SlideShare a Scribd company logo
1 of 5
Download to read offline
22 №3 • март 2009
: ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
Одни из самых больших эксплуатационных
затрат, связанные с откачкой жидкости штанговыми
насосами, это затраты на извлечение штанг, насо-
са и насосно-компрессорных труб из скважин и на
их ремонт. Во многих скважинах извлечение это-
го оборудования производилось так часто, что эти
скважины были крайне нерентабельными, учитывая
также потери в добыче из-за простоев скважины.
За счет медленной откачки жидкости можно исклю-
чить эти трудности и сделать малодебитные скважины
рентабельными в течение длительного периода вре-
мени.
ОБЫЧНАЯ
ПРАКТИКА
По мере истощения энергии пласта наступает мо-
мент, когда штанговый всасывающий насос может от-
качивать больше жидкости, чем ее может поступать в
скважину из коллектора. В итоге из-за большей произ-
водительности насоса происходит чрезмерный износ
его узлов из-за ударных нагрузок, связанных с удара-
ми жидкости, излишним трением и переменными на-
пряжениями. Для ограничения и сведения к минимуму
этих факторов операторы используют периодический
режим откачки. Это достигается за счет включения
таймера в насосный агрегат или установки устройства
управления откачкой жидкости.
Оба метода имеют, по меньшей мере, четыре не-
достатка.
1. Периодический режим откачки изменяет часто-
ту, но не скорость откачивания. Когда блок насоса
включается опять, снова возникают нагрузки из-за
движения и ударов жидкости.
2. При выключении насосного агрегата приток
жидкости из пласта в скважину будет продолжаться.
За счет этого происходит подъем уровня жидкости в
обсадной колонне и в результате возникает противо-
давление, действующее на продуктивный пласт. Тре-
буется оптимизация притока жидкости в скважину
для минимизации противодавления. Это достигается
за счет поддержания столба жидкости в обсадной ко-
лонне как можно меньшей высоты.
3. Для запуска насоса из той точки, в которой он
остановился при отключении, требуется максимальная
мощность. На этапе запуска возникают значительные
ударные нагрузки, которые действуют на насосный
агрегат, штанги и насос.
4. Если в скважину поступают какие-то твердые ча-
стицы, то во время остановок насоса они могут осаж-
ПРЕИМУЩЕСТВА
МЕДЛЕННОЙ ОТКАЧКИ
P. M. Bommer, Техасский университет, г. Остин, D. Shrauner, Zachry Exploration Ltd.
Подбор производительности насоса в соответствии с притоком жидкости из пласта позволяет
значительно увеличить межремонтный период работы насосов и в то же время поддержать мак-
симальную добычу жидкости
даться, что будет приводить к росту частоты прихватов
плунжера.
Поэтому обычно используемые методы не могут ис-
ключить все ударные нагрузки, периодическую работу
насоса и использование мощностей, не являющихся
необходимыми. Эти методы не обеспечивают мини-
мальное противодавление на продуктивный пласт все
необходимое время.
МЕТОД ОТКАЧКИ
С МЕДЛЕННОЙ СКОРОСТЬЮ
При увеличении скорости откачки увеличива-
ется число циклов, за счет чего в штангах насосов бы-
стрее появляются предельные усталостные напряже-
ния. Число циклов откачки и напряжения, возникаю-
щие из-за движения, могут быть минимизированы,
если блок будет откачивать жидкость с наименьшей
возможной скоростью при использовании как мож-
но более длинного хода штанг, обеспечивающего
откачку максимального объема жидкости, поступаю-
щей из пласта в скважину. Использование этого мето-
да увеличивает фактическое время работы насосов.
Насосные штанги, к которым прикладывается
толчкообразная переменная нагрузка, могут выдер-
живать только заданное число рабочих циклов до
разрушения. В работах Гудмана (Goodman) рассма-
триваются стальные образцы, которые подвергаются
воздействию циклических нагрузок до появления в
них максимального напряжения (σmax
) и затем снова
Рис.1. Модифицированная Goodman – диаграмма, использо-
ванная для анализа API насосных штанг:
1 – Goodman максимального напряжения; 2 – Goodman минимально-
го напряжения; 3 – Максимальное напряжение модифицированной
диаграммы
Минимальное напряжение/Tmin
Максимальноенапряжение/Tmin
1
2
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23№3 • март 2009
: ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
до появления в них начального минимального напря-
жения (σmin
) [1]. Он считает, что 4 млн циклов нагру-
жения образца до его разрушения должно считаться
его «неограниченной долговечностью». Другие иссле-
дователи считают, что неограниченной долговечности
соответствует от 1 до 10 млн циклов нагружения до
разрушения образца [2].
На рис. 1 показана модифицированная Goodman
диаграмма, которая используется для анализа API
насосных штанг [3]. На этой диаграмме значения на-
пряжений показаны в зависимости от минимального
напряжения растяжения штанги (Tmin
). Линия макси-
мальных API напряжений находится ниже линии мак-
симальных напряжений, предлагаемой Goodman, что
делает диапазон допускаемых напряжений меньше
того, который разрешается Goodman. Пересечение
линии максимальных напряжений с нулевой точкой
минимальных напряжений дает значение усталостного
напряжения в штанге и оно связано с числом циклов
до ее разрушения [2]. Экспериментальной корреля-
ции, выполненная Goodman, показала, что усталостное
напряжение равно половине от минимального напря-
жения растяжения и соответствует 4 млн циклам.
В API модификации Goodman диаграммы усталост-
ное напряжение равно одной четверти от минимального
напряжения растяжения и расчетное число циклов до
разрушения имеет порядок 4 млн. Штанга может вы-
держивать большее число рабочих циклов, если тре-
буемое усталостное напряжение составляет меньшую
долю от напряжения растяжения штанги. Фактически,
ожидаемая долговечность (Nf
) представляет собой экс-
поненциальную функцию от усталостной прочности
(Sf
), см. уравнение (1), где a и b это свойства штанги [2].
Свойства штанги, использованные в этой статье, при-
ведены в табл. 1.
Sf
= a Nf
b
(1)
Важно отметить, что рис. 1 работает только при
переменных растягивающих нагрузках. Исходя из
опыта, штанга с максимальной нагрузкой при растя-
жении и с минимальной нагрузкой при сжатии будет
иметь большую усталость по сравнению со штангой с
той же самой величиной максимальной нагрузки при
растяжении и с поддерживаемой при растяжении ми-
нимальной нагрузкой, и, следовательно, будет иметь
более короткий срок службы.
Линия API максимальных напряжений описыва-
ется:
, (2)
где
Обычно стараются уменьшить максимальное
допускаемое напряжение с помощью эксплуата-
ционного коэффициента, который зависит от кор-
розионной активности пластовой жидкости и от
успешности ингибирования коррозии. Для данного
минимального напряжения считается допустимым
колебание любого максимального напряжения, точка
которого лежит на или ниже линии API максималь-
ных напряжений, при регулировании с помощью со-
ответствующего эксплуатационного коэффициента.
Далее, чтобы максимальное напряжение упало ниже
допускаемого API максимума, срок службы должен
быть больше. Более медленное откачивание приво-
дит к уменьшению величины максимального напря-
жения, но также к увеличению величины минималь-
ного напряжения, поскольку уменьшается трение
и ударные нагрузки ускорения, в результате будут
меньше колебания напряжения. Число допустимых
циклов увеличивается, поскольку теперь колебания
напряжения уменьшаются и будут меньше исходно-
го значения, и уменьшается усталостная прочность,
как следует из ур. 1.
На колонну насосной штанги будет воздейство-
вать максимальная нагрузка во время хода вверх
и минимальная нагрузка во время хода вниз. Это
можно видеть на рис. 2, где приведена идеальная
динамометрическая кривая с измеренными на по-
верхности нагрузками. Форма параллелограмма
идеальной кривой зависит от растяжения колонны
насосных штанг.
В идеале в колонне насосных штанг происходит
