CC BY
35ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2019. № 9-1 (96)
УДК 62
А.Р. Сагитова, А. У. Хазикарамов АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ УЭЦН
В статье описывается система УЭЦН нового поколения для эксплуатации низкоэффективных скважин, которые содержат большое количество свободного газа и механических примесей.
Ключевые слова: конструкции УЭЦН, комбинация насосов, компрессионная схема, газосепараторы.
Сегодня большинство нефтяных месторождений в России находятся на поздней и последней стадиях эксплуатации. Эта стадия характеризуется низкой производительностью, большими перебоями с водой, большим количеством закачки жидкости в систему ППД. Поэтому в отечественной нефтяной промышленности наблюдается тенденция к росту скважин в маржинальном фонде. По разным оценкам, эксплуатационные нефтяные скважины с дебитом менее 30 м3/сут составляют примерно 30% от общего объема скважин. Сложные условия эксплуатации требуют новых и инновационных конструктивных решений в части оборудования для добычи нефти.
Доля глубинных масляных насосов в структуре производства снижается. Их использование не обеспечивает требуемого отбора жидкости из-за их технических характеристик и ограничений глубины посадки. Одним из основных сложных факторов при эксплуатации скважин с использованием установки электрического погружного центробежного насоса (ЭЦН) является наличие механических примесей в пластовой жидкости. Предельные установки с узкими каналами сечения потока наиболее чувствительны к ним. Неисправности возникают из-за засорения воздуховодов системы УЭЦН твердыми частицами и солями. Задача состояла в том, чтобы найти эффективную технологию эксплуатации низкодоходных скважин со средним временем эксплуатации не менее 600 дней. Было предложено новое оборудование: особая конструкция ступеней, комбинация насосов и крепежных элементов - концептуальная разработка специалистов РГУ по нефти и газу. И. М. Губкина.
Технические характеристики и преимущества.
Новая установка может почти полностью решить проблему отказа ЭЦН в скважине с высоким механическим загрязнением и накоплением соли. Это достигается благодаря тому, что новая разработка имеет улучшенные каналы потока благодаря следующим преимуществам:
• увеличение проточного канала на 30% (4,5 мм);
• оптимально выбранный режим работы с максимальной эффективностью при минимальном энергопотреблении;
• рабочие колеса с меньшей вероятностью перекрывают участки потока песком и солями;
• повышенная износостойкость благодаря использованию цельных этапов металлообработки двух опорных конструкций рабочего колеса.
Новая конструкция насосов.
Радиально стабилизированные насосы с компрессионной схемой сборки относятся к высшему классу оборудования по долговечности. Это самое надежное оборудование среди погружных УЭЦН. Традиционно они используются при высоких скоростях подачи (от 200 м3/день), поскольку при более низком расходе энергетические параметры насоса заметно снижаются. Разработчикам удалось улучшить дизайн -адаптировать особенности нового насоса на весь диапазон подач. Анализ опыта работы показал, что насосы с низким расходом должны быть выполнены в компрессионном исполнении. Недостатком компрессионного насоса является сложная установка: необходимо убедиться, что валы полностью за стыкованы при сборке, в противном случае все преимущества этого типа насоса будут потеряны. Таким образом, сборка компрессионного насоса чрезвычайно упрощена в новой конструкции и устранена сложная операция синхронизации. Для точной регулировки валов используется устройство, которое исключает необходимость использования датчика и, следовательно, возможность субъективной ошибки персонала. Непрерывная работа компрессорных насосов в течение 3 -5 лет без извлечения их из скважины может значительно снизить затраты на ремонт и установку насосных агрегатов. В результате эффективность компрессионных насосов может быть на 10-15% выше, чем у обычных погружных ЭЦН.
Газосепараторы широко используются в рабочих условиях для защиты электрических центробежных насосов от вредного воздействия газа. Однако их основным недостатком является относительно низ-
© А.Р. Сагитова, А.У. Хазикарамов, 2019.
Вестник магистратуры. 2019. № 9-1 (96)
ISSN 2223-4047
кая надежность при добыче жидкости, содержащих абразивные частицы. Газосепаратор считается ненадежным элементом насосного агрегата из-за частых гидроабразивных порезов корпуса. Это связано с тем, что возникают обратные токи на входе в осевое колесо, если подача насоса меньше, чем удвоенная расчетная подача сепаратора. Например, если газовый сепаратор, предназначенный для потока 250 м3 / день, используется с насосом для потока 30 м3 / день, возникает обратный ток, ловушка для механических примесей, концентрация быстро увеличивается, и вращающееся тело абразивного кольца начинает резать элементы секции и другие элементы проточной части газосеператора.
Следует отметить, что новые газосепараторы для насосов с низким расходом имеют меньшую мощность. Учитывая значительное количество недорогих установок, можно говорить о значительной экономии затрат на электроэнергию. Новая концепция ступеней распада компрессора для насосов с низким расходом - циркуляция жидкости в рабочем колесе. При работе на каждом этапе газожидкостная смесь распределяется по рабочему колесу на входе, смесь сжимается в проточной части, а газ частично отделяется на выходе колеса. Основной поток газа направляется на вход следующей ступени, а часть жидкости направляется на вход в это же рабочее колесо. Это гарантирует, что содержание свободного газа в проточной части рабочего колеса уменьшается, чтобы исключить газовые пробки в нестандартных режимах работы. Оптимальный расход ступеней компрессора должен быть близок к оптимальному расходу основного насоса. При этом энергетические параметры секции - напор и КПД практически не снижаются.
Библиографический список
1. Дроздов А.Н. Разработка методики расчета характеристики погружного центробежного насоса при эксплуатации скважин с низким давлением у входа в насос, 1982
2.Смирнов Н.И., Смирнов Н. Н., Горланов С.Ф. Научные основы повышения ресурса УЭЦН для малодебитных скважин // Инженерная практика, № 7, 2010
3.Логинов В.Ф. Компрессионные насосы для нефтедобычи в осложненных условиях, 2016
ХАЗИКАРАМОВ А.У. - магистрант факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия.
САГИТОВА А.Р. - магистрант факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций, Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия.
