Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Повышение эффективности работы винтовых насосных установок в малопродуктивных скважинах при низких частотах вращения

Диссертация: Повышение эффективности работы винтовых насосных установок в малопродуктивных скважинах при низких частотах вращения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Установлен диапазон частот от 40 до 150 об/мин, при котором объемный КПД винтовых многозаходных насосов с кинематическим отношением 5:6 является максимальным, данный диапазон рекомендован для эксплуатации УНВП в малопродуктивных скважинах Чибьюского месторождения. Для добычи нефти из скважин с осложненными условиями разработаны установки электровинтовых насосов с погружным электродвигателем… Читать ещё >

Содержание

  • 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ВИНТОВЫХ НАСОСОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 1. 1. Основные типы винтовых насосных установок для добычи нефти
    • 1. 2. Конструктивные отличия винтовых насосов
    • 1. 3. Винтовые насосные установки с поверхностным приводом
    • 1. 4. Анализ отказов и промысловая эксплуатация винтовых насосов
    • 1. 5. Выводы
  • 2. СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ОДНОВИНТОВЫХ МНОГОЗАХОДНЫХ НАСОСОВ
    • 2. 1. Цель экспериментальных исследований
    • 2. 2. Выбор модельной среды для испытаний
    • 2. 3. Планирование экспериментальных исследований винтовых пар
    • 2. 4. Стенд для опытных испытаний винтовых пар
    • 2. 5. Выбор схемы испытаний
    • 2. 6. Оценка погрешности эксперимента
    • 2. 7. Исследование характеристик винтовых насосов
      • 2. 7. 1. Определение параметров винтовой пары
      • 2. 7. 2. Исследование напорных характеристик
      • 2. 7. 3. Исследование энергетических характеристик и определение КПД винтового насоса 76 2.7.4. Исследование влияния частоты вращения, вязкости и натяга на основные рабочие параметры винтового насоса
    • 2. 8. Выводы
  • 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 90 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И
  • ВЫВОДЫ

Повышение эффективности работы винтовых насосных установок в малопродуктивных скважинах при низких частотах вращения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы.

Наиболее распространённым в Российской Федерации механизированным способом добычи нефти в малопродуктивных скважинах являются штанговые скважинные установки (УСШН) и низкодебитные установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), зачастую работающие с остановками на приток.

Основной проблемный вопрос эксплуатации малопродуктивного фонда скважин, оборудованных УЭЦН, заключается в более высоком уровне затрат на тонну добываемой нефти. Применение УСШН не всегда позволяет сохранить текущий уровень добычи в связи с ограничениями по вязкости добываемого флюида и нагрузок по глубине спуска насоса. При добыче жидкостей повышенной вязкости, с высоким содержанием механических примесей и газа применение традиционных механизированных способов малоэффективно.

Для добычи нефти из скважин с осложненными условиями разработаны установки электровинтовых насосов с погружным электродвигателем (УЭВН) и винтовые насосы с поверхностным приводом (УВНП), обладающие целым рядом преимуществ по сравнению с насосами других типов.

При всех достоинствах УЭВН высокая скорость вращения погружного двигателя накладывает дополнительные риски по эксплуатации в малопродуктивных скважинах вследствие перегрева и износа обоймы. Применение винтовых насосов с поверхностным приводом ограничивается высоким уровнем потерь на вязкое трение и большим количеством отказов штанговой колонны при работе на повышенных частотах вращения, в связи с этим наибольший практический интерес представляет решение задач по оптимизации их работы в малопродуктивных скважинах.

Цель работы — совершенствование винтовых насосных установок с мно-гозаходными винтовыми парами для эксплуатации малопродуктивных скважин.

Основные задачи исследования.

1 Анализ опыта эксплуатации винтовых насосов, классификация винтовых насосов для добычи нефти. Постановка задачи исследований.

2 Разработка стенда специальной конструкции для проведения исследований многозаходных насосных пар.

3 Обоснование кинематического отношения рабочих органов обеспечивающего эффективную работу насоса при низких частотах вращения винта. Проведение стендовых исследований напорных и энергетических характеристик многозаходных винтовых насосных пар при изменении давления, вязкости жидкости, натяга и частоты вращения, оптимизация режима работы насосных установок.

4 Исследование влияния вязкости жидкости и натяга на крутящий момент и осевую силу винтового насоса. Оценка эффективности работы винтовых пар, с обоймами из различных марок эластомеров.

