Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости из метаноугольных скважин за счет оптимизации конструкции и режимов работ

Диссертация: Повышение эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости из метаноугольных скважин за счет оптимизации конструкции и режимов работ
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проведены стендовые испытания основных элементов скважинных насосных установок в условиях, имитирующих работу в скважинах по добыче метана из угольных пластов и доказавших возможность и эффективность применения стандартных скважинных насосных установок для откачки пластовой жидкости из скважин по добыче метана из угольных пластов. Показано, что воздействие механических примесей пластовой жидкости… Читать ещё >

Повышение эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости из метаноугольных скважин за счет оптимизации конструкции и режимов работ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Глава. Анализ опыта добычи метана из угольных пластов. Задачи исследования
    • 1. 1. Зарубежный опыт добычи метана из угольных пластов
    • 1. 2. Ресурсная база метана России
    • 1. 3. Технология эксплуатации скважин по добыче метана из угольных пластов
    • 1. 4. Применяемые технологии откачки пластовой жидкости
    • 1. 5. Преимущества применения УЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
    • 1. 6. Задачи исследования и пути решения
  • 2. Глава. Методики исследования возможности и эффективности применения скважинных насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
    • 2. 1. Уточненная методика подбора УЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
    • 2. 2. Методика проведения стендовых испытаний
    • 2. 3. Методика анализа данных с экспериментальных скважин
    • 2. 4. Выводы по второй главе
  • 3. Глава. Стендовые испытания ступеней основных элементов скважинных установок в условиях, имитирующих условия скважин по добыче метана из угольных пластов
    • 3. 1. Описание стендов
      • 3. 1. 1. Стенд для исследования комплексных характеристик ступеней ЭЦН для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
      • 3. 1. 2. Стенд для исследования износа ступеней ЭЦН
    • 3. 2. Результаты стендовых испытаний
    • 3. 3. Анализ результатов полученных данных
    • 3. 4. Стендовые исследования работы ступеней центробежных насосов на водо-газовой смеси
    • 3. 5. Результаты стендовых испытаний винтовой пары штанговых винтовых насосов
    • 3. 6. Результаты стендовых испытаний рабочей пары штанговых насосов
    • 3. 7. Выводы по третьей главе
  • 4. Глава. Промысловые испытания насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
    • 4. 1. Талдинское месторождение — объект промысловых испытаний насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов
    • 4. 2. Результаты промысловых испытаний
    • 4. 3. Анализ полученных результатов
    • 4. 4. Выводы по четвертой главе
  • 5. Глава. Анализ режимов работы установок электроприводных центробежных насосов при разных условиях их эксплуатации
    • 5. 1. Постоянная откачка пластовой воды из скважин по добыче метана из угольных пластов
    • 5. 2. Циклическая откачка пластовой воды из скважин по добыче метана из угольных пластов
  • Выводы по пятой главе

Актуальность темы

.

Специальной литературой и средствами массовой информации в последнее время всё настойчивее обсуждается вопрос о необходимости и целесообразности добычи метана из угольных пластов с целью получения дополнительного природного теплового и сырьевого источника. Следует иметь в виду, что при этом решается и проблема дегазации угольных пластов перед их отработкой подземным способом. Большинство происходящих на шахтах аварий, пожаров и взрывов связано именно с высоким содержанием в угольных пластах метана и его внезапными выбросами в горные выработки.

В связи с этим вопросы повышения эффективности работы насосного оборудования для откачки жидкости, обеспечивающих беспрепятственную дегазацию угольных пластов, являются очень актуальными.

Цель работы.

Целью исследований является определение возможности и эффективности применения стандартных скважинных насосных установок для откачки пластовой жидкости из скважин по добыче метана из угольных пластов.

Задачи исследований.

1. Уточнение методики подбора скважинных насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов.

2. Разработка методики проведения стендовых испытаний основных элементов скважинных насосных установок в условиях, приближенных к условиям работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов.

3. Проведение стендовых испытаний основных элементов скважинных насосных установок для определения их рабочих показателей и рациональных областей применения в скважинах по добыче метана из угольных пластов.

4. Подбор скважинных насосных установок для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов на Талдинской площади в Кузбассе.

5. Разработка методики получения и анализа данных со скважин по добычи метана из угольных пластов на Талдинской площади в Кузбассе.

6. Анализ данных, полученные со скважин по добыче метана из угольных пластов для определения адекватности результатов стендовых исследований.

Научная новизна.

