Введение к работе
Актуальность темы. В нашей стране многие месторождения добычи углеводородного сырья находятся на поздних стадиях разработки. При этом количество добываемой нефти определяется состоянием ствола скважины, спускаемого оборудования и призабойной зоны. В настоящее время в Ханты-Мансийском автономном округе, где добывается более половины всей нефти России, простаивает около 19000 скважин. Ежегодно более 60% нефтяных скважин требуют текущего и капитального ремонта, 20% - профилактического осмотра. Только по ОАО «Сургутнефтегаз» для восстановления продуктивности ежегодно проводится капитальный ремонт более трети и текущий ремонт более половины скважин эксплуатационного фонда. Работы по ремонту скважин связаны с их глушением, осуществлением спускоподъемных операций скважинного оборудования и выполняются с использованием подъемных установок. Эффективность ремонтных работ нефтегазовых скважин по интенсификации притока пластового флюида к скважине, зависит от степени надежности работы подъемных установок и обеспеченности ими бригад ремонта скважин. Подъемные установки, как и любая другая техника, в процессе работы отказывают, что приводит к простою бригад и к увеличению продолжительности ремонта скважин. Простои бригад ремонта скважин, вызванные отказами подъемных установок, остаются высокими (составляют до 30% от остальных причин простоев), особенно при выполнении капитального ремонта скважин. Для сокращения простоев бригад и, соответственно, сроков ремонта скважин нефтегазодобывающие предприятия увеличивают парк подъемных установок, содержат резервные установки, что приводит к увеличению затрат на добычу нефти. Для прогнозирования отказов подъемных установок необходима информация о работоспособности основных узлов и механизмов, а для предупреждения - эффективная система поддержания их работоспособного состояния. В настоящее время не исследованы факторы, влияющие на работоспособность подъемных установок, а также отсутствуют методы повышения надежности их эксплуатации, что определяет актуальность темы диссертационной работы.
Цель диссертационной работы – разработка эффективных методов и управленческих решений повышения надежности эксплуатации подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин.
Основные задачи исследования:
- определение показателей безотказности основных узлов и механизмов подъемных установок, используемых при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири;
- исследование нагруженности узлов и механизмов подъемных установок при выполнении различных видов капитального ремонта скважин;
- разработка методики определения и корректировки нормативов поддержания работоспособного состояния подъемных установок, используемых при капитальном ремонте скважин;
- оценка влияния эксплуатационной надежности подъемных установок на работоспособность и рентабельность скважины;
- разработка методов повышения эффективности использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин путем оптимизации их парка с учетом условий и продолжительности эксплуатации и сокращения простоев.
Научная новизна полученных результатов.
Предложен комплексный подход к решению проблемы эффективного использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин, включающий повышение их эксплуатационной надежности, принятие управленческих решений в обеспечении бригад ремонта скважин подъемными установками и ресурсном обеспечении фонда оборотных узлов и механизмов для ремонта подъемных установок на скважине.
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние видов капитального ремонта скважин на работоспособность узлов и механизмов подъемных установок.
Разработаны методика и алгоритм обоснования нормативов технических обслуживаний подъемных установок, используемых при текущем и капитальном ремонте нефтегазовых скважин. Предложена корректировка нормативов технического обслуживания в зависимости от условий эксплуатации подъемных установок.
Установлена степень влияния эксплуатационной надежности подъемных установок, используемых при ремонте, на работоспособность и рентабельность скважин.
Защищаемые положения.
1. Параметры математической модели, характеризующие безотказность основных узлов и механизмов подъемных установок, используемых при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири, позволяющие прогнозировать их эксплуатационную надежность.
2. Экспериментально-теоретическое обоснование влияния видов капитального ремонта скважин на работоспособность узлов и механизмов подъемных установок, обеспечивающее необходимость учета нагруженности их работы.
3. Методика определения и корректировки периодичности технического обслуживания подъемных установок, используемых при капитальном ремонте скважин, позволяющая управлять расходованием их ресурса.
4. Математическая модель взаимосвязи работоспособности скважины и подъемных установок, используемых при ремонте, позволяющая оценить степень влияния эксплуатационной надежности подъемных установок на рентабельность скважины.
5. Методы повышения эффективности использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин:
- имитационная модель и алгоритм количественного обоснования парка подъемных установок с учетом условий и продолжительности эксплуатации для обеспечения эффективной работы бригад ремонта скважин, позволяющая уменьшить простои бригад ремонта скважин;
- имитационная модель, позволяющая сократить продолжительность устранения отказов, и алгоритмы формирования фонда оборотных узлов и механизмов для устранения отказов подъемных установок на скважине.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке и корректировке нормативов технического обслуживания подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири. Использование разработанных нормативов и их корректировка обеспечивает повышение эксплуатационной надежности подъемных установок и позволяет управлять расходованием их ресурса.
Управленческие решения по обеспечению бригад ремонта скважин подъемными установками и формированию фонда оборотных узлов и механизмов, алгоритмы и методики расчета, повышающие эффективную работу бригад ремонта скважин, использованы нефтегазодобывающими управлениями ОАО «Сургутнефтегаз». Практическая значимость основных результатов диссертации подтверждена соответствующими актами внедрения.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются на кафедре «Эксплуатация транспортных и технологических машин» Сургутского института нефти и газа (филиала ТюмГНГУ) при проведении занятий по подготовке и переподготовке специалистов нефтегазового направления.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительные оценки на семинарах и конференциях: международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации специальной нефтегазопромысловой техники» (Тюмень 1996); международной научно-практической конференции «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (Тюмень 1999); научно-технической конференции «Проблемы транспорта в Западно-Сибирском регионе Сибири» (Тюмень 2001); научно-технической конференции «Транспортные проблемы Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень 2002); научно-технической конференции «Наука и производство: параметры взаимодействия» (Сургут 2003); научно-технической конференции «Транспортные проблемы Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень 2003); научно-технической конференции Оренбургского государственного университета «Автотранспортные системы» (Оренбург 2004); региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ТюмГНГУ «Инновации и эффективность производства» (Сургут 2006); международной научно-технической конференции Санкт-Петербургского политехнического университета «Современные проблемы проектирования и эксплуатации транспортных и технологических систем» (Санкт-Петербург 2006); региональной научно-техническая конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень 2006); межвузовской научно-практической конференции «Ф.К. Салманов в истории развития нефтегазового комплекса ХМАО-Югры» (Сургут 2007); всероссийской научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень 2008); совместном заседании кафедр «Эксплуатация транспортных и технологических машин», «Нефтегазовое дело» Сургутского института нефти и газа, филиала Тюменского государственного нефтегазового университета (Сургут, 2011); совместном заседании кафедр «Бурение нефтяных и газовых скважин», «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», «Сервис автомобилей и технологических машин» Тюменского государственного нефтегазового университета (Тюмень 2012).
Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 41 научной работе, в том числе в 37 статьях (из них 18 в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ). Изданы две монографии, зарегистрированы две программы расчетов в Реестре программ для ЭВМ.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников (201 наименование). Работа изложена на 343 страницах машинописного текста, содержит 67 таблиц, 83 рисунка и 5 приложений.
Похожие диссертации на Разработка методов повышения надежности эксплуатации подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин
