автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка технических средств для диагностирования технического состояния и обеспечения штатного режима работы мультифазных насосов

На правах рукописи

БОРИС АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ШТАТНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ МУЛЬТИФАЗНЫХ НАСОСОВ

Специальность 05.02.13 — Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Уфа-2012

005057129

005057129

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук

Лягов Александр Васильевич

Официальные оппоненты Уразаков Камил Рахматуллович

доктор технических наук, профессор, ООО «РН-УфаНИПИнефть», главный технолог по добыче

Брот Александр Робертович

кандидат технических наук, ООО «ВНИИБТ - Буровой инструмент», руководитель проектов по направлению «Винтовые насосы»

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Самарский государст-

венный технический университет»

Защита состоится 26 декабря 2012 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета. Автореферат разослан 26 ноября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Ризванов Риф Гарифович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Использование традиционной схемы системы сбора продукции скважин сопровождается строительством крупных установок. Для большинства месторождений характерно применение такой схемы обустройства, при которой перекачка нефти осуществляется по трубопроводу, а газ сжигается на факеле. В 2005 г. произошло ужесточение требований к утилизации попутного газа. Отказ от сжигания и выброса попутного газа в атмосферу требует строительства отдельных газопроводов до пунктов сбора для его утилизации. При применении мультифазных насосных станций не требуется строительство дополнительного газопровода для перекачки газа. Мультифазные насосы позволяют перекачивать газовые пробки, которые возникают при движении газожидкостной смеси по трубопроводу, и способствуют более эффективному использованию попутного газа. В результате применения современного оборудования уменьшается вредное воздействие на окружающую среду.

Переход к однотрубной системе сбора требует более глубокого изучения вопроса перекачки газожидкостной смеси (ГЖС) по трубопроводам и детального исследования режимов ее движения. Изучение режимов движения приводит к необходимости использования математических моделей для описания закономерностей движения ГЖС с целью более рационального использования оборудования и расчета трубопроводов, проложенных, по пересеченной местности.

При эксплуатации мультифазных насосов для перекачки ГЖС в составе установок путевого сброса воды (УПСВ) возникает ряд вопросов, при решении которых необходимо проведение исследований по совершенствованию работы УПСВ, повышению безопасности, безотказности, надежности работы насосного оборудования, а также разработке методов и средств для проведения контроля состояния и условий работы мультифазных насосов. Поэтому разработка технических средств по обеспечению штатного режима работы мультифазных насосов в системе УПСВ является актуальной.

Цель работы - повышение эксплуатационной надежности двухвинтовых мультифазных насосов путем разработки средств диагностирования технического состояния и обеспечения штатного режима работы.

Основные задачи:

1. Анализ условий эксплуатации и установление факторов, влияющих на эксплуатационную надежность двухвинтовых мультифазных насосов.

2. Аналитическое исследование режимов движения газожидкостной смеси в трубопроводах на установках путевого сброса воды.

3. Разработка методов совершенствования формы движения газожидкостной смеси для обеспечения штатного режима работы двухвинтовых мультифазных насосов.

4. Статистическое обоснование сроков проведения технического обслуживания и ремонта двухвинтовых мультифазных насосов с учетом особенностей их эксплуатации.

5. Математическое моделирование изменения давления в трубопроводах на установках путевого сброса воды.

6. Разработка средств и методов технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющих ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию.

Научная новизна

1. Предложен алгоритм подбора геометрических параметров трубопроводов установок путевого сброса воды на основе численных методов исследования модели многофазного движения газожидкостной смеси при прогнозируемом продольном градиенте давления и штатном режиме работы двухвинтовых мультифазных насосов.

2. Разработана методология технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющая ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию в зависимости от режима работы установок путевого сброса воды.

Положения, выносимые на защиту

- Результаты аналитических исследований режимов течения ГЖС и неблагоприятных факторов, влияющих на работу двухвинтовых мультифазных насосов.

- Математическая модель движения потока ГЖС в трубопроводах УПСВ ар-ланской группы месторождений по методу Беггза и Брилла, и результаты решения математической модели в программном пакете Р1РЕ81М.

- Мероприятия по обеспечению штатного режима работы двухвинтовых мультифазных насосов и алгоритм подбора геометрических параметров трубопровода для удовлетворительного режима движения ГЖС.

- Обоснование периода технического обслуживания и проведение оценки межремонтного периода двухвинтовых мультифазных насосов, работающих на УПСВ.

