автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Центробежная сепарация газа и твердых частиц в приемных устройствах погружных насосных установок для добычи нефти

На правах рукописи

УДК 622.276.53

Маркелов Дмитрий Валерьевич

ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СЕПАРАЦИЯ ГАЗА И ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ В ПРИЁМНЫХ УСТРОЙСТВАХ ПОГРУЖНЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗОТ189В

Москва-2007 г.

003071896

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа имени И М Губкина

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Дроздов А Н

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Чубанов О В

кандидат технических наук, доцент Дарищев В И.

Ведущее предприятие ОАО «ОКБ БН КОННАС», г. Москва

Защита диссертации состоится 19 июня 2007 г. в 15е2 час. на заседании диссертационного совета Д212 200 07 Российского государственного университета нефти и газа имени ИМ Губкина по адресу: 119991, г Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65, ауд. 612.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа имени И М Губкина

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенной гербовой печатью подписями просим отправлять по адресу 119991, г Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65, Российский государственный университет нефти и газа имени И М Губкина, Ученый совет

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время основным способом добычи нефти в России является эксплуатация скважин погружными насосами Например, свыше 95% нефти в ООО «РН-Юганскнефтегаз» добывается при помощи установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН), которыми оборудовано более 2/3 эксплуатационного фонда скважин

Процессы насосной добычи нефти на многих нефтяных месторождениях страны сопряжены с большим количеством осложняющих факторов Поэтому одной из основных задач, стоящих перед нефтяными компаниями, является снижение степени влияния этих факторов на процесс добычи нефти, что позволяет уменьшить затраты и повысить эффективность производства Например, увеличение (как и снижение) наработки на отказ УЭЦН, в среднем на 10%, стоит компании ООО «РН-Юганскнефтегаз» более полумиллиарда рублей в год (включая затраты на ремонт скважин и оборудования, потери в добыче нефти за время ремонтов)

Наблюдается тесная взаимосвязь между увеличением глубины спуска погружных систем УЭЦН и снижением средней наработки на отказ, причем данный процесс характеризуется началом проведения политики интенсификации в компании Основными проблемами, осложняющими технологический процесс механизированной добычи нефти, являются засорение и износ рабочих органов погружных центробежных насосов (ЭЦН) твердыми частицами (механическими примесями) в скважинах, отложения солей на рабочих органах, перегревы и отказы узлов по температуре, а также вредное влияние свободного газа на работу насосов Для защиты от свободного газа широко применяются центробежные газосепараторы и газосепараторы-диспергаюры, однако неясно, как меняется их эффективное!ь при различных частотах вращения вала УЭЦН При эксплуатации скважин

были также выявлены многочисленные случаи расчленения газосепараторов из-за разрезания твердыми частицами и «полетов» УЭЦН на забой скважины В связи с вышеизложенным, настоящая работа по исследованию характеристик газосепараторов и созданию оборудования для защиты погружных центробежных насосов от механических примесей является весьма актуальной для механизированной добычи нефти

Цель работы - повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами в условиях повышенного содержания свободного газа и твердых частиц (механических примесей) на приеме Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи

получение стендовых характеристик центробежных газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН при различных частотах вращения вала на моделях реальных скважинных газожидкостных смесей,

определение ненадежных элементов проточной части газосепараторов при откачке газожидкостных смесей с твердыми частицами на основе расчетов и промысловых данных, ^ разработка погружного центробежного сепаратора твердых частиц

на приеме погружной насосной установки Методика исследований заключается в проведении стендовых экспериментов на модельных газожидкостных смесях, выполнении анализа промысловых данных и теоретических расчетов движения смесей с твердыми частицами в поле центробежных сил Научная повита работы

Впервые экспериментально показано, что характеристики различных газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН неоднозначно зависят от частоты вращения вала электродвигателя Впервые выполнена (патент РФ № 2278959) разработка конструкции нового приемного устройства - погружногр сепаратора твердых частиц к УЭЦН с использованием наиболее эффективного центробежного принципа работы и

предложена методика расчета длины его основного элемента -сепарационной камеры в зависимости от размера частицы, конструктивных и режимных параметров

Практическая ценность работы

Получены характеристики эффективности серийно выпускаемых отечественной промышленностью приемных устройств - газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН в широком диапазоне изменения частоты вращения, позволяющие обоснованно подходить к выбору соответствующего оборудования и режимов работы для рациональной эксплуатации скважин Определены ненадежные элементы проточной части газосепараторов при откачке смесей с твердыми частицами и область подач, в которой усиливается опасность разрезания по корпусу, расчленения газосепаратора и «полета» УЭЦН на забой скважины Созданный погружной центробежный сепаратор механических примесей позволяет надёжно защищать ЭЦН и газосепаратор от негативного воздействия твердых частиц, кратно повысив наработку на отказ в осложненных условиях При этом появляется возможность отказаться от закупок более дорогих и гораздо менее эффективных фильтрационных и гравитационных приемных устройств

Основные защищаемые положения: 1 Методика проведения и результаты экспериментальных исследований на газожидкостных смесях характеристик серийно выпускаемых приемных устройств - газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов, а также работающих с ними ЭЦН в широком диапазоне изменения частоты вращения 2. Результаты промыслового анализа и расчетов по определению ненадежных элементов проточной части газосепараторов при откачке смесей с твердыми частицами.

-63 Методика расчета основного элемента проточной части, разработка и внедрение в опытно-промышленное производство погружного центробежного сепаратора твердых частиц

Реалишиия работы в промышленности. Результаты диссертационных исследований нашли применение в ЗАО «Новомет-Пермь» Характеристики, полученные при исследовании газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов в экспериментах с переменной частотой вращения вала, использованы в программе подбора установок погружных насосов к скважинам «Ыеозе1-Рго». Погружной центробежный сепаратор твердых частиц внедрен в опытно-промышленное производство на заводе ЗАО «Новомет-Пермь», изготовлены четыре экспериментальных образца Их промысловые испытания в скважинах, осложненных сильным влиянием механических примесей, показали высокую эффективность предложенного приемного устройства Средняя наработка УЭЦН на отказ выросла практически в 16 раз.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XI Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН» (г Москва, 2002г), XII Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН» (г Альметьевск, 2004г), на трех научно-практических конференциях «Технология и техника добычи нефти - проблемы и пути их решения» (г Нефтеюганск, 2002, 2003, 2005 г г), и на четырех международных конференциях «Механизированная добыча 2004, 2005, 2006, 2007» (г Москва),

Публикации, По теме диссертации опубликовано 9 печатных трудов (в том числе - 1 патент на изобретение)

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, чегырех глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложения Работа изложена на 118 страницах и содержит 34 рисунка и 8 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко представлено современное состояние проблемы, обоснована актуальность и указана цель работы

В первой главе проведен обзор и анализ литературных источников, поставлены основные задачи исследований