Научная новизна.

1 Экспериментально установлен оптимальный коэффициент натяга в пределах от 0,002 до 0,014 обеспечивающий работу винтовых насосных пар с кинематическим отношением 5:6 с максимальным КПД.

2 Получены эмпирические зависимости подачи, напора, потребляемой мощности многозаходных винтовых насосов от частоты вращения в диапазоне от 20 до 180 об/мин.

3 Установлена зависимость объемного КПД от частоты вращения винтовых многозаходных насосов с кинематическим отношением 5:6 и числом шагов 4, 5, 8, 10.

Методы решения поставленных задач.

Поставленные задачи решались с применением стендовых экспериментальных исследований, статистического анализа промысловых данных и теоретических расчетов.

Практическая ценность.

1 Разработана конструкция стенда для испытаний винтовых насосов, на котором в ООО «НПП «Винтовые системы» проведены стендовые испытания винтовых пар.

2 Работоспособность винтовых насосных пар подтверждена промысловой эксплуатацией на Чибьюском месторождении ООО «Нефтяная компания «Дельта-Нафта» при низких частотах вращения винта и штанговой колонны.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на 55−58 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Уфа, УГНТУ, 2004;2007гг.), Межвузовской научно-методической конференции (г. Октябрьский, 2004 г.), II Всероссийской учебно-научно-методической конференции (г. Уфа, 2004 г.), VI, VIII конференциях молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа — Югры (г. Ханты-Мансийск, 2006, 2008гг.).

Публикации.

Основное содержание диссертации опубликовано в 11 печатных работах, в том числе 4 научных статьях, 6 тезисах докладов на научно-технических конференциях, получен 1 патент РФ, в том числе 2 статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 3 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 104 наименований, содержит 115 страниц машинописного текста, 3 8 рисунков, 29 таблиц и приложения на 5 страницах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1 На основании анализа отказов винтовых насосов установлено, что наработка УВНП может быть увеличена путем уменьшения рабочей частоты вращения (с сохранением напорных характеристик насоса) и использования обойм, изготовленных из эластомеров, состав которых выбран исходя из конкретных скважинных условий.

2 Разработан стенд, позволяющий производить сборку, обкатку и испытания винтовых насосов при различных частотах вращения, с поддержанием постоянной температуры рабочей жидкости за счет встроенной системы охлаждения.

3 Определен оптимальный диапазон коэффициента натяга в пределах от 0,002 до 0,014, обеспечивающий работу винтовых насосных пар с кинематическим отношением 5:6 с максимальным КПД.

4 Установлен диапазон частот от 40 до 150 об/мин, при котором объемный КПД винтовых многозаходных насосов с кинематическим отношением 5:6 является максимальным, данный диапазон рекомендован для эксплуатации УНВП в малопродуктивных скважинах Чибьюского месторождения.

5 Определено, что с увеличением вязкости в диапазоне от 1 до 42 мм" /с и натяга в пределах от 0,002 до 0,014, для винтовых насосных пар с кинематическим отношением 5:6 и числом шагов 8 и 10 дифференциальное давление возрастает в 2 раза, а рабочая зона винтового насоса расширяется на 50%.

6 Винтовые насосные пары показали свою работоспособность на Чибью-ском месторождении, промысловые характеристики соответствуют стендовым.

