Центробежная сепарация газа и твердых частиц в приемных устройствах погружных насосных установок для добычи нефти

• Автор: Маркелов, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

1. Анализ литературных источников о работе погружных центробежных насосов при повышенном содержании свободного газа и твердых частиц в жидкости, постановка
задач исследований
1.1. Анализ литературных источников о влиянии свободного газа на работу погружных электроцентробежных насосов
1.2. Обзор и анализ известных методов защиты установок погружных центробежных насосов от вредного влияния свободного газа
1.3. Обзор и анализ известных методов защиты УЭЦН от воздействия твёрдых частиц
1.4. Основные задачи исследований
2. Стендовые исследования центробежных газосепараторов к УЭЦН при различных частотах вращения
2.1. Схема стенда и методика проведения экспериментов
2.2. Стендовые исследования газосепараторов на мелкодисперсной смеси «вода-ПАВ-газ» с переменным значением частоты вращения вала электродвигателя
2.3. Анализ напорных характеристик системы «газосепаратор-погружной насос» при различных частотах вращения вала
2.4. Выводы к главе

3. Промысловый анализ и определение ненадежных элементов
проточной части газосепараторов при откачке газожидкостных смесей с твердыми частицами
3.1. Анализ причин износа корпуса газосепаратора в месте установки шнека
3.2. Методика расчета шнека газосепаратора на пропускную способность62
3.3. Анализ причин разрушения газосепаратора в области установки сепарационных секций
3.4. Выводы к главе
4. Разработка погружного центробежного сепаратора твердых
частиц на приёме УЭЦН
4.1. Разработка схемы проточной части погружного центробежного сепаратора твёрдых частиц
4.2. Расчёт длины сепарационной камеры для отделения механических примесей в поле центробежных сил на приёме погружного насоса
4.3. Внедрение центробежного сепаратора твёрдых частиц в опытнопромышленное производство на заводе «Новомет-Пермь»
4.4. Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение

В настоящее время на нефтяных месторождениях России актуальной задачей является проблема увеличения эффективности механизированной эксплуатации скважин погружными насосами. Например, более 95% нефти в ООО «РН-Юганскнефтегаз» добывается при помощи установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые занимают более 2/3 от общей структуры эксплуатационного фонда скважин.
Процесс добычи нефти на многих нефтяных месторождениях страны сопряжен с большим количеством осложняющих факторов. В связи с этим одной из основных задач, стоящих перед нефтяными компаниями, является снижение степени влияния этих факторов на процесс добычи нефти, что позволяет уменьшить затраты и повысить эффективность производства. Например, увеличение (как и снижение) наработки на отказ УЭЦН, в среднем на 10%, стоит компании ООО «РН-Юганскнефтегаз» более полумиллиарда рублей в год (включая затраты на ремонт скважин и оборудования, потери в добыче нефти за время ремонтов) /56/.
Несмотря на то, что с каждым годом увеличиваются объемы вкладываемых финансовых ресурсов в профилактику и устранение последствий влияния осложняющих факторов на работу УЭЦН, проблема влияния осложнений по-прежнему остается острой и актуальной.
Наблюдается прямая взаимосвязь между увеличением глубины спуска погружных систем УЭЦН и средней наработкой на отказ УЭЦН, причем данный процесс характеризуется началом проведения политики интенсификации в компании. Разложив все отказавшие УЭЦН на три условные группы, в зависимости от глубины их спуска, получим следующие результаты: на глубине спуска до 2 км средняя наработка на отказ составляет — 360 суток; в диапазоне спуска 2—2,5 км средняя наработка снижается на 50%, а в диапазоне спуска глубже 2,5 км данный показатель

Пробные стендовые испытания первого выпущенного заводом образца были проведены на стенде кафедры РиЭНМ в конце 2000 года. Повторные испытания серийно выпускаемой модели газосепаратора были проведены в 2001 году. Эти испытания показали, что МН ГД5 является полным аналогом МН-ГСЛ5 по своим сепарационным качествам (разница в пределах погрешности). Газосепаратор МН-ГСЛ5 с 1993 года и до настоящего времени серийно выпускается заводом ОАО «ЛЕМАЗ» (г. Лебедянь Липецкой обл.) и является самым распространенным сепаратором, применяемым на нефтяных месторождениях РФ (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Схема газосепаратора МН-ГСЛ5 1 - вал; 2 - приемный модуль; 3 - шнек; 4 - кавернообразующее колесо; 5 -сепарционные барабаны; б-отвод жидкости; 7 -сброс газа.
После проведения подготовки экспериментального стенда, газосепаратор МН ГД5 был установлен внутри модели эксплуатационной колонны скважины. Его испытания были проведены на четырех различных режимах по начальной подаче жидкости: 65,110,150 и 190 м3/сут. На каждой начальной подаче жидкости были проведены четыре испытания при различных значениях частоты вращении вала электродвигателя (см. табл.
2-І*)-
По всем результатам проведенных стендовых исследований МН ГД5 были построены зависимости максимально допустимого входного газосодержания (Дт) от начальной подачи жидкости {0,жмт) при уровне остаточного газосодержания на входе в насос рост = 0,25.
На рисунке 2.10 представлены итоговые результаты испытания газосепаратора МН ГД5 на различных частотах (с шагом 10 Гц).