Длительный опыт исследования работы погружных центробежных насосов на газожидкостных смесях выявил много проблем В их решении принимали непосредственное участие Ш Р Агеев, Г И Аксенов, А Н Асылгареев, О Г Гафуров, А Н Дроздов, В В Дунаев, В И Игревский, ЛСКаплан, А.НКезь, Г.НКнышенко, ПДЛяпков, В.П.Максимов, М Г.Минигазимов, Ю С.Миронов, И.Т.Мищенко, И М Муравьев, З.А Роста, О В Чубанов, А Г.Шарипов и другие

Визуальные наблюдения ПД Ляпкова, подтвержденные работами С.Г.Бажайкина, Б В Овсянникова, В Ф.Чебаевского, Дж Принетти, Дж Скарси и др, показали, что снижение рабочих параметров центробежного насоса при увеличения газосодержания на входе Д, происходит вследствие появления и роста газовых каверн в межлопаточных каналах рабочего колеса и направляющего аппарата

Анализ среднейнтегральных параметров ЭЦН позволил П Д Ляпкову выявить два характерных случая работы многоступенчатого центробежного насоса на ГЖС - в бескавитационных (при небольших Рю) и кавитационных (при высоких ) режимах При бескавитационной работе насоса на ГЖС в каналах его рабочих органов существует эмульсионная структура потока без каверн, и кривые напор-подача по смеси совпадают с характеристикой насоса на однородной жидкости При искусственной кавитации в межлопаточных каналах части ступеней насоса имеются крупные газовые каверны, кривые напор-подача по смеси при этом располагаются ниже характеристики насоса на негазированной жидкости, т.е наблюдается вредное влияние свободного газа

Области существования режимов течения газожидкостной смеси, границы между кавитационными и бескавитационными областями, а также рабочие параметры ЭЦН на газожидкостной смеси зависят, кроме величины Да, от целого ряда других параметров К наиболее важным из них, как показано А Н Дроздовым, относятся пенообразующие свойства и вязкость жидкости, абсолютное давление у входа в насос, дисперсность ГЖС, число ступеней в насосе и режим его работы по подаче

Работа ЭЦН на ГЖС в бескавитационных режимах вполне допустима При наличии же в части ступеней насоса явлений искусственной (газовой) кавитации возникают серьезные проблемы в эксплуатации

Известно несколько способов повышения эффективности работы ЭЦН на газожидкостных смесях Это заглубление насоса под динамический уровень, подлив дегазированной жидкости в затрубное пространство, применение "конической" схемы ЭЦН, оборудование насоса диспергатором, применение насосно-эжекторных систем «Тандем», использование ступеней специальных конструкций и др Наиболее широкое распространение на промыслах получило применение центробежных газосепараторов (ГС) к УЭЦН

Первый ГС центробежного типа к УЭЦН был предложен ПДЛяпковым в 1954 году В настоящее время разработано достаточно много конструкций центробежных газосепарагоров и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН Их характеристики на ГЖС исследованы А В Деньгаевым. Однако до сих пор практически не изучалось влияние изменения частоты вращения вала на работу ГС к УЭЦН

Частотное регулирование установок ЭЦН все шире применяется на промыслах России Влияние частоты вращения вала на характеристику центробежного насоса при откачке однородной жидкости хорошо известно Вместе с тем совершенно не ясно, как ведут себя при этом характеристики центробежных газосепараторов

Имеется промысловая информация, полученная А.Н Дроздовым при испытаниях УЭЦН с центробежными газосепараторами фирмы REDA на Талинском месторождении, в соответствие с которой срывное газосодержание увеличивается с ростом частоты Однако представленные промысловые данные никоим образом не следует однозначно интерпретировать только как улучшение характеристик газосепаратора REDA, поскольку известно, что с увеличением частоты может расти срывное газосодержание у самого центробежного насоса (Б В Овсянников, В Ф Чебаевский, В И Петров, М Мураками и др )

Помимо этого, одним из наиболее значимых факторов, осложняющих процесс эксплуатации, является вынос из призабойной зоны твердых частиц -незакрепленного проппанта и продуктов разрушения породы пласта-коллектора В компании ООО «РН-Юганскнефтегаз» за пять лет после начала проведения технической политики интенсификации доля отказов УЭЦН из-за негативного влияния механических примесей (засорения и износа) возросла с 15 до 31 %

При снабжении погружных насосов центробежными ГС негативное воздействие твердых частиц приводит во многих случаях к интенсивному износу, вплоть до разрезания корпуса ГС и полета на забой, что является тяжелой аварией и требует дорогостоящих ловильных работ Абразивному износу и полетам, как показывает промысловая практика, подвержены и отечественные, и импортные газосепараторы

Наибольшее распространение в промысловой практике из методов удаления механических примесей из жидкости и снижения их концентрации на приеме ЭЦЦ получили фильтры и сепараторы гравитационного типа действия В частности, в ООО «РН-Юганскнефтегаз» использовались гравитационный отстойник ЮНПБС производства трубной базы ООО «ЮНПБС» (г Нефтеюганск), фильтр-насадка трубная (ФНТ-200), производства ООО «СТРОНГ» (г. Санкт-Петербург), шламоуловители МВФ-5 и ШУМ-5 производства ЗАО «Новомет-Пермь» (г Пермь), фильтр

скважинный ФС-73-ОАО «ТЯЖПРЕСМАЩ» (г Рязань) и др Однако все они не дали решения проблемы вследствие низкой эффективности гравитационной сепарации и быстрого засорения фильтрующих элементов

Анализ известных технических решений показал, что применяемые на практике фильтрационные и гравитационные принципы сепарации механических примесей в водонефтегазовом потоке при электронасосной добыче нефти не дают желаемого результата Акустические, магнитные, циклонные и комбинированные сепараторы также не позволили решить проблему и, соответственно, не получили распространения при эксплуатации скважин УЭЦН

Следовательно, необходима разработка нового сепаратора механических примесей с использованием наиболее эффективного принципа разделения твердых частиц в поле центробежных сил, который до сих пор в практике эксплуатации скважин УЭЦН не применялся При этом следует отметить, что размеры твердых частиц в составе осадков, засоряющих насосы, невелики по размерам - в среднем, например, всего несколько десятков микрон на месторождениях ООО «РН-Юганскнефтегаз» Эффективную сепарацию таких частиц можно обеспечить только в поле центробежных сил

В завершении первой главы определены основные задачи исследований

Во второй главе представлены стендовые исследования на ГЖС характеристик приемных устройств - центробежных газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН при различных частотах вращения вала

В качестве объекта экспериментальных исследований были выбраны серийно выпускаемые и широко распространенные па промыслах газосепараторы - диспергаторы типа ГДНК-5 и ГДНК-5 А (производства ЗАО «Новомет-Пермь»), газосепаратор типа МН-ГД5 (производства ОАО

«ДЭМЗ» г. Дмитров) и сдвоенный газосепаратор 2МН-ГСЛ5Т (производства ООО «ЛЕМАЗ» г Лебедянь).

Исследования проводили на стенде РГУ нефти и газа им. И М Губкина на мелкодисперсной смеси «вода-ПАВ-воздух», приготовленной с помощью эжектора Совместно с приемными устройствами работал 10-ступенчатый насос ЭЦН5-125. В состав стенда входил также частотный преобразователь, позволяющий менять частоту тока от 20 до 90 Гц.

