Совершенствование эксплуатации обводненных скважин установками электродиафрагменных насосов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Сафонов, Вячеслав Евгеньевич

• Сафонов, Вячеслав Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сафонов, Вячеслав Евгеньевич

Введение.

1. Анализ промыслового опыта эксплуатации обводненных скважин установками электродиафрагменных насосов (на примере АНК «Башнефть».

1.1. Принципиальные основы работы УЭДН и их технические характеристики

1.2. Исследование видов и причин отказов диафрагменных насосов

1.2.1. Методика обработки промысловых данных.

1.2.2. Распределение отказов по видам и их основные причины.

Выводы.

2. Исследование влияния условий эксплуатации УЭДН на развиваемые параметры и показатели ее работы.

2.1. Технико-экономический анализ добычи нефти в АНК «Башнефть» при различных способах эксплуатации скважин.

2.2. Исследование коэффициента подачи диафрагменных насосов по промысловым данным.

2.3. Сравнительная оценка энергетических показателей УЭДН и УСШН в добывающих скважинах.

Выводы.

3. Промысловые исследования эмульгирования нефти и ее вязкости в скважинах с УЭДН.

3.1. Обзор выполненных исследований по влиянию способа эксплуатации скважины на степень эмульгирования нефти и характеристики работы оборудования.

3.2. Влияние обводненности нефти на характеристику работы насосного оборудования скважин.

3.3. Исследование вязкости обводненной нефти в скважинах с УЭДН.

Выводы.

4. Разработка способа предупреждения эмульгирования нефти в скважинах с УЭДН.

4.1. Дифференциальный клапан для поочередной откачки воды и нефти диафрагменным насосом.

4.2. Результаты промышленных испытаний способа предупреждения эмульгирования нефти.

4.3. Кинематика водонефтяного потока и длина пути перемешивания жидкостей при последовательном их поступлении в НКТ.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование эксплуатации обводненных скважин установками электродиафрагменных насосов»

Современное состояние техники и технологии добычи нефти требует разработки и совершенствования принципиально новых способов механизированной эксплуатации скважин. Низкий коэффициент полезного действия наземных приводов, высокие металло- и энергоемкость традиционных штанговых установок, несмотря на их распространенность, существенно снижают их конкурентоспособность в современных экономических условиях жизнедеятельности нефтедобывающих предприятий. Одним из новых, ускоренно развивающихся видов техники нефтедобычи является установка электродиа-фрагменного насоса (УЭДН) с погружным электроприводом. Современные УЭДН выпускаемые машиностроительной промышленностью, развивают напор до 2500 м, а подачу до 20 м /сут. При этом межремонтный период работы скважин достигает 400 сут и более.

Небольшие габариты погружного оборудования позволяют производить добычу нефти из наклонных и искривленных скважин при кустовом разбуривании залежей.

Вместе с тем следует отметить, подверженность УЭДН влиянию вязкости откачиваемой жидкости на параметры работы и надежность эксплуатации. Высокая частота переключения всасывающего и нагнетательного клапана (12 сек) не позволяют откачивать высоковязкую нефть. Откачка же обводненных нефтей приводит к сильному диспергированию в клапанах и образованию стойких высоковязких эмульсий, значительно снижающих эффективность эксплуатации насосов.

Учитывая, что эмульгирование нефти осложняет не только эксплуатацию скважин, но и сбор, подготовку товарных нефтей, необходимо разработать соответствующую технику подъема пластовых жидкостей установками ЭДН, исключающую, или существенно уменьшающую смешение нефти и воды в рабочих органах насоса.

Целью настоящей работы является повышение эффективности работы установок электродиафрагменных насосов в обводненных скважинах на базе исследования образования высоковязких нефтяных эмульсий в подземном оборудовании, и их влияния на развиваемые параметры насосов.

Основными задачами исследований согласно поставленной цели явились:

1. Анализ опыта эксплуатации обводненных скважин установками ЭДН, и выявления видов и степени отказов оборудования в осложненных условиях.

2. Исследование влияния обводненности и вязкости откачиваемой нефти на технико-экономические характеристики работы насосного оборудования.

3. Исследование процесса образования высоковязких эмульсий в скважинах с УЭДН и статистической зависимости для расчета вязкости по месторождению.

4. Разработка технологии предупреждения смешения и эмульгирования обводненной нефти в УЭДН.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Сафонов, Вячеслав Евгеньевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе анализа опыта эксплуатации скважин У ЭДН в АНК «Баш-нефть» показаны основные виды и причины осложнений в их работе и возникновения аварийных ситуаций. К основным из них относятся перегрузки рабочих органов, повлекшим за собой поломки клапанов, вала электродвигателя, порыв диафрагмы.

