Введение к работе
з
Актуальность проблемы. На месторождениях с интенсивной системой вторичного воздействия на пласт возшгкает необходимость отбора больших объемов жидкости из скважины при средней и большой глубине погружения насоса. В этих условиях применение штанговых насосов приводит к большому числу аварий, связанных с обрывом штанговой колонны из-за большого цикла переменных нагрузок на металл тягового механизма. Снижеіше числа циклов качаний плунжерного насоса не дает необходимого эффекта, так как приводит к снижению подачи насосной установки.
Одним из путей расшігреїшя проблемы увеличения отбора жидкости из скважин яв-ігяется создание длинноходовых насосных установок. В этом направлении работы ведутся їлительное время как в нашей стране, так и за рубежом. В ряде случаев предпринимается попытка увеличить длину хода существующих штанговых установок. Более интенсивно ведутся работы по созданию насосных установок с гибким тяговым механизмом, за счет гего создается реальная возможность увеличить длину хода плунжера до величин, соизме-зимых с глубиной скважины. В результате возникает возможяость использования ряда таложитеяьных характеристик длиндаходового привода. К наиболее существенным пре-лгуществам длшшоходового привода скважинной установки можно отнести следующие.
-
Многократно сокращается число циклов работы тягового механизма, что увели-швает долговечность установки.
-
Существенно снижается действие динамических сил, которые в обычных насос-шх установках составляют до 30 % от статической нагрузки.
-
В 3-4 раза увеличивается средняя скорость движения плунжера, от которой зави-;ит производительность насосной установки.
-
Снижается потеря длины хода плунжера, связанная с упругим удлинением штан-овой колонны при каждом рабочем ходе тягового механизма.
Работа выполнялась в соответствии с комплексной программой по освоению длин-юходовьгх насосных установок, утвержденной Министерстом нефтяной промышленности [ согласованной с Минтяжмашем, Миюлектропромом, іМинчерметом, Минхимнефтема-вем и Мшшшпромом в 1983 году.
Цель работы. Разработка научных принципов проектирования и эксплуатацн ддшшоходовых насосных установок с ленточным механизмом подъема и исследовань режимов их эксплуатации в промысловых условиях.
Основные задачи исследований. В диссертационной работе рассмотрены и решен следующие задачи.
-
Проведен анализ существующих технических средств для добычи нефти с боя шой длиной хода плунжера.
-
Произведен выбор и обоснование тяговой ленты механизма подъема.
-
Разработаны и испытаны новые длинноходовые насосные установки с ленто1 ным механизмом подъема.
-
Разработаны принципы проектирования скважинного оборудования для длин» ходовых насосных установок.
-
Отработаны режимы эксплуатации длинноходовых насосных установок.
-
Произведено диагностирование работы ДНУ.
-
Проведена опытная эксплуатация длинноходовых насосных установок с гибки тяговым элементом в промысловых условиях.
Метолы решения поставленных задач. Решение поставленных задач осушествл лось на базе теоретических, лабораторных и промысловых методов исследования с прим пением статистического анализа режимов нагружения длинноходовой насосной установк
Научная новизна.
-
Разработана и научно обоснована методика выбора и проектирования тягові ленты механизма подъема ДНУ.
-
Впервые разработаны и использованы на практике теоретические методы расче режимов эксплуатации длинноходовых насосных установок с ленточным механизм; подъема.
-
Разработаны принципы проектирования и методы расчета режимов экешгуатац длинноходовых насосных установок с ленточным механизмом подъема.
4. Разработаны принципиально новые длшшоходовые насосные установки для до
бычи нефти (А.с.628292, 673725, 925141, 976128, 976740, 1735605).
5. Разработана длшгноходовая насосная установка для свабирования скважин
(А.с.1773121).
6. Разработаны плунжеры для ДІТУ (А.с.601450,1028874, 1390460).
7. Разработаны устьевые уплотнения тягового элемента (А.с. 883555, 926351,
1390460).
Практическая ценность. Отработаны режимы эксплуатации длинноходовых насосных установок (расчет режима работы, коэффициента полезного действия; выявлено влияние продолжительности паузы между циклами работы ДНУ на коэффициент подачи насоса; определены по динамограмме: максимальная и минимальная нагрузки на тяговом элементе; суммарная сила сопротивления тягового элемента, плунжера и груза под ним; давление нагнетания и давление под плунжером насоса; утечки через насос; продолжительность цикла, включая паузу в работе).
В результате проведенных исследований установлено, что за счет увеличения длины хода плунжера достигаются следующие преинг/тдества:
многократно сокращается число циклов работы тягового механизма, что увеличивает долговечность установки, так как отдаляется наступление усталости нагруженных элементов;
возникает возможность производить ремонт скважины по замене насоса без бригады подземного ремонта и специальных агрегатов с помощью собственного привода установки силами двух операторов (простой скважины при этом уменьшается с 16 часов до 2 часов);
снижается расход металла на ленточный тяговый элемент и установку в целом;
уменьшается износ плунжерной пары вследствие движешіея его под собственным зесом.
ДНУ позволяет работать в непрерывном и периодическом насосном режиме с пода-іей за один ход до 3-4 м3 жидкости, а также в режиме свабирования с отбором жидкости с -дубины до 5000 - 5500 м.
Реализация результатов исследования в промышленности, Длинноходовые насосные установки с ленточньш механизмом подъема, в которые заложены технические решеїшя, защищенные авторскими свидетельствами, внедрены в Оренбургской нефтяной акционерной компании (ОНАКО).
Только за 1996 год длинноходовыми насосными установками добыто в ОАО "Оренбургаефть" 4200О т. нефти.
Диагностирование работы ДНУ с ЛМП с помощью разработанных методов и средств исследования скважин получили широкое распространение.
Новое технологическое оборудование, позволяющее реализовать предложения, выдвинутые в работе по укрупнению рулонов ленты и ее упрочнению, действует на базе і г.Бузулуке.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на семинарах отдела техники эксплуатации скважин в институте ВНИИнефть, на заседаниях техннко зкономігческого совета ОАО "Оренбургаефть", на научно-технических советах Министерства нефтяной и газовой промышленности и Минтопэнерго России.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 26 работ, в том числе ! монография, 12 статей и тезисов, получено 13 авторских свидетельств.
Объем работы. Работа состоит из б глав, заключения и списка литературы. Работ; содержит 230 страниц машинописного текста, 49 рисунков, 23 таблицы, 44 библиографи ческих ссылки, приложений на 11 страницах.
Автор выражает благодарность и признательность научному консультанту д.т.н. профессору Б.З.Султанову за методическую помощь и научные консультации, сотрудни
кам института ВНИИнефть д.т.н., профессору В.П.Максимову , д.т.н., профессор;
Р.А.Максутову, к.т.н. Б.П.Корневу за помощь при проведении исследований и промысло вьгх испытаний длшшоходовых насосных установок для добычи нефти.