одно колебание напряжения по величине за цикл.
Колебание напряжения происходит, когда нагрузка
Примечание: 1 psi = 6,9 кПа.
Таблица 1. Свойства штанг
API марка Минимальный
предел прочности
на растяжение, psi
Максимальный
предел прочности
на растяжение, psi
Постоянная
штанги, a,
psi
Постоянная
штанги, b,
psi
C 90 000 110 000 125 000 –0,105
K 85 000 100 000 113 000 –0,100
D 115 000 140 000 160 000 –0,110
Рис. 2. Идеальная динамограмма измеренных на поверхности
нагрузок показывает одно колебание напряжения за цикл
Макс.
нагрузка на
коромысло
Длина хода
(ход вверх)
Длина хода
(ход вниз)
Мин. нагрузка
на коромысло
Рис.3.Наложениереальной(1)динамограммыспервоначальны-
ми измеренными на поверхности нагрузками в примере 1 и иде-
альной (2) динамограммы показывает наличие нескольких коле-
банийнагрузоквдополнениекбольшимколебаниям,связанным
с воздействием максимальных и минимальных нагрузок
Положение полированной штанги
Нагрузканаполированныештанги,
фунт
1
2
min
min
minmin
max
5265,0
TT
S
T
f σσ
+=
=
minT
S f
0,25.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24 №3 • март 2009
: ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
быть обеспечено за счет замены насосного агрегата
или изменения размера ролика первичного двигате-
ля или обоих. Более медленная откачка может быть
обеспечена с помощью второго редуктора скорости,
известного под названием дополнительный промежу-
точный вал, находящегося между первичным двигате-
лем и редуктором.
Дополнительный вал представляет собой вал с
входным и выходным роликами, он закреплен в двух
подшипниках. Входной ролик соединен с роликом
первичного двигателя приводным ремнем. Выход-
ной ролик аналогично соединен с роликом редукто-
ра насосного агрегата, рис. 5. Скорость откачки при
использовании дополнительного вала, измеряемая
числом качаний в минуту, может быть рассчитана
как:
, (4)
где:
•	 Npm
= скорость первичного двигателя, об/мин;
•	 djsi
= диаметр делительной окружности входного
ролика на дополнительном валу, дюйм;
•	 djso
= диаметр делительной окружности, выход-
ного ролика на дополнительном валу, дюйм;
•	 dpm
= диаметр делительной окружности ролика
первичного двигателя, дюйм;
•	 du
= диаметр делительной окружности ролика
насосного агрегата, дюйм;
•	 Z = передаточное число редуктора насосного
агрегата, об/ход.
Обычно затраты на установку дополнитель-
ного вала меньше затрат на один спуск насосно-
компрессорных труб. Наш опыт показывает, что при
меньших скоростях откачки модификация редуктора
не требуется, чтобы гарантировать правильную смаз-
ку шестерен.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Рассмотрим два примера, которые демонстрируют
полезность медленной откачки. При правильной реа-
лизации медленной откачки всегда будут получаться
такие же результаты, как в этих примерах.
Таблица 2. Начальные нагрузки и напряжения для примера 1
Число
колебаний
Максимальная
нагрузка, фунт
Минимальная
нагрузка, фунт
Максимальное
напряжение, psi
Минимальное
напряжение, psi
Усталостная
прочность, psi
1 8185 2628 18 560 5959 15 208
2 7435 6797 16 859 15 413 8190
3 6797 6421 15 413 14 560 7223
4 5820 5557 13 197 12 601 6109
Рис. 4. Изменение первоначальных измеренных динамометром
нагрузок для примера 1 в виде ленты с записью нагрузок от на-
чала хода вверх и до конца хода вниз, которое показывает, что
в одном цикле происходит четыре колебания напряжений
Часть одного цикла
Лента с записью нагрузок за один ход (из рис. 3)
Нагрузканаполированные
штанги,фунт
Ролик, 8″
Рис. 5. Схематическое изображение дополнительного вала (a);
вид станка-качалки насосного агрегат со снятым ременным
ограждением (b)
Редуктор
Ролик
насосного
агрегата
Ролик, 8″
Опорные рельсы
и подшипники
дополнительного
вала
Ролик, 24″
Электродвигатель
изменяется по величине и направлению. Для иде-
альной формы на рис. 2 одно колебание напряже-
ния происходит при подъеме колонны штанг при
максимальной нагрузке во время хода вверх и при
опускании колонны штанг при минимальной на-
грузке во время ее хода вниз. Часто имеют место
значительно меньшие изменения нагрузки по на-
правлению во время хода, что увеличивает число
колебаний напряжения за цикл. На рис. 3 реальная
динамограмма измеренных на поверхности нагрузок
накладывается на идеальную динамограмму. Можно
видеть несколько небольших колебаний нагрузки
в дополнение к большим колебаниям, связанным
с воздействием максимальных и минимальных на-
грузок. Небольшие колебания легко определяются,
если динамограмма показана в виде ленты с записью
нагрузок с начала хода вверх и до конца хода вниз
(рис. 4).
Влияние минимальных колебаний на срок службы
штанги можно оценить с помощью правила Palmgren-
Miner [2]:
∑=
=
j
i fi
i
T
N
n
NSFD
1
)( (3)
На рис 4 видно, что все колебания происходят
в течение одного цикла, поэтому в уравнении (3),
ni
(число циклов при уровне напряжений σi
) = 1.
Число циклов, связанных с каждым колебанием (Nf
)
является функцией изменения усталостной проч-
ности, при которой колебания уменьшаются. D это
накапливаемое повреждение до выхода из строя;
в совершенной среде D = 1. Эксплуатационный
коэффициент (SF) может быть использован в кор-
розионной среде и обычно его значение принима-
ется меньше 1. Для любого колебания усталостная
прочность может быть рассчитана с помощью ур. 2
и соответствующая усталостная долговечность мо-
жет быть рассчитана по ур. 1. Наконец, суммарный
ожидаемый срок службы штанги (NT
) может быть
рассчитан с помощью ур. 3.
Если насос может откачивать и поднимать на по-
верхность больше жидкости, чем поступает из пласта
в скважину, то скорость откачки можно уменьшить
таким образом, чтобы производительность насоса
точнее соответствовала притоку жидкости из пласта.
Необходимое уменьшение скорости откачки может
D(SF)
pm
jsiu
jso
d
d
d
d
Z
N
N =
pm
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25№3 • март 2009
: ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
Пример 1. Графство Уинклер, Техас. Из скважины
откачка производилась с глубины 3210 фут со скоро-
стью, равной 13,5 ходов плунжера в минуту. Замена
штанг производилась 5 раз за 24 месяцев. На рис. 4
показана лента с записью нагрузок за один цикл. Ци-
линдр насоса заполняется приблизительно на 65 %
за каждый ход и на ленте с записью нагрузок можно
видеть четыре колебания на ход. В табл. 2 показаны
значения нагрузок и напряжений для каждого коле-
бания. При первом колебании нагрузка на полиро-
ванные штанги будет изменяться от пиковой до самой
минимальной. При значении эксплуатационного ко-
эффициента около 1 и при таких значениях нагрузок
согласно ур. 3 теоретический срок службы штанг со-
ставит 512 млн циклов.
Скорость откачки агрегата была уменьшена до
7,5 ходов плунжера в минуту. На рис. 6 показана лента
с записью нагрузок при более медленной скорости от-
качивания. При значениях нагрузок и напряжений для
каждого колебания (табл. 3) получаем теоретический
срок службы штанг, равный 10,44 млрд циклам, т.е. в
20 раз больше теоретического срока службы при на-
чальной скорости откачки.
Агрегат работал три года без проведения работ по
подъему штанговых колонн, т.е. время работы увели-
чилось в 7,5 раза. За счет уменьшения скорости от-
качки до 7,5 ходов плунжера в минуту откачка жид-
кости из скважины уменьшилась на 36 615 т/сут при
этом мощность привода насоса уменьшилась на 8 л.с.
(1 л.с. = 0, 746 кВт).
Пример 2. Графство Гонзалес, Техас. Из сква-
жины откачка производилась с глубины 8400 фут
со скоростью, равной 6,25 ходов плунжера/мин. За-
мена штанг производилась 6 раз за 34 мес. На рис.
4 показана лента с записью нагрузок за один цикл.
Цилиндр насоса заполняется приблизительно на
40 % за каждый ход и на ленте с записью нагру-
зок можно видеть пять колебаний в каждом ходе,
рис. 7. При значении эксплуатационного коэффици-
ента около 1 и при значениях нагрузок и напряже-
