WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«МЕЛЬНИЧЕНКО ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА РЕСУРС ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ...»

На правах рукописи

МЕЛЬНИЧЕНКО ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА РЕСУРС

ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Специальность 25.00.17 – «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых

месторождений»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2018

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина и ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»

Научный руководитель: Вербицкий Владимир Сергеевич кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Валеев Марат Давлетович, доктор технических наук, профессор, ООО НПП «ВМ система», технический директор Дарищев Виктор Иванович, кандидат технических наук, АО «РИТЕК», заместитель генерального директора по науке и инновационной деятельности

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Особое конструкторское бюро бесштанговых насосов КОННАС»

(ОАО «ОКБ БН КОННАС»)

Защита состоится 17 мая 2018 г. в 15 часов, на заседании диссертационного совета Д.212.200.15 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» по адресу: Москва, 119991, Ленинский проспект, 65, ауд. 323-9

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина» и на официальном сайте: http://www.gubkin.ru

Автореферат разослан «___» марта 2018 года .

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук Богатырева Елена Викторовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы В начале 2000-х годов в условиях роста мировых цен на энергоносители нефтедобывающие предприятия России значительно увеличили объемы добычи нефти. Рост уровня добычи нефти на действующем фонде скважин был обеспечен в основном за счет реализации двух геолого-технических мероприятий: гидроразрыва пласта и форсированного отбора жидкости. Форсирование отбора жидкости является одним из способов регулирования процесса выработки запасов на основе искусственного управления забойным давлением .

В результате реализации программы форсирования отборов жидкости, нефтегазовые предприятия Российской Федерации столкнулись с проблемой значительного снижения средней наработки на отказ погружного оборудования (СНО) и межремонтного периода эксплуатации скважин (МРП). По некоторым группам скважин показатель СНО снизился до 80 суток, а по отдельным скважинам до 30 суток .

Снижение надежности погружного оборудования обуславливалась такими факторами как увеличение напоров насосов и содержания свободного газа на их приеме, отложение солей, увеличение температуры откачиваемой жидкости и узлов погружного оборудования, вынос механических примесей и другими осложняющими факторами .





Вследствие уменьшения показателей СНО и МРП, наблюдается увеличение затрат предприятий на текущий ремонт скважин, на ремонт и приобретение нового погружного оборудования. Таким образом, в настоящее время является актуальным вопрос экономической целесообразности форсирования отборов, так как дополнительные затраты могут превысить доход от добычи нефти за счет метода форсированных отборов. Для повышения эффективности технико-экономических показателей при форсированных режимах, необходимо разработать методику прогнозирования изменения величины надежности работы оборудования и определения объективных причин снижения показателя СНО при изменении технологических показателей эксплуатации скважин, оборудованных УЭЦН .

Исследование объективных причин сокращения времени безотказной работы УЭЦН позволит разработать методику расчета параметров по снижению негативных факторов, влияющих на ресурс УЭЦН при форсированных отборах жидкости из продуктивной части пласта .

От надежности работы механизированного фонда скважин зависят многие показатели эффективности работы нефтедобывающего предприятия. Максимальные уровни добычи нефти, эксплуатационные и капитальные затраты, издержки предприятия на электроэнергию - все эти показатели являются функцией надежности и эффективности работы механизированного фонда скважин. Для управления и мониторинга эффективности производственной и финансовой деятельности нефтедобывающего предприятия, на основе вышеизложенного, поставлена задача выявления причин снижения надежности УЭЦН при изменении технологических показателей эксплуатации скважин (фактор влияния параметра снижения забойного давления) .

На основе актуализации темы исследований и изучении степени ее разработанности, автором сформулирована цель диссертационной работы .

Цель работы Оценка влияния основных технологических показателей добывающих скважин на параметры надежности погружных установок электроцентробежных насосов для повышения эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин в условиях форсированных отборов жидкости .

Основные задачи исследований обобщение промысловых данных по отказам УЭЦН, в зависимости от 1) режимов эксплуатации скважин, разработка математической модели расчета параметров работы гидродинамической системы: «пласт-скважина-насос»;

разработка корреляционно-регрессионной модели расчета прогнозных 2) показателей параметров надежности УЭЦН для различных значений забойного давления;

изучение и систематизация механизмов отказов УЭЦН;

3) исследование температурных режимов работы погружного насосного 4) оборудования при различных условиях эксплуатации скважин;

разработка методики определения оптимальных режимов работы УЭЦН 5) в скважинах с осложненными условиями эксплуатации, с учетом техникоэкономического обоснования;

разработка методических указаний для реализации промысловых задач 6) по оптимизации режимов форсированных отборов скважинной продукции .

Методы решения поставленных задач

В работе использованы следующие методы решения поставленных задач:

моделирование, аналитический, статистический, корреляционно-регрессионный, финансово-экономический методы .

Научная новизна Впервые определены основные технологические факторы, 1) обуславливающие зависимость надежности УЭЦН от забойного давления, позволяющие установить причины снижения показателя СНО УЭЦН при форсированных режимах работы скважин .

Впервые разработана математическая модель теплового режима 2) нестационарной работы системы «УЭЦН-скважина» для прогнозирования условий вывода скважин, оборудованных УЭЦН, на стационарный режим .

Впервые, на основании промысловых данных телеметрической системы 3) (ТМС) УЭЦН, обоснована расчетная зависимость для определения параметра Нуссельта, используемого при определении рабочей температуры погружного электродвигателя (ПЭД) УЭЦН на стационарных режимах .

Впервые для повышения достоверности подбора погружных насосных 4) электроцентробежных установок к скважинам с осложненными условиями эксплуатации, разработана методика прогнозирования выноса механических примесей (по промысловым данным нефтяных месторождений Западной Сибири) .

Впервые разработана методика определения технико-экономических 5) показателей оптимального режима работы скважин, оборудованных УЭЦН, в условиях форсированного отбора жидкости .

Впервые разработана методика прогнозирования надежности УЭЦН с 6) учетом использования дополнительного защитного оборудования и технологий от вредных факторов .

Основные защищаемые положения Закономерности влияния основных технологических характеристик 1) добывающих скважин на надежность УЭЦН, обуславливающих изменение СНО УЭЦН при изменении режимов работы группы скважин .

Математическая модель теплового режима нестационарной работы 2) системы «УЭЦН-скважина» .

Методика прогнозирования выноса механических примесей для условий 3) нефтяных месторождений Западной Сибири .

Методика определения технико-экономических показателей 4) оптимального режима работы скважин, оборудованных УЭЦН, в условиях форсированного отбора жидкости .

Методика прогнозирования надежности УЭЦН с учетом использования 5) дополнительного защитного оборудования и технологий от вредных факторов .

Практическая ценность работы

1) Построены регрессионные зависимости средней наработки на отказ УЭЦН от забойного давления для условий месторождений ОАО «СлавнефтьМегионнефтегаз» при формировании плановых показателей финансовоэкономической эффективности работ по форсированию отборов .

2) Определены причины снижения надежности УЭЦН при форсировании режимов работы скважин в целях разработки мероприятий по снижению негативного воздействия технологических факторов и достижении максимальных показателей по наработке на отказ .

3) Разработанная модель оценки механизмов отказов и их физической сущности, может использоваться при разработке стандартов дефектации погружного оборудования УЭЦН, для проведения полноценного анализа и подбора оптимального исполнения оборудования и режимов его эксплуатации .

4) Разработан перечень рекомендаций по компоновке и эксплуатации погружного оборудования с целью увеличения МРП фонда скважин с УЭЦН .

5) Разработана компьютерная программа по моделированию теплового режима работы ПЭД при динамических процессах, в частности при выводе скважины на режим, в целях исключения случаев перегрева узлов погружного оборудования .

6) Определены оптимальные забойные давления режимов работы групп скважин исходя из максимального экономического эффекта их эксплуатации для достижения максимальных уровней рентабельности добычи нефти .

Апробация работы Основные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований, выводы и рекомендации докладывались на 6-й международной практической конференции «Механизированная добыча 2009» г. Москва, на 9-й международной практической конференции «Механизированная добыча 2012» г .

Москва .

Публикации По результатам выполненных научных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 научные статьи в ведущих периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ .

Объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав и основных выводов. Общий объём работы составляет 161 страница печатного текста, в том числе 9 таблиц, 79 рисунков и графиков, список литературы включает 124 источника .

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.т.н., доц .

Вербицкому В.С., за ряд ценных идей, которые были использованы в работе, а также д.т.н., проф. Мищенко И.Т., д.т.н., проф. Дроздову А.Н., членам кафедры Р и ЭНМ за оказанную помощь и ценные советы .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные задачи исследований, кратко излагается научная новизна и практическая ценность работы .

