Повышение эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости из метаноугольных скважин за счет оптимизации конструкции и режимов работ : на примере Талдинской площади в Кузбассе

• Автор: Широков, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Глава. Анализ опыта добычи метана из угольных пластов. Задачи исследования

1.1 Зарубежный опыт добычи метана из угольных пластов

1.2 Ресурсная база метана России

1.3 Технология эксплуатации скважин по добыче метана из угольных пластов

1.4 Применяемые технологии откачки пластовой жидкости

1.5 Преимущества применения УЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов

1.6 Задачи исследования и пути решения

2 Глава. Методики исследования возможности и эффективности применения скважинных насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
2.1 Уточненная методика подбора УЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
2.2 Методика проведения стендовых испытаний
2.3 Методика анализа данных с экспериментальных скважин
2.4 Выводы по второй главе
3 Глава. Стендовые испытания ступеней основных элементов скважинных установок в условиях, имитирующих условия скважин по добыче метана из угольных пластов
3.1 Описание стендов
3.1.1 Стенд для исследования комплексных характеристик ступеней ЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
3.1.2 Стенд для исследования износа ступеней ЭЦН
3.2 Результаты стендовых испытаний
3.3 Анализ результатов полученных данных

3.4 Стендовые исследования работы ступеней центробежных насосов на водо-газовой смеси
3.5 Результаты стендовых испытаний винтовой пары штанговых винтовых насосов
3.6 Результаты стендовых испытаний рабочей пары штанговых насосов
3.7 Выводы по третьей главе
4 Г лава. Промысловые испытания насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
4.1 Талдинское месторождение - объект промысловых испытаний насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов..
4.2 Результаты промысловых испытаний
4.3 Анализ полученных результатов
4.4 Выводы по четвертой главе
5 Г лава. Анализ режимов работы установок электроприводных центробежных насосов при разных условиях их эксплуатации
5.1 Постоянная откачка пластовой воды из скважин по добыче метана из угольных пластов
5.2 Циклическая откачка пластовой воды из скважин по добыче метана из
угольных пластов
Выводы по пятой главе
Заключение
Библиография

Введение
Актуальность темы
Специальной литературой и средствами массовой информации в последнее время всё настойчивее обсуждается вопрос о необходимости и целесообразности добычи метана из угольных пластов с целью получения дополнительного природного теплового и сырьевого источника. Следует иметь в виду, что при этом решается и проблема дегазации угольных пластов перед их отработкой подземным способом. Большинство происходящих на шахтах аварий, пожаров и взрывов связано именно с высоким содержанием в угольных пластах метана и его внезапными выбросами в горные выработки.
В связи с этим вопросы повышения эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости, обеспечивающих беспрепятственную дегазацию угольных пластов, являются очень актуальными.
Цель работы
Целью исследований является определение возможности и эффективности применения стандартных скважинных насосных установок для откачки пластовой жидкости из скважин по добыче метана из угольных пластов.
Задачи исследований
1. Уточнение методики подбора скважинных насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов.
2. Разработка методики проведения стендовых испытаний основных элементов скважинных насосных установок в условиях, приближенных к условиям работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов.
3. Проведение стендовых испытаний основных элементов скважинных насосных установок для определения их рабочих показателей и рациональных областей применения в скважинах по добыче метана из угольных пластов.
Жидкость поступает в насос через сетку, расположенную в его нижней части. Сетка обеспечивает фильтрацию пластовой жидкости. Насос подает жидкость из скважины в НКТ. Погружной электродвигатель -маслозаполненый, герметизированный. Для предотвращения попадания в него пластовой жидкости имеется узел гидрозащиты. Вал двигателя соединен с валом гидрозащиты и через него с валом насоса. При применении асинхронных электродвигателей валы имеют частоту вращения 2800 - 2950 мин'1 при частоте питающего тока 50Гц.
Уточненная методика подбора установки электроприводного центробежного насоса для откачки жидкости из скважин по добыче метана
Исходные данные:
Плотность воды; плотность газа; планируемый дебит скважины; обводненость продукта пласта; газовый фактор; глубина расположения пласта; пластовое давление; давление насыщения; пластовая температура; температурный градиент; коэффициент продуктивности; давление затрубное; давление буферное; содержание механических примесей; содержание сероводорода и углекислого газа; размеры обсадной колонны.
Уточненная методика подбора УЭПН для работы в углеметановых скважинах включает разделы:
1. Определение плотности водо-газовой смеси на любом элементарном участке интервала «забой скважины - прием насоса» с учетом упрощений:
Рсм1={р.,-в)^-Г,)+Рг,-Г,'у (!)
где: рв - плотность воды; рг - плотность газа; рж - плотность жидкости; в -
обводненость продукции пласта; Г- содержание растворенного газа в жидкости; Р -давление; Т - температура.
р = а(Ркон - Ратм )ржс , где а - коэффициент сжимаемости воды.
Для определения объема газа (метана), который практически не растворяется в воде, необходимо использовать формулу: