СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА И ИЗМЕНЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

И. Н. Латыпов, Е. А. Наумкин, К. Р. Уразаков, П. М. Тугунов

Аннотация


Введение В настоящее время в структуре добычи на малодебитном фонде происходит рост доли установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые работают в периодическом режиме. При таком режиме подача насоса изменяется от максимального значения в начале до минимального в конце периода откачки. Тенденция к такой динамике объясняется тем, что растет фонд малодебитных скважин в Западной Сибири, где УЭЦН является основным механизированным способом добычи. При добыче нефти в малодебитных скважинах зачастую приходится сталкиваться с такой проблемой, когда динамический уровень газожидкостной смеси может опуститься до критического уровня. При этом подача насоса снижается, а развиваемый насосом напор недостаточен для преодоления гидростатического давления столба жидкости в насосно-компрессорных трубах. В этом случае насос перестает перекачивать жидкость, и происходит неизбежный выход из строя насосной установки из-за перегорания электродвигателя. Кроме того, увеличение числа УЭЦН, работающих в режиме автоматического периодического включения, приводит к существенному снижению дебита скважины. Цели и задачи Целью работы является внедрение устройства для стабилизации давления на приеме в УЭЦН, которое производило бы слив части нефтепродукта обратно на насос через затрубное пространство без остановки оборудования. В целях обеспечения надежной эксплуатации данной конструкции была проведена проверка материала на прочность и долговечность с учетом перераспределения напряжений и изменения свойств при эксплуатации. Результаты Проведенные испытания образцов из фрагментов труб стали 40Х со сроком эксплуатации 57, 378, 1035 сут показали снижение предела прочности и предела текучести на 20 % и 6 % соответственно. Распределение твердости по сечению стенки испытуемых фрагментов труб показало, что сердцевина тверже, чем края стенки, при этом по мере эксплуатации наблюдается незначительное упрочнение. Результаты испытаний на ударный изгиб показали существенное снижение ударной вязкости на 73 %. Усталостные испытания, проводимые по схеме кругового изгиба с вращением, выявили снижение усталостной долговечности. Проведенный анализ устройства стабилизации давления на приеме в УЭЦН выявил, что наиболее нагруженным узлом является механизм перекрытия отверстия, который образует гидравлический канал между полостью насосно-компрессорных труб и затрубным пространством. Расчет действия осевой сжимающей нагрузки и внутреннего давления данного узла показал, что возникающие нагрузки в зонах концентрации напряжений не превышают допустимых значений.

Ключевые слова


малодебитные скважины;установка электроцентробежного насоса;стабилизация давления;сталь 40Х;прочность;долговечность;ударная вязкость;твердость;marginal wells;electric centrifugal pump installation;pressure stabilization;steel 40X;strength;durability;impact strength;hardness;

Полный текст:

PDF

Литература


Уразаков К.Р., Жулаев В.П., Булюкова Ф.З., Молчанова В.А. Насосные установки для малодебитных скважин. Уфа: УГНТУ, 2014. 236 c.

Кузеев И.Р., Наумкин Е.А., Кудашев Р.Р., Рябов А.А., Коновалов В.В. Изменения механических характеристик материала гибких насосно-компрессорных труб в условиях циклического нагружения // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2015. Т. 2. № 2. С. 47-53. DOI: 10.5510/OGP20150200242.

Уразаков К.Р. Проблемы эксплуатации механизированного фонда скважин Западной Сибири и пути их решения // Нефтяное хозяйство. 1996. № 4. С. 72-74.

Уразаков К.Р. Механизированная добыча нефти (сборник изобретений). Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2010. 327 с.

Пат. 2592590 РФ, МПК E 21 B 43/12. Способ эксплуатации малодебитной скважины / К.Р. Уразаков, В.А. Байков, А.С. Топольников, С.И. Казетов. 2015116629/03, Заявлено 29.04.2015; Опубл. 27.07.2016. Бюл. 21.

Пат. 2515643 РФ, МПК E 21 B 43/00. Способ эксплуатации обводненной нефтяной скважины / К.Р. Уразаков, В.А. Байков, Т.С. Усманов, М.М. Зарипов, Р.З. Зулькарниев, В.В. Мальцев, И.С. Афанасьев. 2013104770/03, Заявлено 04.02.2013; Опубл. 20.05.2014. Бюл. 14.

ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: ИПК Стандартинформ, 2005. 26 с.

ГОСТ 9651-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение при повышенных температурах. М.: Изд-во стандартов, 1993. 6 с.

ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Изд-во стандартов, 1986. 25 с.

ГОСТ 9454-78. Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах. М.: Изд-во стандартов, 2003. 12 с.

ГОСТ 9013-59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. М.: Изд-во стандартов, 2001. 9 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ntj-oil-2019-6-21-29

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) И. Н. Латыпов, Е. А. Наумкин, К. Р. Уразаков, П. М. Тугунов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.