Научная статья на тему 'Погружные винтовые насосы'

Погружные винтовые насосы Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
990
125
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕФТЯНАЯ ПРОДУКЦИЯ / ВОДОНЕФТЯНАЯ СМЕСЬ / ВИНТОВОЙ НАСОС / SCREW PUMP / ВЯЗКОСТЬ / VISCOSITY / СТОЙКАЯ ЭМУЛЬСИЯ / SPONTANEOUS EMULSION / МОЩНОСТЬ / CAPACITY / ЭФФЕКТИВНОСТЬ / EFFICIENCY / OIL PRODUCTION / A WATER OIL MIX

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Садыков А. А., Козулина О. В., Сагбиев Ильгизар Раффакович, Пеплайкина Н. Н.

Дан анализ продукциям нефтяных скважин, извлекаемым из недр земли на поверхность. Рассмотрены нефтяные насосы, используемые для подъема нефтяной продукции из скважин. Отмечены преимущества нефтяного двухроторного погружного насоса перед центробежными и штанговыми насосами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Садыков А. А., Козулина О. В., Сагбиев Ильгизар Раффакович, Пеплайкина Н. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Погружные винтовые насосы»

УДК 621.514.54.001.24

А. А. Садыков, О. В. Козулина, И. С. Сагбиев, Н. Н. Пеплайкина

ПОГРУЖНЫЕ ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ

Ключевые слова: нефтяная продукция; водонефтяная смесь; винтовой насос; вязкость; стойкая эмульсия; мощность;

эффективность.

Дан анализ продукциям нефтяных скважин, извлекаемым из недр земли на поверхность. Рассмотрены нефтяные насосы, используемые для подъема нефтяной продукции из скважин. Отмечены преимущества нефтяного двухроторного погружного насоса перед центробежными и штанговыми насосами.

Keywords: oil production; a water oil mix; the screw pump; viscosity; a spontaneous emulsion; capacity; efficiency.

The analysis productions the oil wells, taken of earth bowels on a surface is yielded. The oil pumps used for lifting of oil production from chinks are considered. Advantages oil tworotors a down-pump before centrifugal and bars pumps are noted

Нефтяная продукция, извлекаемая из нефтяных пластов на поверхность, может быть либо в виде газоводонефтяной смеси, либо в виде газонефтяной смеси с газовым фактором, меняющимся в широком диапазоне, либо в виде обводненной нефти с содержанием воды в нефти до 50% и более, а также в виде высоковязкой нефти.

Основной целью разработки нефтяного месторождения является экономически

целесообразное и наиболее полное извлечение нефти и других ценных компонентов из нефтяных пластов. Из многих задач при разработке нефтяных месторождений наиболее значимыми являются подъем из нефтяной скважины на поверхность высоковязких, высокообводненных и

газонасыщенных нефтей, а также подготовка добытой продукции скважин до соответствия требованиям качества товарных нефти и нефтяного газа.

Одной из важнейших характеристик сырой нефти является ее вязкость. В нефтяной продукции может содержаться большое количество нефтяного газа и при определенном увеличении давления насыщения происходит увеличение вязкости жидкости. При смешении воды с высоковязкой нефтью образуются еще более вязкие эмульсии типа «вода в нефти». Чтобы предотвратить образование высоковязких водонефтяных эмульсий, приходится производить разделение водонефтяных смесей на нефть и воду [1,2].

Решение проблемы подготовки продукции скважин с минимальными затратами, существующей из-за удаленности нефтяных месторождений от головных сооружений и центральных пунктов сбора, невозможно без использования высокоэффективного нефтяного оборудования. Такое оборудование должно обеспечить эффективное разрушение водонефтяных эмульсий в турбулентном и слаботурбулентном режимах, разгазирование нефти, разделение потока на водную и углеводородную фазы, очистку нефти от воды, а также частичную нейтрализацию сероводорода при совместном сборе газированных нефтей карбона и девона. Это достигается

подбором типа подачи деэмульгаторов в систему нефтесбора для предварительного разрушения

бронирующих оболочек на глобулах пластовой воды и их укрупнения, снижением вязкости эмульсий и снятием противодавления в трубах, разрушением и укрупнением тонкодисперсных частиц эмульсий в линейных и секционных каплеобразователях установок подготовки нефти [3].

Все перечисленное выше является последствием влияния способа добычи и эксплуатации на степень эмульгирования нефти и качество образуемых эмульсий. Наиболее стойкие к самопроизвольному разделению содержащие газ эмульсии получаются из скважин, оборудованных центробежными электронасосами. При применении штанговых и винтовых насосов в этом же интервале содержания воды образуются менее стойкие эмульсии и самопроизвольный распад их на нефть и воду происходит за более короткий промежуток времени, так как эти насосы обладают меньшим диспергирующим воздействием. Поэтому в обсадной колонне скважины (ниже приема глубинного насоса) не содержится тонкодисперсных эмульсий, что подтверждается отбором жидкости из подъемных колонн скважины [4].

Определенный интерес представляют эмульсии с содержанием воды от 35 до 75%. В этом интервале содержания воды время

самопроизвольного разделения эмульсий значительно возрастает по скважинам, оборудованным ЭЦН и несколько меньше по ШГН. Не увеличивают необходимое на разделение эмульсии время винтовые насосы. Для добычи нефти эти насосы появились в 30-е годы двадцатого века во Франции. Сегодня они активно используются в Канаде, Казахстане и Китае. В целом, в мировой нефтедобывающей отрасли объем применения винтовых насосных установок составляет 8%.

В Татарстане нефтяными компаниями достаточно широко используются штанговые винтовые насосы. Так, например, в ЗАО «Татнефтеотдача»-33%, в ЗАО «Иделойл»-21%, в ОАО «Шешмаойл»-18%, в ЗАО «Татех»-12%. Весьма мал объем применения установок винтовых насосов с погружным приводом в ОАО «Татнефть»-45 скважин (около 0,2% действующего фонда

добывающих скважин). На промыслах применяются, главным образом, импортные винтовые насосные установки компаний КШЩКанада), ]МЕТ28СИ (Германия), Weatherford (США), 8Лое11ег-Б1есктапп (Австрия).

Из представленных винтовых насосных установок это, в основном, одновинтовые насосы. Основными элементами винтового насоса являются статор и ротор -подвижная внутренняя деталь, представляющая собой геликоид с одним заходом (для однозаходного насоса), сформированный как простая винтовая поверхность. Ротор вращается от погружного двигателя и посредством колонны насосных штанг- от поверхностного двигателя.

Основным недостатком насосов с однозаходным ротором является необходимость удлинения рабочих органов для обеспечения высокого напора, особенно при пониженной частоте вращения, что накладывает дополнительные требования и усложняет технологию изготовления.

Наиболее перспективным направлением является применение насос-компрессорных установок, а именно, двухвинтовые насос-компрессоры способные перекачивать

нефтеводогазовые смеси [6].

Таблица 1 - Технические характеристики и требования

Двухвинтовые насосы содержат два металлических винта, размещенных в общем корпусе с параллельным положением осей винтов, и являются насосами объемного действия.

Насос- компрессор двухроторный погружной нефтяной типа НДПН, разработанный в ОАО «ТатНИИнефтемаш», предназначен для добычи нефти из малодебетных скважин. Насос-компрессор используется в составе установок для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.

Отличительной особенностью по сравнению с известными погружными насосами НДПН более технологичен в изготовлении, отличается небольшими габаритами по длине, надежностью в работе, меньшей потребляемой мощностью при одинаковых подачах и напорах откачиваемой нефти.

Наиболее эффективное применение НДПН отмечается при добыче сверхвязкой нефти, характеризующейся высокой устойчивостью эмульсии.

Ниже приводится техническая

характеристика одно-двух и трехвинтовых насосов типа 1В, 2ВВ и 3В [7] а также насоса НДПН.