ний для каждого колебания (табл. 4) с помощью
ур. 3 получаем теоретический срок службы штанг
81 млн циклов.
Скорость откачки агрегата была уменьшена до
4 ходов плунжера в минуту (рис. 8). При значениях на-
грузок и напряжений для каждого колебания (табл. 5)
получаем теоретический срок службы штанг, равный
349 млн циклов, т.е. в 4,3 раза больше теоретического
срока службы при начальной скорости откачки. Агре-
гат работал пять лет без проведения работ по подъему
штанговых колонн, т.е. в 10 раз больше по сравнению
со средним временем за предыдущие шесть месяцев.
При скорости 4 хода плунжера в минуту количество
откачиваемой из скважины жидкости уменьшилось на
Таблица 3. Нагрузки и напряжения для примера 1 при уменьшенной
скорости откачки
Число
колебаний
Максимальная
нагрузка, фунт
Минимальная
нагрузка, фунт
Максимальное
напряжение, psi
Минимальное
напряжение, psi
Усталостная
прочность, psi
1 7160 3938 16 236 8930 11 213
2 7160 6730 16 236 15 261 7652
3 6981 6730 15 830 15 261 7246
4 4475 4000 10 147 9070 5045
Таблица 4. Начальные нагрузки и напряжения для примера 2
Число
колебаний
Максимальная
нагрузка, фунт
Минимальная
нагрузка, фунт
Максимальное
напряжение, psi
Минимальное
напряжение, psi
Усталостная
прочность, psi
1 20 000 12 740 33 278 21 198 21 354
2 18 540 17 140 30 849 28 519 14 807
3 17 540 14 140 29 185 23 527 15 950
4 13 740 13 340 22 862 22 196 10 376
5 13 940 13 740 23 195 22 862 10 335
Таблица 5. Нагрузки и напряжения для примера 2 при уменьшении
скорости откачки
Число
колебаний
Максимальная
нагрузка, фунт
Минимальная
нагрузка, фунт
Максимальное
напряжение, psi
Минимальное
напряжение, psi
Усталостная
прочность, psi
1 18 850 14 500 31 364 24 126 17 793
2 17 884 16 724 29 757 27 827 14 104
3 17 207 16 144 28 631 26 862 13 521
4 17 000 15 757 28 286 26 218 13 539
5 17 110 16 530 28 469 27 504 12 998
Часть одного цикла
Рис. 6. Динамограмма примера 1 после уменьшения скорости
откачки в виде ленты с записью нагрузок для одного хода
Лента с записью нагрузок для примера 1 при скорости 7,5 ходов
плунжера в минуту
Нагрузканаполированныештанги,
фунт
Рис. 7. Начальная динамограмма примера 2 в виде ленты с за-
писью нагрузок для одного хода
Лента с записью нагрузок примера 2 при скорости 6,25 ходов
плунжера в минуту
Нагрузканаполированныештанги,
фунт
Часть одного цикла
Часть одного цикла
Рис. 8. Динамограмма примера 2 после уменьшения скорости
откачки в виде ленты с записью нагрузок для одного хода
Лента с записью нагрузок примера 2 при скорости 4 хода
плунжера в минуту
Нагрузканаполированныештанги,
фунт
Часть одного цикла
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26 №3 • март 2009
: ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
20 160 т/сут, а мощность привода насоса уменьшилась
на 6 л. с.
Производительность скважин в обоих примерах
осталась той же самой после того, как скорость откач-
ки медленно восстанавливалась до прежней величины.
Случай, где производительность падала после работы
при меньшей скорости откачки, свидетельствует о том,
что в насосе были большие потери, чем предполага-
лось. Поэтому приняли решение медленно увеличить
скорость откачки для поддержания первоначальной
добычи.
Все рассуждения были сфокусированы на увели-
чении срока службы штанг за счет более медленной
скорости откачки, хотя при этом также увеличивается
срок службы насосно-компрессорных труб и самого
насоса.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
МАКСИМАЛЬНОЙ
ДОБЫЧИ
Совершенно очевидно, что при использовании
штанговых насосов с производительностью больше
требуемой для откачивания поступающей в скважи-
ну жидкости, скважина будет продолжать оставаться
продуктивной. В противном случае насосный агрегат
мог бы работать постоянно, пока не будет обоснована
другая суточная производительность. На основании
стандартной динамограммы можно сделать вывод,
насколько заполняется цилиндр насоса при каждом
ходе. Уровни жидкости в насосе могут дать полезную
информацию, но их следует использовать с осторож-
ностью, поскольку небольшие местные скопления
жидкости или пены в кольцевом пространстве могут
показаться вам уровнями жидкости, и на этом осно-
вании вы можете сделать вывод о большем притоке
жидкости в скважину, чем это есть в действительно-
сти. Однако первоначальные оценки были выполне-
ны, что является отличной практикой проверки окон-
чательного принципа использования динамометра в
течение нескольких дней после откачки жидкости из
скважины.
ВЫВОДЫ
Подбор производительности насоса в соответствии
с притоком жидкости из пласта является ключом к обе-
спечению максимальной добычи и увеличения срока
службы оборудования. Для скважин с избыточной
производительностью насосов самым лучшим методом
эксплуатации для достижения этого является умень-
шение скорости откачки. При наименьших возмож-
ных скоростях откачки для обеспечения требуемой
производительности можно:
•	 добывать 100 % жидкости, поступающей в сква-
жину из пласта;
•	 уменьшить колебания напряжений в штангах и
ударные нагрузки;
•	 заставить насос и штанги делать минимальную
работу;
•	 использовать минимальную мощность;
•	 поддерживать насос в движении для предотвра-
щения осаждения твердых частиц и прихвата
плунжера;
•	 обеспечить наибольший возможный срок службы
оборудования;
•	 получить наибольшую прибыль за счет увеличе-
ния до максимума добычи и уменьшения до ми-
нимума частоты спускоподъемных операций.
Наш опыт использования таких режимов в более
чем 500 скважинах с всасывающими штанговыми на-
сосами в четырех штатах подтвердил эти утвержде-
ния.
Каждый всасывающий штанговый насос, произ-
водительность которого больше требуемой, должен
работать с более медленной скоростью, чтобы обеспе-
чить постоянную откачку жидкости, согласованную с
суточным притоком из пласта. Условия в скважине по-
сле изменения должны проверяться с использованием
динамометрических исследований.
Перевел В. Клепинин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Goodman, J., Mechanics Applied to Engineering, Longmans, Green and
Co., London, 1914, pp. 631–636.
2. Shigley, J. E., Mischke, C. R. and R. G. Budynas, Mechanical Engineering
Design, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2004, Ch. 7.
3. RP 11BR: Recommended Practice for Care & Handling of Sucker Rods,
American Petroleum Institute, Dallas, 1989.
Paul M. Bommer (П. М. Боммер), старший преподаватель по технологии
добычи нефти, в Техасском университете, г. Остин. Имеет более чем 25-
летний опыт работы на нефтяных месторождениях. М-р Боммер зани-
мается технологиями бурения, заканчивания и механизированной экс-
плуатации скважин. Он получил степени бакалавра, магистра и доктора
по технологии добычи нефти в Техасском университете, г. Остин.
David Shrauner (Д. Шронер), директор по эксплуатации в компании
Zachry Exploration. Г-н Шронер более 40 лет работает в нефтегазовой
отрасли. Он начал свою рабочую деятельность в качестве рабочего бу-
ровой бригады в Западном Техасе. Занимался бурением, заканчиванием
и эксплуатацией скважин. Окончил Колледж Саут Плейнс и Техасский
A&M университет.
Компания Knight назначила William
Keenan (У. Кинемана) вице-президентом
отделения Gulf Coast Knight Fishing Ser-
vices. До этого назначения г-н Кинеман
занимал должности менеджера отделе-
ния по оказанию сервисных услуг, супер-
визора Contract Fishing Tool Supervisor и
регионального менеджера отделения сервисных услуг
операторам, работающим в Мексиканском заливе.
НОВЫЕ НАЗНАЧЕНИЯ В ОТРАСЛИ
Steven A. Sonnenberg (С. А. Соннесберг) был на-
значен на должности вице-президента Emerson и
президента отделения Emerson Process Management.
Г-н Соннесберг работает в компании с 1979 г.
Г-н Michael H. Train (М. Х. Трейн) был назна-
чен на должность президента отделения Emerson
Process Management по Азиатско-Тихоокеанскому
региону.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