Впервые в России на примере эксплуатации месторождения метана из угольных пластов в Кузбассе:

— проведено уточнение методики подбора насосного оборудования (на примере УЭЦН) для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов;

— разработана методика проведения стендовых испытаний основных элементов скважинных насосных установок в условиях, имитирующих работу оборудования в скважинах по добыче метана из угольных пластов;

— проведены стендовые испытания основных элементов скважинных насосных установок в условиях, имитирующих работу в скважинах по добыче метана из угольных пластов и доказавших возможность и эффективность применения стандартных скважинных насосных установок для откачки пластовой жидкости из скважин по добыче метана из угольных пластов.

Практическая полезность.

Результаты работы используются ОАО «Газпром» при реализации инновационного проекта по добыче метана из угольных пластов в Кузбассе при подборе скважинного оборудования на экспериментальных, разведочных и промысловых скважинах по добыче метана из угольных пластов.

Результаты работы используются в Проектной документации ОАО «Газпром промгаз» на разработку месторождения по добыче метана из угольных пластов (раздел скважинного оборудования).

Разработанная уточненная методика подбора скважинного оборудования применяется при подборе насосов на предприятиях ОАО «Газпром промгаз» и ООО «Газпром добыча Кузнецк».

Апробация работы.

Результаты работы были апробированы докладами на конференциях: Восьмая всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, ОАО «Газпром», РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 6−9 октября 2009 г.), Восьмая всероссийская научно-техническая конференция «Актуальность проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 1−3 февраля 2010 г.), Пятая международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые — наукам о земле» (г. Москва, РГГРУ им. Серго Орджоникидзе, 23−25 марта 2010 г.), Шестая международная научно-практическая конференция «Наука и новейшие технологии при поиске, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых» (г. Москва, РГГРУ им. Серго Орджоникидзе, 6−9 апреля 2010 г.), Девятнадцатые Губкинские чтения «Инновационные технологии прогноза, поисков, разведки и разработки скоплений УВ и приоритетные направления развития ресурсной базы ТЭК России» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 22−23 ноября 2011 г.). Результаты проведенных стендовых испытания, методика получения данных со скважин и их анализ использованы в отчетах о НИР ОАО «Газпром промгаз».

Благодарности.

Большой вклад в решение проблемы технологии добычи метана из угольных пластов внесли: В. В. Гергерт, С. С. Золотых, A.M. Карасевич, Е. В. Крейнин, В. И. Новиков, Н. М. Сторонский, В. Т. Хрюкин, T.L. Logan, M.R. Herrington, Palmer D. Ian, Ayers В. Walter и многие другие.

Добыча метана из угольных пластов невозможна без откачки пластовой жидкости, т.к. жидкость находящаяся в пласте препятствует выходу газа по затрубному пространству на поверхности. Откачка жидкости с помощью скважинного насосного оборудования способствует десорбции метана в угольном пласте.

В связи с вышеизложенным проблема создания технологического комплекса по откачке пластовой жидкости из углеметановых скважин для беспрепятственного отбора метана является очень актуальной. В составе технологического комплекса по откачке пластовой жидкости из углеметановых скважин самым главным является скважинная насосная установка, условия работы которой очень сильно отличаются от условий работы «нефтяных» скважинных насосов. Основная задача — определить возможность применения наиболее распространенного в России нефтедобывающего оборудования — установок ЭЦН, которыми в РФ добывается более 72% нефти и около 80% всей пластовой жидкости из нефтяных скважин.

Исследованием рабочего процесса, конструкции насосного оборудования для механизированной добычи пластового флюида занимались: Ш. Р. Агеев, Д. Ф. Балденко, Ф. Д. Балденко, А. Н. Дроздов, В. Н. Ивановский, О. М. Перельман, А. И. Рабинович, Ю. А. Сазонов, и другие.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов и результатов работы, приложений. Работа представлена на 148 страницах машинописного текста, имеет 58 иллюстраций, 18 таблиц. По результатам работы опубликовано 9 статей в научно-технических журналах, в том числе — 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования. Работа прошла апробацию на 5 конференциях и заседаниях научно-технических советах.

Выводы по пятой главе.

1. Технико-экономическая обоснованность ЦЭС возникает при эксплуатации нескольких продуктивных объектов, характеризующихся наличием нескольких угольных пластов, имеющих свое пластовое давление и проницаемость, а также на месторождениях, разрабатываемых без помощи системы поддержании пластового давления.

2. Скважины по добыче метана из угольных пластов с ожидаемым дебитом до 35−45 м /сут. и имеющей монотонно снижающийся дебит при постоянной депрессии на пласт является идеальным кандидатом для перевода с постоянной эксплуатации на ЦЭС.

