CC BY
35
influence parameters were divided according to the principle of influence on self-damping and forced oscillations for various brake mechanism designs. The criteria of influence on the coefficient of oscillation increase are determined, and thereby determining the magnitude of the amplitude of the rebound of the brake pad from the working surfaces of the brake disc. The principles of the emerging instability of the braking torque during braking are formulated, which affects the reduction of the performance characteristics of the braking mechanism as a whole.
Key words: disc-pad type braking mechanism, instability of braking torque, stiffness, dissipation coefficient, oscillation increase coefficient, rebound amplitude.
Polyakov Pavel Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Rostov State University of Railways, Krasnodar, Kuban State Technological University
УДК 533.98
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-420-426
СПОСОБЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ В ИРАКЕ
А.М. Альмохаммад, Е.В. Безверхая, Н.Г. Квеско, М.В. Брунгардт
В статье рассмотрены способы подъема нефти из пласта на поверхность, расположенного на территории республики Ирак. В связи с тем, что способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин, не остаются постоянными в процессе разработки месторождения, а изменяются в зависимости от величины пластовой энергии, возникает необходимость выбора рационального способа добычи нефти. В работе рассмотрении виды фонтанирования скважин, достоинства и недостатки технологии добычи, а также разработаны и предложены для применения на месторождениях республики Ирак при различных условиях.
Ключевые слова: газлифтный способ добычи, штанговое глубинное оборудование, установка электроцентробежных насосов.
Иракская Республика - государство в Западной Азии, в Месопотамии. Граничит на севере с Турцией, на западе - с Сирией и Иорданей, на востоке - с Ираном, Саудовской Аравией и Кувейтом. На юго-востоке на протяжении 50-ти км омывается водами Персидского залива. Средняя глубина скважин на севере страны - 1200.. .1500 м, в центральных районах - 2500.3000 м, на юге - 3500.4500 м (рис. 1).
Цель работы является повышение эффективности эксплуатации скважин с применением механизированных способов добычи нефти и обоснование выбора штанговых насосных установок на нефтяном месторождении Ирака.
Объектом является залежь нефти в карбонатных породах нефтяного месторождения Ирак.
На сегодняшний день основным способом разработки залежи нефти является фонтанный способ. В результате разработки нефтяных месторождений данным способом привело к снижению пластового давления, и скважины перестали фонтанировать. Возникла ситуация необходимости выбора рационального способа добычи нефти на скважинах месторождений республики Ирак. В связи, с чем дальнейшую эксплуатацию скважин планируется проводить штанговыми насосными установками.
420
Способы подъема нефти из пласта на поверхность, или способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин, не остаются постоянными в процессе разработки месторождения, а изменяются в зависимости от величины пластовой энергии. Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин и периоды их применения обосновываются в проектных документах на разработку месторождения, и реализуются нефтегазодобывающими предприятиями по планам геолого-технических мероприятий.
В связи с промышленным внедрением и повсеместным использованием новейших достижений науки в процессе нефтедобычи несколько изменилось и понятие основных способов эксплуатации нефтяных и газовых скважин.
Если подъем жидкости или смеси от забоя на дневную поверхность происходит только за счет природной энергии, то такой способ эксплуатации называется естественно фонтанным. Следует заметить, что в настоящее время этот способ имеет весьма ограниченное распространение.
Фонтанирование нефтяных и газовых скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик и давление на забоях нефтяных и газовых скважин достаточно для преодоления гидростатического давления столба жидкости в скважине, противодавления на устье и давления, расходуемого на преодоление трения движения жидкости.
Существует два вида фонтанирования скважин:
1. Фонтанирование жидкости, не содержащей растворенного газа (пузырьков газа); артезианское фонтанирование за счет гидростатического напора пласта - встречается крайне редко;
2. Фонтанирование жидкости за счет энергии растворенного газа, выделяющегося из жидкости;
В обоих случаях фонтанирование может происходить при условии, если пластовое давление превышает давление на забой.
Примечание: при артезианском фонтанировании забойное давление должно быть достаточно высоким.
Достоинства и недостатки фонтанный газонефтяной скважины:
1) Простота и надежность;
2) Высокий межремонтный период работы скважины;
3)Возможность проведения комплекса гидродинамических исследований на забое скважины;
4) Доступное оборудование;
5) Минимальные траты электроэнергии;
6) Возможность регулировать процесс добычи и возможность полностью остановить его;
7) Управление процессом добычи можно осуществлять удаленно;
8) Длительный межтехнологический промежуток функционирования оборудования.
К недостаткам можно отнести невозможность фонтанирования с требуемыми дебитами при увеличении обводненности продукции.
