CC BY
391
Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №3
УДК 545.3:372.4
Л. Ф. Каримов, С. И. Поникаров, Н. И. Калимуллин АНАЛИЗ ПРИЧИН ОБРЫВОВ ШТАНГОВЫХ КОЛОНН ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ ШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ
Ключевые слова: асфальтеносмолопарафиновые отложения, скважина, дистиллят.
Борьба с асфальтеносмолопарафиновыми отложениями (АСПО) в скважинах на многих месторождениях Поволжья является одной из актуальных и важных проблем и требует значительных материальных и трудовых затрат. Сокращение этих затрат возможно на основе применения эффективных мероприятий. В статье рассмотрены основные мероприятия борьбы с АСПО. И выявлено самое эффективное мероприятие удаления АСПО.
Keywords: asphaltene, well, distillate.
Fighting against asphaltene, resin and paraffin deposits in wells in many fields of the Volga region is one of the most urgent and important challenges and requires significant material and labor costs. Reducing these costs is possible through the use of effective interventions. The main activities are considered in the article combat asphaltene. An-didentified the most effective eventre move asphaltene.
В настоящее время значительное количество скважин эксплуатируется скважинными штанговыми глубинно-насосными установками (ШСНУ), при этом их доля в добыче нефти ежегодно увеличивается. Кроме значительных преимуществ, эти установки имеют и недостатки[1], связанные с авариями глубинно-насосного оборудования (ГНО), в том числе по причине обрыва и отворота штанговых колонн.
При отложении парафина[2] на клапанах насоса, стенках и поверхностях труб и штанг нарушается нормальная работа насоса. При этом снижается площадь проходного сечения между штангами и подъемными трубами, и повышаются гидравлические давления на плунжерную пару. Это приводит к утечкам жидкости через их зазоры. Из-за интенсивного отложения парафина происходят обрывы штанг или поломка их внижней части ближе к плунжеру при возникновении осевых нагрузок, также увеличиваются нагрузки на головку балансира СК, нарушается его уравновешенность, уменьшается коэффициент подачи.
При эксплуатации скважин штанговыми насосными установками могут происходить следующие осложнения. Обрыв штанг и истирание НКТ происходят в результате трения штанг и муфт о стенки труб при длительной ихработе в искривленных скважинах. Износ труб, штанг и их муфт также зависят от гладкости трущихся поверхностей, наличия в продукции скважины пластовой минерализованной воды, которая вызывает коррозию труб и штанг и ослабляет их прочность.
На Акташской площади за 3 года было проведено 142 ремонтов.
По данным ремонтов скважин, за последние три года, наиболее распространенной причиной выхода из строя скважин является обрыв штанг по телу. По этой причине в 2013 году было проведено 22 ремонта, в 2014 - 12 ремонтов, в 2015 - 18 ремонтов.
Одним из основных факторов, как мы уже выяснили, осложняющих эксплуатацию нефтедобывающих скважин, является отложение на ГНО асфаль-теносмолопарафиновых[3] веществ (АСПВ). Признаками заклинивания штанг из-за запарафинивания
служат ненормальный ход устьевого штока (рывки, затяжки, резкое падение и т.д.) и изменение нагрузки на головку балансира (рост максимальных и снижение минимальных нагрузок). При обрывах же происходит резкое падение колонны штанг, металлический стук в колонне.
Зная основные причины ремонтов в период с 2013 по 2015 год, предположим, что на Акташской площади основными причинами обрывов явились усталостное разрушение металла штанговой колонны под действием переменных нагрузок и коррози-онно-активной среды и обрывы по причине образования отложений парафина в колонне НКТ. Основной причиной обрыва штанг по телу, по муфте, по переводнику и по резьбе является высокая концентрация напряжений в переходных зонах, то есть механический фактор, а также формирование отложений АСПВ в колонне НКТ.
На Акташской площади в течение 2014 - 2015 года по причине обрывов было проведено 30 ремонтов, из которых 26 обрывов штанг по телу, 3 по муфте, и 1 по резьбе.
Путем научных исследований и последующей практики разработан ряд методов, направленных на предотвращение обрывов штанговых колонн и увеличение МРП. Одним из наиболее эффективных методов, при эксплуатации скважин УШГН является профилактические обработки от АСПО, которые позволяют снизить нагрузки на штанговую колонну, тем самым предотвращают обрыв.
Акташская площадь находится на завершающей стадии разработки, при которой происходит снижение температуры пласта, в следствие возникает проблема отложения парафина на глубинно-насосном оборудовании. Каждый из применяемых методов борьбы с АСПО имеет свои плюсы и минусы.