Показать весь текст

Список литературы

  1. У.М. Совершенствование эксплуатации наклонно направленных скважин установками винтовых насосов с поверхностным приводом/ Дисс. работа на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Уфа: ООО «Геопроект», 2005.-111с.
  2. А.Н. Процессы глубиннонасосной нефтедобычи.- М.: Недра, 1964.
  3. В.И. Справочник конструктора-машиностроителя.- В 3-х т.-Т. 1, — 6-е изд. перераб и доп. М.: Машиностроение, 1982.-736 с.
  4. К.И., Попов В. И. Справочник инженера-механика по ремонту нефтяного оборудования: Справочник.-Альметьевск: ТатАСУ-нефть, 1996.-188 с.
  5. Д.Ф., Балденко Ф. Д., Гноевых А. Н. Одновинтовые гидравлические машины: В 2 т. М.: ООО «ИРЦ Газпром».-2005. — Т.1 Одновинтовые насосы.- 488 с.
  6. Д.Ф. Винтовые гидравлические машины. Машины и нефтяное оборудование. М., ВНИИОЭНГ, 1979, № 9.
  7. Д.Ф. Винтовые гидравлические машины. Машины и нефтяное оборудование. М., ВНИИОЭНГ, 1979, № 9.
  8. Д.Ф., Балденко Ф. Д., Коротаев Ю. А. Способ оптимизации геометрических параметров профиля рабочих органов одноврштовой гидромашины. Патент 2 150 566 РФ, с приоритетом 10.06.2000.
  9. Д.Ф., Балденко Ф. Д. Перспективы создания гидроприводных винтовых насосных установок для добычи нефти / Нефтяное хозяйство, 2002. № 3.- С.67−69.
  10. Д.Ф. Винтовые героторные гидравлические машины.- М: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1983.
  11. Д.Ф. Перспективы применения многозаходных одновинтовых насосов // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом.- 1993.-№ 10−11.
  12. Д.Ф., Балденко Ф. Д. Перспективы применения и критерии эффективности одновинтовых гидромашин в нефтяной промышленности // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море. — М.: ВНИИОЭНГ, 1995 № 4−5.
  13. Ф.Д. Одновинтовые насосы в нефтяной промышленности. // Нефть и капитал.- 2003.-№ 3.
  14. Ф.Д. Одновинтовые насосы и гидродвигатели / Насосо-строение. Сер. ХМ-Ч.М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1987.- С. 40.
  15. С.Г., Тимашев Э. О. Разработка алгоритмов автоматической оптимизации скважин с низкими притоками. Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть»: Изд-во ООО «Август Борг», 2008.-С.29−31.
  16. Е.А. Исследование изнашивания пары трения резина-металл при динамическом нагружении применительно к условиям эксплуатации одновинтовых гидромашин: Дисс. к.т.н. -М.: МИНХ и ГП, 1974.
  17. Борец: Каталог оборудования.
  18. А.Р. Разработка и исследование установки винтового погружного насоса с поверхностным приводом для добычи нефти: Дис.. канд. техн. наук.- Уфа: УГНТУ, 1993- 141с.
  19. А.Р., Султанов Б. З., Идиятуллин P.M., Матяш С. Е. Испытание винтовых насосов с поверхностным приводом.- Нефтяное хозяйство, 1992, № 7, С. 36−38.
  20. Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию.1. М.: Недра 1983.-398 с.
  21. М.Д., Хасанов М. М. Глубинонасосная добыча вязкой нефти. Уфа: Башкнигоиздат, 1991.
  22. ГОСТ 17 335–79. Насосы объемные. Правила приемки и методы испытаний.
  23. ГОСТ Р 52 744−2007 Насосы погружные и агрегаты насосные. Требования безопасности.
  24. ГОСТ 18 863–89 Насосы одновинтовые. Основные параметры.
  25. А.Ю. Оценка влияния крутильных колебаний штанговой колонны на работы винтовой насосной установки: Автореферат, дис.. канд. техн. наук.- Уфа: УГНТУ, 2002.-24с.
  26. В.В., Хабибуллин З. А. Выбор режима эксплуатации малодебитных скважин на залежах высокосмолистых нефтей.- Известия высших учебных заведений, 1988, № 7, С.39−42.
  27. .П., Марон И. А., Основы вычислительной математики.- М.: Высшая школа, 1970.
  28. В.П., Султанов Б. З. Винтовые насосные установки для добычи нефти / Уфа: Изд-во УГНТУ, 1977.- С. 42.
  29. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин / М. Т. Гусман, Д. Ф. Балденко, A.M. Кочнев, С. С. Никомаров.- М.: Недра, 1981, 232с.
