Совершенствование электроцентробежной насосной установки для скважин с высокой пластовой температурой

• Автор: Здольник, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
1 Л. Особенности эксплуатации добывающих скважин Западной Сибири
1.2. Осложнения в эксплуатации скважин установками электроцентробежных насосов
1.3. Условия работы скважинного оборудования при подъеме нефти высокой температуры
1.4. Методы оценки температурного режима системы “скважина -погружная установка”
1.5. Выводы
2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
2.1 Анализ существующих моделей теплообмена в системе «ПЭД-жидкость-скважина»
2.2. Расчетная модель для оценки конвективного теплообмена погружного электродвигателя в скважине
2.3. Результаты расчета температуры ПЭД с учетом его анизотропии и конвективного теплообмена
2.4. Выводы
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ ПЭД
3.1. Устройство кожуха для принудительного обтекания ПЭД откачиваемой жидкостью
3.2. Конструкция модульного двухконтурного теплообменника
3.3. Установка погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти высокой температуры
3.3.1 Высокооборотный центробежный скважинный многоступенчатый насос
3.3.2. Газосепаратор высокооборотного центробежного скважинного насоса
3.3.3. Гидрозащита охлаждения высокооборотного регулируемого ПЭД
3.3.4. Высокооборотный регулируемый электродвигатель
3.3.5. Кожух для принудительного обтекания ПЭД жидкостью
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ДОБЫЧИ С ВЫСОКООБОРОТНЫМ РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ
4.1. Описание стенда для исследования теплообмена в высокооборотном регулируемом ПЭД и методика эксперимента
4.2. Результаты стендовых исследований теплообмена в элементах ПЭД

4.3. Промысловые испытания высокооборотной установки с дополнительной системой охлаждения ПЭД
4.4. Выводы
Основные выводы и рекомендации
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Высокая производительность и напор, характерные для установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦМ), обеспечивают широкое распространение при добыче нефти в процессе увеличения обводненности нефтяных месторождений и необходимости форсированного отбора жидкости из скважин. Этими установками, как отмечается в [102], оборудовано свыше 65% фонда нефтедобывающих скважин. По затратам энергии на тонну добываемой жидкости электроцентробежные насосы (ЭЦН) при больших подачах более выгодны, чем штанговые.
Длительная разработка нефтяных месторождений существенно изменила условия эксплуатации ЭЦН как в гидродинамическом аспекте (увеличение доли свободного газа на приеме насоса), так и в тепловом (увеличение глубины спуска насоса; наличие в охлаждающей жидкости большого количества газа, что существенно изменяет ее теплофизические свойства).
Осложнение условий эксплуатации является одной из причин частых отказов оборудования. Небольшой ресурс работы приводит к необходимости увеличения массы и габаритов оборудования, снижению допустимых нагрузок, к уменьшению межремонтного периода работы скважины.
Использование в качестве привода УЭЦН высокооборотного регулируемого двигателя существенно снижает массогабаритные характеристики установки и позволяет проводить адаптацию к изменяющимся параметрам скважин.
Особую актуальность приобретают вопросы охлаждения погружного электродвигателя (ПЭД) в процессе вывода скважины на режим. Это обусловлено тем, что отвод тепла от поверхности двигателя (через боковую поверхность двигателя к потоку продукции скважин) происходит в режиме естественной конвекции охлаждающей жидкости. Для компактного высокооборотного ПЭД может происходить значительное увеличение возникающих температурных напоров и, соответственно, рост температуры элементов двигателя.

1.5. Выводы
1. Показано, что в процессе интенсификации добычи нефти для месторождений Западной Сибири имеет место увеличение глубины спуска оборудования УЭЦН при снижении динамических уровней и забойных давлений.
2. Установлено, что средняя наработка на отказ УЭЦН в скважинах с температурой пласта выше 90°С на 35% ниже, чем для остальных.
3. Показано, что повышенная температура эксплуатации является одной из основных причин выхода из строя УЭЦН.
4. Проведенный обзор литературных источников показал, что существующие методы оценки теплового состояния оборудования УЭЦН, в основном, носят эмпирический характер и не учитывают закономерностей теплообмена в элементах ПЭД.
3. Анализ опыта эксплуатации УЭЦН показывает, что для повышения эффективности их работы требуется разработка технических решений по обеспечению дополнительного охлаждения погружного двигателя.