В первой главе проанализированы результаты исследования надежности установок электроцентробежных насосов при различных условиях эксплуатации, а также исследования изменения основных технологических характеристик добывающих скважин при изменении режимов их работы .

В различных литературных источниках приведены многочисленные технологические факторы, влияющие на надежность УЭЦН. Все приведенные факторы можно разделить на следующие группы: параметры пласта, параметры скважин, параметры эксплуатации и параметры УЭЦН. К параметрам пласта можно отнести такие факторы как содержание механических примесей и абразивных частиц в продукции скважин, содержание сопутствующих солей, относительная вязкость нефти, газовый фактор, другие параметры пласта и физико-химические свойства пластовых флюидов .

К параметрам скважин относятся: дебит жидкости, дебит нефти, обводненность, коэффициент продуктивности, глубина спуска насоса, давление у приема насоса, параметры кривизны скважин и другие параметры. К параметрам эксплуатации относятся: срок эксплуатации скважин, число ремонтов, количество повторных запусков УЭЦН, ток, потребляемый электродвигателем, вибрация и другие параметры. К параметрам УЭЦН можно отнести следующие характеристики: номинальная подача и напор насосов, число рабочих ступеней и длина установок, номинальная мощность ПЭД и другие характеристики УЭЦН .

Существует множество зарубежных публикаций, посвященных вопросам надежности эксплуатации УЭЦН, факторам, определяющим безотказность оборудования, статистическим моделям надежности УЭЦН.

В работах описываются следующие условия эксплуатации, влияющие на надежность УЭЦН:

пескопроявление скважин, глубины залежей, содержание свободного газа в продукции скважин, углы наклона установок, вибрация УЭЦН, отложение твердой фазы на рабочих органах насосов и высокие рабочие температуры погружного оборудования, подвержены ли скважины ГРП .

Таким образом, существует множество работ, описывающих технологические факторы, определяющие надежность УЭЦН. Недостатком данных исследований является их несистематичность. Исследования основываются на промысловых данных и не подкреплены результатами теоретических исследований, нет связи между характером отказа, причиной отказа, технологическими факторами, определившими отказ и физической сущностью отказа .

В области исследования изменения основных технологических характеристик добывающих скважин при изменении режимов их работы существует многочисленные публикации. Вопросы прогнозирования выноса механических примесей наиболее полно рассмотрены в работах зарубежных авторов Fjaer E., Horsrud P., Raaen A.M., Risnes R. В публикациях рассмотрены теория разрушения нефтяного пласта, описаны стенды по исследованию разрушения образцов породы под нагрузкой и содержания механических примесей в фильтруемой через образцы жидкости. Результаты приведённых исследований ограничены условиями нефтяных месторождений Аляски и Мексиканского залива и актуальной является задача разработки методики прогнозирования выноса механических примесей для условий нефтяных месторождений Западной Сибири .

Вопросы отложения твердой фазы на рабочих органах ЭЦН рассмотрены во множестве публикациях, но наиболее полно данное направление исследовано в работах Мищенко И.Т., Кащавцева В.Е., Ибрагимова Л.Х., Челоянца Д.К .

Результаты данных работ были использованы в диссертационном исследовании для прогнозирования выпадения карбоната кальция на рабочих органах ЭЦН, с дополнением методик условиями нестационарных режимов работы скважин .

Тепловые режимы работы узлов УЭЦН рассмотрены в публикациях Гайсина М.Ф., Камалетдинова Р.С., Персиянцева М.Н., Шмидта С.А., Люстрицкого В.М., Язьков А.В. и других авторов. Задачи теплопроводности и теплообмена и их численные методы решения приведены в работах отечественных и зарубежных ученых Поршакова Б.П., Бикчентая Р.Н., Романова Б.А., Самарского А. А., Вабищевича П. Н., Патанкара С.В. Необходимо отметить, что недостаточно полно исследованы нестационарные тепловые режимы работы УЭЦН .

Результаты исследований влияния свободного газа на работу УЭЦН приведены в публикациях многих видных отечественных ученых, среди которых необходимо отметить И. М. Муравьева, Н. Н. Репина, П. Д. Ляпкова, И. Т .

Мищенко, А. Н. Дроздова, Ш. Р. Агеева, М. А. Мохова, В. С. Вербицкого, Л. В .

Игревского, В. И. Игревского, А. В. Деньгаева, Р. Г. Сальманова и других .

