Комплекс оборудования для добычи углеводородного сырья насосным способом винтовым насосом УЭВН 5-63-1200 с разработкой мероприятий по предупреждению солеотложений-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комплекс оборудования для добычи углеводородного сырья насосным способом винтовым насосом УЭВН 5-63-1200 с разработкой мероприятий по предупреждению солеотложений-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
3 ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
3.1 Работа оборудования в условиях солеотложения
Процессы добычи нефти часто сопровождаются отложением твердых осадков неорганических веществ, которые скапливаются на стенках скважин и подъемных труб, в насосном оборудовании и наземном оборудовании коммуникации сбора и подготовки нефти. В составе осадка преобладают соли: сульфаты кальция (гипс и ангидрит), карбонаты кальция (кальцит), сульфата бария (барит), сульфаты стронция (целистит), хлориды натрия (галит, или поваренная соль) и др.
Накопление солей осложняет добычу нефти, приводит к поломке ценного оборудования, трудоемким ремонтным работам, а в результате к значительному недовидобутку и потери нефти.
Главный источник выделения солей вода, которая добывается вместе с нефтью. Ее химический состав постоянно меняется по мере выработки запасов нефти, что обусловливает разнообразие и изменчивость во времени состава солевых отложений.
Отложения неорганических солей происходит при всех способах эксплуатации скважин фонтанным, насосным, газліфтним, но более всего при насосном. Это объясняется тем, что механизированным способом добывается наиболее обводнена продукция.
Основное условие солеотложения это образование перенасыщенных растворов попутной воды. Конкретными причинами выпадения солей в осадок служат следующие процессы: 1) испарение, 2) растворение горных пород и газов, 3) дегазация воды и др.
Все указанные процессы реально происходят в нафтопромисловій практике, осуществляя свое влияние на солеотложения.
Солевые отложения значительно затрудняют эксплуатацию скважин оборудованных УЕГН.
На рабочих частях и поверхностях погружных ЕГН образуется дисперсный плотный, каменоподібний осадок, толщина которого достигает 0.6-1мм, что нарушает теплообмен, приводит к заклиниванию электродвигателя, поломке вала и выходу насоса из строя.
Гарантийный время работы УЕГН 1год, а в результате отложения солей на рабочих поверхностях средний межремонтный период снижается до 90 суток, порой насосы выходили из строя через 10 - 20 суток.

3.2 Анализ конструкций, методов и средств борьбы с солевідкладеннями при эксплуатации скважины с помощью УЕГН