Вначале были исследованы газосепараторы-диспергаторы ГДНК5 и ГДНК5А производства ЗАО «Новомет-Пермь»

В процессе экспериментов строили зависимости коэффициента сепарации, остаточного газосодержания, а также подачи жидкости и давления, развиваемого 10-ступенчатым насосом ЭЦН5-125, от газосодержания смеси на входе в газосепаратор, на различных режимах по начальной подаче жидкости и при различных частотах вращения вала электродвигателя

Указанные кривые были получены для начальных подач по жидкости 50, 90, 120, 150 и 190 м3/сут На каждой начальной подаче были проведены восемь испытаний при различных частотах вращении вала

По всем результатам проведенных стендовых исследований строили итоговые зависимости максимально допустимого входного газосодержания (АЛ от начальной подачи жидкости иач) при уровне остаточного газосодержания на входе в насос ржт = 0,25.

На рис 1 и 2 представлены итоговые результаты испытаний газосепараторов-диспергаторов ГДНК5 и ГДНК5А на различных частотах (с шагом 10 Гц) Среди известных аналогов отечественных и зарубежных производителей в сопоставимых габаритах данные устройства обладает одними из наиболее высоких сепарационных характеристик

Сепарационные характеристики газосепаратора-диспергатора ГДНК5 заметно растут в диапазоне увеличения частоты тока У от 20 до 50 Гц

-о- 20(1164 обумик) -<'-30(1746 об/мин) 40 (2329 об/МИН) -о- 50 (2910 об/мин) -•-60 (3492 об/мин) — 70 (4074 об/мин) -•- 80 (4656 оОшм) -а-90 (5238 об/мин)

!

ОяИМ

40 60 60 100 120 140 160 *в«»'**1#С*ТЬоО

Рис 1 Зависимости максимально возможного газосодержания на входе в газосепаратор (/?и) от расхода жидкости (<2ж„ач) при остаточном газосодержании после газосепаратора ржт = 0,25 для испытанного газосепаратора ГДНК5 на мелкодисперсной газожидкостной смеси «вода-ПАВ-воздух» при различных частотах вращения вала

Дальнейшее увеличение частоты приводит к менее значительному повышению степени разделения фаз

Зависимость улучшения сепарационных свойств газосепаратора-диспергагора ГДНК5А от частоты вращения вала двигателя ярко проявляется в диапазоне /от 20 до 50 Гц Последующее увеличение частоты приводит лишь к некоторому улучшению разделения фаз, особенно в диапазоне подач 150-190 м3/сут

Далее на стенде испытывали газосепаратор МН-ГД5, который по своей конструкции аналогичен газосепаратору МН-ГСЛ5 Выполненные ранее А В Деньгаевым эксперименты на частоте 50 Гц показали, что МН-ГД5 является полным аналогом МН-ГСЛ5 по своим сепарационным качествам (разница в пределах погрешности) Испытания МН-ГД5 при разных частотах были проведены на четырех различных режимах по начальной подаче жидкости 65, 110, 150 и 190 м3/сут На каждой начальной подаче жидкости

были проведены четыре испытания при различных частотах тока - от 40 до 70 Гц

0,9 т 0.8 0,7

0.6 0.5 0,4 0,3 0.2 0.1 0

40 60 80 100 120 140 160 180 200 Рис 2 Зависимости максимально возможного газосодержания на входе в газосепаратор (/?„) от расхода жидкости (£>жиач) при остаточном газосодержании после газосепаратора ржт = 0,25 для испытанного газосепаратора ГДНК5А на мелкодисперсной газожидкостной смеси «вода-ПАВ-воздух» при различных частотах вращения вала

На рис 3 представлены итоговые результатов испытания газосепаратора МН-ГД5 на различных частотах вращения вала При увеличении частоты с 40 до 50 Гц наблюдается улучшение характеристики сепаратора При дальнейшем повышении частоты от 50 Гц до 70 Гц для подач свыше 80 м3/сут происходит ухудшение работы сепаратора Это явление, по-видимому, связано с усилением диспергации газовых пузырьков на шнеке и выпрямляющей решетке сепаратора, что ухудшает работу кавернообразующего колеса

На стенде был также испытан сдвоенный газосепаратор 2МН-ГСЛ5Т производства ОАО «ЛЕМАЗ» Этот ГС представляет собой два газосепаратора типа МН-ГСЛ5, расположенные последовательно друг над другом в одном корпусе

Рис 3 Зависимости максимально возможного газосодержания на входе в газосепаратор (/?„) от расхода жидкости (()лмн) при остаточном газосодержании после газосепаратора ¡}жт = 0,25 для испытанного газосепаратора МН-ГД5 на мелкодисперсной газожидкостной смеси «вода-ПАВ-воздух» при различных частотах вращения вала

На рис 4 показаны итоговые результатов испытаний газосепаратора 2МН-ГСЛ5 на различных частотах (с шагом 10 Гц) Они однозначно показывают, что применение сдвоенного сепаратора данной конструкции нецелесообразно, т к заметного улучшения работы по сравнению с одинарным сепаратором типа МН-ГСЛ5 не наблюдается Максимальные сепарационные характеристики 2МН-ГСЛ5 показал на частоте 50 Гц При увеличении частоты с 40 до 50 наблюдается улучшение характеристики сепаратора Дальнейшее увеличение частоты от 50 Гц до 70 Гц для подач свыше 80 м3/сут приводит к ухудшению работы сепаратора 2МН-ГСЛ5Т

Таким образом, эксперименты показали, что характеристики различных газосепараторов неоднозначно зависят от частоты вращения вала электродвигателя У газосепараторов - диспергаторов ГДНК5(5А) параметры работы улучшаются с ростом частоты во всем исследованном диапазоне частот от 20 до 90 Гц, в Наибольшей степени - до 50 Гц, в дальнейшем рост частоты менее заметно повышает сепарационную характеристику

Рис 4 Зависимости максимально возможного газосодержания на входе в газосепаратор (/?„) от расхода жидкости при остаточном

газосодержании после газосепаратора ржп = 0,25 для испытанного газосепаратора 2МН -ГСЛ5Т на мелкодисперсной газожидкостной смеси «вода-ПАВ-воздух» при различных частотах вращения вала

Для других сепараторов, испытанных на стенде, улучшение характеристик наблюдается только до частоты 50 Гц При дальнейшем увеличении частоты от 50 Гц до 70 Гц для подач свыше 80 м3/сут происходит ухудшение работы сепараторов МН-ГД5 и 2МН-ГСЛ5 По всей видимости, это связано с усилением диспергации газовых пузырьков, что затрудняет эффективную сепарацию.