More Related Content

What's hot

Podem product presentation
Podem product presentationPodem product presentation
Podem product presentation
cranesys
 
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважинОпорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
sdoamti
 
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудованиеОпорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
sdoamti
 
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважинОпорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
sdoamti
 
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установкиОпорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
sdoamti
 
54.новые системы, приборы и оборудование
54.новые системы, приборы и оборудование54.новые системы, приборы и оборудование
54.новые системы, приборы и оборудование
ivanov156633595
 

What's hot (9)

Podem product presentation
Podem product presentationPodem product presentation
Podem product presentation
 
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважинОпорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
Опорные слайды к лекции № 8. Бурение нефтяных и газовых скважин
 
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудованиеОпорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
Опорные слайды к лекции № 10: Буровое оборудование
 
Наземным оборудованием для заканчивания и РВР глава 2
Наземным оборудованием для заканчивания и РВР  глава 2Наземным оборудованием для заканчивания и РВР  глава 2
Наземным оборудованием для заканчивания и РВР глава 2
 
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважинОпорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
Опорные слайды к лекции № 7. Назначение и конструкция скважин
 
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установкиОпорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
Опорные слайды к лекции № 9. Буровые установки
 
54.новые системы, приборы и оборудование
54.новые системы, приборы и оборудование54.новые системы, приборы и оборудование
54.новые системы, приборы и оборудование
 
29681p
29681p29681p
29681p
 
Prezentation ezch.ru
Prezentation ezch.ruPrezentation ezch.ru
Prezentation ezch.ru
 

Viewers also liked (11)

ข้อสอบ 7 วิชาThai2556
ข้อสอบ 7 วิชาThai2556ข้อสอบ 7 วิชาThai2556
ข้อสอบ 7 วิชาThai2556
 
Four seasons winter
Four seasons winterFour seasons winter
Four seasons winter
 
281.учет реальных условий работы при моделировании вакуумных установок
281.учет реальных условий работы при моделировании вакуумных установок281.учет реальных условий работы при моделировании вакуумных установок
281.учет реальных условий работы при моделировании вакуумных установок
 
Reken maar deel 8
Reken maar deel 8Reken maar deel 8
Reken maar deel 8
 
WRC-15 - Arqiva Update
WRC-15 - Arqiva UpdateWRC-15 - Arqiva Update
WRC-15 - Arqiva Update
 
Convite casamento baralho_romitec_ibirapuera
Convite casamento baralho_romitec_ibirapueraConvite casamento baralho_romitec_ibirapuera
Convite casamento baralho_romitec_ibirapuera
 
5302412067_Nur Afifah Dewi_Vendor Hosted TopScholar LMS
5302412067_Nur Afifah Dewi_Vendor Hosted TopScholar LMS5302412067_Nur Afifah Dewi_Vendor Hosted TopScholar LMS
5302412067_Nur Afifah Dewi_Vendor Hosted TopScholar LMS
 