Значительный вклад в развитие теоретической базы в области технологии и техники добычи нефти и эксплуатации скважин с УЭЦН внесли исследования ученых РГУ НГ им. И.М. Губкина: Муравьева И. М., Гиматудинова Ш.К., Желтова Ю.П., Ляпкова П.Д., Мищенко И.Т., Грона В.Г., Дунюшкин И.И., Дроздова А.Н., по результатам которых было опубликовано множество работ и публикаций .

На основе выполненного анализа современного состояния научных познаний в области условий эксплуатации и надежности погружных электроцентробежных насосов, параметров работы гидродинамической системы «пласт-скважина-насос» в конце первой главы сформулированы основные задачи исследования .

Во второй главе представлены результаты разработки расчетной модели надежности УЭЦН для различных технологических условий эксплуатации скважин .

В рамках данного этапа автором был выполнен количественный анализ зависимости между величиной СНО фонда УЭЦН и режимами работы скважин для объекта БВ 8 Аганского месторождения.

Для определения искомой зависимости были решены следующие задачи:

• собраны статистические данные по отказам оборудования скважин с УЭЦН;

• обобщены информация о параметрах работы скважин и данные по конструкции скважин, физико-химическим свойствам пластовых флюидов;

• массивы информации загружены в базу данных, что позволило автоматизировать расчеты с помощью специального программного обеспечения;

• с помощью соответствующих уточненных методик РГУ НГ им. И.М .

Губкина определены величины pзаб;

–  –  –

Рисунок 2 - Графики корреляционной зависимости показателя СНО от pзаб для месторождений: а) Ватинское, б) Северо-Покурское, в) Мегионское, г) Аганское Таким образом, в результате проведенного исследования была установлена зависимость между величиной pзаб и СНО, характеризующаяся снижением надежности УЭЦН при снижении pзаб. Далее, на основании знаний о системе «пластскважина-насос», физической сущности механизмов отказов, положений теории надежности необходимо было определить коренные объективные причины существования выявленной зависимости .

В рамках поставленной задачи была предложена следующая математическая модель взаимосвязи между pзаб и СНО. По мере изменения pзаб происходят соответствующие изменения отдельных технологических факторов эксплуатации скважины с УЭЦН - xi.

Изменения технологических факторов, в свою очередь, влияют на частоту отказов УЭЦН для отдельных механизмов отказов -, изменение которых согласно теории надежности приводит к изменению средней наработки на отказ УЭЦН в целом:

СНО = (1) ( (рзаб ))

–  –  –

где а – коэффициент пропорциональности;

КВЧ – концентрация взвешенных частиц, мг/л;

0 - сумма интенсивностей отказов по причинам, не связанным с рассматриваемым механизмом отказов .

Сопоставление зависимости (3) с промысловыми данными показало хорошую сходимость фактических и расчетных зависимостей и подтвердило сделанные ранее выводы (рисунок 3) .

Рисунок 3 - Аппроксимация промысловых данных зависимости СНО от КВЧ

–  –  –

Дальнейшее сопоставление с промысловыми данными продемонстрировало хорошую сходимость фактических и расчетных зависимостей (рисунок 4) .

Рисунок 4 - Аппроксимация промысловых данных зависимости параметра СНО УЭЦН от рабочей температуры кабельной линии Аналогичный алгоритм был использован для исследования механизма «отказ погружного электродвигателя» .

На основании вышеприведенных результатов общая интенсивность отказов УЭЦН была определена как сумма интенсивностей отказа выделенных механизмов и интенсивностей отказов по прочим причинам 0, не зависящих от режима работы скважин.

Далее, используя массив данных по отказам оборудования, были определены неизвестные коэффициенты и найдена искомая зависимость средней наработки на отказ УЭЦН от выделенных ключевых технологических факторов:

–  –  –

Таким образом, за ключевые технологические факторы, связывающие ресурс УЭЦН и забойное давление, приняты: концентрация взвешенных частиц в продукции скважин (КВЧ); содержание абразивных частиц в продукции скважин (Am); избыточная концентрация в насосах карбоната кальция (mСаСО3); температура кабельных линий (Ткаб); температура ПЭД (ТПЭД). Изменения вышеуказанных факторов являются коренными причинами снижения надежности УЭЦН при снижении pзаб. В промысловой практики изменение данных факторов до критических величин называют «осложнениями эксплуатации» .

В третьей главе рассмотрена расчетно-экспериментальная модель, основанная на теории функционирования системы «пласт – скважина – насос», определяющая зависимость между ключевыми технологическими факторами и режимами работы скважин, характеризующимися величиной pзаб .