Полученные результаты позволяют уже на стадии подбора оборудования к скважине обосновано оценивать эффективность того или иного типа газосепаратора в зависимости от частоты вращения Кроме того, представленные экспериментальные зависимости дают возможность определить области рационального применения исследованных приемных устройств к УЭЦН при различных частотах вращения вала

Для сравнения сепарационных способностей и прогнозирования работы в реальных скважинных условиях были построены также напорные

характеристики системы «газосепаратор-насос» на газожидкостных смесях при различных частотах вращения вала электродвигателя

Анализ полученных характеристик при входном газосодержании 50 % позволяет однозначно утверждать, что среди исследованных моделей наивысшие напорные характеристики системы «газосепаратор - насос» обеспечиваются в случае установки газосепараторов-диспергаторов ГДНК5 и ГДНК5А

В третьей главе проведен промысловый анализ, выполнены соответствующие расчеты и определены ненадежные элементы проточной части газосепараторов при откачке ГЖС с твердыми частицами

За последние годы эксплуатации скважин при интенсификации добычи нефти наблюдается рост отказов погружного оборудования по вине газосепаратора, причем наиболее сложной ситуацией в данном случае является «полет» последнего на забой скважины, что приводит к аварийным ситуациям и значительным затратам на проведение капитального ремонта скважин

Наряду с высоким газосодержанием на приеме газосепаратора во многих случаях увеличился вынос механических примесей, зачастую количество взвешенных частиц составляет 100 - 500 мг/л, а нередко достигает 2000 мг/л и более

При разборе отработавших центробежных газосепараторов были выявлены износ шнека, корпуса и разрезание защитной гильзы на уровне установки шнека (рис 5 и 6) Анализ показал, что такой износ, приводящий к расчленению установки и «полету» ее на забой скважины, связан с особенностями работы шнековой ступени в левой части характеристики

Для выявления этих особенностей был проведен расчет напорио-энергетических характеристик шнека при частоте вращения вала 2910 об/мин применительно к конструктивным параметрам газосепаратора МН-ГСЛ5 В методике расчета использовали рекомендации Б В Овсянникова, В Ф.Чебаевского, В И Петрова

Рис. 5. Разрезание защитной гильзы на уровне установки шнека

Рис. 6. Шнек а) отработавшего газосепаратора, б) аналогичного нового гаюсепаратора.

б)

Было установлено, что причины указанного выше износа связаны с образованием обратных токов в месте установки шнека при работе его в левой зоне, когда подача шнековой ступени превышает подачу ЭЦН. Сильно закрученные в сторону вращения обратные токи размываются основным потоком и увлекаются обратно в шнек. Образуется гак называемая вихревая зона. При наличии твёрдых частиц в откачиваемой смеси это приводит к интенсивному износу.

Помимо зоны расположения шнека, происходит разрушение газосенарагоров и в области установки сепарациопных секций. Это характерно дли УЭЦИ с ГС, работающих в обводнённых скважинах с наличием механических примесей в пластовой продукции. При достаточно большом количестве взвешенных частиц в откачиваемой продукции, поступающей в проточную часть ГС, наблюдается износ корпуса в месте выхода потока из сепарационной секции, что вызвано завихрением потока, связанным с переходом от вращающихся селарациониых барабанов к стационарииму рассекателю узла отвода ГС.

Следовательно, промысловый опыт однозначно показывает: в центробежных ГС при работе на смесях с твёрдыми частицами происходит не только центробежная сепарация газа, ко и центробежная сепарация механических примесей, приводящая к тяжёлым осложнениям в работе существующего серийного оборудования. Поэтому становится актуальным

вопрос о создании современных, надежных приемных устройств погружных установок, способных работать в скважинах с осложненными условиями (высокий газовый фактор, интенсивный вынос механических примесей)

В четвертой главе представлена разработка такого приемного устройства - погружного центробежного сепаратора твердых частиц

Схема предлагаемого технического решения показана на рис 7 Погружная насосная установка для добычи нефти содержит насос ! с погружным электродвигателем 2, центробежный сепаратор твердых частиц 3 и отстойник 4, спущенные в скважину 5 Центробежный сепаратор 3 расположен ниже погружного электродвигателя 2 На периферии ротора 6 сепаратора 3 размещена неподвижная винтовая решетка 7. Вал погружного электродвигателя 2 и вал 8 сепаратора 3 твердых частиц могут быть соединены посредством герметичной (например, магнитной) муфты 9 Внутри отстойника 4 размещена труба 10, верхний конец которой расположен ниже сепаратора 3, а нижний конец сообщен с полостью скважины 5 Нижний конец трубы 10 может быть расположен глубже интервала перфорации И скважины 5, эксплуатирующей пласт 12, те в зумпфе 13 скважины 5 Сепаратор 3 имеет входную 14 и выходную 15 линии, а также каналы 16 отвода части потока жидкости с повышенной концентрацией твердых частиц в отстойник 4 Энергия к электродвигателю 2 подается с поверхности по кабелю 17 Насос 1 спущен в скважину 5 на насосно-компрессорных трубах 18

Поток добываемой продукции при эксплуатации поступает из пласта 12 в скважину 5 и затем - во входную линию 14 центробежного сепаратора 3 Во вращающемся роторе 6 сепаратора 3 происходит отделение твердых частиц от жидкости в поле центробежных сил Твердые частицы с частью жидкости направляются по каналам неподвижной винтовой решетки 7, а затем по каналам 16 в отстойник 4 и оседают на его дне Наличие неподвижной винтовой" решетки 7, ход нарезки лопаток которой противоположен направлению вращения ротора 6 сепаратора 3, способствует

более эффективной транспортировке твердых частиц в отстойник 4 Очищенная жидкость идет в выходную линию 15 сепаратора 3 и далее в зазор между эксплуатационной колонной скважины 5 и погружным электродвигателем 2. Затем очищенная жидкость поступает в насос 1, который нагнетает ее по насосно-компрессорным трубам 18 на поверхность

Рис 7 Принципиальная схема установки с погружным центробежным сепаратором твердых частиц

Для того, чтобы предотвратить поступление неочищенной жидкости на прием насоса 1, минуя сепаратор твердых частиц 3, на валу 8 устанавливается ротор 6 с подачей, большей производительности насоса 1. При этом часть очищенной жидкости с выхода 15 центробежного сепаратора

8

Л 4

13

-203 направляется на его вход 14, создавая гидравлический затвор, предотвращающий поступление неочищенной жидкости с твердыми частицами на прием насоса 1, минуя центробежный сепаратор 3 При переполнении отстойника 4 (это может произойти в случае длительной откачки продукции с очень высоким содержанием механических примесей) твердые частицы поступают по трубе 10 в зумпф 13 скважины 5, расположенный ниже интервала перфорации 11.

С целью определения конструктивных параметров погружного центробежного сепаратора механических примесей требуется рассчитать длину сепарационной камеры, необходимую для эффективного отделения твердых частиц определенного размера В диссертации представлена разработанная методика расчета применительно к погружным сепараторам механических примесей

Так как время разгона твердой частицы в жидкости очень мало, можно приближенно принять, что частица движется в жидкости в радиальном направлении без ускорения, те центробежная сила и сила сопротивления равны друг другу

= Копр ■ (1)

Центробежная сила, действующая на частицу в жидкой среде, определяется по формуле

(2)

где с1- эквивалентный диаметр частицы, Ар - разность плотностей твердой частицы и жидкости, со - частота вращения,

Л- радиус вращения частицы в центробежном разделителе Силу сопротивления можно найти по выражению

г п Р 1)1 о

= (3)

где Сх - коэффициент лобового сопротивления, Р - плотность жидкости, ЛЯ

о = — - скорость радиального движения твердой частицы,

5М -площадь миделева сечения твердой частицы

После раскрытия и преобразования выражений (1) - (3), а также интегрирования в пределах от /?„„ (радиус зоны начала сепарации) до (внешний радиус барабана сепарационной камеры) была получена формула для определения длины сепарационной камеры £с

ь _Цг 2-(д:-д:)

¡М-Ар-й)2 ' (4)

V з Сх-р

где IV- осевая составляющая скорости жидкости в сепарационной камере.

