Совершенствование методов расчета штангового привода винтовой насосной установки

• Автор: Сидоркин, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Б.г.
• Количество страниц: 129 с. : ил.

 СОДЕРЖАНИЕ

Введение

] Обзор литературы связанной, с винтовыми насосными

установками с приводом поверхностного типа

1.1 Обзор работ посвященных работе вращательной колонны штанг

1.2 Винтовая насосная установка с поверхностным приводом

конструкции УГНТУ

1.3 Отечественные насосные штанги для винтовых насосов с

поверхностным приводом

1.4 Зарубежные насосные штанги для винтовых насосов с

поверхностным приводом

1.5 Постановка цели задач исследований
1.6 Выводы по первой главе
2 Разработка программы для проектирования штанговой колонны
2.1 Разработка математической модели «Винтовой насос - колонна
штанг — колонна НКТ»
2.1.1 Нахождение момента вращения штанговой колонны
2.1.2 Момент, затрачиваемый на трение ротора в статоре
2.1.3 Момент, затрачиваемый на подъём скважинной жидкости
2.1.4 Момент сопротивления вращению штанг в скважинной жидкости
2.1.5 Момент сопротивлению вращению штанг на участках набора и
стабилизации угла искривления скважины
2.2 Расчёт необходимой мощности электродвигателя для привода
УНВП
2.3 Обоснование прочности материала штанг
2.4 Исследование математической модели работы штанговой
колонны в скважине
2.4.1 Влияние числа оборотов штанговой колонны на затрачиваемые
мощность и крутящий момент
2.4.2 Влияние динамического уровня в скважине на затрачиваемые
мощность и крутящий момент
2.4.3 Влияние глубины подвеса насоса в скважине на затрачиваемую
мощность и момент сопротивления
2.4.4 Влияние устьевого давления в скважине на затрачиваемую
мощность и момент сопротивления
2.4.5 Влияние плотности скважинной жидкости в скважине на
затрачиваемую мощность и момент сопротивления
2.4.6 Влияние давления, развиваемого винтовым насосом на
затрачиваемую мощность и момент сопротивления
2.4.7 Влияние натяга винта в статоре винтового насоса
на затрачиваемую мощность и момент сопротивления
2.4.8 Влияние диаметра штанг на затрачиваемую мощность и момент
сопротивления
2.5 Выводы по второй главе
3 Разработка методов защиты колонны штанг от перегрузок

3.1 Станция управления БМС-1УП
3.2 Предохранительная шариковая муфта
3.3 Выводы по третьей главе
4 Внедрение результатов расчета на промыслах
4.1 Выводы по четвертой главе
Основные выводы Список использованной литературы
Приложение А - Исходный текст программы на языке «Object Pascal» для проектирования винтовой насосной установки с поверхностным приводом
Приложение Б - Исходный текст программы на языке «Object Pascal» для выбора материала штанг
Приложение В - Расчет мощности необходимой для вращения штанговой колонны
Приложение Г - Акт о результатах опытной эксплуатации винтовой насосной установки УНВП-1000/40 в НГДУ «Заинскнефть» ООО «Татнефть»
Приложение Д - Акт промысловых испытаний установки насосной винтовой с поверхностным приводом типа УНВП-1000/20 в филиале ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Уфа» Туймазинского УДНГ
Приложение Е - Акт промысловых испытаний винтовой насосной установки со штанговым приводом типа УНВП-1000/40 в ОАО «Башнефтегеофизика»
Актуальность проблемы
В условиях, когда фонд скважин, продуцирующих высоковязкую жидкость растёт, наиболее эффективным, а иногда и единственно возможным, становится добыча нефти с помощью винтовых насосных установок. Но винтовые насосные установки с погружным электродвигателем имеют большую сложность в обслуживании в виду того, что возможно при спуске и подъёме повреждение кабеля. Применение поверхностного привода позволяет использовать менее дорогостоящее оборудование, например, обычный промышленный электродвигатель, что приводит к улучшению условий обслуживания оборудования. В винтовых насосных установках с поверхностным приводом самым слабым звеном становятся колонны штанг, которые часто рвутся ввиду перегрузок и заклинивания винта в обойме насоса. Исходя из вышеизложенного, вопрос надёжности штанговой колонны является основной нерешенной задачей при эксплуатации винтовых насосных установок с поверхностным приводом. В России использование поверхностноприводных винтовых насосных установок ограничено, но за границей их использование достигло высокого уровня. Так, в Канаде уже более 33% скважин эксплуатируются винтовыми насосными установками с поверхностным приводом. Поэтому за рубежом вопросами выбора и расчета вращающих штанговых колонн занимаются многие фирмы. Это выражается в разработке различных программ для выбора и проектирования скважинных компоновок. Но в открытой печати они не публикуются. В России так же те предприятия, которые занимаются поверхностноприводными винтовыми насосными установками не публикуют программный материал. В связи с этим возникает необходимость рассмотрения этих вопросов на основании значительных материалов, полученных при работе колонны бурильных труб при роторном бурении и внедрении винтовых насосных установок с поверхностным приводом типа УНВП.
2.4.2 Влияние динамического уровня в скважине на затрачиваемую мощность и момент сопротивления
Как видно из рисунка 2.4 момент сопротивления и необходимая мощность зависят от динамического уровня линейно. Динамический уровень, который напрямую зависит от подачи насоса и дебита скважины, практически влияет на глубину подвеса винтового насоса. Снижение динамического уровня происходит за счет увеличения откачки, что приводит к увеличению крутящего момента и затрачиваемой мощности. Практика использования винтовых насосных установок показала, что необходимо выбирать режим эксплуатации таким образом, чтобы допускаемый динамический уровень находился выше подвеса насоса примерно на 100-200 м.
Таблица 2.3 - Зависимость мощности и момента сопротивления от динамического уровня в скважине
Динамический уровень в скважине Hd, м Момент сопротивления M(Hd), Нм Потребляемая мощность N(Hd), Вт
50 112.378 1907
75 117.495 1993
100 122.612 2080
125 127.729 2167
150 132.846 2254
175 137.964 2341
200 143.081 2427
225 148.198 2514
250 153.315 2601
275 158.432 2688
300 163.549 2775
325 168.667 2862
350 173.784 2948
375 178.901 3035
400 184.018 3122