Фонтанирование возможно только тогда, когда давление в пласте, равно или больше гидростатического давления жидкости в забое при условии, что фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, то есть на режиме наибольшего коэффициента полезного действия. За счет давления на забое скважины жидкость может быть поднята на высоту, соответствующую этому давлению.
Если пластовое давление уменьшилось, то извлечение нефти становиться возможным только либо за счет механизированного способа (рис. 2). Механизированный способ добычи предполагает использование внешнего источника мощности для поднятия жидкости на поверхность.
При разработке нефтяных месторождений такие методы, как правило, применяются после фонтанного этапа эксплуатации, когда пластовое давление в нефтяном коллекторе падает и уже не может обеспечивать экономически оптимальный отбор из скважины за счет естественной энергии пласта.
Наиболее распространенными методами механизированной добычи являются:
- Газлифтный компрессорный и бескомпрессорный.
- Штанговое глубинное оборудование (УШГН).
- Установки электроцентробежных насосов (УЭЦН).
- Установки погружных винтовых электронасосов (УВЭН) (используются на ближнем востоке только на 5-10 %).
Рис. 2. Механизированные способы эксплуатации скважин: 1 - штанговый; 2 -гидравлический; 3 - УЭЦН; 4 - винтовые насосы; 5 - газлифтный
Особое место занимают некоторые виды эксплуатации нефтяных и газовых скважин, осуществляемые за счет использования природной энергии газа с применением специального подземного оборудования. К ним относится эксплуатация скважин бес-
компрессорным газлифтом, теоретические основы подъема смеси при которой аналогичны таковым при компрессорной эксплуатации. Разница состоит в том, что для подъема используется газ высокого давления, добываемый либо попутно с нефтью, либо специально отбираемый из газоносных пропластков. В этом случае отпадает необходимость использования компрессоров.
Компрессорная эксплуатация - это по существу та же фонтанная скважина, в которой недостающий для необходимого разгазирования жидкости газ подводится с поверхности по специальному каналу. По колонне труб газ с поверхности подается к башмаку, где смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную смесь, которая поднимается на поверхность по подъемным трубам. Закачиваемый газ добавляется к газу, выделяющемуся из пластовой жидкости. В результате смешения газа с жидкостью образуется газожидкостная смесь такой плотности, при которой имеющегося давления на забое скважины достаточно для подъема жидкости на поверхность.
Для работы этих газлифтных скважин используется углеводородный газ, сжатый до давления 3-8 МПа. Источниками сжатого газа обычно бывают либо специальные компрессорные станции, либо компрессорные газоперерабатывающих заводов, развивающие необходимое давление и обеспечивающие нужную подачу. Такой способ очень распространен в мире, но в Ираке не используется.
Газлифт относительно других механизированных способов эксплуатации скважин имеет ряд преимуществ:
- возможность отбора значительных объемов жидкости с больших глубин на всех этапах разработки месторождения в Ираке с глубиной до 2000 м при высоких технико-экономических показателях;
- простота скважинного оборудования и удобство его обслуживания;
- эффективная эксплуатация скважин с большими искривлениями ствола;
- эксплуатация скважин в высокотемпературных пластах от 60-80 град. и с большим газовым фактором от 80 до 150 м3/м3 без осложнений;
- возможность осуществления всего комплекса исследовательских работ по контролю за работой скважины и разработкой месторождения;
- полная автоматизация и телемеханизация процессов добычи нефти;
- большие межремонтные периоды работы скважин на фоне высокой надежности оборудования и всей системы в целом;
- возможность одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов и более при надежном контроле за процессом;
- простота борьбы с отложением парафина, солей и коррозионными процессами;
- простота работ по подземному текущему ремонту скважины, восстановлению работоспособности подземного оборудования для подъема продукции скважины.
Недостатками газлифта считаются высокие начальные капитальные вложения, фондоемкость и металлоемкость. Эти показатели, во многом зависящие от принятой схемы обустройства промысла, ненамного превышают показатели при насосной добыче.
Для насосной эксплуатации скважин при добыче нефти в Ираке применяются следующие виды оборудования:
- штанговые насосные установки (ШСНУ);
- установки электроцентробежных насосов.
В большинстве случаев на месторождениях Республики Ирак для добычи нефти используются УШГН и УЭЦН и газлифтный с той разницей, что УТТТГН применяются при неглубоком расположении - от 600 до 1200 м, в случае более глубокого расположения - 2000 - 3000 и более метров - используются УЭЦН как более эффективное, экономичное и рентабельное в отличие от других способов добычи нефти. Газлифтный применяются при неглубоком расположении - от 1000 и более.
Установки погружных винтовых электронасосов (УВЭН) (используются на ближнем востоке только на 5 процентов).