На основе законов термодинамики были рассчитаны зависимости температуры узлов УЭЦН от величины pзаб. Данные замеров ТМС подтвердили сходимость расчетов стационарных тепловых режимов ПЭД на основе закона конвективного теплообмена Рихмона-Ньюмана с уточнением расчета коэффициента Нуссельта. Проведенный анализ температурных режимов работы УЭЦН показал устойчивую зависимость температуры узлов установки от величины pзаб (рисунок 5) .

По мере снижения pзаб температура узлов увеличивается, что в свою очередь приводит к снижению надежности УЭЦН. Основными факторами роста температуры являются заглубление установок, увеличение напоров насосов, и как следствие, увеличение загрузки ПЭД, рабочего тока в кабельных линиях .

Рисунок 5 - Зависимость рабочей температуры погружного кабеля от pзаб

В рамках данного этапа выполнено исследование теплового нестационарного режима работы системы «ПЭД-скважина». В основу модели положено нестационарное уравнение теплопроводности для изотропных тел с постоянными теплофизическими свойствами в цилиндрической системе координат. Для получения соответствующего решения были использованы численные методы интегрирования нелинейных дифференциальных уравнения в частных производных по пространственным координатам и времени. На базе многочисленных данных ТМС и выполненных численных экспериментов тепловая модель системы «ПЭДскважина» была адаптирована для условий месторождений ОАО «СлавнефтьМегионнефтегаз». На рисунке 6 приведена диаграмма, показывающая фактическую и расчетную динамики нагрева ПЭД в процессе ВНР. Во всех интервалах работы скважины расчетные значения температуры ПЭД демонстрируют приемлемую для практических целей точность, что позволяет рекомендовать использование данной модели в практических расчетах .

Рисунок 6 - Динамика изменения температуры ПЭД при выводе на режим скважины № 10296 Аганского месторождения (1а – фактическая температура ПЭД; 1б – расчетная температура ПЭД; 2а – фактическая температура жидкости; 2б – расчетная температура жидкости) В целях прогнозирования солеотложения на рабочих органах насосов была использована методика А.Ю. Намиота, как наиболее адаптированная к условиям нефтяных месторождения Западной Сибири. Основываясь на зависимости температуры жидкости в насосе и давлении на приеме от величины pзаб, были рассчитаны кривые выпадения карбоната кальция при различных режимах работы скважин для выделенных групп пластов (рисунок 7) .

Рисунок 7 - Зависимость избыточного содержания СаСО3 от величины pзаб Наибольшим потенциалом солеобразования обладают скважины пластов группы «ЮВ», так как содержание бикарбоната кальция в пластовой воде более чем в 2 раза превышает аналогичные показатели для пластов групп «АВ» и «БВ» .

Для прогнозирования выноса механических примесей была предложена математическая модель, описывающая процессы разрушения пласта, выноса продуктов разрушения в скважину и транспорта механических примесей на поверхность. Модель основана на уравнениях упругой среды, критерии разрушения Мора-Кулона и уравнении Стокса. На рисунке 8 приведены фактические и рассчитанные по предложенной модели зависимости КВЧ от величины pзаб. Для всех групп пластов характерно наличие значения забойного давления, меньше которого начинается процесс разрушения пласта и интенсифицируется вынос механических примесей. Для пластов группы «ЮВ» характерно наличие зоны стабилизации величины КВЧ при снижении величины pзаб меньше 11,5 МПа, что объясняется тем, что данный фонд скважин подвержен ГРП и предложенная модель для подобных скважин подтверждается только в зоне малых депрессий .

Рисунок 8 - Зависимость величины КВЧ от забойного давления

Аналогичный характер имеют зависимости количества выносимых абразивных частиц от величины pзаб. Для расчета данных кривых, на основании информации по фракционному составу механических примесей, принято следующее содержание абразивных частиц по группам пластов: «АВ» - 60%, «БВ» - 20%, «ЮВ»

- 47% (массовая доля от общего состава) .

В четвертой главе приводятся рассчитанные на основании разработанной модели графики взаимосвязи величины pзаб и показателя СНО. Графики демонстрируют достаточную сходимость расчетных и фактических зависимостей, что подтверждает корректность предложенной модели и позволяет использовать ее в дальнейших расчетах. Необходимо отметить, что, несмотря на значительные отличия технологических параметров скважин, предложенная математическая модель подтверждается для всех групп пластов (рисунок 9) .

