авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование технологии эксплуатации малодебитных и высокообводненных добывающих скважин механизированного фонда

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276

На правах рукописи

Болотов Владимир Владимирович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

МАЛОДЕБИТНых и высокообводненных

ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН механизированного ФОНДА

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Карамышев Виктор Григорьевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук Гильманова Расима Хамбаловна кандидат технических наук Пиядин Михаил Николаевич
Ведущее предприятие ГАНУ «Институт нефтегазовых технологий и новых материалов», г. Уфа

Защита диссертации состоится 26 ноября 2009 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 26 октября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из причин снижения показателей добычи нефти в России является то, что имеющиеся в настоящее время мощности и применяемые нефтедобывающими предприятиями технологии не соответствуют изменившейся структуре разведанных запасов. Возросло число месторождений с высокой выработанностью и обводненностью запасов. Опережающая выработка высокопродуктивных залежей привела к накоплению на балансе низкодебитных объектов. Себестоимость добычи нефти из малодебитных скважин значительно превышает среднепромысловую себестоимость добываемой нефти. Поэтому проблема повышения технико-экономических показателей эксплуатации малодебитных скважин остаётся актуальной и является важной в области техники и технологии добычи нефти. Компонентный состав имеющихся в настоящее время скважинных твёрдых и жидких отложений характеризуется резким увеличением содержания твёрдых составляющих, гидратов, солей и продуктов коррозии.

На сегодняшний день на месторождениях Западной Сибири, Урала и Поволжья из-за старения фонда скважин значительно возросла их обводненность (более 90 %) и, как следствие, усилились процессы солеотложения. Наиболее интенсивное образование солевых отложений происходит в скважине на приеме насоса, в его рабочих органах и в насосно-компрессорных трубах (НКТ). Дальнейшее отложение солей с меньшей интенсивностью происходит в системах нефтесбора, нефтеподготовки и поддержания пластового давления.

В осложненных условиях эксплуатации добыча нефти установками скважинных штанговых насосов (УСШН), которыми оснащено более 40 % фонда скважин и практически 90 % фонда малодебитных скважин, часто нерентабельна. Из-за снижения цен на нефть стабильную рентабельность можно обеспечить только за счет снижения себестоимости добываемой нефти, которая на
30…50 % зависит от энергозатрат, эксплуатационных затрат, в том числе затрат на проведение ремонтных работ.

Анализ промысловых данных показывает, что, несмотря на постоянно совершенствуемый комплекс организационно-технических мероприятий, ремонтные работы по ликвидации аварий со штангами (обрывов и отворотов) стабильно составляют около 30 % от числа всех текущих ремонтов. При этом большинство обрывов происходит либо на участках резкого искривления профиля скважины, либо в нижней части колонны штанг.

Анализ литературных источников и патентных материалов также показал, что перечисленные проблемы рассматриваются без адаптации полученных результатов к защите глубинно-насосного оборудования (ГНО), особенно в условиях поздней стадии эксплуатации месторождений и скважин малодебитного фонда. Процессы глубинно-насосной эксплуатации скважин на поздней стадии разработки месторождений относятся к сложным. Это обусловлено наличием большого количества взаимосвязанных факторов, а также не поддающихся контролю довольно большого количества технологических и усложняющих нормальную работу скважин параметров, что затрудняет их комплексную разработку и изучение. Решению этих проблем посвящены исследования В.Е. Андреева, А.Н. Адонина, А.С. Вирновского, В.П. Максимова, И.Т. Мищенко,
Р.Я. Кучумова, М.М. Саттарова, Ю.В. Зайцева, Г.В. Молчанова, Ю.В. Пчелинцева, М.М. Загирова, Р.А. Максутова, Н.И. Хисамутдинова, С.Г. Бабаева,
Я.М. Кагана, М.Д. Валеева, С.Г. Валишина, Х.Г. Давлетшина, К.У. Уразакова, В.Г. Карамышева, Б.Б. Крумана, Л.С. Каплана и многих других.

Исследованию вопросов рациональной разработки нефтегазовых месторождений с применением различных методов оптимизации посвящены работы А.Х. Мирзаджанзаде, И.М. Муравьёва, Р.Г. Касимова, А.Г. Гумерова, Г.Г. Вахитова, Н.Н. Репина, Г.С. Степановой, Р.Н. Дияшева, Ю.П. Желтова, В.В. Шайдакова, А.И. Акульшина и других.

В сложившейся ситуации возникла необходимость разработки новых технологий интенсификации добычи для рентабельной эксплуатации скважин в осложнённых условиях и, в первую очередь, усовершенствования используемых технологий.

В последнее время наметились новые направления в решении перечисленных проблем, в связи с чем появилась необходимость в их обобщении, анализе, развитии и практической реализации.

Основные исследования по диссертационной работе выполнены в соответствии c Постановлением Правительства Российской Федерации от 1 ноября
1999 г. № 1213 «О мерах по вводу в эксплуатацию бездействующих, контрольных и находящихся в консервации скважин на нефтяных месторождениях», Постановлением Правительства Республики Башкортостан от 6 декабря 2005 г. № 268 об утверждении программы «Интенсификация нефтегазоизвлечения трудноизвлекаемых запасов углеводородов, разработка и внедрение обновлённых технологий и технических средств в нефтегазовых отраслях» на 20062008 годы.