  30. А.Ф. Совершенствование эксплуатации наклонно направленных скважин установками винтовых насосов / Дисс. работа на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Уфа: БашНИПИ-нефть, 2000.-124с.
  31. А.Ф., Авраменко А. Н. Опыт эксплуатации винтовых насосов в Республике Татарстан // Нефтепромысловое дело.-1999,-№ 4.
  32. А.Ф. Анализ внедрения винтовых насосов на месторождениях республики Татарстан // Тезисы научно-практической конференции, Уфа, БашНИПИнефть, с. 117−118.
  33. Н., еженедельная газета Сибирского отделения Российской академии наук «Наука в Сибири», № 30−31, 2000.
  34. З.Н., Салимов В. Г. Некоторые вопросы оптимизации режимов откачки при периодической эксплуатации малодебитных скважин.- Нефтепромысловое дело, 2003, № 1, С. 25−29.
  35. С.Г., Султанов Б. З. Скважинная насосная установка. Патент № 2 123 137, 06.09.1996.
  36. С.Г., Султанов Б. З., Габдрахимов М. С. Поверхностный привод скважинного винтового насоса. Патент № 2 139 448, 30.04.1997.
  37. В.Н., Дарищев В. И., Сабиров А. А., Каштанов B.C., Пекин С. С. Скважинные насосные установки для добычи нефти.-М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. -824 с.
  38. Ю.А., Чудаков Г. Ф., Николаев В. Ю. Винтовые насосные секции и насосные установки Пермского филиала ВНИИБТ // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море. — М.: ВНИИО-ЭНГ, 2003 № 9.
  39. Н. И. Гаврилова Е.И. Разработка новых эластомеров для статоров винтовых забойных двигателей и винтовых насосов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море. — М.: ВНИИО-ЭНГ, 2003 № 9.
  40. А.И., Хрусталев А. К., Асеев Е. Г., Бернштейн А. Д. Скважинная насосная установка. Патент 2 059 111 РФ, с приоритетом 27.04.1996
  41. А.В. Одновинтовые насосы. — М.: Гостоптехиздат, 1962. — 154с.
  42. Ливгидромаш: Каталоги продукции.
  43. И.Т. Скважинная добыча нефти. М.: Нефть и газ, 2002.
  44. А.Г. Гидроприводные штанговые скважинные насосные установки.- М.: Недра, 1982, 245с.
  45. И.И., Валовский В. М., Исхакова Н. М. и др. Оценка влияния условий эксплуатации на долговечность эластомеров скважинных винтовых насосов для добычи нефти // Интервал.-2004.-№ 4.с. 31−37.
  46. JI.X., Флешмен Р., Механизированная добыча для увеличения дебитов/Нефтегазовое обозрение, 2000.-С. 53−71.
  47. Омаров Махач Гасан-Гусейнович. Скважинная винтовая насосная установка. Патент № 2 146 018, 0.03.1999.
  48. ООО «НПП Винтовые системы»: Каталог фирмы.
  49. Патент РФ № 2 330 992 CI F04C29/00, F04C2/107. Механизм для вращения труб или штанг / Брот А. Р., Виноградов Д. Г., Батищев О. В., Скрипка Ю. В., Тимашев Э.О.
  50. Патент РФ № 2 333 389 CI F04B51/00, F04C2/107. Стенд для испытаний винтовых насосов / Брот А. Р., Виноградов Д. Г., Батищев О. В., Скрипка Ю. В., Тимашев Э.О.
  51. М. Н. Добыча нефти в осложненных условиях.-М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, 640с.
  52. В.В. Одновинтовые насосы с поверхностным приводом для добычи нефти производства ОАО «Ливгидромаш»/ Территория нефте-газ, 2005.№ 10.-С. 46−47.
  53. A.M. О работе погружных винтовых насосов при добыче высоковязкой или с повышенным газосодержанием нефти / М.: ВНИИО-ЭНГ, Нефтепромысловое дело, 1976. № 2.
  54. В.М. Одновинтовой высоконапорный насос с многозаход-ными рабочими органами // Вестник машиностроения.-2001.-№ 5. С.7−11.
  55. В.М. Геометрия многозаходных рабочих органов одновинтовых насосов //Вестникмашиностроения.-2002.-№ 9. С.14−16.
  56. В.М. О герметичности рабочих органов винтовых насосов // Вестник машиностроения.-2003.-№ 6. С.21−23.
  57. Р.Х. Теория подобия и моделирование: учебное пособие, 2004.-155 с.
  58. Н.А., Шолхин В. Г., Ярыгин Г. А., под ред. В.А. Никишина- АН СССР.-М.:Наука, 1986.-205 с.