Рисунок 9 - Зависимость показателя СНО от pзаб для групп пластов На рисунках 10, 11, для примера, показаны зависимости интенсивности отказа УЭЦН от величины pзаб с разделением по механизмам отказов .

Рисунок 10 - Зависимость интенсивности отказов от pзаб (пласты «АВ») Приведенные диаграммы позволяют судить, какую долю в общую интенсивность отказа вносит каждый механизм и объяснить зависимости, приведенные на рисунке 9. Так для пластов группы «АВ» рост частоты отказов при снижении pзаб в значительной степени определяется износом ЭЦН из-за увеличения количества абразивных частиц в продукции скважин. Для пластов группы «ЮВ»

основными факторами снижения надежности УЭЦН при форсировании отборов жидкости являются солеотложение в ЭЦН, износ ЭЦН и отказ кабельной лини .

Рисунок 11 - Зависимость интенсивности отказов от pзаб (пласты «ЮВ»)

Результаты исследования позволяют судить о негативных процессах, влияющих на надежность УЭЦН при снижении pзаб и планировать соответствующие мероприятия. Так для скважин пластов группы «АВ» необходимо предусмотреть использование ЭЦН износостойкого исполнения, а для скважин пластов группы «ЮВ» дополнительно запланировать использование термостойкого погружного кабеля и применение ингибитора солеотложения .

Таким образом, предложенные математические модели позволяют заранее на этапе планирования форсирования отборов жидкости прогнозировать осложнения эксплуатации, предлагать и планировать соответствующие мероприятия по защите оборудования. В целом разработанные методические условия позволят увеличить эффективность эксплуатации скважин с УЭЦН в условиях форсированных отборов жидкости .

Далее в четвертой главе на основании полученных зависимостей параметра СНО УЭЦН от величины pзаб были определены оптимальные режимы работы скважин с УЭЦН с учетом экономического эффекта и фактора снижения надежности УЭЦН при снижении pзаб (рисунок 12). По мере снижения pзаб выручка от реализации увеличивается, но при этом увеличивается и количество отказов и соответственно увеличиваются затраты на подземный ремонт скважин, затраты на обслуживание, ремонт и приобретение оборудования. При снижении pзаб до некоторой величины затраты начинают увеличиваться быстрее чем выручка и в результате начинает уменьшаться NPV, достигнув своего максимального значения .

В данном случае эта величина равняется 8,5 МПа, что и является экономически оптимальной величиной pзаб, при котором достигается максимальный экономический эффект .

Параметры экономической эффективности работы скажины Выручка от реализации/Затраты,

–  –  –

Рисунок 12 - Параметры экономической эффективности эксплуатации скважины с УЭЦН при различных забойных давлениях Необходимо также отметить, что на диаграмме существует критическое значение pзаб, ниже которого выручка от реализации добытой нефти начинают уменьшаться на фоне снижения pзаб. Причина в том, что дополнительная добыча нефти не компенсирует потери добычи нефти от простоя скважин при ремонтах. В рассматриваемом случае величина критического pзаб равняется 5,0 МПа .

Приведенные расчеты оптимального режима работы скважины с УЭЦН выполнены для условия применения погружного оборудования одной группы исполнения, без применения дополнительного оборудования. На рисунке 13 приведены расчеты экономической эффективности эксплуатации скважины с УЭЦН для различных вариантов компоновки УЭЦН для пластов группы «ЮВ»: 1) базовый вариант; 2) вариант с установкой УДР для дозирования ингибиторов солеотложения;

3) вариант с УДР и монтажом термостойкого кабеля в нижней части кабельной линии («термовставки»). При установке УДР эффективность эксплуатации УЭЦН увеличивается и возможна оптимальная эксплуатация УЭЦН при меньших значениях pзаб, при этом эффективный диапазон эксплуатации УДР ограничен величиной pзаб меньше 12,5 МПа. Монтаж «термовставки» экономически целесообразен практически во всем диапазоне режимов работы скважин и точка максимальной эффективной эксплуатации УЭЦН смещается в стороны меньших величин pзаб, что позволяет увеличивать добычу нефти при сохранении максимальной эффективности эксплуатации фонда скважин, оборудованных УЭЦН .

Рисунок 13 - Расчет экономической эффективности эксплуатации скважины с УЭЦН при различной компоновке оборудования УЭЦН для пластов группы «ЮВ»

Таким образом, разработанные модели позволяют прогнозировать эффективность эксплуатации как для различных режимов работы скважин с УЭЦН, так и для различных компоновок погружного оборудования, что позволяет находить наиболее оптимальные варианты эксплуатации скважин установками электроцентробежных насосов в условиях форсированных отборов жидкости .

