Досжанов М Ж, Жолдасова  А, Култасов Б.Ш.

    Кызылординский государственный университет им.Коркыт Ата,Казахстан.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН С ПРИМЕНЕНИЕМ ДЛИННОХОДОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

                              

                 В настоящее время основная часть общего фонда скважинных нефтяных месторождений Казахстана на поздней стадии разработки эксплуатируются с помощью штанговых скважинных насосных установок ШСНУ со станком-качалкой.

На современном уровне добычи нефти наибольшее распространение при механизированном способе эксплуатации скважин получили

 - штанговые скважинные насосные установки,

 - электропогружные центробежные  насосные установки,

 - компрессорный газлифт.

Электроцентробежные насосы используются для откачки нефти при больших дебитах скважины. Газлифтный метод применяется при наличии дешевого природного  газа.

 Наибольшее распространение до 70% общего фонда скважин, получили штанговые скважинные насосные установки.

Столь широкое применение ШСНУ связано с простотой конструкции и обслуживания работы поверхностного привода- станка качалки  и сопутствующего оборудования. Для дальнейшего совершенствования этого способа добычи необходимо повысить эффективность глубинно- насосных установок за счет повышения надежности всех узлов.

По данным нефтепромысловых управлений средний межремонтный период ШСНУ составляет 150-200 сут., растет число простаивающих скважин, увеличиваются затраты на проведение подземных текущих ремонтов скважин.

Одним из главных недостатков штанговой скважинной насосной установки является циклический характер ее работы с малым периодом цикла  и большой асимметричностью нагрузок при высоком верхнем пределе. Аварии на ШСНУ возникают в результате постепенного разрушения материала штанг при большом числе повторно-переменных напряжений.

Существенным недостатком является высокая стоимость подземного ремонта скважин, оборудованных ШСНУ. В результате аварий возникают простой скважин, загрязняется призабойная зона  пласта,и.т.д.

 Указанные недостатки, усугубляющие в своей совокупности друг друга, создали в условиях большого фонда скважин такую ситуацию, при которой дальнейшее развитие нефтяной отрасли без разработки и внедрения новых технических средств стало затруднительным. Ускорить процесс подземного ремонта скважин и исключить ряд негативных последствий, связанных с ним, можно, если использовать непрерывно наматываемую штанговую колонну.

Анализ различных технических решений показывает, что в наибольшей мере реализация указанных решений обеспечиваются длинноходовыми глубинно-насосными установками.

Практика показывает, что с увеличением длины хода плунжера насосной установки возрастает подача насоса, увеличивается коэффициент его наполнения и улучшаются энергические характеристики установки в целом.

 Анализ кинематической схемы шарнирного четырехзвенника,  взятого за основу станка-качалки свидетельствует, что при увеличении длины хода балансирного привода возрастают его габариты, масса и крутящий момент на валу редуктора.

Поэтому конструирование балансирных глубинно-насосных установок приводит к резкому увеличению габаритов и металлоемкости станков-качалок, что недопустимо с позиций дальнейшего развития научно-технического прогресса в нефтедобывающей промышленности.

 Исследования  показывают, что основные показатели работы ШСНУ (коэффициент наполнения, срок службы штанг и непосредственно насоса, межремонтный период) улучшаются при увеличении длины хода плунжера насоса. Поэтому перед разработчиками новой техники для эксплуатации скважин стоит задача по созданию насосных механизмов, способных эффективно работать как в нормальных технико-технологических условиях, так и при добыче нефти с аномальными свойствами. К нефтям с аномальными свойствами условно отнесем высоковязкие и высокогазированные скважинные флюиды.

   Наиболее простыми и перспективными, с точки зрения эффективной откачки газированной нефти, являются длинноходовые насосные установки с гибким тяговым элементом. Наглядно прослеживается необходимость использования таких установок для откачки больших объемов жидкости из глубоких скважин, особенно при добыче высокогазированной нефти.

В связи с этим представляется актуальной работа над новыми способами подъема жидкости на дневную поверхность. Одним из перспективных направлений является использование длинноходовых насосных установок с ленточным механизмом, самоуплотняющимися плунжерами и рабочим цилиндром из насосно-компрессорных труб.

Принцип работы установки заключается  в том, что наземный привод производит наматывание ленты на барабан и  сматывание ее в скважину с заданной скоростью и интервалом перемещения плунжера. Возвратно-поступательное движение ленты  с плунжером и работа клапанов обеспечивают подъем жидкости на поверхность. Движение плунжера в верх и вниз осуществляется путем реверсирования приводного двигателя.

Производительность установки определяется скоростью движения плунжера,

длиной его хода и уровнями жидкости в скважине в конце хода в верх или вниз, связанными с интенсивностью притока жидкости в скважину.

         Эксплуатация ДНУ с механизмом ленточным тяговым на практике подтвердила работоспособность насосного агрегата, но также выявила ряд недостатков, к которым относятся: - малый диаметр сматывающего барабана, что значительно увеличивает влияние изгибающего момента на напряжения изгиба ленты.