Для нахождения зависимости С, от числа Рейнольдса Яе были использованы фактические данные нескольких авторов по скорости осаждения песчинок различных размеров в воде, которые аппроксимировали с достаточной для практики точностью эмпирическими формулами

10 20 30 40

Эквивалентный диаметр частиц d, [мкм]

Рис 8. Зависимость длины сепарационной камеры от эквивалентного диаметра механическихчфимесей в различных средах 1 - смесь с р = 1000 кг/м3 и вязкостью ц = 1 мПа»с, 2 - смесь с р = 850 кг/м3 и ц = 5 мПа«с, 3 -смесь с р = 850 кг/м3 и ц = 10 мПа«с

Проведенные по разработанной методике расчеты показали (рис 8), что для реальных промысловых условий эксплуатации УЭЦН группы 5 можно добиться эффективной центробежной сепарации твердых частиц размером до 20 мкм Длина сепарационной камеры при этом практически не превышает метра

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Впервые экспериментально показано, что характеристики различных газосепараторов к УЭЦН неоднозначно зависят от частоты вращения вала электродвигателя У газосепараторов - диспергаторов ГДНК5(5А) параметры работы улучшаются с ростом частоты тока во всем исследованном диапазоне частот от 20 до 90 Гц, в наибольшей степени - до 50 Гц, в дальнейшем рост частоты менее заметно повышает сепарационную характеристику Для других сепараторов, испытанных на стенде, улучшение характеристик наблюдается только до частоты 50 Гц При дальнейшем увеличении частоты от 50 Гц до 70 Гц для подач свыше 80 м3/сут происходит ухудшение работы сепараторов МН-ГД5 и 2МН-ГСЛ5Т, что связано с усилением диспергирования пузырьков газа в этих конструкциях

2 При увеличении частоты вращения вала двигателя насос более устойчиво работает при попадании в нею газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием потока выше 20 % С ростом частоты вращения вала улучшается работа диспергатора, а также самого центробежного насоса При этом наивысшие напорные характеристики системы «газосепаратор -насос» наблюдаются при испытаниях газосепараторов-диспергаторов ГДНК5 и ГДНК5А

3 Проведенные расчеты и анализ промысловых данных показали причины «полетов» по телу газосепаратора, связанные с обраюванием обратных токов в месте установки шнека и вихревых зон при переходе от вращающихся сепарационных барабанов к стационарному рассекателю узла отвода при работе на газожидкостных смесях с механическими примесями

-234 Впервые разработана конструкция погружного сепаратора твердых частиц для УЭЦН с использованием наиболее эффективного центробежного принципа работы Погружной сепаратор механических примесей запатентован, предложена методика расчета длины его основного элемента -сепарационной камеры в зависимости от размера частицы, конструктивных и режимных параметров Показано, что для реальных промысловых условий эксплуатации УЭЦН группы 5 можно добиться эффективной центробежной сепарации твердых частиц размером до 20 мкм

5 Результаты диссертационных исследований успешно внедрены в ЗАО «Новомет-Пермь» Характеристики, полученные при исследовании газосепараторов и газосепараюров-диспергаторов в экспериментах с переменной частотой вращения вала, приняты для использования в программе подбора установок погружных насосов к скважинам «№о$е1-Рго» Погружной центробежный сепаратор твердых частиц внедрен в опытно-промышленное производство ЗАО «Новомет-Пермь». Промысловые испытания экспериментальных образцов в четырех скважинах, осложненных негативным влиянием механических примесей, показали высокую эффективность сепаратора Средняя наработка УЭЦН на отказ выросла после внедрения более чем в 16 раз

Основное содержание работы итожено в следующих публикациях:

1 Маркелов Д В. Опыт эксплуатации УЭЦН в условиях интенсификации добычи нефти и роль сервиса в работе погружного комплекса - Доклады XI Всероссийской технической конференции ОАО «АЛНАС» - М : АЛНАС -2002 г.

2 Влияние механических примесей и методы борьбы с ними при эксплуатации скважин пофужными центробежными насосами в ОАО «Юганскнефтегаз» / Дроздов А Н , Кудряшов С И Маркелов Д В Вербицкий В С , Деньгаев А В Ламбин Д Н - Доклады XII Всероссийской технической конференции по УЭЦН, Альметьевск,27-30 сентября 2004 г

3. Кудряшов С И , Левин Ю А, Маркелов Д В Эксплуатация УЭЦН в осложненных условиях интенсифицированных скважин - Бурение и нефть, 2004, №10, с 31-33.

4 Деньгаев А В , Дроздов А Н , Вербицкий В С , Маркелов Д В -Эксплуатация скважин, оборудованных высокопроизводительными УЭЦН с газосепараторами - Бурение и нефть, 2005, №2, с 10-12

5 Маркелов Д В Борьба с осложнениями в механизированной добыче нефти - Территория НЕФТЕГАЗ, №2,2005, с 30-35

6 Анализ работы центробежных газосепараторов в ОАО «Юганскнефтегаз» / Деньгаев А В , Дроздов А Н , Вербицкий В С, Маркелов Д В , Здольник СЕ- Нефтяное хозяйство, 2006, № 2, с 86-88

7 Патент РФ № 2278959 Погружная насосная установка для добычи нефти / Авт изобрет Дроздов А Н, Кудряшов С И , Агеев Ш Р, Иванов А А., Черемисинов Е М , Левин Ю А., Маркелов Д В., Дружинин Е Ю , Вербицкий В С , Деньгаев А В., Ламбин Д Н , Кочергин А М , Курятников В В - М кл Е 21 В 43/00, 43/38, заявл 08 09 2004, опубл 27 06 2006, Б И № 18

8 Влияние частоты вращения вала на характеристики газосепараторов к УЭЦН / Дроздов А Н , Деньгаев А В , Вербицкий В С , Красильников И А , Рабинович А И , Здольник С Е , Маркелов Д В - Бурение и нефть, 2006, № 78, с 20-23

9 Исследование характеристик газосепараторов к УЭЦН при различных частотах вращения / Дроздов А Н , Рабинович А И, Маркелов Д В Здольник С Е , Вербицкий В С , Деньгаев А В - Нефтегазовая вертикаль, 2006, № 12, с 92-93

Подписано в печать 1D.0S.0f Формат 60x90/16

Объем Тираж {ОС

Заказ ч?//

119991, Москва, Ленинский просп ,65 Отдел оперативной полиграфии РГУ нефти и газа им И М Губкина

Содержание.

Введение.

1. Анализ литературных источников о работе погружных центробежных насосов при повышенном содержании свободного газа и твердых частиц в жидкости, постановка задач исследований.