Onhon ugenuud
Onhon ugenuudOnhon ugenuud
Onhon ugenuud
 
Poster - Eddy Current Testing
Poster - Eddy Current TestingPoster - Eddy Current Testing
Poster - Eddy Current Testing
 
tài liệu về bịnh Tự Kỷ
tài liệu về bịnh Tự Kỷtài liệu về bịnh Tự Kỷ
tài liệu về bịnh Tự Kỷ
 
TCC IMPRESSORA 3D
 TCC IMPRESSORA 3D TCC IMPRESSORA 3D
TCC IMPRESSORA 3D
 

Similar to 318.преимущества медленной откачки

315.проблемы самозаливки механических насосов
315.проблемы самозаливки механических насосов315.проблемы самозаливки механических насосов
315.проблемы самозаливки механических насосов
ivanov1566359955
 
ProgramPresstresBeamReport.
ProgramPresstresBeamReport.ProgramPresstresBeamReport.
ProgramPresstresBeamReport.
George Bulanov
 
Инженерная практика 6-7 (2013)
Инженерная практика 6-7 (2013)Инженерная практика 6-7 (2013)
Инженерная практика 6-7 (2013)
ktoropetsky
 
294.поломки сушилок
294.поломки сушилок294.поломки сушилок
294.поломки сушилок
ivanov1566359955
 
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителяИ.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
home
 
Coiled Tubing Real-Time Monitoring: A New Era of Well Intervention and Worko...
Coiled Tubing Real-Time Monitoring:  A New Era of Well Intervention and Worko...Coiled Tubing Real-Time Monitoring:  A New Era of Well Intervention and Worko...
Coiled Tubing Real-Time Monitoring: A New Era of Well Intervention and Worko...
Society of Petroleum Engineers
 

Similar to 318.преимущества медленной откачки (11)

315.проблемы самозаливки механических насосов
315.проблемы самозаливки механических насосов315.проблемы самозаливки механических насосов
315.проблемы самозаливки механических насосов
 
ProgramPresstresBeamReport.
ProgramPresstresBeamReport.ProgramPresstresBeamReport.
ProgramPresstresBeamReport.
 
Инженерная практика 6-7 (2013)
Инженерная практика 6-7 (2013)Инженерная практика 6-7 (2013)
Инженерная практика 6-7 (2013)
 
Wellhead compression
Wellhead compressionWellhead compression
Wellhead compression
 
294.поломки сушилок
294.поломки сушилок294.поломки сушилок
294.поломки сушилок
 
дипломная презентация по применению технологии водогазового воздействия
дипломная презентация по применению технологии водогазового воздействиядипломная презентация по применению технологии водогазового воздействия
дипломная презентация по применению технологии водогазового воздействия
 
Буровые насосы с частотно-регулируемым приводом
Буровые насосы с частотно-регулируемым приводомБуровые насосы с частотно-регулируемым приводом
Буровые насосы с частотно-регулируемым приводом
 
практ раб 3
практ раб 3практ раб 3
практ раб 3
 
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителяИ.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
И.А.Буданов - Анализ аварии с потерей теплоносителя
 
оператор насосной станции.pptx
оператор насосной станции.pptxоператор насосной станции.pptx
оператор насосной станции.pptx
 
Coiled Tubing Real-Time Monitoring: A New Era of Well Intervention and Worko...
Coiled Tubing Real-Time Monitoring:  A New Era of Well Intervention and Worko...Coiled Tubing Real-Time Monitoring:  A New Era of Well Intervention and Worko...
Coiled Tubing Real-Time Monitoring: A New Era of Well Intervention and Worko...
 

More from ivanov1566359955

More from ivanov1566359955 (20)