Целью настоящей работы являются разработка научно обоснованных технологических и конструктивных решений, направленных на предупреждение обрывности насосных штанг в процессе добычи обводненной нефти, и внедрение на их основе эффективных профилактических мероприятий и устройств по предотвращению осложнений в интенсивно искривлённых скважинах.

Основные задачи работы

1. Изучение технологии предупреждения обрывности насосных штанг и предотвращения их усталостно-коррозионного разрушения в скважинах с интенсивными темпами набора кривизны, продукцией повышенной обводнённости и минерализации.

2. Разработка технических средств предотвращения обрыва штанг с учетом особенностей профиля скважины и режимных параметров над насосом, в начале и конце участка резкого искривления.

3. Разработка технологии эксплуатации обводненной скважины, обеспечивающей защиту плунжерной пары от заклинивания, задира и катастрофического износа без использования присадок и дозировочного оборудования.

4. Разработка устройства для обеспечения поочерёдной откачки воды и нефти из высокообводнённых скважин для снижения усталостно-коррозион-ного разрушения подземного оборудования, предупреждения эмульгирования нефти в условиях поздней стадии эксплуатации месторождений.

5. Разработка комплекса мероприятий по внедрению обновлённых технологий и технических средств в практику работы добывающих компаний применительно к фонду скважин повышенной обводнённости.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач основано на комплексном подходе с использованием методов статистического анализа.

Для подтверждения выводов и реализации предложенных методов использованы экспериментальные данные, полученные при опытно-промышленных испытаниях.

Научная новизна:

– проведена классификация типов интенсивно искривленных скважин, являющаяся ключевым методическим положением для количественного расчета нагрузок на насосы;

в зависимости от величины зенитного угла и интенсивности искривления ствола выделены типы наклонно направленных скважин (ННС);

– разработаны профилактические меры по нейтрализации негативного влияния на подземное оборудование различных факторов;

– установлено влияние кривизны скважин на условия работы штанг и штанговых насосов.

Основные защищаемые положения:

– критериями по подбору скважин, предпочтительных для первоочередного оснащения штанговыми колоннами с шарнирными муфтами, являются интенсивно искривлённые скважины, особенно на участках знакопеременной кривизны с максимальными темпами её набора;

– гибкое байонетное соединение насосных штанг, рекомендуемое к использованию на месторождениях Западной Сибири, характеризующихся интенсивным искривлением скважин и повышенной коррозионной активностью пластовых и техногенных вод;

– устройство для добычи нефти из осложнённых скважин, оснащённых бесштанговыми насосами.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработанные при участии автора методические рекомендации и технические средства позволяют устранить причины обрывности насосных штанг и найти пути их предупреждения. Разработаны технические устройства для снижения межремонтного периода работы интенсивно искривлённых скважин в условиях усталостно-коррозионного износа. Методические рекомендации и комплекс технических решений используются на месторождениях ТПП «Лангепаснефтегаз» ОАО «ЛУКОЙЛЗападная Сибирь».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались:

на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках VII Конгресса нефтегазопромышленников России (Уфа, 2007 г.);

на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» в рамках XVI международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии-2008» (г. Уфа, 2008 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 работ, получено 2 патента РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка использованной литературы, включающего 105 наименований. Содержит 120 страниц машинописного текста, 14 таблиц и 18 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована её актуальность, сформулированы цель и основные задачи работы, показаны её научная новизна и практическая ценность.

В первой главе приведены результаты анализа опыта эксплуатации скважинных насосных установок малодебитных и высокообводнённых добывающих скважин механизированного фонда. На рисунке 1 приведено распределение количества скважин действующего фонда по способам эксплуатации на примере ОАО «НК «Роснефть».

Рисунок 1 Распределение количества скважин действующего фонда

ОАО «НК «Роснефть» по способам эксплуатации

На рисунке 2 показаны причины осложнений при эксплуатации УСШН в ОАО «НК «Роснефть».

  Причины осложнений при эксплуатации УСШН в ОАО «НК «Роснефть» Как-1

Рисунок 2 Причины осложнений при эксплуатации УСШН

в ОАО «НК «Роснефть»

Как показал анализ, у специалистов различных институтов (СибНИИНП, МИНХ и ГП, ПермНИПИнефть, БашНИПИнефть, ВНИИнефть) нет общепризнанных оценок влияния кривизны скважин на работу глубинных насосов. Недостаточно однозначных количественных оценок, пригодных для надежного использования на промысле. Не разработаны удобные и применимые на практике методики оценки и вычисления ряда показателей кривизны скважин и нагрузок. Соответственно отдельные специалисты и предприятия применяют разноплановые методы повышения работоспособности штанговых насосов в интенсивно искривленных скважинах.