№ п/п Характеристика Тип насоса

2В 1.5/5 1В10/5 2ВВ 1,6/16 ВВ 4/4 ВВ /25 3ВВ 1.5/100 НДПН-20/6

1 Подача по откачиваемой нефти, м3 /ч 1,6 10,0 1,6 4,0 0,2 1,5 1,25

2 Давление на выходе, МПа 0,16 0,5 0,4 0,4 1,0 10 18

3 Вязкость перекачиваемой жидкости, с Ст 46103 20-300 60 37,0 610-2260 38-90 1,0Па-с

4 Подпор,м 0,5-2,5 - 7,0 7,0 - - -

5 Мощность,кВт, не более 1,0 6,1 1,35 1,6 0,5 8,0 20

6 Коэффициент полезного действия,% 34 56 20 37 40 40 10

7 Эффективность м3 / ч кВт 1,6 1,6 1,2 2,5 0,4 0,2 0,06

Установки с двухроторными винтовыми насос-компрессорами являются эффективными средствами эксплуатации как в вертикальных, так и в наклонно направленных скважинах с погружным электроприводом, в обводненных скважинах (при обводненности 30-80%) с высоковязкой продукцией, склонной к образованию высоковязких стойких нефтеводяных эмульсий, при применении тепловых методов увеличения нефтеотдачи и в малодебетных скважинах.

Литература

1. ИбатуллинР.Р., ТахаутдиновШ.Ф., ИбрагимовН.Г., ХисамовР.С. Новые технические и технологические

решения для повышения эффективности разработки нефтяных месторождений.ОАО «Татнефть», 2006г.

2. Коротков Ю.Ф. Обустройство нефтяных промыслов/Ю.Ф. Коротков, Е.Ю.Ермакова, О.В.Козулина, М.Г.Кузнецов, О.В.Панков//Вестник Казан.технол.ун-та.-2013. Т.16,№5,с.234-235

3. Ширеев А.И., Тронов В.П.,Сахабутдинов Р.З.,Мухаметвалеев Р.Р.Перспективные технологии подготовки продукции скважин на месторождениях Татарстана. ОАО «Татнефть», 2006г.

4. Зарецкий Б.Я.Влияние способа эксплуатации на степень эмульгирования нефти и качество образуемых эмульсий /Б.Я. Зарецкий, Л.А. Пелевин ,В.И Ионов,М.Л. Пелевин,Г.Н. Позднышев // Нефтяное хозяйство.М.- 1976.-№10.

5. Садыков А.Ф., Назмутдинов Р.М., Хамидуллин И.В. Разработка и внедрение двухвинтовых насос-компрессоров для транспортирования нефтеводогазовых смесей на предприятиях ОАО «Татнефть», ГУП «ИПТЭР», 2005г.

6. А.С. Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического оборудования. Справочник. Т.З.Московский государственный университет инженерной экологии, Калуга, 2002.-690с.

7. Садыков А.Ф. Скважинный двухвинтовой насос-компрессор / А.Ф. Садыков, В.А. Максимов,Д.М.Калимуллин//Вестник Казан.технол .ун-та.-2013.-Т.,-№ 10,с.513-516.

8. Пат.2431765 РФ. Погружная многофазная насосная установка / А.Ф.Садыков, И.В.Хамидуллин, Д.МКалимуллин, В.А.Максимов, А.А.Садыков Заявитель и патентообладатель ОАО «ТатНИИнефтемаш». - №2010115767/06; заявл. 20.04.2010; опубл. 20.10.2011, Бюл.№29.

© А. А. Садыков - инженер-конструктор, ОАО «ТатНИИнефтемаш», г. Казань; О. В. Козулина - канд. техн. наук, доцент кафедры «Оборудование пищевых производств», КНИТУ, opp-srv@rambler.ru; И. Р. Сагбиев - д-р техн. наук, профессор кафедры «Компрессорные машины и установки», КНИТУ, opp-srv@rambler.ru; Н. Н. Пеплайкина - инженер, магистрант кафедры «Оборудование пищевых производств», КНИТУ, opp-srv@rambler.ru.

© A. A. Sadykov - design engineer, OAO «Tatniioimechanical engineering», Kazan; O. V. Kozulina - cand. tech. sci., the senior lecturer, chair «Equipment of edible productions», KNRTU, opp-srv@rambler.ru; 1 R. Sagbiev - dr. sci. tech., the professor chair «Compressor cars and installations », KNRTU, opp-srv@rambler.ru; N. N. Peplaikina - engineer, chair «Equipment of edible productions», KNRTU, opp-srv@rambler.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.