2. Сопоставительный анализ УЭДН с другими видами механизированной эксплуатации скважин показал их наименьшие затраты электроэнергии на привод, капиталоемкость наземного оборудования и меньшие в сравнении со штанговыми и винтовыми насосами удельные затраты на подъем 1 тонны нефти.

3. Установлен характер ухудшения рабочих параметров УЭДН в зависимости от обводненности нефти в условиях образования в клапанах насосов стойких высоковязких эмульсий обратного типа. Выполнен анализ степени эмульгирования пластовых жидкостей в скважинах с различными способами эксплуатации скважин, показавший сопоставимость интенсивности смешения жидкостей в установках штанговых и диафрагменных насосов.

4. Получено эмпирическое выражение для расчета оптимального погружения диафрагменного насоса под динамический уровень жидкости в скважине, а так же вязкости обводненной нефти на устье скважины с УЭДН для Арланского нефтяного месторождения.

5. Разработано устройство для последовательного отбора нефти и воды из скважины установками ЭДН, позволяющее предупреждать смешение и эмульгирование пластовых флюидов в клапанах насосов. Опытно-промышленные испытания устройства на скважине 200 НГДУ «Арланнефть» и скважинах НГДУ «Туймазанефть» показали его работоспособность, подтвержденную снижением вязкости и периодическим изменением давления на выкиде насоса.

6. Проведены глубинные исследования плотности жидкости в НКТ скважин, оборудованных УЭДН, позволившие получить экспериментальную зависимость для расчета относительной скорости нефтяной фазы в водной пробке, образованной переключающим органом устройства и определения времени полного смешения нефти и воды в НКТ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сафонов, Вячеслав Евгеньевич, 2006 год

1. Алиманов Д.А. Некоторые вопросы добычи высоковязкой нефти на месторождении Кенкияк// Нефтепромысловое дело: Научн.-техн. информ.сб. -М.: ВНИИОЭНГ, 1981.-№6.-С. 19-20.

2. Антипин Ю.В., Валеев М.Д. Сыртланов А.Ш. Предупреждение осложнений при добыче обводненной нефти. Уфа: Башкнигоиздат, 1987. 167 с.

3. Архангельский Н.К., Глазков А.Н. и др. Справочник по нефтепромысловой электротехнике. М.: Гостоптехиздат, 1961. - 472 с.

4. A.c. 135058 СССР, МКИ Е21В 43/16 , Е21В 43/12. Способ раздельной добычи нефти и воды из обводненных скважин / В.А.Харьков (СССР); № 217198/03. Заявл. 20.04.60; Опубл. 12.08.61.

5. A.c. 1483042 СССР, МКИ Е21В 43/00, Р04Д 13/10. Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины. / М.Д. Валеев, Р.З. Ахмадишин, Э.М. Галеев и др. (СССР); № 4305905/25-29; Заявл. 16.07.87; 0публ.30.05.89.

6. A.c. 1717799 СССР, МКИ Е21В 43/00. Устройство для последовательного отбора нефти и воды из скважины/ М.Д. Валеев, Я.З. Лугама-нов, В.И. Чудин и др. (СССР); № 4818717; Заявл. 23.04.90; Опубл. 07.03.92.

7. Валеев A.M. Исследование гидравлических сопротивлений в установках скважинных винтовых насосов при добыче высоковязкой нефти: Автореферат диссертации.канд.техн.наук: 01.02.05., 05.15.06. Уфа: Баш-нипинефть, 1999 г. - 23с.

8. Валеев М.Д. Способ замера вязкости нефти в стволе глубинноIнасосных скважин // Нефтепромысловое дело и транспорт нефти: Научн.-техн. информ. сб. М„ ВНИИОЭНГ. - 1984. - № 1. - С. 22-24.

9. Валеев М.Д., Хасанов М.М., Глубинно-насосная добыча вязкой нефти. Уфа: Башкнигоиздат, 1992. - 150с.

10. Валеев М.Д., Ахмадишин Р.З., Маслов Ю.Н. Эмульгирование нефти в гидропоршневых насосных установках // Нефтяное хозяйство. 1988. -№ 4. - С. 56-58

11. Валиханов A.B., Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И. Вопросы подъема обводненной и безводной нефти фонтанным и насосным способом. Казань. Таткнигоиздат, 1971. 148 с.

12. Газимов М.Г., Имамаликов Ю.А., Махьянова К.И. и др. Кривые и эмпирические формулы для определения вязкости нефтей и эмульсий //Нефтепромысловое дело: Научн. техн. информ. сб. - М: ВНИИОЭНГ, 1971.-№9.-С. 24-26.