         - применение направляющего ролика, что дополнительно накладывает на ленту напряжения изгиба и приводит к снижению ресурса ленты;

          - несовершенство командно-управляющей аппаратуры установки, приводящее к возникновению проблемы с защитой ленты от перегрузок и делающее невозможным оперативное изменение скорости движения плунжера.

             Дальнейшее совершенствование ДНУ было направлено на устранение выявленных недостатков, что привело к созданию целого ряда модифицированных конструкций.

Практика разработки нефтяных месторождений на первом этапе показывает, что на работу скважины существенное  влияние оказывает газовый фактор. Из научных трудов целого ряда авторов известно, что отрицательное влияние газа на работу насосных агрегатов связано со следующими факторами:

-попадающий в цилиндр газ занимает часть рабочего объема  цилиндра;                   

-содержащийся во вредном пространстве газ, расширяясть и выходя из раствора, снижает коэффициент наполнения насоса;

 Для борьбы с вредным влиянием газа на работу глубинного насоса в первую очередь предлагается  уменьшить относительный объем вредного пространства за счет увеличения длины хода плунжера. Поэтому длинноходовая насосная установка в этом отношении является универсальным техническим средством для добычи высокогазированной нефти, особенно из глубоких скважин при больших дебитах.

Длинноходовые насосные установки с ленточным механизмом подъема имеют ряд существенных особенностей, которые обуславливают  высокие технико-экономические показатели эксплуатации скважин и широкую область применения по дебитам и напорам.      

          Эти особенности следующие:

               - не ограниченная в пределах глубины скважин длина хода плунжера;

                -использование в качестве штанг длинномерной высокопрочной ленты;

                -применение плунжера глубинного насоса специальной конструкции,  обеспечивающего сохранение герметичности пары поршень-цилиндр до полного износа уплотнительных элементов, выполненных из износостойких и твердых материалов;

                 - использование в качестве цилиндра глубинного насоса колонны насосно-компрессорных труб.

Возможность обеспечения большой длины хода  установки позволяет:

- многократно  сократить число циклов работы, что увеличивает долговечность установки, так как отдаляется наступление времени усталостных разрушений деталей или позволяет работать при  более высоком уровне нагрузок с той же долговечностью;

-полностью устранить или существенно снизить действие динамческих сил,которые в обычных установках составляют до 30-50статической нагрузки ;

-значительно увеличить (в 3-4-раза) среднюю скорость движения плунжера, от которой зависит производительность установки;

-резко уменьшить потери длины хода (на 90-95%),связанные с упругим удлинением штанг.

Таким образом можно сделать вывод, что применение в качестве штанг высокопрочной ленты дает возможность:   

-производить ремонт скважины по замене насоса без бригады подземного ремонта специальных агрегатов с помощью собственного привода силами двух операторов (простой скважины при этом уменьшается с16 до 2 ч);

-отказаться от глушения скважины; снизить расходы на тяговый орган и установку в целом, так как стоимость ленты в 1,2-1,5 раза меньше стоимости штанг, а ее использование дает возможность снизить стоимость привода за счет уменьшения грузоподъемности при одинаковой полезной нагрузке;

 -уменьшить износ плунжерной пары вследствие замены толкания плунжера движением его под собственным весом.

                                            

 

                                                Резюме

Применение  ДНУ с гибким тяговым механизмом, которая является  универсальным техническим средством для добычи нефти дает возможность обуславливать высокие технико-экономические показатели эксплуатации скважин и широкую область применения по дебитам.

 

 ЛИТЕРАТУРА

1.     Зайцев Ю.В., Захаров Б.С., Новиков Л.А. и др. Длинноходовые скважинные насосные установки с гибкой штангой. – Обзорная информация. Сер. «Насосостроение». – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988.

2.      Зайцев Ю.В., Мусаев Ф.К., Новикова В.А. Оценка скорости погружения плунжера длинноходовой скважинной насосной установки с гибким тяговым органом. - Э.И. Сер. «Машины и нефтяное оборудование». – М.: ВНИИОЭНГ, 1984. - № 12.

3.     Ивановский В.Н. и др. Непрерывные наматываемые штанги скважинных насосных установок. – Обзорная информация. Сер. «Нефтепромысловое машиностроение». – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987.

4.      Ивановский В.Н., Пузанов О.В., Каштанов В.С. и др. Скважинные насосные установки с канатными штангами. В кн.: Совершенствование техники и технологии добычи нефти в НГДУ «Покачевнефть». – М.: Нефть и газ, 1993. – с. 80 – 107.

5.     Carbogno A., Poturalski W. Liny wyrownawcze plaskie stalowogumowe produkcji wytworni SAG // Biuro ipzynierskich konsultacji technicznych SAG. - 1992. – Biuletyn № 1. - S. 3 – 18.