Аварийные отказы оборудования УЭЦН и разработка мероприятий по их устранению

• Автор: Пономарев, Рамиль Наильевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ * С.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПРОМЫСЛОВЫХ

ДАННЫХ О СОСТОЯНИИ АВАРИЙНОСТИ УСТАНОВОК ЭЦН

1.1 Обзор работ, освещенных в литературных источниках

1.2 Состояние аварийности оборудования УЭЦН по промысловым

данным в ОАО СНГДУ

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВАРИЙНЫХ ОТКАЗОВ

СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ УЭЦН

2.1 Причины возникновения вибрации и резонанса в установках УЭЦН

2.2 Анализ причин межсекционных расчленений насосной

компоновки УЭЦН

2.2.1 Методы расчета шпилек, соединяющих секции и узлы насосной
компоновки установки ЭЦН
2.2.2 Расчет запаса прочности по нормальным напряжениям
2.2.3 Оценка запасов прочности по изгибным напряжениям
2.2.4 Оценка запасов прочности по касательным напряжениям
2.2.5 Эквивалентный запас прочности при расчете шпилек
2.2.6 Проектирование шпильки
2.2.7 Способ выравнивания нагрузки по виткам резьбы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСЛОЖНЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
НА АВАРИЙНОСТЬ УЭЦН
3.1 Влияние геологических факторов на аварийность скважинного
оборудованияУЭЦН
3.1.1 Зависимость числа аварий от содержания механических примесей
в добываемой продукции
3.1.2 Зависимость числа аварий от содержания воды
в добываемой продукции
3.1.3 Зависимость числа аварий от содержания
свободного газа на входе в насос
3.1.4 Расчет содержания газа на приеме насоса
3.1.5 Математическое описание влияния факторов на
аварийность УЭЦН
3.2 Влияние технологических факторов на аварийность УЭЦН

3.2.1 Зависимость числа аварий от глубины спуска ЭЦН
3.2 2 Зависимость числа аварий от глубины погружения насоса под
динамический уровень
3.2.3 Зависимость числа аварий от динамического уровня
3.3 Влияние факторов, обусловленных конструкциями скважины и
установок погружных центробежных насосов
3.3.1 Анализ аварийных отказов по заводам - изготовителям
3.3.2 Отказы импортного оборудования..,
3.3.3 Влияние конструкций осевых опор и радиальных подшипников
вала насоса на аварийность
3.3.4 Зависимость числа аварий от группы исполнения и технической
характеристики ЭЦН
3.3.5 Зависимость числа аварий от параметров погружных агрегатов
3.3.6 Зависимость числа аварий от угла наклона интервала спуска
насоса
3.3.7 Зависимость числа аварий от мощности ПЭД
3.3.8 Характер слома материала узлов насосного оборудования
3.4 Влияние осложняющих факторов на аварийность УЭЦН при их
совместном действии
4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ РС
- ОТКАЗОВ УЭЦН И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ НА
САМОТЛОРСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
4.1 Результаты внедрения устройства «Резьбовое соединение узлов
машин шпильками»
4.2 Устройство для перекрытия ствола скважины
4.3 Устройство противоаварийное для установок
погружных центробежных насосов для добычи нефти
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 Справка о результатах внедрения устройства «Резьбовое
соединение узлов машин шпильками»
Приложение 2 Справка о внедрении уточненной методики расчета 134 резьбовых соединений в учебном процессе

Техническая политика интенсификации добычи нефти установками погружных центробежных насосов, проводимая в последние годы крупнейшими компаниями России как прогрессивная технология в нефтедобыче, вызвала рост отказов оборудования. Особенно выросли так называемые РС-отказы, влекущие за собой полет оборудования на забой и наносящие значительный ущерб экономике предприятия. Несмотря на проведение масштабных исследований в различных нефтедобывающих компаниях по выявлению причин отказов по узлам УЭЦН, сократить этот вид аварий пока не удается.
Причину этих отказов следует искать в условиях эксплуатации оборудования УЭЦН и в качестве самого оборудования. В скважине насос находится под воздействием многих факторов, отрицательно влияющих на его работу. Хотя область применения УЭЦН четко оговорена технологическим регламентом эксплуатации скважин, зачастую реальные условия эксплуатации оборудования значительно отличаются от условий, регламентирующих область их применения. Как правило, это такие факторы, как пространственная кривизна ствола скважины; угол наклона участка спуска насоса; высокая концентрация механических примесей; повышенное содержание свободного газа на приеме насоса и еще целый ряд других неблагоприятных факторов. Они объединены в три группы. Первую составляют геологические факторы - наличие в продукции свободного газа, наличие механических примесей, обводненность продукции скважины. Во вторую группу вошли факторы, обусловливающие технологический режим эксплуатации скважины: глубина спуска насоса, динамический уровень и погружение под динамический уровень. В третью группу отнесены параметры, характеризующие конструктивные особенности скважины и скважинного оборудования. В процессе эксплуатации скважин установками ЭЦН основные осложняющие факторы действуют на аварийные отказы оборудования порознь и в сово2.2.7 Оценка запасов прочности по касательным напряжениям
Касательные напряжения в теле шпильки возникают при затяжке резьбовых соединений моментом
Mp = Q0^{^-+fp), (2.19)
TtU')

где Q0 - усилие затяжки; d2 - средний диаметр резьбы; Р- шаг резьбы; — = tgfl;

/3- угол подъема винтовой линии; / - коэффициент трения в резьбе,

соответствующий углу трения р‘; fp= ——*1,15/; /- коэффициент трения

материала гайки по материалу шпильки, равное 0,18 [6, с. 57, табл. 8]; а - угол профиля резьбы, равный 60°.
Вращательный момент на ключе
М,а =Мр +Мтр, (2.20)
где Мтр - момент трения на торце гайки.
(2.2i)
где а - внешний диаметр опорного торца гайки; d0 - диаметр отверстия в корпусе под шпильку; / - коэффициент трения на торце гайки, равный 0,2 [6, с. 57, табл. 10].
Воспользуемся приближенной формулой, которая для практики дает удовлетворительные результаты
Мр = k-Q0-d, (2.22)
где d - наружный диаметр резьбы; к - безразмерный коэффициент, согласно [6, с. 58, табл. 11], равный 0,17.
Напряжение кручения в резьбовой части шпильки
(2.23)
1 0,2/ ;
Для одной шпильки