При проведении проф. обработок от АСПО происходит растворение смол и парафина со стенок НКТ и колонны штанг в стволе скважине, что соответственно уменьшает силу трения штанговой колонны об НКТ. В результате чего происходит снижение нагрузки на штанговую колонну, что ведет к уменьшению обрывов штанг.
Вестник технологического
Для удаления от АСПО используются скребки -центраторы. Очистка внутренней поверхности НКТ от АСПО происходит при возвратно - поступательном и вращательном движении скребка. Применение скребков - центраторов эффективно свидетельствует на увеличение дебита, увеличение коэффициента эксплуатации оборудования, увеличение МРП.
Улучшению режима работы скважин можно осуществлять, увеличивая либо длину хода полированного штока, либо число качаний станка-качалки. Как правило, быстрее и дешевле оптимизировать работу скважины с помощью числа качаний. Причем, чем больше число качаний, тем больше и приведенное напряжение, и увеличивается вероятность обрыва штанговой колонны. Увеличение длины хода на фонде скважин позволило, увеличить добычу нефти на 30% при этом нагрузки на штанги выросли на 14%, а в случае увеличения только числа качаний увеличение нагрузок составило бы 26%. Это обрывность, которую удалось избежать. Таблица 1 - Эффективность методов, применяемых
верситета. 2017. Т.20, №3
Максимальная нагрузка на штанговую колонну зависит прямо пропорционально от диаметра плунжера насоса. Давление столба жидкости находится как произведение плотности жидкости на ускорение свободного падения на высоту столба жидкости, соответственно при меньшем диаметре плунжера снижается нагрузка на штанговую колонну, что приводит к увеличению МРП.
Для предотвращения обрывов на Акташской площади применялись следующие мероприятия (табл. 1):
- профилактические обработки с использованием дистиллята на 4 скважинах;
- уменьшение числа качаний, увеличение длины хода на 15 скважинах;
- смена насоса на меньший типоразмер на 6 скважинах;
- применение скребков-центраторов на 5 скважинах.
предотвращения обрыва колонны штанг
Количество скважины Мероприятие Средний МРП до проведения мероприятия, сут. Средний МРП после проведения мероприятия, сут. Изменение МРП, сут.
4 Проведение проф.обработок от АСПО (дистиллятом) 310 581 271
15 Уменьшение числа качаний, увеличение длины хода 647 812 165
6 Смена насоса на меньший типоразмер 1095 1338 243
5 Применение скребков-центраторов из полиамида 741 764 23
■ Проведение проф. Обработок от
3% 4 АСПО
Н ■Уменьшение числа ^^39% , качаний,увеличен
4ле длины хода
I I к Смена насоса на меньший типоразмер
■ Применение скребков-центраторов из полиамида
Рис. 1 - Эффективность методов, применяемых для предотвращения обрыва колонны штанг
В результате выполненого анализа наибольшееувиличение МРП произошло после проведения дистиллятных обработок(см. рис. 1), МРП увеличился почти в два раза и составил - 271
сутки,при смене насоса на меньший типоразмер составил - 243 сутки, при увеличение длины хода и уменьшение числа качаний - 165 суток, при применение скребков - центраторов из полиамида -23 суток.
Таким образом как мы видим из анализа, наиболее эффективным является применение проф.обработок дистиллятом.
Литература
1. Мордвинов, В.А. Снижение числа обрывов насосных штанг / В.А. Мордвинов, А.Х. Шарипов // Добыча нефти. - 1996. - с. 32-34.
2. Каплан, Л.С. Современные технологии и техника эксплуатации скважин штанговыми насосами / Л.С. Каплан, - 1985. - с. 117.
3. Абдулин, Ф.С. Добыча нефти и газа / Ф.С. Абдулин, -1985. - с. 179.
© С. И. Поникаров - профессор кафедры машин и аппаратов химических производств КНИТУ; Л. Ф. Каримов - магистр кафедры машин и аппаратов химических производств КНИТУ; Н. Ф. Калимуллин - магистр кафедры машин и аппаратов химических производств КНИТУ, [email protected].
© S. 1 Ponikarov - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of machines and devices of chemical manufactures KNRTU; L. F. Karimov - Magister, Department of machines and devices of chemical manufactures KNRTU; N. F. Kalimullin - Magister, Department of machines and devices of chemical manufactures KNRTU, [email protected].