- Средства для проведения диагностирования и методология технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющая ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию.

Практическая значимость исследования

Автором разработана конструкция стенда, позволяющая проводить испытания двухвинтовых мультифазных насосов, эксплуатирующихся на УПСВ арланской группы месторождений. При непосредственном участии автора «Стенд для проведения испытаний мультифазных насосов» изготовлен и 10.06.2010 г. внедрен в производство в ООО «Арланское управление ремонта и обслуживания нефтепромыслового оборудования». В соответствии со стандартами и правилами на «Стенд для проведения испытаний мультифазных насосов» автором разработано руководство по эксплуатации.

Для уменьшения вероятности возникновения утечки жидкости через торцовые уплотнения во время пуска после проведения ремонта, автором 19.08.2009 г. внедрен в производство «Метод опрессовки мультифазных насосов», применение которого возможно непосредственно на УПСВ.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на XI международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2010» (Ухта, 2010 г.), конференции молодых специалистов ООО «НДГУ «Арлан-нефть» ОАО АНК «Башнефть» (Нефтекамск, 2010 г.), конференции молодых специалистов ОАО АНК «Башнефть» (Уфа, 2010 г.), VI Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт -2010» (Уфа, 2010 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (Уфа, 2010 г.), 61-ой и 62-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2010 г. и 2011 г.), конференции молодых специалистов ООО «БашНИПИнефть» ОАО АНК «Башнефть» (Уфа, 2012 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале из перечня ВАК, 8 статей в сборниках международных и всероссийских научно-практических конференций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 163 наименования и приложений. Общий объем работы составляет 172 страницы машинописного текста с 38 иллюстрациями, 18 таблицами и 4 приложениями.

Автор выражает благодарность коллективу ООО «Арланское УРОНО» и лично директору И.Ф. Валиахметову за поддержку и помощь в осуществлении идей, создании и внедрении специального оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность темы диссертации, определены цель и задачи диссертационной работы, приведена научная новизна и практическая значимость исследований, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В главе 1 выполнен анализ существующих исследований в области совершенствования режимов работы УПСВ, повышения безопасности, безотказности, надежности работы насосного оборудования, работающего на УПСВ. Рассмотрен ряд мультифазных насосов, наиболее широко представленных на российском рынке насосного оборудования.

На сегодняшний день арланская группа месторождений находится в поздней стадии разработки, характеризующейся высокой степенью обводненности и высоким газовым фактором. С повышением требований к утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), возникла проблема повышения эффективности совместного транспорта ГЖС. Наиболее перспективным способом транспорта ГЖС, обеспечивающим возможность рационального использования ПНГ, является совместный транспорт нефти и ПНГ до центральных сборных пунктов. Одним из таких направлений является применение мультифазных насосов для перекачки ГЖС по одному трубопроводу.

В период со второй половины прошлого века по сегодняшний день много работ посвящено исследованию движения ГЖС в горизонтальных и наклонных трубопроводах. Данные исследования представлены в работах А.И. Гужова, A.A. Ишмурзина, Н.И. Семенова, A.A. Точигипа, H.H. Репина, К.В. Виноградова, Д.П. Собочинского, П.Л. Хантингтона, М.Г. Миннигази-мова, Р.Ш. Шакирова, А.Н. Бочарова, P.C. Андриасова, Л.А. Пелевина, В.Ф. Медведева, В.А. Савельева, М.А. Мохова, K.P. Уразакова, С.А. Абдурашито-ва, В.К.Мошкова, Д.Ю. Гизбрехта, А.Ю. Путенихина, А.Ф. Садыкова, Р.З. Ахметгалиева, В.А. Жмакина, Ю.В. Александрова, В.Г. Карамышева, М.М. Фатгахова, И.М. Данилова, Д.Н. Ламбина, С.Б. Школина, В.М. Далецкого,

А.Р. Брота, Г.В.Пономарева, В.Т. Ситенкова, Brill J.P., Beggs H.D., Perkins Т.К., Orkiszewski J., Aziz К., Mukheijee H.

