"Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Машиностроительный факультет Кафедра «Тепловые двигатели и установки»
Комплекс оборудования для эксплуатации малодебитных скважин расчетно-пояснительная записка к выпускной квалификационной работе бакалавра
Ижевск 2023 г.
Объектом исследования является колтюбинговая установка с погружным винтовым насосом, применяемая для добычи из малодебитных скважин.
Цель проекта - оптимизация работы при добыче нефти из малодебитных скважин.
Область применения – внедрение на проблемных скважинах во всех НГДУ ПАО «Татнефть».
Предлагаемая насосная установка является одним из способов перспективного направления добычи нефти и увеличения межремонтного периода установки, тем самым снизив затраты на его обслуживание.
Снижение продуктивности нефтяных скважин обусловило резкий рост потребности в насосных установках для малодебитного фонда. Согласно статистическим данным журнала «Нефтегазовая вертикаль», в России бездействующий фонд скважин достиг порядка 15% от эксплуатационного фонда. Это составляет 24,5 тысячи скважин. Стало очевидным, что для нефтяной промышленности требуется новое оборудование для работы на малодебитном фонде скважин.
Для решения этой проблемы и расширения линейки серийно выпускаемых интеллектуальных высокооборотных насосных установок с вентильным приводом, конструкторы ОАО «ЛЕПСЕ» в 2013 году разработали новую модель – 2118 УЭЦН АКМ5-6/45-1650.
Недостатком известных устройств является сложная конструкция.
Для решения технической задачи в данной выпускной квалификационной работу была предложена новая насосная установка для малодебитной скважины, содержащей гибкие насосно-компрессорные трубы, электрокабель, клапанные седла из ферромагнитного и немагнитного материала, которая имеет гибкие насосно-компрессорные трубы, выполненные из композитного материала, в стенках расположены жилы электрокабеля для соединения блока управления, клапанные седла установлены внутри эластичной муфты, каждое клапанное седло из ферромагнитного материала соединено с муфтой с возможностью возвратно-поступательного перемещения, клапанные седла из немагнитного материала закреплены на герметичном корпусе.
ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ АНАЛОГИЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В МАЛОДЕБИТНЫХ СКВАЖИНАХ 10
1.1 Винтовые насосные установки для малодебитных скважин 10
1.2 Винтовая насосная установка на базе ротора бурового 11
агрегата УРБ-ЗМ для добычи битумной нефти 11
1.3 Штанговый глубинный насос для малодебитной скважины 13
1.4 Диафрагменная скважинная насосная установка для малодебитной скважины 17
1.5 Установки погружного центробежного электронасоса для малодебитной скважины 20
1.6 Устройство колтюбинговой установки 24
1.7 Колтюбинговая установка «М–20» производства ФИДМАШ 26
2. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОЛТЮБИНГОВОЙ УСТАНОВКИ 34
2.1 Кинематический расчет транспортера колтюбинговой установки колонны гибких труб (инжектор) 34
2.2 Определение допускаемого усилия на плашки 35
2.3 Определение тягового усилия инжектора 43
2.4 Расчет режима работы гидропривода транспортера 48
2.5 Определение емкости барабана (лебедки) 49
2.6 Расчет фланцевого соединения. 51
2.7 Определение глубины прихвата по удлинению свободной части труб 54
2.8 Расчет замковой резьбы З-42 на прочность 55
2.9 Расчет многозаходной резьбы несамотормозящегося действия 57
3. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ КОЛТЮБИНГОВОЙ УСТАНОВКИ 61
3.1 Подготовка к монтажу, транспортные операции 61
3.2 Ремонт колтюбингового оборудования 65
4 ОХРАНА ТРУДА И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ УСТАНОВКИ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 72
Снижение продуктивности нефтяных скважин обусловило резкий рост потребности в насосных установках для малодебитного фонда. Согласно статистическим данным журнала «Нефтегазовая вертикаль», в России бездействующий фонд скважин достиг порядка 15% от эксплуатационного фонда. Это составляет 24,5 тысячи скважин. Стало очевидным, что для нефтяной промышленности требуется новое оборудование для работы на малодебитном фонде скважин.
Для решения этой проблемы и расширения линейки серийно выпускаемых интеллектуальных высокооборотных насосных установок с вентильным приводом, конструкторы ОАО «ЛЕПСЕ» в 2013 году разработали новую модель – 2118 УЭЦН АКМ5-6/45-1650.
Недостатком известных устройств является сложная конструкция.
Для решения технической задачи в данной выпускной квалификационной работу была предложена новая насосная установка для малодебитной скважины, содержащей гибкие насосно-компрессорные трубы, электрокабель, клапанные седла из ферромагнитного и немагнитного материала, которая имеет гибкие насосно-компрессорные трубы, выполненные из композитного материала, в стенках расположены жилы электрокабеля для соединения блока управления, клапанные седла установлены внутри эластичной муфты, каждое клапанное седло из ферромагнитного материала соединено с муфтой с возможностью возвратно-поступательного перемещения, клапанные седла из немагнитного материала закреплены на герметичном корпусе.
Эта установка имеет ряд преимуществ перед известными аналогами. Для нее требуется минимальный объем строительно-монтажных работ. Она не имеет большой массы и габарита. Отсутствуют колонны штанг. КПД составляет не менее 60%. Работоспособна в среде с большим содержанием газа.
Цель расчетов, приведенных в данном разделе, заключается в определении взаимосвязи скорости перемещения колонны гибких труб и подачи рабочей жидкости гидропривода к гидромоторам транспортера.
Два гидромотора, приводящие в действие цепи транспортера, получают рабочую жидкость от насоса того же типа, что и каждый гидромотор.
qк – объем рабочей камеры насоса (qк = 112 см3);
nф – фактическая частота вращения вала гидромотора;
коэффициент подачи насоса K0 = 0,95.
