foto1
foto1
foto1
foto1
foto1

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Актуальность проблемы защиты установки электроцентробежного насоса (УЭЦН)

Актуальность проблемы защиты установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) от вредного влияния механических примесей является приоритетной во многих нефтяных компаниях. Например, 40 % всех продуктивных пластом мире требует применения методов борьбы с влиянием механических примесей при эксплуатации скважин. В неконтролируемых условиях вынос механических примесей в скважину вызывает износ компонентов эксплуатационной колонны и тре­бует частого проведения дорогостоящих ремонтных работ.

Основными составляющими механических примесей, содер­жащихся в добываемых и перекачиваемых по промысловым тру­бопроводам жидкостях, являются породообразующие компонен­ты, продукты коррозии металла оборудования и трубопроводов, твердые вещества, образующиеся в результате химических реак­ций взаимодействия перекачиваемых жидкостей, незакрепившийся пропант; выносимый из пласта в процессе освоения скважин. Содержание твердых частиц в единице объема жидко­сти не только повышает вязкость суспензии, но и меняет закон, характеризующий это явление,

Таким образом, жидкостно-песчаная смесь негативно влияет как на фильтрацию флюида в пласте, так и на эксплуатацию сква­жин с УЭЦН.

Наибольшее распространение в промысловой практике полу­чили методы ограничения механических примесей на приеме ЭЦН, основанные на применении фильтрующих элементов и сепараторов гравитационного типа действия. Анализ работы этих устройств в лабораторных условиях и на промыслах Запад­ной Сибири позволил выявить существенные недостатки, кото­рые влияют на эффективность отделения твердых частиц от жидкости, перекачиваемой ЭЦН. Область применения филь­трующих и гравитационных средств защиты ЭЦН ограничивает­ся размером и количеством твердых частиц в жидкости. Напри­мер, даже использование фильтрационных сеток с минимальны­ми размерами отверстий не позволяет полностью защитить ЭЦН от вредного влияния мелкодисперсных твердых частиц (разме­ром до 75 мкм), которые, попадая вместе с жидкостью в зазоры подшипников и втулок погружной насосной установки, приводят к повышенным вибрациям и последующему заклиниванию.

Некоторые защитные устройства имеют уплотнительные элементы в виде манжет или пакеров. Как показала промысловая практика, применение защитных устройств с уплотняющими элементами приводит к преждевременным отказам ЭЦН из-за их низкой уплотняющей способности в результате повреждений поверхностей при спускомонтажпых работах. Нередки аварийныеситуации, возникающие в результате прилипания уплотнительной манжеты к стенкам эксплуатационной колонны. Неэффективность гравитационных шламоуловителей обусловливается низкими функциональными возможностями гравитациионой сепарации в зоне рабочих подач ЭЦН, а такжев условиях течения неньютоновских жидкостей.

Несмотря па широкий ассортимент фильтрующих устройств предлагаемых в настоящее время на рынке  производителей  погружного оборудования, использование даже сложных в конструктивном исполнении, прочных и мелкопористых функциональных элементов не позволяет в полной мере защитить насосное оборудование. Это подтверждается явлением облитерации закупориванием коллоидными частицами или продуктами окисления фильтрующегося флюида поверхности фильтра. Нередки случаи когда в результате применения фильтра на приеме ЭЦН происходит его преждевременный отказ из-за снижения подачи вследствии  облитерации.

Результаты анализа работы ЭЦН с фильтрующими элементами(определенного типа) на приеме в скважинах месторождении Западной Сибири показывают низкую эффективность фильтрационой
защиты, так как из числа отказавших насосных установок, оборудованных фильтрами, 47 % приходится на засорениерабочих органов механическими примесями .

В результате проведенного анализа работы фильтрующих элементов и сепараторов гравитационного типа можно сделать вывод, что наиболее эффективным способом отделения твердых частиц в трехфазном потоке (нефть - газ - вода) является цен­тробежный. Центробежная сепарация придаст частицам твердой ижидкой фаз центробежное ускорение, превышающее в сотни раз ускорение свободного падения в гравитационном ноле. До создания погружного центробежного газосепаратора к ЭЦМ в нефтяной промышленности применялись газосепараторы гравитационного и фильтрационного принципов действия. Цен­тробежные газосепараторы являются самым надежным сред­ством защиты ЭЦН от вредного влияния свободного газа. От эффективности их работы во многом зависят параметры эксплу­атации и наработка на отказ насоса в скважине. В 1951 г. В первые в мировой практике ПД Ляпковым был разработан погружной центробежный сепаратор, испытания которого показали сущес­твенно более высокую сепарационную способность по отноше­нию к гравитационным и вихревым сепараторам. И настоящее время большинство УЭЦН в эксплуатирующихся скважинах имеет погружные центробежные газосепараторы.

Основной трудностью при проектировании центробежном сепа­рации на приеме ЭЦН является ограничение по габаритам скважи­ны, так как, например, в наземных центрифугах главным критерием для эффективной сепарации твердых частиц является диаметр.

