятся замеры дебита (расхода) и динамического уровня.

3 Требования, предъявляемые к раствору подъемным средствам: производительность откачки должна соответствовать проектным технологическим параметрам добычи; должна обеспечиваться устойчивая работа с высокой производительностью в течение длительного времени при наличии в растворе механических взвесей, а также в условиях высоких и низких температур; раствора подъемные средства должны быть изготовлены из материалов, стойких к длительному воздействию продуктивных растворов; должна обеспечиваться высокая унификация и взаимозаменяемость раствора подъемных средств.

4 Средства для откачек продуктивного раствора из скважин Для откачки раствора из скважин применяются следующие водоподъемники : погружные электронасосы, устанавливаемые внутри скважины; эрлифты; РЕЖЕ: горизонтальные поверхностные насосы; оборудование устья самоизливающейся скважины.

5 Длительное время основным оборудованием, обеспечивающим подъем продуктивных растворов из откачных скважин, были эрлифты. Широкое их применение в первый период внедрения метода ПВ объясняется простотой конструкции, надежностью в работе. Оборудование эрлифта состоит из компрессора, воздухопроводных раствора подъемных труб и смесителя.

6 Суть действия эрлифта Подаваемый под давлением в нижнюю часть трубы воздух, образовывает в растворе подъемной трубе воздушную эмульсию (смесь раствора и пузырьков воздуха), которая будет подниматься благодаря разности удельных весов эмульсии в трубе и раствора в скважине. Рас- твор воздух

7 h Минимальная глубина установки смесителя эрлифта определяется высотой подъема жидкости (т. е. расстоянием от уровня излива водно-воздушной смеси до динамического уровня) из выражения H = kh, где Н – глубина установки смесителя. (от уровня излива), м; h – динамический уровень жидкости,м k – коэффициент погружения; Наиболее эффективной считают работу эрлифта при значениях k = 2,0 – 2,5.

8 В практике эрлифтной откачки растворов из скважин подземного выщелачивания нашли применение несколько конструкций эрлифтов с коаксиальным и параллельным размещением воздухоподающих и раствора подъемных труб. При эрлифтном способе раствора подъема в скважинах небольшого диаметра (100–140 мм), обсаженных полиэтиленовыми трубами, преимущественно применяется эрлифт с коаксиальным (концентрическим расположением труб).

9 При этом нагнетание воздуха осуществляется по центральной колонне полиэтиленовых труб, а обсадная колонна используется в качестве подъемной. Основным недостатком такой конструкции эрлифтного подъема является увеличенный удельный расход воздуха (до 60 м 3 на 1 м 3 раствора) в связи с трудностью правильно подобрать площадь сечения воздухоподающих шлангов и межтрубного зазора с учетом производительности скважины.

10 Схема эрлифта с центральной воздухоподающей трубкой Наиболее рациональна схема эрлифта с центральной воздухоподающей трубой и дополнительной растворе подъемной колонной, расположенными в эксплуатационной колонне труб. При этом нижний конец растворе подъемной колонны целесообразно опускать в зону фильтра, так как это способствует лучшей очистке скважины от песка. 1 – эксплуатационная колонна; 2 – фильтр; 3 – раствора подъемная труба; 4 – воздухоподающая труба; 5 – смеситель; 6 – пьезометрическая трубка; 7 – сепаратор

11 Воздухоподающую колонну располагают в зависимости от пьезометрического уровня раствора в скважине, производительности откачки и глубины погружения смесителя. Система оборудуется пьезометрической трубкой диаметром 10–20 мм, опускаемой ниже расчетного динамического уровня на 5–10 м. Правильный выбор диаметров труб воздухоподающей и растворе подъемной колонн на различных глубинах определяет не только КПД системы, но и ее работоспособность и технико- экономические показатели. Рекомендуется при подаче эрлифта 5, 10 и 15 м 3 /час раствора принимать диаметры воздухоподающих шлангов (труб) 15, 20 и 25 мм и диаметры раствора подъемных труб, соответственно, 40, 50 и 70 мм.

