Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время разработка большинства нефтяных месторождений характеризуется следующими особенностями: высокой обводненностью добываемой продукции скважин, ростом доли добычи нефти из трудноизвле-каемых запасов, увеличением в эксплуатационном фонде месторождений скважин со сложнопостроенным профилем (наклонно-направленные, горизонтальные скважины, скважины с боковыми стволами), масштабным применением физико-химических методов интенсификации добычи нефти и увеличения нефтеотдачи пластов. Эти особенности ведут к осложнению условий работы глубиннонасосных штанговых установок: к снижению коэффициента подачи насоса и коэффициента полезного действия напрямую или через увеличение нагрузок на штанговую колонну и возрастание деформации штанг и труб, или в результате их одновременного воздействия, сокращению межремонтного периода работы установки. В связи с этим оптимизация технологии эксплуатации указанных скважин, совершенствование насосных установок с целью улучшения их рабочих параметров являются актуальными задачами в нефтедобыче.
Цель работы. Разработка технических и технологических решений для повышения коэффициента подачи штангового насоса и увеличения межремонтного периода его работы.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи:
Математическое моделирование фильтрации жидкости в зазоре «плунжер-цилиндр», теоретическое обоснование путей снижения утечек через плунжерную пару.
Разработка технических решений и технологии снижения утечек через зазор плунжерной пары.
Разработка лабораторного стенда для исследования новой технологии и технических средств по снижению утечек через зазор плунжерной пары.
4. Разработка и промышленное испытание технических устройств, позволяющих реализовать теоретически обоснованную технологию снижения утечек через зазор плунжерной пары серийных штанговых насосов.
Методы решения поставленных задач
Поставленные в диссертации задачи решались статистическими исследованиями отказов насосов, теоретическими исследованиями фильтрации жидкости через зазор плунжерной пары, лабораторными экспериментами на специальных стендах, опытно-промышленными испытаниями.
Научная новизна работы
Предложена математическая модель для оценки величины утечек через зазор плунжерной пары штангового насоса, теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность уменьшения утечек искусственной турбулизацией пограничного слоя, примыкающего к поверхности плунжера при низких значениях числа Рейнольдса Re (1... 10).
Предложен новый метод для уменьшения утечек через зазор плунжерной пары штангового насоса выполнением плунжера с искусственной шероховатостью на его поверхности в виде волнообразного кольцевого регулярного микрорельефа (РМР).
Практическая ценность
Разработана технология модификации плунжеров штанговых насосов путем нанесения на них РМР для существенного снижения утечек откачиваемой жидкости через плунжерную пару серийных насосов.
Разработаны способ и устройство для модификации поверхности плунжера серийных штанговых насосов.
Разработан штанговый насос с нанесенным на поверхности плунжера РМР. Глубинные насосы с РМР прошли успешные промышленные испытания на Туймазинском месторождении. На трех скважинах, оснащенных глубинными насосами с РМР, дополнительно за счет снижения утечек в плунжерной паре добыто 119,94 тонн нефти в год.
Апробация результатов работы
Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на Международных научно-технических конференциях, 2008 г. (г.Уфа, г.Баку), технических советах НГДУ.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано семь статей и получен один патент РФ № 2365786 на изобретение.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка использованной литературы из 98 наименований. Работа изложена на 136 страницах, содержит 44 рисунка, 11 таблиц, 2 приложения.
