Негативное влияние состава и свойств добываемой продукции является одной из распространенных причин отказов глубинно-насосного оборудования — до 80% от их общего числа [1]. Отказы, как правило, происходят вследствие образования отложений неорганических солей, асфальто-смолистых и парафиновых веществ, засорения механическими примесями рабочих органов насоса, в результате проведения геолого-технических мероприятий (ГТМ), а также вследствие недостаточного притока.
Применительно к установкам электроцентробежных насосов механические примеси служат главной причиной поломок и образования дефектов конструкции. Согласно известным статистическим данным, собранным за последние годы для различных месторождений, процентная доля поломок электроцентробежных насосов от механических примесей намного превосходит влияние других факторов, главными из которых являются коррозия и солеотложения.
Принято считать, что в зависимости от размера примесей, возможны разные негативные последствия в работе насосного оборудования:
- так, крупные механические частицы вызывают засорение рабочих органов насоса, и, как результат, увеличение нагрузки на вал двигателя, что приводит к увеличению потребляемой мощности. Рост мощности двигателя ведет к росту температурного фона силового блока насоса и, в конечном счете, повышению интенсивности расходования ресурса изоляции двигателя;
- в то время как мелкие механические частицы вызывают вибрацию и повышенный абразивный износ оборудования.
Помимо влияния мехпримесей на работу погружного оборудования имеет место и их воздействие на пласт. Так, в зависимости от состава скелета пласта, в процессе эксплуатации разрушение породы может приводить к забивке порового пространства призабойной зоны и, как следствие, снижению коэффициента продуктивности (деструкция притока). Недостаточный приток жидкости приводит к уменьшению расхода жидкости и повышенным температурным нагрузкам вследствие слабого охлаждения погружного электродвигателя (ПЭД) восходящим потоком.
Представленный анализ доказывает, что повышенный вынос мехпримесей может приводить к скоротечному отказу ЭЦН, увеличивая тем самым объемы упущенной выгоды. Данное обстоятельство заставляет продумывать стратегию обустройства скважины с учетом взвешенных пропорций между последствиями выноса, режимом отбора нефти и ресурсом погружного оборудования с оценкой принятых решений на основе целевого показателя [2].
Ввиду того, что основным критерием оптимального обустройства и управления скважины с ЭЦН является максимизация возможного дохода от продажи добытой нефти при минимальных затратах на обустройство и эксплуатацию скважинной системы (СС), в качестве целевого показателя рассмотрена экономическая эффективность.
К числу основных составляющих себестоимости добычи нефти относятся удельные объемы добычи, потребление электроэнергии, стоимость оборудования, повременные затраты, а также затраты на проведение технологических операций по ремонту и исследованию скважин. При этом применяемые в настоящее время способы повышения рентабельности нефтедобычи направлены, как правило, на улучшение одного из упомянутых факторов и часто в ущерб другому [3].
Задачу оптимизации обустройства и режима эксплуатации СС без регулировки подачи будем рассматривать как экстремальную, вида [4]:
Вычислительный анализ будем проводить для случаев с разным характером влияния мех примесей, а именно:
случай 0 — влияние выноса мехпримесей отсутствует;
случай 1 — доминирующее влияние выноса мехпримесей связано с изменением рабочих характеристик насоса;
случай 2 — доминирующее влияние мехпримесей связано с деструкцией притока;
случай 3 — одновременное действие вышеназванных факторов.
Представленные на рисунке 1 графики поверхностей целевых функционалов для вышеоговоренных случаев доказывают унимодальность целевого показателя в области допустимых значений. Результаты расчета и траектории кривых симплекс-поиска свидетельствуют о сходимости поискового алгоритма.
Рисунок 1. Поверхности целевых функционалов в координатах — расход, — напор
Из результатов анализа вычислительного эксперимента следует, что полученные оптимальные решения являются индивидуальными для каждого из рассмотренных случаев, а выбор оптимальных параметров обустройства должен производиться с учетом комплексного влияния всех действующих факторов, начиная с вида и интенсивности проявления выноса мехпримесей и заканчивая экономическими характеристиками затратности предприятия.
Априорную оценку оптимального решения по выбору параметров обустройства, учитывающую все действующие факторы и ресурсы скважинной системы, без решения задачи по разработанной технологии осуществить невозможно. Игнорирование в процессах обустройства природы и модели воздействий деструктивных факторов повышает риски скоротечных отказов, увеличивая тем самым объемы упущенной выгоды.
Список использованных источников
- Казаков, Д.П. Эксплуатация малодебитного фонда скважин в ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз» / Д.П. Казаков // ПТНЖ “Инженерная практика”. – 2010. – № 7. — C. 74–79.
- Субарев, Д.Н. Факторная модель динамики освоения ресурса ЭЦН / И.Г. Соловьев, А.Г. Кожин, Д.Н. Субарев // НТЖ “Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности”. – 2013. – №8. – С. 25–29
- Антипин, М.Н. Результаты внедрения циклической эксплуатации УЭЦН в ОАО «Самотлорнефтегаз» / М.Н. Антипин // ПТНЖ “Инженерная практика”. – 2011. – № 5. – C. 74–80.
- Субарев, Д.Н. Оптимизация подбора типоразмера и режима работы погружного насоса / И.Г. Соловьев, Д.Н. Субарев // НТЖ “Вестник кибернетики”. – 2012. – №11. – C. 3–8.[schema type=»book» name=»ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДБОРА ПАРАМЕТРОВ ОБУСТРОЙСТВА СКВАЖИНЫ С ЭЦН В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ» description=»Исследуется подбор параметров обустройства скважины, осложненной выносом механических примесей. Проводится вычислительный анализ подбора оптимальных параметров обустройства в условиях влияния деструкции притока, износа и засорения. » author=»Субарев Дмитрий Николаевич, Лапик Наталья Владиславовна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]