Исследование работы насосного оборудования, мероприятия по повышению безопасности и надежности насосов представлены в работах Э.М. Ахияртдинова, B.C. Велижанина, С.Г. Бажайкина, С.Э. Нуриджанова. Исследования конструкции рабочих органов мультифазных насосов подробно рассмотрены в работах В.М. Рязанцева. Рассмотрение математического моделирования мультифазного двухвинтового насоса представлено в работе, проведенной Г.К. Боровиным и A.B. Костюком (ИПМ имени М.В. Келдыша РАН) в 2008 году. Проблемы повышения эффективности добычи нефти механизированным способом, энергосберегающие технологии добычи с учетом мно-гокомпонентности продукции, варианты насосного оборудования, обеспечивающего перемещение многофазных жидкостей с использованием энергии попутного нефтяного газа, представлены в работах A.A. Ишмурзина.

Вопросу проведения диагностирования, оценки технического состояния оборудования, системе диагностического обслуживания, совершенствованию методов диагностики, планированию технологических режимов и контроля процесса работы оборудования для перекачки ГЖС посвящены работы Г.А. Юкина, В.Ю. Краковского, В.В. Баженова, С.Е. Кутукова, К.В. Фреймана, С.Н. Костаревой, В.П. Федорова и др.

В главе 2 рассмотрены особенности эксплуатации двухвинтовых мультифазных насосных агрегатов в системе промыслового сбора нефти арлан-ской группы месторождений ОАО «АНК «Башнефть» и указаны факторы, неблагоприятно влияющие на работу мультифазных насосов и приводящие к внезапным отказам.

Структурой потока ГЖС обусловлены пульсации давления и связанные с ними вибрации трубопроводов и оборудования. При совместном транспорте нефти и газа по герметизированной однотрубной системе сбора движение ГЖС коренным образом отличается от движения однофазного потока и характеризуется различными структурными формами. Под структурой движе-

8

ния ГЖС понимается взаимное распределение газовой и жидкой фаз по трубопроводу. Структурные формы движения ГЖС могут быть определены через два основных параметра: критерий Фруда и объемное газосодержание.

В зависимости от скорости движения смеси, количественного соотношения и физических свойств жидкой и газовой фаз, от диаметра и угла наклона трубопровода были определены основные характерные формы движения ГЖС в трубопроводах. По результатам анализа и обобщения большого количества экспериментальных данных Бакером было выделено семь различных форм потока и составлена диаграмма для определения границ их существования и изменения.

Для определения фактических режимов движения жидкости на УПСВ арланской группы месторождений проведены необходимые расчеты, использована диаграмма Бакера и данные по УПСВ-1, УПСВ-3, УПСВ-4, УПСВ-5, УПСВ-11, УПСВ-12 ООО «НГДУ Арланнефть» ОАО АНК «Башнефть». Режим движения ГЖС в приемном трубопроводе мультифазного насоса после трубного водоотделителя (ТВО) соответствует режиму, при котором газовые пузыри коалесцируют друг с другом, образуя газовые скопления больших размеров и даже непрерывную газовую фазу. Расчеты подтверждают фактически наблюдающееся во время эксплуатации прохождение газовых пробок через насос и объясняют появление газовых пробок в трубопроводе перед насосом.

Предметом для проведения статистических исследований были выбраны двухвинтовые мультифазные насосы, эксплуатируемые на арланской группе месторождений. Автором была собрана и проанализирована первичная информация об отказах двухвинтовых мультифазных насосов на УПСВ арланской группы месторождений ОАО «АНК «Башнефть» за период с 2004 года по 2009 год. Для обоснованного определения периодичности проведения технического обслуживания (ТО) и ремонта, двухвинтовых мультифазных насосов был определен закон распределения отказов и установлено, что Наиболее подходящим является закон распределения Вейбулла. На основе

9

проведенных статистических исследований были получены уравнения для записи дифференциальной функции или плотности распределенияинтегральной функции распределения (интегральной функции «отказности») Р(0 и обратной интегральной функции распределения (интегральной функции «безотказности»)

Г (0 = 1 -ехр

/'(;) = ехр

ехр

= 0,0003

4825,6

ехр

И825,6

= 1-ехр —

4825,6

= ехр

4825,6

О)

В главе 3 представлены методы обеспечения штатного режима движения ГЖС и выполнено обоснованное определение периодичности проведения технического обслуживания и ремонта мультифазных насосов.

В результате проведенных исследований по разработке систем технического обслуживания и ремонта оборудования предложено обоснованное определение периодичности проведения ТО и ремонта двухвинтовых мультифазных насосов, эксплуатирующихся на УПСВ арланской группы месторождений, опирающееся на методы определения межремонтного периода, разработанные с учетом особенностей эксплуатации данных насосов.

В работе представлено решение вопроса прохождения газовых пробок через мультифазный насос за счет осуществления принудительного перемешивания потока ГЖС. Рассмотрены основные типы статических смесителей, наиболее подходящих в условиях работы на УПСВ арланской группы месторождений. Произведены расчеты и предложена конструкция одного из наиболее подходящих в имеющихся условиях статических смесителей. Конструктивно предлагаемый стационарный смеситель прост в изготовлении, не создает существенных гидравлических сопротивлений и не приводит к значительным потерям напора (рисунок 1).

ю

Выбор диаметров и длин Ц предлагаемого смесителя производится путем аналитического подбора потерь напора на трение, резкое расширение и сужение сечения потока ГЖС (Д!^) в пределах регламентированной длины смесителя Ьо, задаваемой случайным образом в пределах 3-5 м, из условий определенных чисел Фруда, выбираемых в заданных интервалах в зависимости от режима движения потока, определяемого по диаграмме Бакера.

I Д Ь2 I | йы | ) дьа ( I а ьв I

С1 и £>5

вход 12 04; 1Л 1 °6:и> С? 17 ПРИЕМ

•

| АМ. I 1 д Ьз | | ДЬ5 ! | АКТ 1

Ьо

Рисунок 1 - Расчетная схема стационарного смесителя: Д - диаметр /-го участка; Ь— длина 1-го участка; — потери напора на 1-м участке; Ьо — общая длина смесителя.

Еще одним из путей обеспечения штатного режима течения ГЖС в приемной линии мультифазного насоса на УПСВ является установка струйного насоса специальной конструкции. Возможен вариант использования в тандеме со стационарным смесителем. В результате промысловых испытаний хорошо зарекомендовала себя конструкция струйного насоса специального исполнения, применяемая для утилизации ПНГ.

В главе 4 представлено математическое моделирование движения ГЖС. Сложность вопроса создания математической модели гидродинамического движения ГЖС заключается в проблеме построения правильной адекватной модели. Чем более сложная модель используется, чем больше учитывается определяющих параметров, тем больше задается замыкающих соотношений. Осуществить данную задачу удается только на основе использования дополнительных полуэмпирических зависимостей. Для задания полуэм-дирических зависимостей необходимо предварительно провести модели-

рующие эту задачу численные эксперименты, опираясь на определенную модель, построение которой возможно лишь после проведения огромного числа физических экспериментов. Для расчета градиента давления в работе применен метод Беггза и Брилла, так как при данном методе учитывается угол наклона трубопровода к горизонту.

В качестве инструмента для численного эксперимента в работе был выбран пакет Р1РЕ81М, способный осуществлять численное моделирование многофазных течений. По представленной на рисунке 2 расчетной схеме была построена схема трубопроводов и оборудования УПСВ-1 арланской группы месторождений, которая была взята за основу при создании численных моделей в РЕРЕЭШ для дальнейшей реализации численного эксперимента.

В результате моделирования были получены расчетные значения давления и температуры перекачиваемой жидкости по всей длине трубопроводов рассматриваемой УПСВ.

На основе проведенных исследований предложены к внедрению современные методы информационного обеспечения мониторинга режима движения при помощи математической модели течения жидкости.

Рисунок 2 - Расчетная схема для моделирования течения на УПСВ-1 Для выбора геометрических параметров трубопровода, обеспечивающего штатный режим работы двухвинтовых мультифазных насосов, необходима реализация в трубопроводе требуемого режима движения ГЖС. Реко-

мендуемыми, повышающими надежность работы мультифазных насосов на УПСВ, режимами движения ГЖС являются пузырьковый, эмульсионный, либо разделенный режим движения ГЖС с непрерывной газовой и жидкой фазой по длине трубы, обеспечивающие смазку и охлаждение торцовых уплотнений двухвинтового мультифазного насоса. Наиболее неблагоприятным является пробковый режим движения ГЖС. Каждый режим движения потока характеризуется определенными условиями. Критериями подбора диаметра трубопровода для оптимального режима движения являются число Фруда и объемное содержание жидкости в зависимости от переходных границ режимов движения потока.

В работе представлены зависимости диаметра трубопровода от объемного газосодержания и числа Фруда при разделенном, переходном, прерывистом и распределенном режимах движения ГЖС.