3. После перевода скважины на ЦЭС увеличивается КПД высокодебитных ЭЦН по сравнению с низкодебитными, уменьшается удельное и общее энергопотребление при добыче малых и средних объемов пластового жидкости из скважин по добыче метана из угольных пластов.

4. После перевода скважины по добыче метана из угольных пластов на ЦЭС уменьшается потребления энергии и повышается надежность оборудования, за счет частичной сепарации газа из воды в скважине во время накопления жидкости в скважине, уменьшение за счет этого удельного и общего энергопотребления.

Заключение

.

1. Рассмотрен зарубежный опыт добычи метана из угольных пластов. Проанализирована ресурсная база метана угольных месторождений в Российской Федерации. Рассмотрены различные технологии откачки пластовой жидкости, указаны их преимущества и недостатки.

2. Разработана методика проведения стендовых испытаний ступеней электроприводного центробежного насоса в модельной жидкости, схожей по составу с пластовой жидкостью скважин по добыче метана из угольных пластов.

3. Модернизированы стенды для исследования комплексных характеристик и износа ступеней электроцентробежного насоса, плунжерных пар штангового насоса и винтовых пар винтового насоса в модельной жидкости.

Проведены стендовые испытания ступеней ЭЦН, плунжерных пар штангового насоса, винтовых пар винтового насоса, показавшие, что стандартные насосные установки подходят для использования в скважинах по добыче метана из угольных пластов.

Показано, что воздействие механических примесей пластовой жидкости углеметановых скважин на рабочие органы насоса минимальны, а величины коэффициента вязкости пластовой жидкости не влияют на характеристику ЭЦН. Диаметральный износ для чугунных колес составил менее 0,01 мм, что менее 0,1% от первоначальных значений.

4. Разработана уточненная методика подбора установок скважинных насосов (на примере ЭЦН) для работы в скважинах по добыче метана из угольных пластов.

5. Разработана методика анализа данных с экспериментальных скважин по добыче метана из угольных пластов на примере Талдинской площади в Кузбассе.

6. Использование методики подбора и эксплуатация установки ЭЦН для работы в углеметановой скважине, разработанной автором, обеспечило.

140 высокие показатели работы оборудования по наработке до отказа и энергоэффективности, что подтверждено более чем 2 летней эксплуатацией скважины УМ-5.5 на Талдинском месторождении.

7. Промысловые испытания установки ЭЦН в скважинах по добыче метана из угольных пластов подтвердили результаты стендовых испытаний в части сохранения высоких энергетических характеристик погружных центробежных насосов.

Удельные затраты энергии на подъем 1 м пластовой жидкости с помощью установок ЭЦН в два раза меньше удельных затрат энергии на подъем 1 м³ пластовой жидкости с помощью установок ШВН. При этом удельные затраты энергии на подъем 1 м³ метана у установок ЭЦН и ШВН сопоставимы.

Наработка У ЭЦН на скважине УМ-5.5 Талдинского месторождения составила 225 суток, причем причиной замены оборудования явились геолого-технологические мероприятия (ГТМ).

8. Технико-экономические показатели откачки пластовой жидкости метаноугольных скважин при использовании циклической эксплуатации повышаются за счет повышения КПД насосной установки и обеспечения практически полной сепарации газа во время накопления жидкости (остановки откачки).