1.1. Анализ литературных источников о влиянии свободного газа на работу погружных электроцентробежных насосов.

1.2. Обзор и анализ известных методов защиты установок погружных центробежных насосов от вредного влияния свободного газа.

1.3. Обзор и анализ известных методов защиты УЭЦН от воздействия твёрдых частиц.

1.4. Основные задачи исследований.

2. Стендовые исследования центробежных газосепараторов к УЭЦН при различных частотах вращения.

2.1. Схема стенда и методика проведения экспериментов.

2.2. Стендовые исследования газосепараторов на мелкодисперсной смеси «вода-ПАВ-газ» с переменным значением частоты вращения вала электродвигателя.

2.3. Анализ напорных характеристик системы «газосепаратор-погружной насос» при различных частотах вращения вала.

2.4. Выводы к главе 2.

3. Промысловый анализ и определение ненадежных элементов проточной части газосепараторов при откачке газожидкостных смесей с твердыми частицами.

3.1. Анализ причин износа корпуса газосепаратора в месте установки шнека.

3.2. Методика расчета шнека газосепаратора на пропускную способность

3.3. Анализ причин разрушения газосепаратора в области установки сепарационных секций.

3.4. Выводы к главе 3.

4. Разработка погружного центробежного сепаратора твердых частиц на приёме УЭЦН.

4.1. Разработка схемы проточной части погружного центробежного сепаратора твёрдых частиц.

4.2. Расчёт длины сепарационной камеры для отделения механических примесей в поле центробежных сил на приёме погружного насоса.

4.3. Внедрение центробежного сепаратора твёрдых частиц в опытно-промышленное производство на заводе «Новомет-Пермь».

4.4. Выводы к главе 4.

В настоящее время на нефтяных месторождениях России актуальной задачей является проблема увеличения эффективности механизированной эксплуатации скважин погружными насосами. Например, более 95% нефти в ООО «РН-Юганскнефтегаз» добывается при помощи установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые занимают более 2/3 от общей структуры эксплуатационного фонда скважин.

Процесс добычи нефти на многих нефтяных месторождениях страны сопряжен с большим количеством осложняющих факторов. В связи с этим одной из основных задач, стоящих перед нефтяными компаниями, является снижение степени влияния этих факторов на процесс добычи нефти, что позволяет уменьшить затраты и повысить эффективность производства. Например, увеличение (как и снижение) наработки на отказ УЭЦН, в среднем на 10%, стоит компании ООО «РН-Юганскнефтегаз» более полумиллиарда рублей в год (включая затраты на ремонт скважин и оборудования, потери в добыче нефти за время ремонтов) /56/.

Несмотря на то, что с каждым годом увеличиваются объемы вкладываемых финансовых ресурсов в профилактику и устранение последствий влияния осложняющих факторов на работу УЭЦН, проблема влияния осложнений по-прежнему остается острой и актуальной.

Наблюдается прямая взаимосвязь между увеличением глубины спуска погружных систем УЭЦН и средней наработкой на отказ УЭЦН, причем данный процесс характеризуется началом проведения политики интенсификации в компании. Разложив все отказавшие УЭЦН на три условные группы, в зависимости от глубины их спуска, получим следующие результаты: на глубине спуска до 2 км средняя наработка на отказ составляет — 360 суток; в диапазоне спуска 2—2,5 км средняя наработка снижается на 50%, а в диапазоне спуска глубже 2,5 км данный показатель снижается на 70% по отношению к наработкам УЭЦН, спущенным на глубину до 2 км.

Тенденция снижения средней наработки на отказ при заглублении УЭЦН отражает степень влияния суммарной составляющей осложняющих факторов на работу насосов. Возможно, эта тенденция связана с конструктивными особенностями материалов и технических решений, которые использует отечественное машиностроение в погружном оборудовании. Ориентация производителей оборудования на массовый спрос со стороны нефтяных компаний, а это оборудование УЭЦН для работы на глубинах до 2 км, привела к устоявшемуся рынку и промышленной номенклатуре, рассчитанной для работы в данных условиях. Существующая стратегия интенсификации добычи направлена на работу УЭЦН в более жестких условиях, что требует изменения устоявшихся взглядов на конструктивные и технологические особенности УЭЦН /56/.

Основными проблемами, осложняющими технологический процесс механизированной добычи нефти, являются засорение и истирание центробежных насосов ЭЦН абразивными частицами в скважинах после гидроразрыва пласта (ГРП) или частицами горных пород, отложения солей на рабочих органах, перегревы и отказы узлов по температуре, а также вредное влияние свободного газа на работу насосов /56, 105/.

Комплексное влияние осложняющих факторов на эксплуатацию скважин (вредное влияние свободного газа, высокая обводненность добываемой продукции, высокие депрессии на пласт, высокие температуры и др.), приводит к массовому отложению солей на рабочих органах погружных насосов и проточной части газосепараторов /66, 68/.

Значительная доля скважин, оборудованных УЭЦН, эксплуатируется при высоких входных газосодержаниях, что приводит к существенному снижению развиваемого давления и подачи насоса.

Известно несколько способов стабилизации работы погружной системы в условиях содержания свободного газа, в частности применение в составе насосной установки газосепаратора, диспергатора, специальных конструкций электроцентробежных насосов. Проблема состоит в том, что нет научно обоснованной методики по расчету и подбору наиболее эффективной комбинации данных элементов. В настоящее время промышленностью широко освоен серийный выпуск центробежных газосепараторов к УЭЦН не только на территории РФ, но и за ее пределами. Имеются вопросы к надежности как импортных, так и отечественных газосепараторов. В частности, по результатам анализа промысловых испытаний УЭЦН с газосепараторами были выявлены случаи самопроизвольного расчленения газосепараторов и «полет» УЭЦН на забой скважины. Так, например, в 2004 году в ООО «РН-Юганскнефтегаз» произошло 22 аварии - полетов УЭЦН по причине расчленения узлов газосепараторов МНГ(Н) 5А. После комиссионного расследования причин полета установок было принято решение о запрете применения данного типа газосепараторов в компании. Аналогичная ситуация, в связи с участившимися случаями полетов УЭЦН с газосепараторами по причине ненадежной конструкции последних, произошла и с импортными вихревыми газосепараторами (VGSA). Вследствие неустойчивости к воздействиям У механических примесей при больших подачах жидкости (более 600 м /сут) газосепараторы вихревого типа REDA и Centrilift запрещены в эксплуатации скважин ООО «РН-Юганскнефтегаз». Кроме того, резко снижается эффективность сепаратора при увеличении подачи перекачиваемой жидкости, и полностью отсутствует информация об изменении эффективности при различных частотах вращения вала УЭЦН /66/.

Современный период эксплуатации скважин с повышенными депрессиями, в том числе с понижением забойных давлений ниже давления насыщения, и как следствие, увеличение в перекачиваемой скважинной продукции содержания свободного газа и механических примесей, требует решения актуальных задач в области разработки эффективных и надежных средств защиты погружных центробежных насосов.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами в условиях повышенного содержания свободного газа и твердых частиц (механических примесей) на приёме.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи: ^ получение стендовых характеристик центробежных газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН при различных частотах вращения вала на моделях реальных скважинных газожидкостных смесей; ^ определение ненадежных элементов проточной части газосепараторов при откачке газожидкостных смесей с твёрдыми частицами на основе расчетов и промысловых данных; ^ разработка погружного центробежного сепаратора твёрдых частиц на приёме погружной насосной установки.

Научная новизна работы

Впервые экспериментально показано, что характеристики различных газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН неоднозначно зависят от частоты вращения вала электродвигателя. Впервые выполнена (патент РФ № 2278959) разработка нового приёмного устройства -погружного сепаратора твёрдых частиц с использованием наиболее эффективного центробежного принципа работы и предложена методика расчёта длины его основного элемента - сепарационной камеры в зависимости от размера частицы, конструктивных и режимных параметров.

Практическая ценность работы

Получены характеристики эффективности серийно выпускаемых отечественной промышленностью приёмных устройств - газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов к УЭЦН в широком диапазоне изменения частоты вращения, позволяющие обоснованно подходить к выбору соответствующего оборудования и режимов работы для рациональной эксплуатации скважин. Определены ненадёжные элементы проточной части газосепараторов при откачке смесей с твёрдыми частицами и область подач, в которой усиливается опасность разрезания по корпусу, расчленения газосепаратора и «полёта» УЭЦН на забой скважины. Созданный погружной центробежный сепаратор механических примесей позволяет надёжно защищать ЭЦН и газосепаратор от негативного воздействия твёрдых частиц, кратно повысив наработку на отказ в осложнённых условиях. При этом появляется возможность отказаться от закупок более дорогих и гораздо менее эффективных фильтрационных и гравитационных приёмных устройств.

Реализация работы в промышленности. Результаты диссертационных исследований нашли применение в ЗАО «Новомет-Пермь». Характеристики, полученные при исследовании газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов в экспериментах с переменной частотой вращения вала, использованы в программе подбора установок погружных насосов к скважинам «№оБе1-Рго». Погружной центробежный сепаратор твёрдых частиц внедрён в опытно-промышленное производство на заводе ЗАО «Новомет-Пермь», изготовлены четыре экспериментальных образца. Их промысловые испытания в скважинах, осложнённых сильным влиянием механических примесей, показали высокую эффективность предложенного приёмного устройства. Средняя наработка УЭЦН на отказ выросла практически в 16 раз.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на XI Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН» (г. Москва, 2002г.), XII Всероссийской технической конференции «Производство и эксплуатация УЭЦН» (г. Альметьевск, 2004г.), на трёх научно-практических конференциях «Технология и техника добычи нефти - проблемы и пути их решения» (г. Нефтеюганск, 2002, 2003, 2005 г.г.), и на четырёх международных конференциях «Механизированная добыча 2004, 2005, 2006, 2007» (г. Москва),

Публикации, По теме диссертации опубликовано 9 печатных трудов (в том числе - 1 патент на изобретение).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложения. Работа изложена на 118 страницах и содержит 34 рисунка и 8 таблиц.

Основные результаты и выводы работы сводятся к следующему.

Впервые экспериментально показано, что характеристики различных газосепараторов к УЭЦН неоднозначно зависят от частоты вращения вала электродвигателя. У газосепараторов - диспергаторов ГДНК5(5А) параметры работы улучшаются с ростом частоты во всём исследованном диапазоне частот от 20 до 90 Гц, в наибольшей степени - до 50 Гц, в дальнейшем рост частоты менее заметно повышает сепарационную характеристику. Для других сепараторов, испытанных на стенде, улучшение характеристик наблюдается только до частоты 50 Гц. При дальнейшем увеличении частоты л от 50 Гц до 70 Гц для подач свыше 80 м /сут происходит ухудшение работы сепараторов МН-ГД5 и 2МН-ГСЛ5, что связано с усилением диспергирования пузырьков газа в этих конструкциях.

При увеличении частоты вращения вала двигателя насос более устойчиво работает при попадании в него газожидкостной смеси с остаточным газосодержанием потока выше 20 %. С ростом частоты вращения вала улучшается работа диспергатора, а также самого центробежного насоса. При этом наивысшие напорные характеристики системы «газосепаратор -насос» наблюдаются при испытаниях газосепараторов-диспергаторов ГДНК5 и ГДНК5А.

Проведённые расчеты и анализ промысловых данных показали причины «полетов» по телу газосепаратора, связанные с образованием обратных токов в месте установки шнека и вихревых зон при переходе от вращающихся сепарационных барабанов к стационарному рассекателю узла отвода при работе на газожидкостных смесях с механическими примесями

Впервые разработана конструкция погружного сепаратора твёрдых частиц для УЭЦН с использованием наиболее эффективного центробежного принципа работы. Погружной сепаратор механических примесей запатентован, предложена методика расчёта длины его основного элемента сепарационной камеры в зависимости от размера частицы, конструктивных и режимных параметров. Показано, что для реальных промысловых условий эксплуатации УЭЦН группы 5 можно добиться эффективной центробежной сепарации твёрдых частиц размером до 20 мкм.

Результаты диссертационных исследований успешно внедрены в ЗАО «Новомет-Пермь». Характеристики, полученные при исследовании газосепараторов и газосепараторов-диспергаторов в экспериментах с переменной частотой вращения вала, приняты для использования в программе подбора установок погружных насосов к скважинам «№озе1-Рго». Погружной центробежный сепаратор твёрдых частиц внедрён в опытно-промышленное производство на заводе ЗАО «Новомет-Пермь». Промысловые испытания экспериментальных образцов в четырёх скважинах, осложнённых негативным влиянием механических примесей, показали высокую эффективность сепаратора. Средняя наработка УЭЦН на отказ выросла после внедрения более чем в 16 раз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. А. с. СССР № 1073436 Скважинный газопесочный сепаратор Изобретатели: Шекинский М.Э., Султанов Б.И., Рза-Заде H.A. и др. - М. кл. Е 21 В 43/38 заявл. 05.08.1982, опубл. 15.02.1984, Б.И. №6.

2. А. с. СССР № 1308754 Скважинный сепаратор для установки погружного электроцентробежного насоса. Изобретатели: Ковальчук ЯЛ., Пигасов Н.М. М. кл. Е 21 В 43/38 заявл. 30.12.1995, опубл. 07.05.1987, Б.И. №17.

3. А. с. СССР № 669087. Насосная установка. Изобретатель: Жангарин А.И. М. кл. F 04 D 13/12, F 04 F 5/54 заявл. 04.01.1976, опубл. 25.06.1979, Б.И. №23.

4. А. с. СССР №109579. Погружной центробежный электронасос. /Авт. изобрет. Ляпков П. Д. М. кл. F 04 D 13/10 заявл. 01.11.1954, опубл. 01.01.1957.

5. A.c. СССР №1521918. Стенд для испытаний газосепараторов /Авт. изобрет. Дроздов А.Н., Васильев М.Р., Варченко И.В. и др. М. кл. F 04 D 15/00, заявл. 25.08.1987, опубл. 15.11.1989, Б.И. №42.6

6. A.c. СССР №153889. Способ эксплуатации скважин с большим газовым фактором погружными центробежными электронасосами / Авт. изобрет. Листенгартен Л.Б., Багиев А.Д., Гасанов Р.Ф. и др. Заявл. 30.07.1962, опубл. в Б.И. №8,1963.