Эффективность средств борьбы с солевідкладенням при добыче нефти зависит от комплексного подхода к решению данной проблемы. Необходимо знать физико - химические процессы и причины, вызывающих образование и отложение солей в различных условиях залегания нефти и разработки нефтеносных пластов, умения заблаговременно прогнозировать, надежно контролировать и своевременно предотвращать возможностям появления солевых осадков в процессе эксплуатации скважин. Особое внимание должно уделяться правильному выбору методов борьбы с отложением солей, позволяющих добиться лучшей их эффективности в конкретных промышленных условиях с учетом экономической целесообразности.
Многолетний опыт борьбы с отложением неорганических солей показал, что наиболее эффективны методы, основанные на предотвращении отложения солей. При этом правильный выбор метода может быть сделан только на основе детального изучения гидрохимической и термодинамической обстановки по эксплуатационным объектам, с выявлением основных причин, вызывающих перенасыщение попутно видобуваючої воды солеутворюючими ионами, поскольку выпадение и отложение неорганических солей зависит от условий, при которых нарушается химическое равновесие системы, то есть переход водных растворов солей в состояние перенасыщения.
Формирование твердых отложений на поверхности оборудования зависит также от свойств подложки, электрокинетических и других физико - химических явлений, которые проходят на поверхности раздела фаз.
В настоящее время существуют такие методы борьбы с отложением солей: технологические, физические и комбинированные.
К технологическим методам могут быть отнесены: выбор воды для заводнения продуктивных пластов совместимыми с пластовыми, селективная изоляция или ограничение притока воды в эксплуатационных скважинах, устранение повреждений в цементном кольце и обсадной колонне, использование раздельного отбора и сбора жидкости, изменение направления фильтрационных потоков и т.д. При этом предупреждение отложения солей достигается за счет ограничения или устранения возможности смешения воды различного состава.
К технологическим методам можно также отнести использование хвостовиков.
Практика показывает, что сравнительно резкое изменение состава попутно добывающей воды и, как следствие этого, интенсивное отложение неорганических солей может происходить за счет прорыва воды из других водоносных горизонтов из-за нарушения целостности цементного кольца и обсадной колонны. Тогда выполняют ремонт скважины.
К физическим методам предупреждения отложения неорганических солей могут быть отнесены: обработка воды магнитным полем, акустическая действие, использование защитного покрытия и другие.
Магнитную обработку воды сравнительно широко используют для предупреждения образования плотных отложений неорганических солей в различных теплообменных аппаратах и системах водоснабжения. Суть процесса пропускания жидкости через одно или несколько магнитных полей.
В настоящее время против солеотложения используют различные модификации магнитных устройств типа МУПС. Характерная особенность устройств МУПС заключается в создании многократных последовательных магнитных линий, которые меняются полярностью поочередно. Под действием магнитного поля соли, при определенной скорости воды, меняют свою структуру, но обработка должна быть до начала кристаллизации.
Механизм действия электрического поля на процесс кристаллизации солей аналогичен действию магнитного поля, поскольку обрабатываемая вода всегда обладает электропроводностью, при ее перемешивании в магнитных полях возникает электрический ток, при воздействии электрического поля возникает магнитное поле. Поэтому в двух случаях проходит электромагнитная обработка воды.
Известно, что акустические колебания могут оказывать существенное влияние как на процесс кристаллизации неорганических солей, так и на откладывание. Они могут быть использованы и для устранения их с поверхности оборудования.
Для предупреждения отложения солей используют: ультразвуковые магнитострикционные излучатели (возбуждаются импульсным ультразвуковым генератором с частотой 22 кГц), роторный гидродинамический преобразователь (РГДП) используют для предупреждения отложения солей на рабочих поверхностях ЭВН позволяет преобразовывать кинетическую энергию потока добывающей жидкости в акустические колебания.
Результаты исследования показывают, что эффективность акустического способа предупреждения солеотложения существенно зависит от конструкции устройства ввода акустических колебаний (волн) в систему, а также от акустического контакта между вибратором и устройством ввода.
Промышленный анализ показал, что при использовании РГДП срок службы ЭВН увеличился в три раза, чем работа оборудования без его использования.
Также для предупреждения солеотложения используют защитные покрытия.
Рассматривая технологические условия использования физических способов предупреждения отложения неорганических солей при добыче, сборе и подготовке нефти, можно отметить, что физические способы могут быть использованы для предупреждения отложения солей на отдельных объектах или участках нефтепромыслового оборудования. Для достижения полного предупреждения отложения солей на всем пути движения газожидкостной смеси начиная от призабойной зоны до пунктов подготовки нефти и воды единственно пригодный химический метод, основанный на использовании ингибиторов. Но химическим методом можно устранить только гипс и карбонат кальция. Отложения сульфита бария устраняются, как правило, механическим способом. Поэтому в каждом случае, в зависимости от состава солевых отложений, необходимо выбрать соответствующие методы и реагенты, чтобы обеспечить необходимую эффективность проводимых обработок.

3.3 Суть технического предложения

Для предупреждения солеотложения предлагаю использовать физический метод устранения солей и предупреждение их отложения, а именно акустические колебания.
Известно, что акустические колебания могут оказывать существенное влияние как на процесс кристаллизации неорганических солей, так и на откладывание. Они могут быть использованы и для устранения их с поверхности оборудования.
Для предупреждения отложения солей используют: ультразвуковые магнитострикционные излучатели (возбуждаются импульсным ультразвуковым генератором с частотой 22 кГц), роторный гидродинамический преобразователь (РГДП) используют для предупреждения отложения солей на рабочих поверхностях ЕГН, позволяет преобразовывать кинетическую энергию потока добывающей жидкости в акустические колебания.
Промышленный анализ показал, что при использовании ГАП срок службы ЭВН увеличился в три раза, чем работа оборудования без его использования.
Предлагаю установить в насос ГАП, так как он в отличие от магнитострикционного излучателя и РГДП не требует дополнительного оборудования и расхода электроэнергии и имеет простую конструкцию.
Хотя известно также, что физические методы предупреждения солеотложения предупреждают это явление на отдельных участках нефтепромыслового оборудования или отдельных объектах, но химическим методом можно устранить только гипс и карбонат кальция. Отложения сульфита бария устраняются, как правило, механическим способом.