На заключительном этапе исследования, на основании данных о фактических механизмах отказов погружного оборудования, были определены фактические интенсивности отказов для каждого выделенного механизма и сопоставлены с режимами работы скважин (рисунок 14). Приведенное сопоставление теоретических и фактических зависимостей подтверждает адекватности предложенных в результате проведенного исследования математических моделей взаимосвязи ресурса УЭЦН и режимов работы скважин .

В заключение можно сделать вывод о существовании объективной закономерности снижения надежности УЭЦН при снижении pзаб в условиях форсированных отборов жидкости. Результаты проведенного исследования демонстрируют на качественном и количественном уровне, какие ключевые технологические факторы и как влияют на эту зависимость. Понимание коренных причин снижения надежности УЭЦН при снижении pзаб позволяют прогнозировать изменение параметров работы системы «пласт – скважина - насос», то есть технологических факторов эксплуатации, и планировать адресные мероприятия по снижению негативного влияния технологических факторов с соответствующей оценкой технологической и экономической целесообразности их проведения. В целом разработанные методические условия позволят увеличить эффективность эксплуатации скважин с УЭЦН в условиях форсированных отборов жидкости .

Рисунок 14 - Зависимость интенсивности отказов от pзаб для пластов группы ЮВ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Обобщение промысловых данных по отказам УЭЦН позволило 1 .

установить корреляционную зависимость между параметром СНО и режимами работы скважин, характеризующихся величиной pзаб. При уменьшения величины pзаб надежность УЭЦН снижается .

Исследование физической сущности отказов УЭЦН позволило 2 .

построить функциональную зависимость надежности УЭЦН от ключевых технологических факторов эксплуатации скважин. Исследование функционирования системы «пласт-скважина-насос» выявило зависимость ключевых технологических факторов от режимов работы скважин, что в целом позволило завершить построение математической модели взаимосвязи между надежностью УЭЦН и величиной pзаб .

Сопоставление с промысловыми данными показало, что, несмотря на значительные отличия характеристик скважин, предложенная математическая модель подтверждается для всех групп пластов .

Численные методы решения нестационарного уравнения 3 .

теплопроводности для изотропных тел с постоянными теплофизическими свойствами в цилиндрической системе координат позволили построить динамическую тепловую модель работы электродвигателя. Адекватность построенной модели была подтверждена фактическими данными ТМС при выводе скважин на режим. Данные замеров ТМС подтвердили сходимость расчетов стационарных тепловых режимов ПЭД на основе закона конвективного теплообмена Рихмона-Ньюмана с уточнением расчета коэффициента Нуссельта .

Использую методику А.Ю. Намиота, и, основываясь на зависимости 4 .

температуры жидкости в насосе и давления на приеме от величины pзаб, были рассчитаны кривые выпадения карбоната кальция при различных режимах эксплуатации скважин. Наибольшим потенциалом солеобразования обладают скважины группы пластов «ЮВ» .

Для прогнозирования выноса механических примесей была предложена 5 .

математическая модель разрушения пласта и выноса механических примесей, основанная на уравнениях упругой среды, критерии разрушения Мора-Кулона и уравнении Стокса .

Использование зависимости надежности УЭЦН от величины pзаб 6 .

позволит уточнить расчеты экономической эффективности работ по форсированию отборов жидкости при их планировании. Дополнительные затраты вследствие снижения СНО УЭЦН могут превысить доход от увеличения добычи нефти особенно в условиях падения мировых цен на энергоносители .

Результаты исследования подтвердили целесообразность использования 7 .

технологий для защиты УЭЦН от негативного влияния параметров эксплуатации .

Точка максимальной эффективной эксплуатации УЭЦН, в этом случае, смещается в стороны меньших величин pзаб, что позволяет увеличивать добычу нефти при сохранении максимальной эффективности эксплуатации скважин УЭЦН. В целом результаты исследования предлагают методические условия увеличения эффективности эксплуатации скважин с УЭЦН в условиях форсированных отборов жидкости

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК при

Минобрнауки РФ:

Мельниченко В.Е. Моделирование неустановившегося процесса 1 .

теплообмена системы «ПЭД-скважина» // Территория Нефтегаз. – 2013.-№2-С.12-15 .

Мельниченко В.Е. Оценка влияния эксплуатационных характеристик 2 .

скважин на надежность УЭЦН // Управление качеством в нефтегазовом комплексе .