12 Основными достоинствами эрлифтов являются: простота конструкции и высокая надежность работы в условиях агрессивных сред и высоких температур; отсутствие трущихся и вращающихся частей позволяет использовать эрлифты без ремонта в течение продолжительного времени, иногда в течение всего периода отработки месторождения; высокая эффективность работы при наличии в растворах различных взвесей, а также песка и кусочков глинистых пород;

13 возможность проведения комплексных исследований в скважинах (замеры уровня раствора, отбор проб и др.) без применения дополнительных устройств (уровнемеров, пробоотборников и др.) и без демонтажа скважинного оборудования; возможность очистки при фильтровой зоны скважины и фильтров от песка и продуктов кольматации в процессе эксплуатации скважин; освоение откачных скважин и их дальнейшая эксплуатация осуществляются одним эрлифтом, что способствует сокращению дополнительных затрат на монтаж раствора подъемного оборудования;

14 возможность использования реверсивного движения рабочих и продуктивных растворов, что позволяет использовать в течение определенного времени откачные скважины при ПВ либо в качестве нагнетательных, либо откачных. При этом демонтаж эрлифта не производится, а выщелачивающий раствор подается через эксплуатационную колонну или через систему труб эрлифта; можно регулировать производительность откачки растворов в широких пределах, используя при этом дистанционное управление величиной расхода и давления сжатого воздуха в воздухоподающем коллекторе. Главный недостаток: Высокий расход энергии вследствие низкого КПД эрлифтного подъема (не более 10 %). Расход электроэнергии в среднем в 4 раза выше, чем при применении погружных электрических насосов.

15 Глубинный насос с погружным электродвигателем

16 Схема насоса с погружным электродвигателем 1–электродвигатель 2–насос 3–сетка 4–раствора подъемные трубы 5–электроподвод 6–манометр 7–вентиль

17 К настоящему времени проведены большие работы по созданию и изготовлению электрических погружных скважинных насосов в коррозионно-стойком исполнении. Основные преимущества погружных электрических насосов в скважинах подземного выщелачивания металлов: а) обеспечивается стабильность подачи растворов на перерабатывающий комплекс в условиях больших глубин; б) обеспечивается подача продуктивных растворов из технологических скважин на перерабатывающий комплекс без дополнительных насосных станций; в) уменьшаются пескование и кольматация при фильтровой зоны скважины и фильтров, а также износ раствора подъемного оборудования; г) КПД в расходовании электроэнергии выше, чем при применении эрлифтов и гидроэлеваторов.

18 Применение того или иного типа насосов определяется: I) заданным дебитом откачки Q; 2) положением динамического уровня h дин воды в скважине.

19 Насосы с погружным электродвигателем предназначены для эксплуатационных откачек с больших глубин (h ст более 5 м) и большой производительностью. Важным условием их успешной эксплуатации является чистота откачиваемой воды.

20 В настоящее время Лермонтовский электромеханический завод для подъема агрессивных растворов выпускает погружные центробежные скважинные электронасосы ЭЦНК4 (4 дюйма) и ПЭН6 (6 дюймов), которые изготавливаются из хромоникелевой нержавеющей стали. Электродвигатель закрытого типа с блоком двойных торцевых уплотнений для песка защиты, полость статора залита водой, подшипники скольжения – резинометаллические и из силицированного графита. Подшипники из силицированного графита позволяют агрегатам работать в пескующих скважинах.

21 Характеристики перекачиваемой жидкости должны соответствовать следующим показателям: температура не более 95 °С; водородный показатель (Ph) – от 2 до 9; общая минерализация (сухой остаток) – не менее 1500 мг/л; содержание твердых механических примесей: а) постоянный режим работы – 0,1 г/л; б) кратковременный режим работы – 1–2 г/л; максимальный размер твердых частиц – 0,2 мм.