7365
73657365
7365
 
7364
73647364
7364
 
7363
73637363
7363
 
7362
73627362
7362
 
7361
73617361
7361
 
7360
73607360
7360
 
7359
73597359
7359
 
7358
73587358
7358
 
7357
73577357
7357
 
7356
73567356
7356
 
7355
73557355
7355
 
7354
73547354
7354
 
7353
73537353
7353
 
7352
73527352
7352
 
7351
73517351
7351
 
7350
73507350
7350
 
7349
73497349
7349
 
7348
73487348
7348
 
7347
73477347
7347
 
7346
73467346
7346
 

318.преимущества медленной откачки

  • 1. 22 №3 • март 2009 : ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫЕ Т Е Х Н О Л О Г И И Одни из самых больших эксплуатационных затрат, связанные с откачкой жидкости штанговыми насосами, это затраты на извлечение штанг, насо- са и насосно-компрессорных труб из скважин и на их ремонт. Во многих скважинах извлечение это- го оборудования производилось так часто, что эти скважины были крайне нерентабельными, учитывая также потери в добыче из-за простоев скважины. За счет медленной откачки жидкости можно исклю- чить эти трудности и сделать малодебитные скважины рентабельными в течение длительного периода вре- мени. ОБЫЧНАЯ ПРАКТИКА По мере истощения энергии пласта наступает мо- мент, когда штанговый всасывающий насос может от- качивать больше жидкости, чем ее может поступать в скважину из коллектора. В итоге из-за большей произ- водительности насоса происходит чрезмерный износ его узлов из-за ударных нагрузок, связанных с удара- ми жидкости, излишним трением и переменными на- пряжениями. Для ограничения и сведения к минимуму этих факторов операторы используют периодический режим откачки. Это достигается за счет включения таймера в насосный агрегат или установки устройства управления откачкой жидкости. Оба метода имеют, по меньшей мере, четыре не- достатка. 1. Периодический режим откачки изменяет часто- ту, но не скорость откачивания. Когда блок насоса включается опять, снова возникают нагрузки из-за движения и ударов жидкости. 2. При выключении насосного агрегата приток жидкости из пласта в скважину будет продолжаться. За счет этого происходит подъем уровня жидкости в обсадной колонне и в результате возникает противо- давление, действующее на продуктивный пласт. Тре- буется оптимизация притока жидкости в скважину для минимизации противодавления. Это достигается за счет поддержания столба жидкости в обсадной ко- лонне как можно меньшей высоты. 3. Для запуска насоса из той точки, в которой он остановился при отключении, требуется максимальная мощность. На этапе запуска возникают значительные ударные нагрузки, которые действуют на насосный агрегат, штанги и насос. 4. Если в скважину поступают какие-то твердые ча- стицы, то во время остановок насоса они могут осаж- ПРЕИМУЩЕСТВА МЕДЛЕННОЙ ОТКАЧКИ P. M. Bommer, Техасский университет, г. Остин, D. Shrauner, Zachry Exploration Ltd. Подбор производительности насоса в соответствии с притоком жидкости из пласта позволяет значительно увеличить межремонтный период работы насосов и в то же время поддержать мак- симальную добычу жидкости даться, что будет приводить к росту частоты прихватов плунжера. Поэтому обычно используемые методы не могут ис- ключить все ударные нагрузки, периодическую работу насоса и использование мощностей, не являющихся необходимыми. Эти методы не обеспечивают мини- мальное противодавление на продуктивный пласт все необходимое время. МЕТОД ОТКАЧКИ С МЕДЛЕННОЙ СКОРОСТЬЮ При увеличении скорости откачки увеличива- ется число циклов, за счет чего в штангах насосов бы- стрее появляются предельные усталостные напряже- ния. Число циклов откачки и напряжения, возникаю- щие из-за движения, могут быть минимизированы, если блок будет откачивать жидкость с наименьшей возможной скоростью при использовании как мож- но более длинного хода штанг, обеспечивающего откачку максимального объема жидкости, поступаю- щей из пласта в скважину. Использование этого мето- да увеличивает фактическое время работы насосов. Насосные штанги, к которым прикладывается толчкообразная переменная нагрузка, могут выдер- живать только заданное число рабочих циклов до разрушения. В работах Гудмана (Goodman) рассма- триваются стальные образцы, которые подвергаются воздействию циклических нагрузок до появления в них максимального напряжения (σmax ) и затем снова Рис.1. Модифицированная Goodman – диаграмма, использо- ванная для анализа API насосных штанг: 1 – Goodman максимального напряжения; 2 – Goodman минимально- го напряжения; 3 – Максимальное напряжение модифицированной диаграммы Минимальное напряжение/Tmin Максимальноенапряжение/Tmin 1 2 3 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 2. 23№3 • март 2009 : ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫЕ Т Е Х Н О Л О Г И И до появления в них начального минимального напря- жения (σmin ) [1]. Он считает, что 4 млн циклов нагру- жения образца до его разрушения должно считаться его «неограниченной долговечностью». Другие иссле- дователи считают, что неограниченной долговечности соответствует от 1 до 10 млн циклов нагружения до разрушения образца [2]. На рис. 1 показана модифицированная Goodman диаграмма, которая используется для анализа API насосных штанг [3]. На этой диаграмме значения на- пряжений показаны в зависимости от минимального напряжения растяжения штанги (Tmin ). Линия макси- мальных API напряжений находится ниже линии мак- симальных напряжений, предлагаемой Goodman, что делает диапазон допускаемых напряжений меньше того, который разрешается Goodman. Пересечение линии максимальных напряжений с нулевой точкой минимальных напряжений дает значение усталостного напряжения в штанге и оно связано с числом циклов до ее разрушения [2]. Экспериментальной корреля- ции, выполненная Goodman, показала, что усталостное напряжение равно половине от минимального напря- жения растяжения и соответствует 4 млн циклам. В API модификации Goodman диаграммы усталост- ное напряжение равно одной четверти от минимального напряжения растяжения и расчетное число циклов до разрушения имеет порядок 4 млн. Штанга может вы- держивать большее число рабочих циклов, если тре- буемое усталостное напряжение составляет меньшую долю от напряжения растяжения штанги. Фактически, ожидаемая долговечность (Nf ) представляет собой экс- поненциальную функцию от усталостной прочности (Sf ), см. уравнение (1), где a и b это свойства штанги [2]. Свойства штанги, использованные в этой статье, при- ведены в табл. 1. Sf = a Nf b (1) Важно отметить, что рис. 1 работает только при переменных растягивающих нагрузках. Исходя из опыта, штанга с максимальной нагрузкой при растя- жении и с минимальной нагрузкой при сжатии будет иметь большую усталость по сравнению со штангой с той же самой величиной максимальной нагрузки при растяжении и с поддерживаемой при растяжении ми- нимальной нагрузкой, и, следовательно, будет иметь более короткий срок службы. Линия API максимальных напряжений описыва- ется: , (2) где Обычно стараются уменьшить максимальное допускаемое напряжение с помощью эксплуата- ционного коэффициента, который зависит от кор- розионной активности пластовой жидкости и от успешности ингибирования коррозии. Для данного минимального напряжения считается допустимым колебание любого максимального напряжения, точка которого лежит на или ниже линии API максималь- ных напряжений, при регулировании с помощью со- ответствующего эксплуатационного коэффициента. Далее, чтобы максимальное напряжение упало ниже допускаемого API максимума, срок службы должен быть больше. Более медленное откачивание приво- дит к уменьшению величины максимального напря- жения, но также к увеличению величины минималь- ного напряжения, поскольку уменьшается трение и ударные нагрузки ускорения, в результате будут меньше колебания напряжения. Число допустимых циклов увеличивается, поскольку теперь колебания напряжения уменьшаются и будут меньше исходно- го значения, и уменьшается усталостная прочность, как следует из ур. 1. На колонну насосной штанги будет воздейство- вать максимальная нагрузка во время хода вверх и минимальная нагрузка во время хода вниз. Это можно видеть на рис. 2, где приведена идеальная динамометрическая кривая с измеренными на по- верхности нагрузками. Форма параллелограмма идеальной кривой зависит от растяжения колонны насосных штанг. В идеале в колонне насосных штанг происходит одно колебание напряжения по величине за цикл. Колебание напряжения происходит, когда нагрузка Примечание: 1 psi = 6,9 кПа. Таблица 1. Свойства штанг API марка Минимальный предел прочности на растяжение, psi Максимальный предел прочности на растяжение, psi Постоянная штанги, a, psi Постоянная штанги, b, psi C 90 000 110 000 125 000 –0,105 K 85 000 100 000 113 000 –0,100 D 115 000 140 000 160 000 –0,110 Рис. 2. Идеальная динамограмма измеренных на поверхности нагрузок показывает одно колебание напряжения за цикл Макс. нагрузка на коромысло Длина хода (ход вверх) Длина хода (ход вниз) Мин. нагрузка на коромысло Рис.3.