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:     | 1 ||

Совершенствование технологий и технических средств для предупреждения и удаления солеотложений в добывающих скважинах (на примере месторождений ООО

-- [ Страница 2 ] --

Моделирование изменения солевой насыщенности попутно добываемых вод позволяет прогнозировать рост солеотложения, интенсивность солеотложения в скважине, погружном насосном оборудовании и нефтесборных коллекторах. Для этого использовались разработанные программные средства, созданные на основе алгоритмов Дж.Е. Одда и М.В. Томпсона. Были учтены ионный состав попутно добываемой воды на конкретной скважине, изменение термодинамических условий и парциального давления СО2 при движении скважинных флюидов в скважине, нагрев добываемых флюидов работающим погружным электродвигателем центробежного насоса и другие параметры.

Результаты моделирования служат основой для выявления зон солеотложения и являются необходимой информацией для разработки мер по предупреждению солеобразования.

В этой же главе рассмотрены вопросы предотвращения солеотложения в центробежных многоступенчатых секционных насосах. Эти насосы предназначены для перекачивания воды и жидкостей, имеющих сходные с водой свойства по вязкости, химической активности и температуре от 258 до 323 К (от минус 15 до 50 °С); подача составляет 30…350 м3/ч, напор 25…800 м, КПД 60…73 %.

Для повышения эффективности перекачки высокоминерализованных вод при одновременном снижении энергозатрат и сохранении напорных характеристик, а также исключения использования реагентов в ГУП «ИПТЭР» разработан центробежный насос. Он состоит из входного и напорного патрубков и узла рабочих колёс, в котором дополнительно до входного и после напорного патрубков используются изолирующие фланцевые соединения (ИФС), расходуемого патрубка (анода) и источника постоянного тока, обеспечивающих очищающее и антикоррозионное воздействие на внутренние поверхности входного и нагнетательного патрубков, корпуса и рабочих (напорных) колёс. Создаваемые в результате электрохимических реакций газовые пузырьки водорода, формирующиеся на внутренних поверхностях труб, обладают хорошей проникающей способностью в жидкой среде. Они создают на загрязнённой поверхности рабочих колёс микровоздействия в виде солей, нарушают сцепление загрязняющих микрочастиц со стальной поверхностью, обеспечивают разрушение солеотложений, создают их отрыв от стальной поверхности труб, и в последующем облегчают их удаление потоком транспортируемой жидкости.

На рисунке 4 представлена схема центробежного насоса с защитным устройством от солеотложений и коррозии.

1 центробежный насос; 2 изолирующие фланцевые соединения;
3, 4 – фланцы; 5 патрубок; 6 источник питания постоянного тока

Рисунок 4 Устройство для предотвращения солеотложений
при перекачке жидкостей высокой минерализации
в центробежных насосах систем сбора и транспорта нефти

При ионной (через электролит) связи между патрубком 5 и внутренними поверхностями насоса 1 и соответствующем подключении регулируемого источника питания 6 протекают четыре электрохимические реакции: растворение внутренней поверхности патрубка 5, электролиз свободной воды, восстановление растворенного кислорода и образование оксидной плёнки (магнетита) на корпусных и рабочих поверхностях центробежного насоса.

Электрохимическое воздействие осуществляют при следующих параметрах работы: напряжение постоянного тока 2…10 В, величина тока 10…25 А, минерализация воды 10…80 г/л.

Центробежный насос позволяет не только увеличить межремонтный период работы оборудования, но и регулировать скорость и степень очистки, а также формировать защитную плёнку с малой адгезией в активной зоне
насоса.

В четвёртой главе показаны примеры реализации технологий использования УЭЦН, работающих в режиме «автоадаптации и настройки на максимальный дебит», и оценки реального диапазона ее эффективной эксплуатации.

В ходе предварительных испытаний было установлено, что эффективный диапазон эксплуатации оборудования начинается при дебите жидкости от 40 м3/сут (рисунок 5), что не позволяло решить проблему эксплуатации скважин с низкими притоками.

  Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон 40…110 м3/сут) Для-9

  Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон 40…110 м3/сут) Для-10

Рисунок 5 Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон 40…110 м3/сут)

Для решения данной задачи была инициирована разработка насоса с измененной напорно-расходной характеристикой от 25 м3/сут (рисунок 6). На данный момент завершены испытания этих насосов, которые подтвердили указанные характеристики. Более того, инициирована разработка и проведены успешные испытания оборудования, стабильно работающего в диапазоне подач от 10 м3/сут, что, в свою очередь, способствует решению проблемы малодебитного фонда скважин.

  Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон 25…90 м3/сут) В практике-11

  Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон 25…90 м3/сут) В практике-12

Рисунок 6 Характеристика насоса ЭЦН АКМ (рабочий диапазон
25…90 м3/сут)

В практике химической обработки лифтируемой жидкости для предотвращения солеотложений в течение многих лет используется метод дозирования с использованием погружного скважинного контейнера.

Этот метод всегда оказывается эффективным вследствие высоких концентраций ингибитора в добываемой жидкости сразу после применения, однако может вызвать повышенное коррозионное разрушение эксплуатационной колонны.

Усовершенствованная конструкция ПСК (патент РФ № 85937) разработана для контролируемого долгосрочного ввода ингибитора в зону обработки в концентрациях, достаточно высоких для существенного замедления скорости протекания коррозии и предотвращения солеотложений, с одной стороны, а с другой стороны, для обеспечения эффективности и длительности воздействия. Особенностями конструкции являются отсутствие перфорационных отверстий в верхней части секций и наличие поршня, что позволяет снизить концентрацию реагента в начальный момент воздействия (рисунок 7) и увеличить рабочую концентрацию реагента в период испытания. Как показали расчёты, снижение высоты интервала перфорации секции в два раза позволит, не меняя объём реагента, повысить время воздействия в 1,75 раза.

1 секции контейнера; 2 шарнирная муфта; 3 – поршень;

4 – ингибитор гранулированный; 5 – окна перфорационные

Рисунок 7 Погружной скважинный контейнер

Дополнительно в качестве шарнирной муфты использовано соединительное устройство, состоящее из корпуса, неподвижной и подвижной относительно корпуса полумуфт (рисунок 8). Верхняя полумуфта, имеющая сферическую полость, вворачивается в корпус ПЭД. В нижней части ПЭД имеется сферическая полость, сопрягаемая с нижней частью сферической полости подвижной полумуфты. В месте их соединения выполнены канавки (под уплотнения) и сквозные отверстия, соединяющие их с полостью подвижной полумуфты. В корпусе размещаются установочные винты, причём отверстия в полумуфте выполнены таким образом, чтобы перемещения подвижной полумуфты в азимутальной плоскости не препятствовали её угловому перемещению относительно зенитного угла (поперечной оси). Использование шарнирных муфт позволяет снизить напряжения в УЭЦН, колонне НКТ, предотвратить износ ПСК и эксплуатационной колонны в интенсивно искривлённых скважинах.

1 – корпус; 2 – полумуфта нижняя; 3 полумуфта подвижная;

4, 5 – кольца уплотнительные; 6 винты установочные;

7 отверстия гладкие; А полость; В – фаска

Рисунок 8 – Муфта соединительная

Работа усовершенствованной конструкции ПСК (патент РФ 85937)
осуществляется следующим образом. После выделения порции активного реагента в окружающую жидкость наступает равновесие между ингибитором и жидкостью. Это условие равновесия устанавливает концентрационный градиент с наивысшей концентрацией ингибитора в начальный момент времени (при спуске) и минимальной концентрацией при заканчивании действия реагента (рисунок 9).

1 – вынос ингибитора с применением ПСК

Рисунок 1 – Сравнение выноса ингибитора

Хотя термальные эффекты, такие как конвекционные потоки, помогают распространению реагента сквозь толщу жидкости, всё же основная его транспортировка на приём ЭЦН происходит за счёт «захвата» растворённого ингибитора потоком притекающей сквозь перфорационные окна контейнера жидкости. Это, в свою очередь, ведёт к нарушению равновесия градиента концентрации и стимулирует выделение следующей порции реагента из контейнера с целью восстановления состояния равновесия. Количество реагента, уносимого потоком добываемой жидкости, зависит от дебита скважины, уровня турбулентности в зоне перфорации рабочей части контейнера и глубины установки контейнера.

Таким образом, очевидно, что чем выше уровень турбулентности на поверхности контейнера, тем выше шанс для необработанной добываемой жидкости быть смешанной с реагентом. Это ведёт к повышенному расходу ингибитора, перемещаемого вверх по скважине.