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ш. Р. Агеев, Е. Е. Григорян, Г. П. Макиенко «Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Энцеклопедический справочник», Пермь: ООО «Пресс-Мастер», 2007. — 75 с.
  2. A.M. Бадретдинов, A.M. Валеев «Технология добычи обводненной нефти и закачки воды в пласт установками скважинных винтовых насосов», Нефтяное хозяйство, 2007, № 1, с. 68−69
  3. H.A. Бачков и др. «Новое качество хромированной рабочей поверхности цилиндров и плунжеров скважинных штанговых насосов», Нефтяное хозяйство, 2005, № 4, с. 112−113
  4. Д.Ф. Балденко, Ф. Д. Балденко «Перспективы создания гидроприводных винтовых установок для добычи нефти», Нефтяное хозяйство, 2002, № 3, с. 67−69
  5. Д.Ф- Балденко, Ф. Д. Балденко, А. Н. Гноевых «Одновинтовые гидравлические машины», М. ЮОО ИРЦ Газпром, 2005, Часть 1
  6. Ф.Д. Балденко «Одновинтовые насосы в нефтяной промышленности», Технологии ТЭК приложение к журналу «Нефть и капитал», 2003, № 3, с. 18−27
  7. Ф.Д. Балденко и др. «Параметрический ряд многозаходных скважинных винтовых насосов», Нефтепромысловое дело, 2001, № 8, с. 21−25
  8. А. Галлеев и др. «Оптимизация величины межремонтного периода насосных агрегатов», Технологии ТЭК, приложение к журналу «Нефть и капитал», 2005, № 3, с. 60−63
  9. А. Галлеев и др. «К проблеме повышения эффективности работы насосных агрегатов», Технологии ТЭК, приложение к журналу «Нефть и капитал», 2005, № 2, с. 92−97
  10. Ш. К. Гиматудинов «Справочная книга по добыче нефти». М.: Недра, 1974.-704 с.
  11. В.И. Дарищев, C.B. Фролов, Р. И. Кузякин «Автотехнолог» -программа подбора винтовых насосных установок для добычи нефти", Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной и газовой промышленности, 2002, № 1−2, с. 24−26
  12. А.Н.Дроздов «Механизированная эксплуатация скважин углеметановых месторождений: состояние и перспективы». Газовая промышленность, № 03 (629), 2009 г. с.60−64.
  13. А.Н. Дроздов и др. «Новая технология механизированной насосной эксплуатации обводненных газовых скважин для добычи низконапорного газа в осложненных условиях», Территория нефтегаз, 2008, № 6, с. 54−58
  14. А.Н.Дроздов «Технология и техника добычи нефти в осложненных условиях». М.: МАКС пресс, 2008, 312 с.
  15. С.Т. Закенов и др. «Результаты внедрения центробежных и винтовых насосов для добычи нефти на месторождении Узель», Нефтепромысловое дело, 2006, № 10, с.28−30
  16. Б.С. Захаров, Э. С. Гинзбург «Современное состояние со скважинными штанговыми насосами в России», Оборудование и технологии для нефтегазопромыслового комплекса, 2008, № 1, с. 24−26
  17. Б.С. Захаров и др. «Штанговые насосы», Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2009, № 2, с.13−19
  18. Е.Ю. Иванова и др. «Оценка безотказности скважинных штанговых насосных установок в системе менеджмента надежности», Изв. ВУЗов Нефть и газ, 2007, № 5, с. 21−22
  19. В.Н. Ивановский «Анализ современного состояния и перспектив развития скважинных насосных установок для добычи нефти», Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2007, № 6, с. 12−21
  20. В.Н. Ивановский, В. И. Дарищев, B.C. Каштанов и др. «Оборудование для добычи нефти и газа» Учебное пособие для ВУЗов. М.: Нефть и газ, 2002. Часть I
  21. В.Н. Ивановский, В. И. Дарищев, B.C. Каштанов и др. «Оборудование для добычи нефти и газа» Учебное пособие для ВУЗов. М.: Нефть и газ, 2003. Часть II.
  22. В.Н. Ивановский «СШНУ и ЭЦН: состояние и перспективы», Нефтегазовая вертикаль, 2007, № 2, с.64−65
  23. В.Н. Ивановский «СШНУ: сегодня и завтра», Нефтегазовая вертикаль, 2005, № 14, с. 72−74
  24. В.Н. Ивановский, Ягелло О. И. «О разработке нового ГОСТ Р «Насосы штанговые скважинные общие технические требования», Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа, 2001, № 2, с. 1921
  25. В.Н. Ивановский, Ю. А. Сазонов, H.H. Балака «Испытания новых ступеней погружных насосов для добычи нефти», Управление качеством в нефтегазовом комплексе 2007 — № 1. — С. 55−56
  26. В.Н. Ивановский и др. «Разработка и стендовые испытания лабиринтно-винтового насоса с дисковым ротором», Управление качеством в нефтегазовом комплексе, 2006, № 4, с. 55−57
  27. В.Н. Ивановский, Ю. А. Сазонов, H.H. Балака «Новые возможности центробежных насосов для добычи нефти», Территория НЕФТЕГАЗ 2007 — № 6. — С. 82−84