– 2017. - № 1 - С.40-44 .

Мельниченко В.Е. Подходы к определению причин снижения 3 .

надежности УЭЦН // Бурение и Нефть. – 2017. - №2 - С.16-21 .

Мельниченко В.Е. Прогнозирование выноса механических примесей из 4 .

пласта при эксплуатации механизированного фонда скважин // Нефтепромысловое дело. – 2017. - № 7 – С. 38-42 .

Прочие статьи, материалы конференций, тезисы докладов:

Мельниченко В.Е. Оценка влияния забойного давления на ресурс УЭЦН 5 .

для определения экономически оптимального режима эксплуатации скважины // Нефтегазовая вертикаль. – 2009. - № 12 - С.51-53 .

Мельниченко В.Е., Жданов А.С. Опыт работы оборудования УЭЦН в 6 .

условиях повышенного содержания мехпримесей на месторождениях ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» // Инженерная практика. – 2010. - №2 - С.32-37 .

Мельниченко В.Е. Опыт работы УЭЦН в скважинах с низким притоком 7 .

на месторождениях ОАО «НГК «Славнефть» // Инженерная практика. – 2010. - №7 С.56-61 .

Мельниченко В.Е. Славнефть: Анализ работы механизированного фонда 8 .

скважин // Нефтегазовая вертикаль. – 2010. - №10 - С.64-67 .

Мельниченко В.Е. Славнефть: Анализ работы механизированного фонда 9 .

скважин // Нефтегазовая вертикаль. – 2011. - №11 - С.44-50 .

10. Мельниченко В.Е. Нет осложненных скважин, есть осложненные режимы эксплуатации // Нефтегазовая вертикаль. – 2012. - №12 - С.62-65 .

11. Мельниченко В.Е. Славнефть: Увеличение эффективности механизированной добычи нефти // Нефтегазовая вертикаль. – 2013. - №11 - С.62-66 .

12. Мельниченко В.Е. Увеличение эффективности мехдобычи. Славнефть:

Итоги и прогнозы // Нефтегазовая вертикаль. – 2015. - №17-18 - С.86-91.



Похожие работы:

«ПРИЛОЖЕНИЕ 4 РАБОЧИЕ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИН (МОДУЛЕЙ) По специальности 11.02.06 "Техническая эксплуатация транспортного радиоэлектронного оборудования (по видам транспорта)"РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОУД.01 РУССКИЙ ЯЗЫК РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОУД.02 ЛИТЕРАТУРА РАБОЧАЯ ПРО...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природных ресурсов (ИШПР) Направление подготовки (специальность) 21.04.01 "Нефтегаз...»

«Электронное периодическое издание № 1 (12) 2018 Издается с 2011 года Редакционная коллегия: Свидетельство Роскомнадзора: Махов Станислав Юрьевич – гл. редактор ЭЛ № ФС77 – 44650 Бойко Валерий Вячеславович Ветков Николай...»

«УДК 517.9:537.86:621.373 ПРОСТЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ХАОСА И ИХ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ С. П. Кузнецов Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Россия, 410019 Саратов, ул. Зеленая, 38 E-mail: spkuz@yandex.ru Поступила в редакцию 29.03.2018 Тема и цель исследования. Цель работы состо...»

«НАРУЖНАЯ ПАНЕЛЬ ДОМОФОНА Руководство по эксплуатации Подключение 4-х абонентов; совместима с 4-х проводными мониторами видеодомофона большинства фирм; вандалозащищенное исполнение; голосовая связь; скрытое видеонаблюдение; встроенная ИК подсветка; подсветка обозначений абонентов; дистанционное управление замком; встроенны...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ QE49Q6FNAU QE55Q6FNAU QE65Q6FNAU QE75Q6FNAU Благодарим за приобретение изделия компании Samsung. Для наилучшего обслуживания зарегистрируйте свое устройство по адресу: www.samsung.com Модель Серийный номер П...»

«Официальный дилер ISUZU Motors Ltd. ООО "ИСУЗУ ДВ", 690003, г. Владивосток, ул. Станюковича, 52 Тел.: +7 (423) 2-52-72-72 Факс: +7 (423) 2-611-618 Сайт: www.isuzudv.ru, E-mail: info@isuzudv.ru Коммерческое предложение Уважаемые Господа, Компания ООО "ИСУЗУ ДВ" (ООО "Интертехника"), официальный дилер ISUZU Motors Ltd. (Япония), рада предложить Вам н...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

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.