Введение к работе
Актуальность темы
Использование традиционной схемы системы сбора продукции скважин сопровождается строительством крупных установок. Для большинства месторождений характерно применение такой схемы обустройства, при которой перекачка нефти осуществляется по трубопроводу, а газ сжигается на факеле. В 2005 г. произошло ужесточение требований к утилизации попутного газа. Отказ от сжигания и выброса попутного газа в атмосферу требует строительства отдельных газопроводов до пунктов сбора для его утилизации. При применении мультифазных насосных станций не требуется строительство дополнительного газопровода для перекачки газа. Мультифазные насосы позволяют перекачивать газовые пробки, которые возникают при движении газожидкостной смеси по трубопроводу, и способствуют более эффективному использованию попутного газа. В результате применения современного оборудования уменьшается вредное воздействие на окружающую среду.
Переход к однотрубной системе сбора требует более глубокого изучения вопроса перекачки газожидкостной смеси (ГЖС) по трубопроводам и детального исследования режимов ее движения. Изучение режимов движения приводит к необходимости использования математических моделей для описания закономерностей движения ГЖС с целью более рационального использования оборудования и расчета трубопроводов, проложенных, по пересеченной местности.
При эксплуатации мультифазных насосов для перекачки ГЖС в составе установок путевого сброса воды (УПСВ) возникает ряд вопросов, при решении которых необходимо проведение исследований по совершенствованию работы УПСВ, повышению безопасности, безотказности, надежности работы насосного оборудования, а также разработке методов и средств для проведения контроля состояния и условий работы мультифазных насосов. Поэтому разработка технических средств по обеспечению штатного режима работы мультифазных насосов в системе УПСВ является актуальной.
Цель работы – повышение эксплуатационной надежности двухвинтовых мультифазных насосов путем разработки средств диагностирования технического состояния и обеспечения штатного режима работы.
Основные задачи:
-
Анализ условий эксплуатации и установление факторов, влияющих на эксплуатационную надежность двухвинтовых мультифазных насосов.
-
Аналитическое исследование режимов движения газожидкостной смеси в трубопроводах на установках путевого сброса воды.
-
Разработка методов совершенствования формы движения газожидкостной смеси для обеспечения штатного режима работы двухвинтовых мультифазных насосов.
-
Статистическое обоснование сроков проведения технического обслуживания и ремонта двухвинтовых мультифазных насосов с учетом особенностей их эксплуатации.
-
Математическое моделирование изменения давления в трубопроводах на установках путевого сброса воды.
-
Разработка средств и методов технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющих ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию.
Научная новизна
-
Предложен алгоритм подбора геометрических параметров трубопроводов установок путевого сброса воды на основе численных методов исследования модели многофазного движения газожидкостной смеси при прогнозируемом продольном градиенте давления и штатном режиме работы двухвинтовых мультифазных насосов.
-
Разработана методология технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющая ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию в зависимости от режима работы установок путевого сброса воды.
Положения, выносимые на защиту
Результаты аналитических исследований режимов течения ГЖС и неблагоприятных факторов, влияющих на работу двухвинтовых мультифазных насосов.
Математическая модель движения потока ГЖС в трубопроводах УПСВ арланской группы месторождений по методу Беггза и Брилла, и результаты решения математической модели в программном пакете PIPESIM.
Мероприятия по обеспечению штатного режима работы двухвинтовых мультифазных насосов и алгоритм подбора геометрических параметров трубопровода для удовлетворительного режима движения ГЖС.
Обоснование периода технического обслуживания и проведение оценки межремонтного периода двухвинтовых мультифазных насосов, работающих на УПСВ.
Средства для проведения диагностирования и методология технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющая ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию.
Практическая значимость исследования
Автором разработана конструкция стенда, позволяющая проводить испытания двухвинтовых мультифазных насосов, эксплуатирующихся на УПСВ арланской группы месторождений. При непосредственном участии автора «Стенд для проведения испытаний мультифазных насосов» изготовлен и 10.06.2010 г. внедрен в производство в ООО «Арланское управление ремонта и обслуживания нефтепромыслового оборудования». В соответствии со стандартами и правилами на «Стенд для проведения испытаний мультифазных насосов» автором разработано руководство по эксплуатации.
Для уменьшения вероятности возникновения утечки жидкости через торцовые уплотнения во время пуска после проведения ремонта, автором 19.08.2009 г. внедрен в производство «Метод опрессовки мультифазных насосов», применение которого возможно непосредственно на УПСВ.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались и обсуждались на XI международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2010» (Ухта, 2010 г.), конференции молодых специалистов ООО «НДГУ «Арланнефть» ОАО АНК «Башнефть» (Нефтекамск, 2010 г.), конференции молодых специалистов ОАО АНК «Башнефть» (Уфа, 2010 г.), VI Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2010» (Уфа, 2010 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (Уфа, 2010 г.), 61-ой и 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2010 г. и 2011 г.), конференции молодых специалистов ООО «БашНИПИнефть» ОАО АНК «Башнефть» (Уфа, 2012 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале из перечня ВАК, 8 статей в сборниках международных и всероссийских научно-практических конференций.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 163 наименования и приложений. Общий объем работы составляет 172 страницы машинописного текста с 38 иллюстрациями, 18 таблицами и 4 приложениями.
Автор выражает благодарность коллективу ООО «Арланское УРОНО» и лично директору И.Ф. Валиахметову за поддержку и помощь в осуществлении идей, создании и внедрении специального оборудования.