Полученные зависимости позволяют произвести подбор оптимального диаметра трубоповода, обеспечивающего при заданном объемном содержании жидкости требуемый режим движения ГЖС на УПСВ.

На рисунках 3 и 4 представлены зависимости максимального диаметра трубопровода, при котором обеспечивается распределенный режим движения (пузырьковый либо эмульсионный), от расхода и объемного содержания жидкости. Таким образом, диаметры трубопроводов, при которых обеспечивается штатный режим мультифазных насосов, находятся ниже полученных кривых. На рисунках 5 и 6 представлены зависимости минимального диаметра трубопровода, при котором обеспечивается расслоенный режим движения (постоянное присутствие жидкой фазы в потоке ГЖС), от расхода и объемного содержания жидкости. Таким образом, диаметры трубопроводов, при которых обеспечивается штатный режим мультифазных насосов, находятся выше полученных кривых.

Рисунок 3 - Максимальный диаметр трубопровода приемной линии мульти-фазного насоса, при котором обеспечивается распределенный режим потока ГЖС при объемном содержании жидкости %^ < 0,4

фазного насоса, при котором обеспечивается распределенный режим потока ГЖС при объемном содержании жидкости > 0,4

450,000

400,000

350,000

300,000

250,000

200,000

150,000

100,000

50,000

350,000

300,000

250,000

200,000

150,000

100,000

50,000

0,000

0,000

Рисунок 5 - Минимальный диаметр трубопровода приемной линии мульти-фазного насоса, при котором обеспечивается разделенный режим потока ГЖС при объемном содержании жидкости < 0,01

Рисунок 6 - Минимальный диаметр трубопровода приемной линии мульти-

фазного насоса, при котором обеспечивается разделенный режим потока

ГЖС при объёмном содержании жидкости Х^ > 0,01 15

В главе 5 рассмотрена постановка эксперимента по испытанию муль-тифазных насосов. Для определения фактического состояния ремонтных комплектов двухвинтовых мультифазных насосов был разработан и внедрен в эксплуатацию специальный стенд, изображенный на рисунке 7.

Стенд для проведения испытаний мультифазных насосов предназначен для проведения входного контроля мультифазных насосов, определения показателей функционального назначения, гидравлических испытаний, обкатки насосов после проведения капитального и текущего ремонта, а также обкатки насосов с целью определения возможности дальнейшей эксплуатации.

С внедрением стенда появилась возможность производить оценку показателей функционального назначения ремонтных комплектов, что позволило наиболее эффективно и рационально использовать ремонтные комплекты, производя оптимальный подбор по требуемым параметрам. По напорным характеристикам двухвинтовых мультифазных насосов, определенным при помощи стенда для проведения испытаний мультифазных насосов, представленным на рисунке 8, появилась возможность ранжирования ремонтных комплектов, путем сравнения показателей новых ремонтных комплектов с ремонтными комплектами, имеющими определенную наработку. Характеристики нового и максимально изношенного ремонтного комплекта позволяют по результатам стендовых испытаний сделать определенные выводы о фактическом состоянии и прогнозируемом сроке дальнейшей эксплуатации испытываемых ремонтных комплектов.

Для эффективной эксплуатации мультифазных насосов важным фактором является проведение качественного капитального и текущего ремонта. При замене ремкомплекта либо при проведении других ремонтных работ, связанных с разборкой насоса, производится опрессовка двухвинтового мультифазного насоса. Внедрение автором метода послеремонтных испытаний позволило сократить количество отказов, связанных с утечкой жидкости через торцовые уплотнения в момент пуска двухвинтового мультифазного насоса.

1 - пульт управления стендом; 2 - электродвигатель привода насоса; 3 - манометр на всасывающей линии насоса; 4 - манометр на нагнетательной линии насоса; 5 - задвижка на нагнетательной линии насоса; б - бак для рабочей жидкости; 7 - задвижка на всасывающей линии насоса; 8 - расходомер; 9 - мультифазный насос

Рисунок 7 - Схема стенда для испытания мультифазных насосов

Рисунок 8 - Напорные характеристики двухвинтовых мультифазных насосов, определенные при помощи стенда для проведения испытаний мультифазных

насосов

Задачами технического диагностирования состояния двухвинтовых мультифазных насосов, работающих на УПСВ арланской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть», являются определение технического состояния, прогнозирование остаточного ресурса и оценка вероятности безотказной работы ремонтного комплекта двухвинтового мультифазного насоса в межремонтный период. Объектом технического диагностирования является двухвинтовой мультифазный насос.