  59. Скважинные насосные установки для добычи нефти: Учеб. пособие /С.Ю. Вагапов и др.- Под ред. Ю. Г. Матвеева.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. 167 с.
  60. Дж. Р. Физические испытания каучука и резины. Перевод с английского под ред. М. М. Резниковского, М.: Химия, 1968. — 316 с.
  61. Справочная книга по добыче нефти / Под ред. Гиматутдинова М. К. М.: Недра, 1974.-704 с.
  62. Справочник по добыче нефти / Под ред. Уразакова К. Р. М.: Недра, 2000.- 374 с.
  63. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений // Добыча нефти/Под ред. Гиматутдинова Ш. К., М.: Недра, 1983.- 455 с.
  64. .З., Брот А. Р. Погружная насосная установка. Патент РФ № 2 059 112, 23.06.1992.
  65. .З., Зубаиров С. Г., Жулаев В. П. Поверхностный привод скважинного винтового насоса. Патент № 2 093 708, 01.03.1995.
  66. Технология и техника добычи нефти: Учебник для вузов/ Мирзаджан-заде А.Х., Ахметов И. М., Хасаев A.M., Гусев В. И. Под ред. Проф. Мирзаджанзаде А. Х. -М.: Недра, 1986.
  67. Э.О., Ямалиев В. У. Анализ причин разрушения эластомеров обойм винтовых насосов / Нефтегазовое дело, www.ogbus.rn, 2005.
  68. Э.О., Ямалиев В. У., Брот А. Р., Виноградов Д. Г., Батищев О. В. Стендовые исследования работоспособности одновинтовых мно-гозаходных насосов при низких частотах вращения винта/ Нефтегазовое дело, 2008.№ 6−1, С. 137−141.
  69. Э.О., Ямалиев В. У., Брот А. Р., Реунов Н. А. Применение винтовых насосов — один из путей повышения рентабельности малодебитных скважин/Нефтегазовое дело, 2008.№ 6−2, С. 44−47.
  70. К.Р., Закиров А. Ф., Абуталипов У.М, Кутлуяров Ю. Х., Му-талов A.M., Валеев A.M. Стенд для испытаний винтовых насосов. Патент № 2 172 868.
  71. К.Р., Валеев A.M., Абуталипов У. М., Закиров А. Ф. Применение винтовых насосов с поверхностным приводом для добычи нефти// Нефтяное хозяйство.-2003.-№ 6.-С.108−110.
  72. В.В. Свойства и испытания резин.- М.: Химия, 2002 235 с.
  73. О.В. Испытание насосов. Справочное пособие. Машиностроение, 1976.
  74. Baker Hughes (США). Centrilift PSP Systems. Каталоги фирмы.
  75. Bomemann (Германия): Каталог фирмы.
  76. Bratu С, (2005): Progressing Cavity Pump (РСР) behavior in multiphase conditions, SPE 95 272, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, USA, 9−12 October.
  77. J., Olivet A., Espin S., (2003): New Approach for Modeling Progressive Cavity Pumps Performance, SPE 84 137.
  78. Can-K (Канада): Каталог продукции.
  79. В. Винтовые насосы фирмы KUDU для нефтяных скважин, KUDU, 2001, 105 с.
  80. Griffin Pumps (Канада): Каталог фирмы.
  81. Hydraulically driven oil well pump. /SMITH, WINSTON. UK Patent № 2 209 869. 6 F 04 D 13/04. Proalta, Machine & Manufacturing, Ltd. № 203 969- Заявл. 04.07.97. Опубл. 17.11.1998.
  82. International Standard for Downhole Progressing Cavity Pump (ISO 15 136), International Standard Organization, 2000.
  83. Kachele (Германия): Каталог продукции.
  84. KUDU Industries Inc.: Каталог оборудования.
  85. Moineau R.L.J., A New Capsulism. Doctoral thesis. The University of Paris, 1930.
  86. Moineau R.L.J. Gear Mechanism. USA Patent № 1 892 217, 27.04.1931.
  87. Moineau R.L.J. Gear Mechanism. USA Patent № 2 028 407, 29.04.1932.
  88. Moineau R.L.J. Gear Mechanism. USA Patent № 2 085 115, 18.04.1935.
  89. Moyno Means Efficiency // OGJ.-1990.-v.87.№ 9.
  90. Netzscli (Германия): Каталог фирмы.
  91. Protex (Канада): Каталоги фирмы.
  92. Reda (США). Винтовые насосные системы с погружным электродвигателем: Каталоги фирмы.
  93. Robbins & Myers Energy Systems, Inc. (США). Каталог фирмы. 103. Schoeller-Bleckmann (Австрия): Каталог фирмы.
  94. Weatherford (США). Progressing Cavity Pumps. Artifical Lift Systems: Каталоги фирмы.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!