  28. В.Н. Ивановский, Д. А. Широков «Анализ возможности применения «нефтяных» технологий для эксплуатации скважинуглеметановых месторождений», Газовая промышленность, сентябрь 2009, с. 52−55
  29. В.Г. Карамышев и др. «Повышение эффективности эксплуатации обводненных скважин штанговыми насосами», Интервал, 2008, № 8, с. 58−61
  30. A.M. Карасевич, Н. М. Сторонский, В. Т. Хрюкин «Реализация стратегии освоения метаноугольных месторождений Кузбасса», Газовая промышленность, 2009, № 10, с. 24−28
  31. A.M. Карасевич, В. Т. Хрюкин, Б. М. Зимаков и др. «Кузнецкий бассейн крупнейшая сырьевая база промысловой добычи метана из угольных пластов», М.: Издательство Академии Горных наук., 2001. — 62 с.
  32. Билл Лэйн «Опыт модернизации штанговых винтовых насосов», Технология ТЭК приложение к журналу «Нефть и капитал», 2005, № 3, с. 4849
  33. Б.П. Минеев «Модернизация или создание нового скважинного штангового насоса», Нефтяное хозяйство, 2004, № 4, с. 100−101
  34. Е.Д. Мокроносов «Повышение надежности скважинных штанговых насосов», OIL and GAZ JOURNAL, 2007, № 6, c.49−53
  35. Е.Д. Мокроносов «Повышение эксплуатационной надежности скважинного штангового насоса», Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2007, № 12, с. 43−44
  36. И.И. Мутин и др. «Исследование стойкости образцов эластомеров для винтовых для винтовых насосов в промысловых жидкостях», Интервал, 2003, № 4, с. 68−74
  37. И.И. Мутин и др. «Оценка влияния условий эксплуатации на долговечность эластомеров скважинных винтовых насосов для добычи нефти», Интервал, 2004, № 4−5, с. 31−37
  38. М.Е. Рожкин «Исследование работы штангового скважинного насоса на лабораторной установке с пневматическим приводом», Изв. ВУЗов Нефть и газ, 2009, № 5, с. 69−75
  39. М.Н. Степнов «Статистические методы обработки результатов механических испытаний» Справочник. М.: Машиностроение, 1985. — 232с.
  40. Н. М. Сторонский, В. Т. Хрюкин, Д. В. Митронов, Е. В. Швачко «Нетрадиционные ресурсы метана угленосных толщ», Российский химический журнал, 2008, Том LII, № 6, с. 63−72
  41. Б. Султанов, Д. Сидоркин «Затраты мощности поверхностного привода винтовой насосной установки», Технологии ТЭК приложение к журналу «Нефть и капитал», 2005, № 3, с. 31−34
  42. K.P. Уразаков и др. «Комплексный показатель надежности насосного оборудования», Нефтяное хозяйство, 2009, № 1, с.78−81
  43. K.P. Уразаков и др. «Применение винтовых насосов с поверхностным приводом для добычи нефти», Нефтяное хозяйство, 2003, № 6, с. 108−110
  44. В.Т. Хрюкин, Н. М. Сторонский, Д. А. Сизиков, A.B. Кирильченко, Е. В. Швачко «Запасы метана в угольных пластах реальный резерв расширения сырьевой базы ОАО «Газпром», Газовая промышленность, 2009, спецвыпуск 633, с. 65−69
  45. Под редакцией В. Д. Череновского «Угольная база России. Том 6 (Сводный, заключительный). Основные закономерности углеобразования и размещения угленосности на территории России», М.: Геоинформцентр, 2004.- С. 430−453.
  46. Р.Б. Шигапова, К. И. Архипов «Применение винтовых штанговых установок при добыче нефти и повышении пластового давления в ОАО «Татойлгаз», Технологии нефти и газа, 2009, № 5, с. 55−57
  47. Р.Б. Шигапова «О перспективах применения винтовых насосов», Нефтепромысловое дело, 2009, № 9, с. 46−4956. «Штанговая насосная установка», Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2006, № 6, с. 41
  48. Ю.Е. Якубовский и др. «Системный подход при выборе показателей надежности скважинных штанговых насосных установок», Изв. ВУЗов. Нефть и газ, 2006, № 9, с. 100−106
  49. Anna L.O./Ground water flow associated with coalbed gas production, Ferron Sandstone, east-central Utah/ International Journal of Coal Geology 56 (2003) 69−95
  50. Willis Charles/Drilled core holes key to coalbed methane project/OGJ-1995- Vol.93, No.10. P.73
  51. Young G.B.C./Coal Reservoir Characteristics From Simulation of the Cedar Hill field San Juan basin/Quarterly Review of Methane Technology/Gas Research Institute, Vo.10, No. l, July, p.6−9,1992
  52. Youming Xiong, Min Tong/The research on coalbed completion techniques -the key to exploit coalbed methane resource/ International Conference Proceedings, Beijing, 17−21 .October 1995
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!