К примеру, в ОАО «Татнефть» приоритетное внимание уделяется наклонно направленным скважинам с максимальными абсолютными значениями зенитного угла, методам борьбы с утечками через клапаны насоса в ННС. Проведенные исследования показали, что при подвеске насоса в интервале с кривизной 6 градусов на 10 м происходит заклинивание насоса, а в интервале с абсолютными значениями зенитного угла более 42 градусов неизбежна потеря устойчивости работы клапанов. В технических условиях на бурение новых ННС требуется, чтобы в зоне подвески насоса кривизна скважины была не более
3 минут на 10 м, а максимальный зенитный угол не должен превышать 40 градусов. В то же время считается, что при величинах зенитного угла менее 20 градусов изменения азимута можно не учитывать (Руководство по эксплуатации скважин ОАО «Татнефть», стр. 163-165).

В ОАО «АНК «Башнефть» наибольшее внимание уделяют методам обеспечения максимальной производительности насоса в ННС. Проведенные исследования показали, что особенности профиля скважины существенно влияют на максимальную производительность насоса. Институтом «БашНИПИнефть»
установлено, что при абсолютных значениях зенитного угла 15, 45, 60 градусов максимальная производительность насоса снижается соответственно на 10, 25, 40 %. Из методов защиты насосов в интенсивно искривленных скважинах наиболее часто используются роликовые и шарнирные центраторы, а также амортизаторы вибраций.

В ОАО «Томскнефть» наибольшее внимание уделяется методам защиты глубинно-насосного оборудования в интервалах знакопеременной кривизны скважин. В ОАО «Сургутнефтегаз» определяющим методом повышения долговечности считается защита оборудования в интервалах максимального значения зенитного угла и интенсивности набора кривизны.

В США основным методом уменьшения влияния интенсивного искривления скважин признается бурение наиболее качественных наклонно направленных скважин, без резких искривлений. Естественно, что повышается стоимость бурения, но при этом число интенсивно искривленных (аварийных) скважин в США незначительно, а показатели кривизны скважин в процессе глубиннонасосной эксплуатации их считают второстепенными. В свою очередь, сравнительный анализ долговечности российских и зарубежных штанговых насосов показывает возможность роста межремонтного периода УШГН в России за счет применения оборудования ведущих зарубежных фирм на 25…40 %.

Тем не менее, одним из важнейших отличий, осложняющих работу глубинных насосов, является интенсивное искривление скважин вследствие низкого качества их строительства. В интенсивно искривленных скважинах наряду с продольными динамическими нагрузками на штанги действуют поперечные динамические нагрузки, асимметричность циклов нагружения, дополнительные изгибающие, скручивающие усилия, а также упругие пространственные деформации штанг, особенно на участках знакопеременной кривизны.

Как показали исследования А.В. Локтева, профиль 62,5 % скважин Западной Сибири не соответствовал российским стандартам по ограничению интенсивности искривления ствола. Интенсивность набора кривизны 18 % скважин достигала 5 градусов на 10 м. К скважинам такого сложного профиля отечественные и импортные глубинные насосы не приспособлены. Это одна из основных причин неудачного внедрения импортных насосов на некоторых месторождениях.

Как показали исследования Ю.В. Пчелинцева, влияние кривизны начинается при значительно меньших отклонениях от вертикали. В результате анализа были выделены некоторые показатели кривизны, оказывающие приоритетное влияние на работу глубинных насосов в интенсивно искривленных скважинах. Типовой профиль пробуренных наклонно направленных скважин в Тюменской области, как правило, включает четыре интервала:

• вертикальный участок 20...200 м,

• участок интенсивного набора кривизны до 500 м,

• участок стабилизации зенитного угла до 1500 м,

• участок снижения интенсивности кривизны с последующим приближением к вертикали.

Тем не менее, вращение бурильного инструмента создает предпосылки смещения его в определенном направлении. Соответственно корректировка ствола, как правило, осуществляется в противоположном направлении. Проходка пород разных плотностей и углов напластования при различных параметрах работы бурового инструмента и качестве бурового раствора стимулирует появление дополнительных искривленных участков с индивидуальными и неповторимыми параметрами кривизны.

Существенное и активное влияние на характер и интенсивность протекания износа оказывает среда. Именно в таких условиях работают детали гидравлической части НКТ, колонна штанг, скважинные насосы, подверженные абразивному изнашиванию и воздействию специфических сред: промывочных жидкостей, нефти, газа, кислотных и других растворов. Наиболее активно идет коррозионно-механическое изнашивание штанговых муфт, протекающее при трении металлов, вступивших в химическое взаимодействие со средой.

Анализ исследования мест обрыва насосных штанг по ТПП «Лангепаснефтегаз» показал (таблица 1), что для штанг диаметром 19 мм около
70 % обрывов приурочены к интервалу до 250 мм от галтельной части, около
7 % от 250 до 500 мм, около 6 % в ниппельной части, т.е. в местах, наиболее тонких и подверженных нагрузкам, что соответствует местам максимальных напряжений расчётной схемы нагруженного стержня с резьбовой конечной частью (рисунок 3).

Рисунок 3 График обрывности штанг диаметром 19 мм

в ТПП «Лангепаснефтегаз»

Таблица 1 Анализ обрывности штанг диаметром 19 мм (мест обрыва)

за период январьиюль 2008 г.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.