Для уменьшения количества диагностических параметров и ранжирования параметров по значимости, достоверности и простоте получения был выполнен переход к обобщенным диагностическим параметрам, которые с

допускаемой погрешностью характеризуют техническое состояние двухвинтовых мультифазных насосов и позволяют снизить трудоемкость диагностирования. Таким образом, диагностирование технического состояния двухвинтовых мультифазных насосов на УПСВ арланской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть» заключается в следующем:

1. Определение остаточного ресурса по разности показателей функционального назначения, определенных на специальном испытательном стенде (развиваемое давление и расход жидкости).

2. Определение остаточного ресурса по характеру изменения удельного расхода электроэнергии на перекачку жидкости (на стенде и в условиях УПСВ).

3. Определение остаточного ресурса по состоянию физических параметров ремонтных комплектов (величина зазора между винтами и обоймой, износ рабочих органов).

4. Определение остаточного ресурса по характеру изменения частоты вращения вала электродвигателя, при заданном расходе жидкости в условиях УПСВ.

5. Определение остаточного ресурса по величине дифференциального давления, развиваемого двухвинтовым мультифазным насосом в условиях УПСВ при заданных режимах работы.

Для эффективной реализации предложенной методологии технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, позволяющей ранжировать ремонтные комплекты по фактическому техническому состоянию в зависимости от режима работы установок путевого сброса воды, создана система ведения баз данных по учёту фактического состояния ремонтных комплектов. Кроме выполнения учётных функций данная система обеспечивает прогнозирование технического состояния ремонтных комплектов. При накоплении достаточного количества данных, возможен переход от системы технического обслуживания по наработке к обслуживанию по реальному техническому состоянию.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ существующих исследований режимов течения газожидкостной смеси по трубопроводам, анализ исследований в области совершенствования работы установок путевого сброса воды, повышения безопасности, надежности работы насосного оборудования. В результате анализа факторов, оказывающих негативное воздействие на работу двухвинтовых мультифаз-ных насосов, определено, что одной из основных причин отказа торцевых уплотнений и подшипников является образование «газовых пробок» в трубопроводе перед насосом. Во время прохождения «газовой пробки» через насос происходит резкое повышение температуры насоса, что в свою очередь приводит к преждевременному выходу из строя торцевых уплотнений, подшипников либо заклиниванию винтовой пары.

2. Проведены исследования режимов движения газожидкостной смеси в приемных линиях двухвинтовых мультифазных насосов. Установлено, что фактический режим движения ГЖС в приемных трубопроводах мультифазных насосов на УПСВ-1, УПСВ-3, УПСВ-4, УПСВ-5, УПСВ-11, УПСВ-12 арлан-ской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть» соответствует режиму, при котором газовые пузыри коалесцируют друг с другом, образуя газовые скопления больших размеров и даже непрерывную газовую фазу, таким образом объясняется появление газовых пробок в трубопроводе перед насосом.

3. Предложены методы обеспечения штатного режима работы двухвинтовых мультифазных насосов. Рассмотрены два подхода к решению вопроса обеспечения штатного режима движения ГЖС: при помощи технических решений изменить режим движения ГЖС перед входом в насос, либо решить данный вопрос на стадии проектирования геометрических параметров трубопроводов УПСВ. Произведены расчеты и предложена конструкция одного из наиболее подходящих в имеющихся условиях статических смесителей. Предложена установка струйного насоса специальной конструкции. Возможен вариант использования в тандеме со стационарным смесителем. Выполнено аналитическое решение научной задачи, связанной с подбором диамет-

20

ра трубопровода для обеспечения штатного режима течения ГЖС, в результате чего предложен алгоритм подбора геометрии трубопровода на основе прогнозируемого продольного градиента давления.

4. Произведены статистические исследования надежности работы двухвинтовых мультифазных насосов на УПСВ арланской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть» за 2004-2009 гг. В результате исследований определено, что отказы подчиняются закону распределения Вейбулла. На основе статистических исследований представлено обоснованное определение периодичности проведения технического обслуживания и ремонта, опирающееся на методы определения межремонтного периода, разработанные с учетом особенностей эксплуатации данного оборудования. Рекомендуемый межремонтный период Тмп составляет 6428 часов, а рекомендуемый срок проведения технического обслуживания 1то - 3000 часов.

