Повышение эффективности комплексов установок электроцентробежных насосов путем компьютерного моделирования внутрискважинных технологических процессов

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 7
1.1 Обзор и анализ технологических процессов добычи нефти 7
1.2 Обзор, анализ и характеристика оборудования для технологического процесса добычи нефти 9
1.3 Определение и постановка проблемы исследования 14
2 НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ 16
2.1 Анализ причин возникновения аварий на нефтяных скважинах, оборудованных установками погружных электроцентробежных насосов 16
2.2 Математическая модель скважины с ЭЦН 22
2.3 Компьютерное моделирование внутрискважинных технологических процессов 25
3 РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ 34
3.1 Расчет конструктивных параметров УЭЦН 34
3.2 Расчет прочностных параметров УЭЦН 40
4 МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 48
5 ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 52
5.1 Промышленная безопасность при проведении работ (эксплуатации оборудования) 52
5.2 Охрана окружающей среды 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62

Весь текст будет доступен после покупки

УЭЦН, появившись на нефтепромыслах России более полвека назад, остаются на сегодняшний день основным распространенным нефтедобывающим оборудованием.
УЭЦН работают в нефтяных скважинах, в том числе и наклонных, для откачки пластовой жидкости, содержащей воду, нефть, газ и механические примеси.
Конструкция погружных насосов, в зависимости от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, может иметь исполнение обычное и коррозионностойкое.
В России почти 80 % всей нефти в настоящее время добывается установками электроцентробежных насосов. Данным положением обуславливается изменение условий эксплуатации основных российских нефтяных месторождений, связанные как с изменением структуры запасов жидких углеводородов, так и с интенсификацией добычи нефти.
ЭЦН являются более выгодными, чем штанговые, по величине затрат энергии на тонну извлекаемой продукции при максимальных подачах.
Особенно оправдано использование высокопроизводительных УЭЦН как способ максимального отбора пластовой продукции: ЭЦН имеют возможность регулирования подачи в широком диапазоне (от 10 м3/сут до 1000 м3/сут), среди механизированных способов добычи нефти имеют КПД более 40 % в области больших подач (свыше 80 м3/сут).
Тем не менее, имеются факторы, препятствующие более рациональной эксплуатации скважин, оборудованных УЭЦН.
Факторов, которые влияют на работу УЭЦН, множество – начиная от устройства скважин до процессов, протекающих в стволе скважины, а также в пласте.
Эти осложнения приводят к резкому снижению эффективности работы установок ЭЦН.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Обзор и анализ технологических процессов добычи нефти

Выделяют три метода нефтедобычи, в зависимости от давлений в нефтеносном пласте и способов его поддержания:
Первичный метод – нефть поступает из пласта под действием естественных сил, поддерживающих высокое давление в пласте, например, замещение нефти подземными водами, расширение газов, растворенных в нефти и др. Коэффициент извлечения нефти (КИН) при этом методе составляет 5?15 %.
Вторичный метод – после исчерпания естественного ресурса поддержки давления, когда оно уже недостаточно для подъема нефти, начинается применение вторичных методов.
В пласт подводят внешнюю энергию в виде закачиваемой жидкости (пресной воды), натурального или попутного газа (газлифт) или газов атмосферы (воздух, углекислый газ). Методы достигают КИН около 30%, в зависимости от свойств нефти и пород резервуара.
Суммарный КИН после применения первичных и вторичных методов обычно в пределах 35?45 %.
Третичный метод – один из методов нефтедобычи повышающий продуктивность нефтяных скважин. Осуществляется при искусственном поддержании энергии пласта или искусственном изменении физико- химических свойств нефти.
Схема, иллюстрирующая закачку пара в скважину такая добыча приводит к интенсификации притока нефти и повышению нефтеотдачи месторождения до 30?60 %, в сравнении с 20?40 %, достигаемыми в результате использования первичных или вторичных методов добычи.
Повышение нефтеотдачи в третичных метода достигается, благодаря нагнетанию газа, закачке химических реагентов, использованию теплового метода увеличения нефтеотдачи за счет циклического нагнетания пара в коллектор нефти или созданию внутрипластового горения.
Выделяют следующие основные способы добычи нефти:
Фонтанная добыча нефти – способ эксплуатации скважин, при котором подъём нефти на поверхность осуществляется за счёт пластовой энергии.
Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. давление на забоях скважин достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жидкости.
Общим обязательным условием для работы любой фонтанирующей скважины будет следующее основное равенство

(1.1)

Различают два вида фонтанирования скважин.
Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при забойном давлении, превышающем гидростатическое давление столба негазированной жидкости в скважине [4].
При наличии растворенного газа в жидкости, который не выделяется благодаря давлению на устье, превышающему давление насыщения, и при давлении на забое, превышающем сумму двух давлений: гидростатического столба негазированной жидкости и давления на устье скважины.
Поскольку присутствие пузырьков свободного газа в жидкости уменьшает плотность последней и, следовательно, гидростатическое давление такого столба жидкости, то давление на забое скважины, необходимое для фонтанирования газированной жидкости, существенно меньше, чем при артезианском фонтанировании.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Агеев Ш.Р. Оборудование для добычи нефти с высоким содержанием
свободного газа и опыт его эксплуатации / Ш.Р. Агеев, А.В. Берман.
2. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения.
3. Белоусенко И.В. Новые технологии и современное оборудование в
электроэнергетике нефтегазовой промышленности / И.В. Белоусенко, Г.Р. Шварц, С.Н. Великий, М.С. Ершов, А.Д. Яризов. М.: ООО «Недра-Бизнессцентр», 2007.
4. Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра, 1968.
5. Бочарников В.Ф. Погружные скважинные центробежные насосы с
электроприводом. — Тюмень: «Вектор Бук», 2003.
6. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные
и тампонажные растворы: Учебное пособие. – М.: Недра, 1999. - 424 с.
7. Бурение нефтяных и газовых скважин. Учеб. для вузов. – М.: ООО
«НедраБизнесцентр», 2001. — 679 с.
8. Гарифуллин А.Р. Опыт борьбы с мехпримесями в ООО «РН-Юганскнефтегаз»// Инженерная практика. 2010. – No2.
9. Геология Буровики – Файловый архив: [Электронный ресурс]: – Режим
доступа: http://www.buroviki.ru/cementirovanie_skvazhin.html
10. Дроздов А.Н. Разработка методики расчета характеристики погружного центробежного насоса при эксплуатации скважин с низким давлением у входа в насос. Диссертация на соискание ученой степени
к. т. н., 1982.

Весь текст будет доступен после покупки