“ Комплекс оборудования для добычи углеводородного сырья насосным способом с разработкой мероприятий по предупреждению солеотложений.”
Винтовые насосные установки были разработаны для добычи нефти на месторождениях с осложненными условиями. К таким условиям относятся:
– повышенная вязкость нефти;
– большое содержание газа при высоком давлении насыщения;
– низкий коэффициент производительности;
– значительное содержание механических примесей;
– высокая обводненность нефти.
Как правило, комплексное воздействие всех этих неблагоприятных факторов или некоторых из них приводит к преждевременным отказам наиболее широко применяемых в настоящее время установок електровідцентрових насосов, а в некоторых случаях их применение просто невозможно (например, большое количество свободного газа на приеме центробежного насоса вызывает сильные явления кавітацій или даже приводит к срыву подачи).
Такая установка способна перекачивать жидкость с содержанием воды до 99%, свободного газа на приеме – до 60%. Содержание механических примесей при надлежащем подборе материалов и посадок может доходить до 2,5 г/л. Наиболее перспективно применение подобных установок для перекачки высоковязких жидкостей с вязкостью до 600 мм2/с. Поле их подач может лежать в пределах от нескольких литров в час до сотен кубометров в час, а поле давления – от 0,1 до 10 и более МПа. При этом все установки винтовых насосов обладают сравнительно высоким КПД, который составляет 55..60%, что выше, чем у центробежных и плунжерных насосов при работе в перечисленных выше условиях [1].
(No1) На устье скважины размещено комплектное устройство, трансформатор и оборудование устья скважины.
(No2) Установка состоит из ззглибного электродвигателя, приводящего в действие насос. Для предотвращения воздействия жидкости, добываемого на электродвигатель выше от него размещен узел гидравлического защиты. Все подземное оборудование спускается в скважину на НКТ.
(No3, No4) Рабочими органами насоса являются обойма и винт, размещенный с эксцентриситетом относительно обоймы.
Солевые отложения значительно затрудняют эксплуатацию скважин оборудованных УЕГН.
На рабочих частях и поверхностях погружных ЕГН образуется дисперсный плотный, каменепедібний осадок, толщина которого достигает 0,6 – 1 мм, что нарушает теплообмен, приводит к заклиниванию электродвигателя, поломке вала и выходу насоса из строя.
Гарантийный время работы УЕГН 1 год, а в результате отложения солей на рабочих поверхностях средний межремонтный период снижается до 90 суток, порой насосы выходили из строя через 10 - 20 суток.
Для предупреждения солеотложения предлагаю использовать физический метод устранения солей и предупреждение их отложения, а именно акустические колебания.
Известно, что акустические колебания могут оказывать существенное влияние как на процесс кристаллизации неорганических солей, так и на откладывание. Они могут быть использованы и для устранения их с поверхности оборудования.
Для предупреждения отложения солей используют: ультразвуковые магнитострикционные излучатели (возбуждаются импульсным ультразвуковым генератором с частотой 22 кГц), роторный гидродинамический преобразователь (РГДП) используют для предупреждения отложения солей на рабочих поверхностях ЕГН, позволяет преобразовывать кинетическую энергию потока добывающей жидкости в акустические колебания.
(No5) Предлагаю установить в насос ГАП, так как он в отличие от магнитострикционного излучателя и РГДП не требует дополнительного оборудования и расхода электроэнергии и имеет простую конструкцию.
Промышленный анализ показал, что при использовании ГАП срок службы ЕГН увеличился в три раза, чем работа оборудования без его использования.
(No6) ГАП состоит из ротора, статора и корпуса.
(No5) Ротор ГАП вставлюємо на валу нижнего перевідника на шпонці, а его корпус - в корпусе насоса.
(No7) Следующее чертеж отображает разработан план операций по изготовлению корпуса преобразователя.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения ГАП составляет 5690 грн., так что считаю что представлена модернизация является экономически целесообразной.