5. Разработана математическая модель движения ГЖС в трубопроводах на УПСВ арланской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть», основанная на определении и прогнозировании продольного градиента давления по методу Беггза и Брилла.

6. Разработаны и внедрены в производство специальный стенд для проведения испытаний мультифазных насосов и метод опрессовки мультифазных насосов. Стенд предназначен для проведения входного контроля двухвинтовых мультифазных насосов, определения показателей функционального назначения, гидравлических испытаний, а также обкатки насосов после проведения капитального и текущего ремонта. Предложена методология технического обслуживания двухвинтовых мультифазных насосов, при помощи которой появилась возможность ранжирования ремонтных комплектов по фактическому техническому состоянию в зависимости от режима работы установок путевого сброса воды.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

1 Борис, A.A. Особенности эксплуатации мультифазных насосных агрегатов в системе промыслового сбора нефти арланской группы месторождений ОАО «АНК «БАШНЕФТЬ» / A.A. Борис, Б.Р. Шарифуллин, A.B. Лягов // XI международная молодежная научная конференция «Севергеоэкотех-2010»: материалы конференции (17-19 марта 2010 г., Ухта): в 5ч.: ч. 5. - Ухта: УГТУ, 2010.-С. 50-53.

2 Борис, A.A. Проведение послеремонтных испытаний мультифазных насосов силами ремонтного персонала ООО «Арланское управление ремонта и обслуживания нефтепромыслового оборудования» (ООО «АУРОНО») / A.A. Борис, Б.Р. Шарифуллин, A.B. Лягов //61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ: материалы конф. — Кн.1 / редкол.: Ю.Г. Матвеев и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 167.

3 Борис, A.A. Обработка статистической информации об отказах мультифазных насосов типа A3 2ВВ 63/25-50/25-01, А5 2ВВ 50/25-40/2-01, А5 2ВВ 25/25-16/20 / A.A. Борис, A.B. Лягов // 61-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ: материалы конф. - Кн.1 / редкол.: Ю.Г. Матвеев и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. - С. 168.

4 Борис, A.A. Аналитическое обоснование возможности дальнейшей эксплуатации ремонтных комплектов мультифазных насосов на установках путевого сброса воды / A.A. Борис, A.B. Лягов // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: Материалы Всероссийской науч.-техн. конф. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010 - С. 79-80.

5 Борис, A.A. Характерные отказы мультифазных насосов, эксплуатируемых на арланской группе месторождений / А.А.Борис, A.B. Лягов // Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010 - С. 81 - 82.

6 Борис, A.A. Неблагоприятные факторы, влияющие на работу мультифазных насосов в системе путевого сброса воды / A.A. Борис, A.B. Лягов // Тру-

22

бопроводный транспорт - 2010: материалы VI Международной учебно-научно-практической конференции / редкол.: A.M. Шаммазов и др. - Уфа: Издательство УГНТУ, 2010. - С. 209 - 210.

7 Борис, A.A. Определение закономерностей движения газожидкостной смеси в трубопроводах на установках путевого сброса воды арланской группы месторождений / A.A. Борис // 62-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ: материалы конф. — Кн.1 / редкол.: Ю.Г. Матвеев и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - С. 176.

8 Борис, A.A. Определение режима течения потока газожидкостной смеси в трубопроводах на установках путевого сброса воды арланской группы месторождений ОАО «АНК «Башнефть» / А.А Борис., A.B. Лягов // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2012. №2. С. 66-78.

9 Борис, A.A. Рассмотрение режимов течения потока газожидкостной смсси в трубопроводах на установках путевого сброса воды арланской группы месторождений ОАО АНК «Башнефть» / A.A. Борис, A.B. Лягов / Актуальные научно-технические решения для развития нефтедобывающего потенциала ОАО АНК «Башнефть»: сборник докладов научно-технической конференции молодых ученых-специалистов ООО «БашНИПИнефть» - Уфа, Изд-во Баш-НИПИнефть, 2012. - С. 166 - 169.

10 Борис, A.A. Методы обеспечения штатного режима движения газожидкостной смеси на установках путевого сброса воды / A.A. Борис, A.B. Лягов // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2012. №4. С. 124 - 136.

Подписано в печать 23.11.2012. Бумага офсетная. Формат 60x84 'Дб Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1 Тираж 100. Заказ 156

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета

Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1