Наложениереальной(1)динамограммыспервоначальны- ми измеренными на поверхности нагрузками в примере 1 и иде- альной (2) динамограммы показывает наличие нескольких коле- банийнагрузоквдополнениекбольшимколебаниям,связанным с воздействием максимальных и минимальных нагрузок Положение полированной штанги Нагрузканаполированныештанги, фунт 1 2 min min minmin max 5265,0 TT S T f σσ += = minT S f 0,25. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 3. 24 №3 • март 2009 : ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫЕ Т Е Х Н О Л О Г И И быть обеспечено за счет замены насосного агрегата или изменения размера ролика первичного двигате- ля или обоих. Более медленная откачка может быть обеспечена с помощью второго редуктора скорости, известного под названием дополнительный промежу- точный вал, находящегося между первичным двигате- лем и редуктором. Дополнительный вал представляет собой вал с входным и выходным роликами, он закреплен в двух подшипниках. Входной ролик соединен с роликом первичного двигателя приводным ремнем. Выход- ной ролик аналогично соединен с роликом редукто- ра насосного агрегата, рис. 5. Скорость откачки при использовании дополнительного вала, измеряемая числом качаний в минуту, может быть рассчитана как: , (4) где: • Npm = скорость первичного двигателя, об/мин; • djsi = диаметр делительной окружности входного ролика на дополнительном валу, дюйм; • djso = диаметр делительной окружности, выход- ного ролика на дополнительном валу, дюйм; • dpm = диаметр делительной окружности ролика первичного двигателя, дюйм; • du = диаметр делительной окружности ролика насосного агрегата, дюйм; • Z = передаточное число редуктора насосного агрегата, об/ход. Обычно затраты на установку дополнитель- ного вала меньше затрат на один спуск насосно- компрессорных труб. Наш опыт показывает, что при меньших скоростях откачки модификация редуктора не требуется, чтобы гарантировать правильную смаз- ку шестерен. РЕЗУЛЬТАТЫ Рассмотрим два примера, которые демонстрируют полезность медленной откачки. При правильной реа- лизации медленной откачки всегда будут получаться такие же результаты, как в этих примерах. Таблица 2. Начальные нагрузки и напряжения для примера 1 Число колебаний Максимальная нагрузка, фунт Минимальная нагрузка, фунт Максимальное напряжение, psi Минимальное напряжение, psi Усталостная прочность, psi 1 8185 2628 18 560 5959 15 208 2 7435 6797 16 859 15 413 8190 3 6797 6421 15 413 14 560 7223 4 5820 5557 13 197 12 601 6109 Рис. 4. Изменение первоначальных измеренных динамометром нагрузок для примера 1 в виде ленты с записью нагрузок от на- чала хода вверх и до конца хода вниз, которое показывает, что в одном цикле происходит четыре колебания напряжений Часть одного цикла Лента с записью нагрузок за один ход (из рис. 3) Нагрузканаполированные штанги,фунт Ролик, 8″ Рис. 5. Схематическое изображение дополнительного вала (a); вид станка-качалки насосного агрегат со снятым ременным ограждением (b) Редуктор Ролик насосного агрегата Ролик, 8″ Опорные рельсы и подшипники дополнительного вала Ролик, 24″ Электродвигатель изменяется по величине и направлению. Для иде- альной формы на рис. 2 одно колебание напряже- ния происходит при подъеме колонны штанг при максимальной нагрузке во время хода вверх и при опускании колонны штанг при минимальной на- грузке во время ее хода вниз. Часто имеют место значительно меньшие изменения нагрузки по на- правлению во время хода, что увеличивает число колебаний напряжения за цикл. На рис. 3 реальная динамограмма измеренных на поверхности нагрузок накладывается на идеальную динамограмму. Можно видеть несколько небольших колебаний нагрузки в дополнение к большим колебаниям, связанным с воздействием максимальных и минимальных на- грузок. Небольшие колебания легко определяются, если динамограмма показана в виде ленты с записью нагрузок с начала хода вверх и до конца хода вниз (рис. 4). Влияние минимальных колебаний на срок службы штанги можно оценить с помощью правила Palmgren- Miner [2]: ∑= = j i fi i T N n NSFD 1 )( (3) На рис 4 видно, что все колебания происходят в течение одного цикла, поэтому в уравнении (3), ni (число циклов при уровне напряжений σi ) = 1. Число циклов, связанных с каждым колебанием (Nf ) является функцией изменения усталостной проч- ности, при которой колебания уменьшаются. D это накапливаемое повреждение до выхода из строя; в совершенной среде D = 1. Эксплуатационный коэффициент (SF) может быть использован в кор- розионной среде и обычно его значение принима- ется меньше 1. Для любого колебания усталостная прочность может быть рассчитана с помощью ур. 2 и соответствующая усталостная долговечность мо- жет быть рассчитана по ур. 1. Наконец, суммарный ожидаемый срок службы штанги (NT ) может быть рассчитан с помощью ур. 3. Если насос может откачивать и поднимать на по- верхность больше жидкости, чем поступает из пласта в скважину, то скорость откачки можно уменьшить таким образом, чтобы производительность насоса точнее соответствовала притоку жидкости из пласта. Необходимое уменьшение скорости откачки может D(SF) pm jsiu jso d d d d Z N N = pm Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 4. 25№3 • март 2009 : ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫЕ Т Е Х Н О Л О Г И И Пример 1. Графство Уинклер, Техас. Из скважины откачка производилась с глубины 3210 фут со скоро- стью, равной 13,5 ходов плунжера в минуту. Замена штанг производилась 5 раз за 24 месяцев. На рис. 4 показана лента с записью нагрузок за один цикл. Ци- линдр насоса заполняется приблизительно на 65 % за каждый ход и на ленте с записью нагрузок можно видеть четыре колебания на ход. В табл. 2 показаны значения нагрузок и напряжений для каждого коле- бания. При первом колебании нагрузка на полиро- ванные штанги будет изменяться от пиковой до самой минимальной. При значении эксплуатационного ко- эффициента около 1 и при таких значениях нагрузок согласно ур. 3 теоретический срок службы штанг со- ставит 512 млн циклов. Скорость откачки агрегата была уменьшена до 7,5 ходов плунжера в минуту. На рис. 6 показана лента с записью нагрузок при более медленной скорости от- качивания. При значениях нагрузок и напряжений для каждого колебания (табл. 3) получаем теоретический срок службы штанг, равный 10,44 млрд циклам, т.е. в 20 раз больше теоретического срока службы при на- чальной скорости откачки. Агрегат работал три года без проведения работ по подъему штанговых колонн, т.е. время работы увели- чилось в 7,5 раза. За счет уменьшения скорости от- качки до 7,5 ходов плунжера в минуту откачка жид- кости из скважины уменьшилась на 36 615 т/сут при этом мощность привода насоса уменьшилась на 8 л.с. (1 л.