22 Технические характеристики насосов Наименование параметров Обознач. агрегата Напор намин., м Подача при намин. напоре, м 3 Мощ-ность на валу эл. дв., к Вт Внеш-ний диаметр, мм Диаметр обсадной колонны, дюйм/мм Материал ы ПОГРУЖНЫЕ НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ ТИПА ЭЦНК-4 ЭЦНК ,02,5964/100Н/С; Т ЭЦНК ,04,0964/100Н/С; Т ЭЦНК ,05,5964/100Н/С; Т ЭЦНК ,0 964/100Н/С; Т ЭЦНК ,0 964/100Н/С; Т ПОГРУЖНЫЕ НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ ТИПА ПЭН-6 ПЭН ,51456/152Н/С ПЭН ,51456/152Н/С ПЭН ,01456/152Н/С ПЭН ,01456/152Н/С ПЭН ,01456/152Н/С ПЭН ,01456/152Н/С Н/С – нержавеющая сталь, Т – титан

23 Погружные насосы практически не нуждаются в ремонте, они вырабатывают порядка 30 тысяч часов. Однако необходимо постоянно проводить ревизию и в случае необходимости менять рабочие колеса

24 Установка бес трубного раствора подъема Предназначена для подъема продуктивных растворов с помощью электрических погружных насосов типа ЭЦНК и ПЭН по обсадной (эксплуатационной) колонне из полиэтиленовых труб типа ПВП-225 Т Рис. и ПВП-210 СТ. При применении насосных установок для бес трубного подъема продуктивных растворов эксплуатационная (обсадная) колонна откачной скважины на поверхности оборудуется металлическим патрубком с меньшим внутренним диаметром в месте установки центробежного насоса. 1 – оголовок скважины; 2 – токопроводящий кабель; 3 – эксплуатационная колонна; 4 – пакер; 5 – опорный патрубок

25 После спуска в скважину обсадной колонны и тампонажа затрубного пространства участок выше металлического патрубка должен быть опрессован на давление до 2 МПа с целью оценки герметичности колонны. Затем в скважину опускают погружной насос с пакером и токопроводящим кабелем. После установки насоса устье скважины оборудуют герметичным оголовком. К основным недостаткам бес трубного раствора подъема можно отнести следующие: жесткая установка насосов по глубине скважины требует знания положения уровня раствора и его колебаний за весь период эксплуатации. происходит усложнение конструкции скважины и технологии ее сооружения вследствие затруднений при цементировании затрубного пространства

26 Горизонтальные поверхностные центробежные насосы Горизонтальные центробежные насосы применяют для откачек раствора из скважин, если динамический уровень раствора не снижается более на 6-7 м от поверхности земли. Центробежные насосы забирают и подают воду за счет центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Раствор по всасывающему патрубку 3 поступает в насос за счет разряжения, создаваемого рабочим колесом 1. При быстром вращении колеса раствор под действием центробежной силы отбрасывает к периферии в спиральный диффузор 2, из которого он отводится по нагнетательному патрубку 4.

27 Насосы типа ЦНСК предназначены для перекачивания нейтральных и кислотных вод с водородным показателем рН 3,5-8,5, с массовой долей механических примесей не более 0,2% и размером твердых частиц не более 0,2 мм и температурой перекачиваемой воды от 1 до 45ºС.

28 Общая схема горизонтального центробежного насоса 1-насос; 2-электродвигатель; 3 -скважина; 4 –обсадная труба; 5 -раствора подъемная колонна; 6 -приемный клапан; 7-задвижка; 8-нагнетательная линия h д -динамический уровень

29 Самоизливающиеся скважины Раствороподъемные средства не применяются при подземном выщелачивании металлов в том случае, когда уровень напорных вод продуктивных горизонтов превышает отметку поверхности земли. В этом случае отбор технологических растворов из откачных скважин будет происходить за счет самоизлива.

30 Оборудование устья самоизливающейся скважины 1-обсадная колонна, 2-герметизатор устья, 3- раствора подъемная колонна, 4-нагнетательная линия, 5-задвижка. h дин - выше уровня устья скважины

31 Самоизливающася скважина (Артезианская)