И, наоборот, в высокопродуктивных скважинах содержание ингибитора может оказаться пониженным из-за большего эффекта «разбавления» реагента добываемой жидкостью. Контроль за эффективностью применения конструкции может проводиться с помощью:

периодического мониторинга содержания продукта, не участвующего в выполнении его основной задачи;

 метода определения количества свободных ионов железа в промысловых водах с помощью колориметрии или спектрофотометрии;

метода регистрации общего объёма добываемой жидкости в течение всего срока обработки, определяемого в единицах стоимости на тонну лифтируемой жидкости;

электрических датчиков, контрольных пластин. Установка пластин или датчиков в стратегически важных точках системы (на устьях скважин, на промысловых линиях) дает информацию о коррозионности добываемой жидкости.

Также для снижения солеотложений на участке «насос устье» разработано устройство (патент РФ № 84455), создающее газожидкостные структуры в процессе электролиза пластовой воды (рисунок 10).

1 центробежный насос; 2 – электродвигатель; 3 кабель в сборе;

4 – колонна НКТ; 5 – пояса; 6 – электрод; 7 – центратор; 8 – муфта;

9 фланец перфорированный; 10 кабель одножильный;

11 сборка диодная; 12, 13 устройства уплотнительные;

14 – устройство соединительное

Рисунок 10 Установка ЭЦН с эффектом электролиза воды,
эмульгированной в нефти

Работа устройства заключается в следующем. В колонне подъемных труб под действием электрического поля вода, эмульгированная в нефти, содержащая растворы солей, вследствие вторичных электрохимических реакций разлагается на молекулы водорода Н2 из атомов Н на катоде и молекулы кислорода О2 из радикалов ОН на аноде, снижая плотность лифтируемой жидкости.

Реализация представленного технического решения позволяет увеличить дебит лифтируемой жидкости, снизить отложение солей и парафина в колонне НКТ и повысить межремонтный период работы установки в осложнённых условиях поздней стадии разработки месторождений.

Основные выводы и рекомендации

- исследованы механизмы образования и предупреждения твёрдых отложений в добывающих скважинах Тимано-Печорской и Урало-Поволжской провинций;

- разработаны и опробованы в добывающих скважинах месторождений ООО «РН-Юганскнефтегаз» интеллектуальные системы ЭЦН АКМ, способные в режиме «автоадаптации» изменять режим работы;

- усовершенствована конструкция ПСК, обеспечивающая повышенную эффективность защиты от солеотложений на приёме ЭЦН (патент  85937 РФ);

- разработаны электрохимический метод и на его основе техническое устройство для предупреждения солеотложений и снижения скорости коррозии в проточной части ЭЦН, на корпусе ПЭД и в колонне лифтовых труб добывающих скважин (патент 84455 РФ);

- разработан способ запуска центробежного насоса для осложнённых скважин повышенной обводнённости и минерализации (патент 2376499 РФ);

- разработан комплекс мероприятий по внедрению обновлённых технологий и технических средств в практику работы скважин осложненного фонда добывающих компаний.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

1. Хайбуллин Д.М., Подъяпольский А.И., Мурзагулов В.Р., Хафизов Н.Н., Эпштейн А.Р. Электрохимический метод предотвращения солеотложений в установках электропогружных центробежных насосов // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. Уфа, 2008. Вып. № 4 (74). С.26-29.

2. Карамышев В.Г., Юсупов О.М., Хайбуллин Д.М. Повышение эффективности эксплуатации обводненных скважин штанговыми насосами // НТЖ «Интервал». 2008. № 8. С. 58-61.

3. Хайбуллин Д.М., Буранчин А.Р., Васильев И.А., Тубаяков В.А., Хасаншин Л.Р. Совершенствование технологии предотвращения солеотложений за счет применения скважинных контейнеров // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. в рамках XVIII междунар. специализир. выставки «Газ. Нефть. Технологии 2010». Уфа, 2010. С. 104-106.

4. Чернов В.Н., Милованов И.В., Хайбуллин Д.М., Мерзабеков Х.Т. Защитный модуль ЭЦН от коррозии и твердых отложений // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. в рамках XVI междунар. специализир. выставки «Газ. Нефть. Технологии 2008». Уфа, 2008. С. 49-50.