с. = 0, 746 кВт). Пример 2. Графство Гонзалес, Техас. Из сква- жины откачка производилась с глубины 8400 фут со скоростью, равной 6,25 ходов плунжера/мин. За- мена штанг производилась 6 раз за 34 мес. На рис. 4 показана лента с записью нагрузок за один цикл. Цилиндр насоса заполняется приблизительно на 40 % за каждый ход и на ленте с записью нагру- зок можно видеть пять колебаний в каждом ходе, рис. 7. При значении эксплуатационного коэффици- ента около 1 и при значениях нагрузок и напряже- ний для каждого колебания (табл. 4) с помощью ур. 3 получаем теоретический срок службы штанг 81 млн циклов. Скорость откачки агрегата была уменьшена до 4 ходов плунжера в минуту (рис. 8). При значениях на- грузок и напряжений для каждого колебания (табл. 5) получаем теоретический срок службы штанг, равный 349 млн циклов, т.е. в 4,3 раза больше теоретического срока службы при начальной скорости откачки. Агре- гат работал пять лет без проведения работ по подъему штанговых колонн, т.е. в 10 раз больше по сравнению со средним временем за предыдущие шесть месяцев. При скорости 4 хода плунжера в минуту количество откачиваемой из скважины жидкости уменьшилось на Таблица 3. Нагрузки и напряжения для примера 1 при уменьшенной скорости откачки Число колебаний Максимальная нагрузка, фунт Минимальная нагрузка, фунт Максимальное напряжение, psi Минимальное напряжение, psi Усталостная прочность, psi 1 7160 3938 16 236 8930 11 213 2 7160 6730 16 236 15 261 7652 3 6981 6730 15 830 15 261 7246 4 4475 4000 10 147 9070 5045 Таблица 4. Начальные нагрузки и напряжения для примера 2 Число колебаний Максимальная нагрузка, фунт Минимальная нагрузка, фунт Максимальное напряжение, psi Минимальное напряжение, psi Усталостная прочность, psi 1 20 000 12 740 33 278 21 198 21 354 2 18 540 17 140 30 849 28 519 14 807 3 17 540 14 140 29 185 23 527 15 950 4 13 740 13 340 22 862 22 196 10 376 5 13 940 13 740 23 195 22 862 10 335 Таблица 5. Нагрузки и напряжения для примера 2 при уменьшении скорости откачки Число колебаний Максимальная нагрузка, фунт Минимальная нагрузка, фунт Максимальное напряжение, psi Минимальное напряжение, psi Усталостная прочность, psi 1 18 850 14 500 31 364 24 126 17 793 2 17 884 16 724 29 757 27 827 14 104 3 17 207 16 144 28 631 26 862 13 521 4 17 000 15 757 28 286 26 218 13 539 5 17 110 16 530 28 469 27 504 12 998 Часть одного цикла Рис. 6. Динамограмма примера 1 после уменьшения скорости откачки в виде ленты с записью нагрузок для одного хода Лента с записью нагрузок для примера 1 при скорости 7,5 ходов плунжера в минуту Нагрузканаполированныештанги, фунт Рис. 7. Начальная динамограмма примера 2 в виде ленты с за- писью нагрузок для одного хода Лента с записью нагрузок примера 2 при скорости 6,25 ходов плунжера в минуту Нагрузканаполированныештанги, фунт Часть одного цикла Часть одного цикла Рис. 8. Динамограмма примера 2 после уменьшения скорости откачки в виде ленты с записью нагрузок для одного хода Лента с записью нагрузок примера 2 при скорости 4 хода плунжера в минуту Нагрузканаполированныештанги, фунт Часть одного цикла Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
  • 5. 26 №3 • март 2009 : ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫЕ Т Е Х Н О Л О Г И И 20 160 т/сут, а мощность привода насоса уменьшилась на 6 л. с. Производительность скважин в обоих примерах осталась той же самой после того, как скорость откач- ки медленно восстанавливалась до прежней величины. Случай, где производительность падала после работы при меньшей скорости откачки, свидетельствует о том, что в насосе были большие потери, чем предполага- лось. Поэтому приняли решение медленно увеличить скорость откачки для поддержания первоначальной добычи. Все рассуждения были сфокусированы на увели- чении срока службы штанг за счет более медленной скорости откачки, хотя при этом также увеличивается срок службы насосно-компрессорных труб и самого насоса. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ДОБЫЧИ Совершенно очевидно, что при использовании штанговых насосов с производительностью больше требуемой для откачивания поступающей в скважи- ну жидкости, скважина будет продолжать оставаться продуктивной. В противном случае насосный агрегат мог бы работать постоянно, пока не будет обоснована другая суточная производительность. На основании стандартной динамограммы можно сделать вывод, насколько заполняется цилиндр насоса при каждом ходе. Уровни жидкости в насосе могут дать полезную информацию, но их следует использовать с осторож- ностью, поскольку небольшие местные скопления жидкости или пены в кольцевом пространстве могут показаться вам уровнями жидкости, и на этом осно- вании вы можете сделать вывод о большем притоке жидкости в скважину, чем это есть в действительно- сти. Однако первоначальные оценки были выполне- ны, что является отличной практикой проверки окон- чательного принципа использования динамометра в течение нескольких дней после откачки жидкости из скважины. ВЫВОДЫ Подбор производительности насоса в соответствии с притоком жидкости из пласта является ключом к обе- спечению максимальной добычи и увеличения срока службы оборудования. Для скважин с избыточной производительностью насосов самым лучшим методом эксплуатации для достижения этого является умень- шение скорости откачки. При наименьших возмож- ных скоростях откачки для обеспечения требуемой производительности можно: • добывать 100 % жидкости, поступающей в сква- жину из пласта; • уменьшить колебания напряжений в штангах и ударные нагрузки; • заставить насос и штанги делать минимальную работу; • использовать минимальную мощность; • поддерживать насос в движении для предотвра- щения осаждения твердых частиц и прихвата плунжера; • обеспечить наибольший возможный срок службы оборудования; • получить наибольшую прибыль за счет увеличе- ния до максимума добычи и уменьшения до ми- нимума частоты спускоподъемных операций. Наш опыт использования таких режимов в более чем 500 скважинах с всасывающими штанговыми на- сосами в четырех штатах подтвердил эти утвержде- ния. Каждый всасывающий штанговый насос, произ- водительность которого больше требуемой, должен работать с более медленной скоростью, чтобы обеспе- чить постоянную откачку жидкости, согласованную с суточным притоком из пласта. Условия в скважине по- сле изменения должны проверяться с использованием динамометрических исследований. Перевел В. Клепинин СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Goodman, J., Mechanics Applied to Engineering, Longmans, Green and Co., London, 1914, pp. 631–636. 2. Shigley, J. E., Mischke, C. R. and R. G. Budynas, Mechanical Engineering Design, 7th Ed., McGraw-Hill, New York, 2004, Ch. 7. 3. RP 11BR: Recommended Practice for Care & Handling of Sucker Rods, American Petroleum Institute, Dallas, 1989. Paul M. Bommer (П. М. Боммер), старший преподаватель по технологии добычи нефти, в Техасском университете, г. Остин. Имеет более чем 25- летний опыт работы на нефтяных месторождениях. М-р Боммер зани- мается технологиями бурения, заканчивания и механизированной экс- плуатации скважин. Он получил степени бакалавра, магистра и доктора по технологии добычи нефти в Техасском университете, г. Остин. David Shrauner (Д. Шронер), директор по эксплуатации в компании Zachry Exploration. Г-н Шронер более 40 лет работает в нефтегазовой отрасли. Он начал свою рабочую деятельность в качестве рабочего бу- ровой бригады в Западном Техасе. Занимался бурением, заканчиванием и эксплуатацией скважин. Окончил Колледж Саут Плейнс и Техасский A&M университет. Компания Knight назначила William Keenan (У. Кинемана) вице-президентом отделения Gulf Coast Knight Fishing Ser- vices. До этого назначения г-н Кинеман занимал должности менеджера отделе- ния по оказанию сервисных услуг, супер- визора Contract Fishing Tool Supervisor и регионального менеджера отделения сервисных услуг операторам, работающим в Мексиканском заливе. НОВЫЕ НАЗНАЧЕНИЯ В ОТРАСЛИ Steven A. Sonnenberg (С. А. Соннесберг) был на- значен на должности вице-президента Emerson и президента отделения Emerson Process Management. Г-н Соннесберг работает в компании с 1979 г. Г-н Michael H. Train (М. Х. Трейн) был назна- чен на должность президента отделения Emerson Process Management по Азиатско-Тихоокеанскому региону. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»