При проектировании погружного центробежного сепаратора механических примесей была построена модель расчета длины сепарациониой камеры в зависимости от дисперсности твердых частиц, перекачиваемых не только в однородной маловязкой среде, но и в условиях, приближенных к промысловым. На ее основе был спроектирован экспериментальный образец центро­бежного сепаратора механических примесей с длиной сепара­циониой камеры до 2 м, который способен отделять твердые частицы диаметром до 15 мкм (рис. 1). Эффективность и надеж­ность эксплуатации достигаются проведением центробежной сепарации перед обтеканием погружного электродвигателя отка­чиваемой жидкостью и размещением центробежного сепаратора под электродвигателем, что позволяет существенно увеличить диаметр сепаратора, а также обеспечением надежной защиты от солеотложепий и вредного влияния газа. На разработанное устройство был получен патент РФ № 2278959 от 08.09.04 г. «Погружная насосная установка для добычи нефти».

Исследования в области интенсивного выноса механических примесей из пласта показали проявление резких пиков интен­сивности выноса (концентрация твердых частиц увеличивается в несколько раз) при изменении параметров; при запусках насо­сных установок или увеличении частоты тока в процессе работы, но значительное ее снижение при стабильной долговременной работе системы, Следовательно, основной целью применения погружного центробежного сепаратора механических примесей является повышение эффективности вывода на стационарный режим и эксплуатации ЭЦН в условиях вредного влияния меха­нических примесей. Поставленная цель достигается при реали­зации следующих мероприятий: 1) защите УЭЦН от резких пи­ков интенсивности выноса механических примесей из пласта при его запуске; 2) сепарации и накоплении в специальном кон­тейнере твердой фазы; 3) предварительной подготовке газовой фазы в проточной части центробежного сепаратора механичес­ких примесей, т.е. в отличие от традиционной схемы эксплуата­ции скважин с использованием УЭЦН при применении сепара­тора механических примесей в ЭЦН происходит двухступенчатая сепарация газа; 4) обработке жидкости ингибитором солеотложе­пий в виде брикетов, установленных в сепараторе; 5) гидравличе­ском разобщении очищенной и пластовой жидкости за счет гидрозатвора, что обеспечивается функциональными возможнос­тями центробежного сепаратора механических примесей.

Высокая эффективность центробежного принципа отделения механических примесей была подтверждена, в частности, при стендовых испытаниях наземного центробежного сепаратора, предназначенного для отделения твердых частиц перед силовым ЭЦН в составе мини-станции гидропривода струйных насосов. Наибольшие значения коэффициента сепарации kcполучены при отделении пропанта (fec=98 %), при сепарации комбиниро­ванной пробы механических примесей (проппант и кварцевый песок) йс составлял не менее 82 %.

Изготовленные в ЗАО «Новомет-Пермь» экспериментальные образцы погружного центробежного сепаратора механических примесей были отправлены па промысловые исследования в ОАО «Славнефть-Мегиоинефтегаз». В качестве объекта испыта­ний были выбраны часто ремонтируемые скважины, кроме того, одна скважина была взята с учетом ее освоения после проведе­ния в ней гидравлического разрыва пласта (ГРП) (рис. 2).

В результате испытаний центробежного сепаратора механиче­ских примесей в скважине с условным номером А Лагапского месторождения удалось повысить наработку на отказ (от 3 сут перед внедрением сепаратора до 209 сут), на 20.03-07 г. скважина находилась в работе, при этом необходимо отметить заметное снижение количества взвешенных частиц н жидкости при отбо­ре устьевых проб {рис. 3).

Скв. В Покамасовского месторождения до испытания центро­бежного сепаратора механических примесей относилась к часто ремонтируемому фонду (средняя наработка на отказ - 33 сут), после его применения текущая наработка на отказ увеличилась \и составила 209 сут (на 20.03.07 г. скважина находилась в эксплуатаций) Из-за низкой продуктивности скважины насосная уста-новка периодически отключалась. Несмотря на это, при после-дующих  включениях насосной установки заклинивания не происходило(в отличие от штатной ситуации при эксплуатации ЭЦН),что характеризует надежную работу погружного сепарато­ра мех. примесей (ПСМ).

Скв.С Ново-Покурского месторождения после проведения ГРП неодноктратно подвергалась оптимизации работы путем эксплуатации  высокопроизводительных насосных установок (УЭЦН5-125),что  приводило к частым отказам из-за засорения рабочих органов ЭЦН. Однако после испытаний сепаратора механиче­ских примесей основная нагрузка по защите от твердых частиц пришлась насепаратор. В процессе промысловых испытаний рассмотренного сепа­ратора в четырех скважинах, эксплуатация которых осложнена наличием механических примесей, были повышены наработки па отказ, и скважины из часто ремонтируемого фонда переве­дены в режим оптимальной эксплуатации (по отношению к осложняющему фактору вредного влияния механических при­месей). Накопленная добыча нефти с момента испытаний составила 14,4 тыс. т

Статистика



Яндекс.Метрика