5. Чернов В.Н., Милованов И.В., Хайбуллин Д.М., Мерзабеков Х.Т. Установка штангового насоса // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. в рамках XVI междунар. специализир. выставки «Газ. Нефть. Технологии 2008». Уфа, 2008. С. 51-53.

6. Чернов В.Н., Милованов И.В., Хайбуллин Д.М, Рожков Д.Г. Запуск электроцентробежного насоса в осложненных условиях // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. в рамках XVI междунар. специализир. выставки «Газ. Нефть. Технологии 2008». Уфа, 2008. С. 68-73.

7. Чернов В.Н., Милованов И.В., Мерзабеков Х.Т., Эпштейн А.Р., Хайбуллин Д.М. Метод и устройство по обеспечению коррозионной стойкости трубопроводных систем // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. Матер. научн.-практ. конф. в рамках XVI междунар. специализир. выставки «Газ. Нефть. Технологии 2008». Уфа, 2008. С. 243-246.

8. Патент на изобретение 2376499 (РФ), МПК F 04 Д 13/10. Способ запуска центробежного насоса / А.Г. Гумеров, О.М. Юсупов, Д.М. Хайбуллин, В.Г. Карамышев, А.Р. Эпштейн (РФ). 2008116907; Заявлено 28.04.2008; Опубл. 20.12.2009. Бюл. 35.

9. Патент на полезную модель 81762 (РФ), МПК Е 21 В 43/34. Газовый якорь. / А.Г. Гумеров, О.М. Юсупов, Д.М. Хайбуллин, В.Г. Карамышев (РФ). 2008140467; Заявлено 13.10.2008; Опубл. 27.03.2009. Бюл. 9.

10. Патент на полезную модель 84941 (РФ), МПК Р 17Д 1/16. Устройство для создания импульса давления при перекачке нефти в осложненных условиях / А.Г. Гумеров, В.Р. Мурзагулов, Н.Н. Хафизов, Д.М. Хайбуллин, А.Р. Эпштейн (РФ). 2008145434; Заявлено 17.11.2008; Опубл. 20.07.2009. Бюл. 20.

11. Патент на полезную модель 84455 (РФ), МПК Е 21 В 43/00. Установка погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти / А.Г. Гумеров, Д.М. Хайбуллин, Р.М. Хайбуллин, А.Р. Эпштейн, А.И. Подъяпольский (РФ). 2008148863; Заявлено 10.12.2008; Опубл. 10.07. 2009. Бюл. 19. С. 2.

12. Патент на полезную модель 84502 (РФ), МПК Р 17 Д 1/16. Установка для защиты выкидных линий скважин и внутрипромысловых трубопроводов от замораживания при аварийных остановках скважин / А.Г. Гумеров, Р.М. Хайбуллин, Д.М. Хайбуллин, В.Р. Мурзагулов, А.Р. Эпштейн, А.Р. Буранчин (РФ). 2008152976; Заявлено 31.12.2008; Опубл. 10.07.2009. Бюл. 19.

13. Патент на полезную модель 84463 (РФ), МПК Е 21 В 43/34. Устройство для удаления механических примесей из нефтяных скважин / А.Г. Гумеров, Д.М. Хайбуллин, Р.М. Хайбуллин, А.Р. Эпштейн, А.И. Подъяпольский (РФ). 2008152975; Заявлено 31.12.2008; Опубл. 10.07.2009. Бюл. 19.

14. Патент на полезную модель 80908 (РФ), МПК Г 16 К 15/00. Обратный клапан / А.Г. Гумеров, Д.М. Хайбуллин, В.Г. Карамышев, А.Р. Эпштейн (РФ). 2008109597; Заявлено 11.03.2008; Опубл. 27.02.2009. Бюл. 6.

15. Патент 85937 (РФ), МПК Е 21 В 23/00. Скважинный контейнер / А.Г. Гумеров, Д.М. Хайбуллин, В.Р. Мурзагулов, А.И Подъяпольский, А.Р. Эпштейн, Р.М. Хайбуллин (РФ). 2009104193; Заявлено 09.02.2009; Опубл. 20.08.2009. Бюл. 23.

Фонд содействия развитию научных исследований.

Подписано к печати 06.07.2010 г. Бумага писчая.

Заказ №. 233 Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.