13. Говберг A.C., Лепеха А.И. Погружной диафрагменный электронасос типа УЭДН 5 для добычи нефти из низкодебитных скважин // Нефтяное хозяйство.- 1994.- № 4.-С. 58-61.

14. Грабович В.Я. , Касьянов В.М. Упрощенные формулы для расчета нагрузок на головку балансира CK // Нефтепромысловое дело: научно-технический информационный сборник. М.: ВНИИОЭНГ, 1976. № 8. -С-24-26.

15. Грайфер В.И., Лазарев Г.Л., Леонтьев М.И. Влияние различных факторов на вязкость водонефтяных эмульсий // Нефтепромысловое дело: Научн.-техн. информ. сб. М.: ВНИИОЭНГ, 1973. - № 2. - С. 21-23.

16. Григоращенко Г.И. Применение полимеров в добыче нефти //Григоращенко Г.И., Зайцев Ю.В., Кунин В.В., и др. М., Недра, 1978. 213 с.

17. Девликамов В.В., Хабибуллин З.А., Кабиров М.М., Аномально вязкие нефти, М., Недра, 1984. 240 с.

18. Диденко B.C. Исследование вязкости газонасыщенных нефтяных эмульсий // Нефтепромысловое дело: Научн.-техн. информ. сб. М.: ВНИИОЭНГ, 1983. Вып. 12. - С. 12-14.

19. Дунюшкин И.И., Баленин A.A., Татукова Н.И. и др. Влияние температуры и обводненности на вязкость эмульсий // Нефтепромысловое дело и транспорт нефти: Научн. -технич. информ. сб. М.: ВНИИОЭНГ, 1985. № 7. -С. 22-25.

20. Завертайло М.М. Промысловая подготовка высоковязкой нефти месторождения Каранжабас // Завертайло М.М., Шалайкин А.Ф., Леонов Ю.Р., и др. // Вопросы технологии и техники добычи нефти термохимическими методами. М., 1989. С. 38-41.

21. Зарецкий Л.А., Пелевин Л.А., Позднышев Г.Н. Влияние способа эксплуатации на степень эмульгирования нефти и качество образуемых эмульсий // Нефтяное хозяйство, 1976. № 10. - С. 38-41.

22. Каган Я.М., Латыпов В.Х., Исследование вязкости эмульсии пласта Д1 Шкаповского месторождения // Нефтяное хозяйство, 1964. № 3. -С. 32-34.

23. Казак A.C. Новые направления в технике и технологии добычи тяжелых углеводородов за рубежом. // Тематич. научн. техн. обзор: сер. Нефтепромысловое дело. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - 47 с.

24. Каплан Л.С. Изменение вязкости водонефтяной смеси в процессе движения через погружной центробежный электронасос // Нефтепромысловое дело: Экспресс-информ. ВНИИОЭНГ, 1977. № 15. - С. 1-5.

25. Караев М.А., Ибрагимов И.Э. Исследование особенности работы клапанов быстроходных нефтепромысловых плунжерных насосов // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 1986. - №7. - С. 42-45.

26. Кошкин К.И., Сидорин Н.С. К вопросу об особенностях и способах добычи обводненной продукции из скважин Радаевского месторождения // Геология и разработка нефтяных месторождений: Тр. ин-та Гипровосток-нефть. 1974. Вып. 23. - С. 63-68.

27. Кульбак С. Теория информации и статистики. М.: Недра, 1977.181 с.

28. ЛевченкоД.Н., Бергштейн Н.В., Ходякова А.Д. и др. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения // М.: Химия, 1967. 200 с.

29. Люстрицкий В.М., Гравитационное разделение потоков двух не-смешивающихся жидкостей различной плотности при их встречном движении // Сбор и транспорт нефти на промыслах. Тр. ин-та Гипровостокнефть. 1972.-Вып. 14.-С. 83-91.

30. Люстрицкий В.М. Раздельное извлечение пластовых жидкостей из скважины и условия его применения // Сбор и транспорт нефти на промыслах. Тр. ин-та Гипровостокнефть. 1972. Вып. 14. - С. 92-98.

31. Медведев В.Ф. Сбор и подготовка неустойчивых эмульсий на промыслах. М.: Недра, 1987. 144с.

32. Мищенко И.Т., Кнышенко Г.Н., Гафуров О.Г. Определение вязкости водонефтяных эмульсий по промысловым данным // Нефтепромысловое дело: Научн.-технич. информ. сб. М.: ВНИИОЭНГ, 1969. - № 12. - С. 3-6.