Эксплуатация скважин штанговыми скважинными насосами (ШСН) широко распространена на ближнем востоке.
Оборудование для эксплуатации скважин штанговыми насосами, включает:
- глубинный плунжерный насос;
- систему насосных труб и штанг, на которых насос подвешивается в скважине;
- приводную часть индивидуальной штанговой установки балансирного типа, состоящую из станка - качалки и двигателя;
- приспособления для подвески насосных штанг к головке балансира станка-качалки.
При эксплуатации скважины штанговыми насосами к добываемой нефти не предъявляются строгие требования, которые имеют место при других способах эксплуатации.
Штанговые скважинные насосы могут качать нефть, характеризующуюся наличием механических примесей.
Погружные центробежные насосы (ПЦН) - это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем (ПЭД) специальной конструкции. Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотранспорта или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно - измерительная аппаратура и автоматика.
Установки погружного центробежного электронасоса (УПЦЭН) отличаются малой металлоемкостью, широким диапазоном рабочих характеристик, как по напору, так и по расходу, достаточно высоким КПД, возможностью откачки больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом.
Применение УПЦЭН позволяет эффективно разрабатывать месторождения, находящиеся на поздней стадии эксплуатации, когда форсированные режимы работы являются одним из решающих факторов, существенно влияющих на объемы добычи нефти.
Данные по способам эксплуатации скважин в ^Ираке
Наименование месторождения Глубина залегания, м Пластовое давление, МПа Давление насыщения (Pнас), МПа Обводненность продукции скважины, % Газовый фактор, м3/м3 Пластовая температура (лл), оС Рекомендация по выбору
Бай-Хассан 2600- 2800 24 19 24 60 85 Газлифтный
Бузурган 970 8 4 22 55 60 УШГН
Хамрин 2900 27 22 21 80 100 УЭЦН
Вывод. В результаты анализа нефтегазовых месторождений эксплуатируемых в Ираке можно сделать вывод о эффективности способах механизированной добычи нефти в соответствии условиями эксплуатации.
Также стоит отметить, что рекомендации по выбору механизированной добычи нефти зависят от параметров характеристики месторождения и требуют индивидуального подхода.
Список литературы
1. Clegg J.D., Bucaram S.M., Hein N.M. Jr. Recommendations and comparisons for selecting artificial-lift methods. Journal of Petroleum Technology. 1993. P.1128-1167.
2. Rischmuller H. Oil Production with Subsurface Sucker Rod Pumps. Ternitz, Austria, Scholler Bleckmann GmbH. 1989. p. 6.
3. Zhang Zi-xue, Zhao Wen-qing, Wang Gang. New Type Pumping Unit at Home and Abroad. Beijing: Petroleum Industry press, 1994.
424
4. Kibirev E.A., Kuchurin A.E., Gaynetdinov R.R. et al., The introduction of automated control systems for the optimization of the gas-lift wells at the Orenburg oil and gas condensate field (In Russ.), Eurasia Oil&Gas, 2016. No. 9-10. P. 36-37.
Альмохаммад Альмохаммад Альнайеф, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет. Институт нефти и газа,
Безверхая Елена Владимировна, канд. техн. наук, доцент, ebezverkhaya@,sfu-kras.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет. Институт нефти и
газа,
Квеско Наталья Геннадьевна, д-р техн. наук, заведующая кафедрой, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет. Институт нефти и газа,
Брунгардт Максим Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, mbrungardt@,sfu-kras.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет. Институт ПИ СФУ
METHODS OF MECHANIZED OIL PRODUCTION AT THE FIELDS IN IRAK A.M. Almohammad, E.V. Bezverkhai, N.G. Kvesco, M.V. Brungardt
The article discusses the methods of lifting oil from the reservoir to the surface, located on the territory of the Republic of Iraq. Due to the fact that the methods of operating oil and gas wells do not remain constant during the development of the field, but change depending on the amount of reservoir energy, it becomes necessary to choose a rational method of oil production. The paper considers the types of well flowing, the advantages and disadvantages of the production technology, as well as developed and proposed for use in the fields of the Republic of Iraq under various conditions.
Key words: gas-lift method of production, sucker rod downhole equipment, installation of electric centrifugal pumps.
Almohammad Almohammad Alnayef, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute of Oil and Gas,
Bezverkhaya Elena Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, ebez-verkhaya@,sfu-kras.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute of Oil and Gas,
Kvesko Natalia Gennadievna, doctor of technical sciences, head of department, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute of Oil and Gas,
Brungardt Maxim Valerievich, candidate of technical sciences, docent, mbrungardt@,sfu-kras.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University. Institute PI SFU
