Повышение эффективности работы винтовых насосных установок в малопродуктивных скважинах при низких частотах вращения

• Автор: Тимашев, Эдуард Олегович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 116 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ВИНТОВЫХ НАСОСОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Основные типы винтовых насосных установок для добычи нефти
1.2 Конструктивные отличия винтовых насосов
1.3 Винтовые насосные установки с поверхностным приводом
1.4 Анализ отказов и промысловая эксплуатация винтовых насосов
1.5 Выводы
2 СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОДНОВИНТОВЫХ МНОГОЗАХОДНЫХ НАСОСОВ
2.1 Цель экспериментальных исследований
2.2 Выбор модельной среды для испытаний
2.3 Планирование экспериментальных исследований винтовых нар
2.4 Стенд для опытных испытаний винтовых пар
2.5 Выбор схемы испытаний
2.6 Оценка погрешности эксперимента
2.7 Исследование характеристик винтовых насосов
2.7.1 Определение параметров винтовой пары
2.7.2 Исследование напорных характеристик
2.7.3 Исследование энергетических характеристик и определение КПД винтового насоса
2.7.4. Исследование влияния частоты вращения, вязкости и натяга
на основные рабочие параметры винтового насоса
2.8 Выводы
3 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Наиболее распространённым в Российской Федерации механизированным способом добычи нефти в малопродуктивных скважинах являются штанговые скважинные установки (УСШН) и низкодебитные установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), зачастую работающие с остановками на приток.
Основной проблемный вопрос эксплуатации малопродуктивного фонда скважин, оборудованных УЭЦН, заключается в более высоком уровне затрат на тонну добываемой нефти. Применение УСШН не всегда позволяет сохранить текущий уровень добычи в связи с ограничениями по вязкости добываемого флюида и нагрузок по глубине спуска насоса. При добыче жидкостей повышенной вязкости, с высоким содержанием механических примесей и газа применение традиционных механизированных способов малоэффективно.
Для добычи нефти из скважин с осложненными условиями разработаны установки электровинтовых насосов с погружным электродвигателем (УЭВН) и винтовые насосы с поверхностным приводом (УВНП), обладающие целым рядом преимуществ по сравнению с насосами других типов.
При всех достоинствах УЭВН высокая скорость вращения погружного двигателя накладывает дополнительные риски по эксплуатации в малопродуктивных скважинах вследствие перегрева и износа обоймы. Применение винтовых насосов с поверхностным приводом ограничивается высоким уровнем потерь на вязкое трение и большим количеством отказов штанговой колонны при работе на повышенных частотах вращения, в связи с этим наибольший практический интерес представляет решение задач по оптимизации их работы в малопродуктивных скважинах.
Цель работы - совершенствование винтовых насосных установок с мно-гозаходными винтовыми парами для эксплуатации малопродуктивных скважин.
Основные задачи исследования
1 Анализ опыта эксплуатации винтовых насосов, классификация

Таблица 1.7 - Основные физико-химические показатели эластомеров Ultra-Flex
Марка эластомера Максимальное содержание сероводорода в нефти, % Прочность Максимальная рабочая температура, °С Стойкость к воздействию ароматических соединений Стойкость к разбуханию от воздействия воды Допустимое содержание механических примесей в нефти, %
102 2 Хорошая 80 Приемлемая Хорошая
103 2 Приемлемая 80 Приемлемая Хорошая
136 2 Приемлемая 80 Отличная Приемлемая
140 4 Хорошая 110 Хорошая Хорошая 2
158 3 Хорошая 110 Отличная Приемлемая
157 4 Отличная 110 Хорошая Хорошая
530 3 Низкая 120 Отличная Хорошая
152 5 Отличная 150 Приемлемая Отличная
Так на рисунке 1.15 представлена диаграмма термических испытаний трех видов эластомеров фирмы Robbins & Myers Energy Systems Inc. в диапазоне температур от 38 до 180 °С. На примере эластомера марки Ultra-Flex 152, видно существенное изменение параметров образца при увеличении температуры. При температуре 85°С зазор между ротором и статором переходит в натяг, и соответственно при данной температуре режим эксплуатации будет оптимальным. При повышении температуры более 125°С оптимальный режим переходит в экстремальный, что связано с риском преждевременного разрушения эластомера.
В свою очередь по результатам испытаний, проведенных фирмой Baker Hnges, были установлены оптимальные значения предельных зазоров и натягов для различных диапазонов температур, для обеспечения герметичности в винтовых насосах с погружным электроприводом. Например, при температурах выше 100 °С, исходя из этих исследований, насосы комплек-