33. Нагаев Ф.М. Некоторые вопросы аварийности колонны штанг при добыче высоковязкой нефти // Нефтепромысловое дело: отечеств, опыт: Экспресс-информ./ВНИИОЭНГ. 1976. Вып. 24. - С. 8-11.

34. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. М.: Машгаз, 1962. 260 с.

35. Пат. США № 2523091 , НКИ 166-2. Сепаратор для отделения воды от нефти в скважине. Заявл. 04.06.45., Опубл. 19.09.50.

36. Плешаков В.П., Вострецов A.M., Тухватуллин З.Г. Влияние вязкости добываемой жидкости на обрывность штанг в условиях Арланскогоместорождения // Нефтепромысловое дело: Научн.-техн.информ.сб., М.: ВНИИОЭНГ, 1972. № 11. - С. 25-27.

37. Подкорытов СМ., Сельский A.A., Чирков Л.И. Анализ результатов опытной эксплуатации скважин штанговыми глубиннонасосными установками на Русском месторождении // Тр.ин-та СибНИИНП. 1981.-Вып. 22.-С. 21-25.

38. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. М: Недра, 1982.-221 с.

39. РД 39-00147275-046-98 Технологический регламент на применение оборудования для эксплуатации скважин установками погружных диафраг-менных электронасосов.-Уфа: Башнипинефть, 1998. 40 с.

40. Сафонов В.Е. Влияние свойств добываемой продукции на работу УЭДН // Молодые ученые Башнипинефти отраслевой науке. - Уфа, 1998. -Аспирантский сборник научных трудов. - С. 41-45. - (Тр.Башнипинефть).

41. Сафонов В.Е. Дифференциальный клапан для поочередной откачки воды и нефти диафрагменным насосом / Сафонов В.Е., Абутапипов У.М. // Совершенствование технологий добычи, бурения и подготовки нефти. Уфа, 2000, - Вып. 103. - С. 54-57. - (Тр.Башнипинефть).

42. Сафонов В.Е., Валишин Ю.Г Результаты промыслового опыта последовательного отбора нефти и воды из скважины. / Геология палеозоя и верхнего протерозоя. Доразработка и нефтеотдача месторождений Башкортостана. -Уфа, 2001.-Вып. -.108. С. 150-156.

43. Сыртланов А.Ш., Валеев М.Д., Предупреждение эмульгирования нефти в скважинах // Нефтяное хозяйство. 1986. № 6. - С. 43-46.

44. Тимашев А.Т. Способ раздельной добычи нефти и воды из обводняющихся нефтяных скважин // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: Сб. науч. тр. / УНИ. 1967. Вып. 4. - С. 54-58.

45. Хамидуллин Р.Ф., Дияров И.Н., Хамидуллин Ф.Ф. Разрушение осо-бостойких нефтяных эмульсий, образующихся при добыче с применением внутрипластового горения // Нефтепромысловое дело: отечеств, опыт: Экс-пресс-информ. / ВНИИОЭНГ. 1987.- Вып. 7. С. 22-24.

46. Устройство для последовательного отбора нефти и воды из скважины / М.Д.Валеев, Я.З.Лугаманов, В.И.Чудин и др. А.с. № 1717799, БИ № 9, 1992.

47. Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. М.: Недра, 1983.-310 с.

48. Чичеров Л.Г., Ивановский В.Н. и др. К вопросу о выборе способа добычи высоковязкой нефти //Машины и нефтяное оборудование. Отечественный производственный опыт: Экспресс-информ., М.,: ВНИИОЭНГ. 1984. -№ 16.-С. 4-6.

49. Эмульсии: Пер. С англ, под ред. Ф.Шермана. Л.: Химия. 1972.448 с.

50. Canadian ship bitumen emulsions by pips-line / Oil and Gas.J. 1988.-Vol.86„ numb. 21. - P. 18

51. Gonzales R. Vene uela uso de diluente en eltransporte de crude pesado // Petrolio international. 1985. - Vol 5, 6. - P. 16,17.

52. Marsden S.S., Raghavan R. A system for producing and transporting crude oil as an oil water emulsion // J.Inst.Petrol. 1973. Numb. 570. - P. 273-278.

53. Parker M.A., Williams B. Industry steps up development of heavy oil, bitumen reserves // Oil and Gas J. 1986. - Vol. 84 numb.l. -p. 41-44; 46;47.

54. Уразаков К.P., Богомольный Е.И., Сейтпагамбетов Ж.С. и др. Насосная добыча высоковязкой нефти наклонных и обводненных скважин / М.: Недра. -2003.-302 с.