7. Агеев Ш.Р., Карелина Н.И., Дружинин Е.Ю. Условия наибольших наработок погружных лопастных насосов для добычи нефти при повышенном газосодержании на входе Бурение и нефть, 2004, №11, с. 14 -17.

8. Адонин А.Н. Добыча нефти штанговыми насосами. М.: Недра, 1979. -213 с.

9. Алибеков Б.И., Листенгартен Л.Б., Чубанов О.В. Экспериментальное исследование работы погружного центробежного насоса на воздуховодяных смесях. Изв. ВУЗов, «Нефть и газ», 1963 г., №11, с. 117 -120.

10. Аринушкин Л.С. Авиационные центробежные насосные агрегаты. Москва, Машиностроение, 1967г., с. 255.

11. Белянин П.Н. Экспериментальное исследование сопротивления движению твёрдых шаров и частиц неправильной формы в вязкой среде. Труды НИИТ и ОП, № 352,1972, с. 1 29.

12. Борц М.А., Бочков Ю.Н., Зарубин JI.C. Шнековые осадительные центрифуги для угольной промышленности. М.: Недра, 1970. 280 с.

13. Брискман A.A., Кезь А.Н. Работа погружных центробежных насосов на газожидкостных смесях. Тр. /ВНИИ, 1974, вып. 51, с. 17 - 30.

14. Ван Бань-JIe. Исследование влияния газа на работу погружных центробежных насосов для эксплуатации нефтяных скважин. Дис. . канд. техн. наук. - М., 1960. - 213 с.

15. Вербицкий B.C. «О надежности промыслового оборудования при исследованиях насосно-эжекторных систем «Тандем» на Фаинском месторождении НГДУ «Юганскнефть»» // НИСОНГ 2003 г., № 4, с. 42.

16. Вербицкий B.C. «Результаты промышленного внедрения технологии «Тандем» на Лугинецком месторождении» // Нефтепромысловое дело 2003 г., №9, с. 19.

17. Вербицкий B.C. Разработка технологии применения погружных насосных и насосно-эжекторных систем для эксплуатации скважин и повышения нефтеотдачи. Дис. канд. техн. наук. - М., 2004.

18. Влияние частоты вращения вала на характеристики газосепараторов к УЭЦН / Дроздов А.Н., Деньгаев A.B., Вербицкий B.C., Красильников И.А., Рабинович А.И., Здольик С.Е., Маркелов Д.В. Бурения и нефть, 2006, № 78, с. 20-23.

19. Внедрение электропогружных центробежных насосных установок с диспергирующими устройствами на месторождениях Западной Сибири/Афанасьев В.А. Елизаров A.B., Максимов В.П. и др. -Нефтепромысловое дело, 1979, №12, с. 23-24;

20. Высокооборотные лопаточные насосы / Под ред. д-ров техн. наук Б. В. Овсянникова, В. Ф. Чебаевского. М.: Машиностроение, 1975. - 336 с.

21. Габдуллин Р.Ф. Эксплуатация скважин, оборудованных УЭЦН в осложненных условиях / Нефтяное хозяйство, 2002, №4, с. 62-64.

22. Гафуров О. Г. Влияние дисперсности газовой фазы на работу ступени погружного электроцентробежного насоса. Тр. /БашНИПИнефть, 1973, вып. 34, с. 36-49.

23. Гафуров О.Г., Хангильдин И.Г., Каплан JI.C. Погружной центробежный насос. Авт. свид. №494536,1975 г.,

24. Деньгаев A.B. Исследование характеристик открытолопастных ступеней центробежных насосов при откачке газожидкостных смесей -Бурение и нефть, 2003, №9, с.29 -31.

25. Деньгаев A.B. Исследование характеристик центробежно-вихревых ступеней при откачке газожидкостных смесей Нефть, газ и бизнес, Научно-техническое приложение, 2004, №1 с.64-67.

26. Деньгаев A.B. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей Дис. канд. техн. наук. - М., 2006. с. 194.

27. Деньгаев A.B., Дроздов А.Н., Вербицкий B.C., Маркелов Д.В. -Эксплуатация скважин, оборудованных высокопроизводительными УЭЦН с газосепараторами / Бурение и нефть, 2005, №2, с. 10-12.

28. Дивайн Д.Л. Погружные центробежные насосы с изменяющейся частотой вращения вала.- Нефть, газ и нефтехимия, 1979, №6, с. 14-20.

29. Дроздов А. Н. Влияние числа диспергирующих ступеней на характеристику погружного центробежного насоса. Нефтепромысловое дело, 1982, №5, с. 19-21.

30. Дроздов А.Н. Исследование работы установок погружных центробежных насосов фирмы «РЭДА». Часть 3. Нефтяное хозяйство, 1995, №5 - 6, с.70.

31. Дроздов А.Н. Исследование работы установок погружных центробежных насосов фирмы «РЭДА». Часть 2. Нефтяное хозяйство, 1995, №1-2, с.ЗО.

32. Дроздов А.Н. Исследование работы установок погружных центробежных насосов фирмы «РЭДА». Часть 1. Нефтяное хозяйство, 1994, №10, с.47.

33. Дроздов А.Н., Андриянов A.B. Опытно-промышленное внедрение погружных насосно-эжекторных систем в НГДУ «Федоровкснефть». -Нефтяное хозяйство, 1997, № 1, с.51 54.

34. Дроздов А.Н., Бахир С.Ю. Особенности эксплуатации погружных насосных и насосно-эжекторных систем на Талинском месторождении. -Нефтепромысловое дело,1997, № 3, с.9 -16.

35. Дроздов А.Н., Вербицкий B.C., Деньгаев A.B., «Применение насосно-эжекторных систем «Тандем» на нефтяных месторождениях Российской Федерации» // Нефтепромысловое оборудование, 2004, №3, с. 31 46.

36. Дроздов А. Н., Игревский В. И. Стендовые испытания сепараторов 1МНГ5 и МН-ГСЛ5 к погружным центробежным насосам. Нефтяное хозяйство, 1994, №8, с. 44 - 48.

37. Дроздов А.Н., Ляпков П.Д., Игревский В.И. Зависимость степени влияния газовой фазы на работу погружного центробежного насоса от пенистости жидкости. Нефтепромысловое дело, 1982, №10, с. 16 -18.

38. Дроздов А.Н., Мохов М.А., Алияров Э.Г. Освоение бездействующих скважин на Покамасовском месторождении. Нефтяное хозяйство, 1997, № 8, с. 44 - 47.

39. Игревский В.И. Исследование влияния газовой фазы на характеристику многоступенчатого центробежного насоса при откачке газожидкостных смесей из скважин. Дис. канд. техн. наук. - М., 1977. - 192 с.

40. Игревский JI. В. Экспериментальные исследования влияния свободного газа на характеристики многоступенчатых погружных центробежных и центробежно-вихревых насосов. Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа, 2002 г., №3, с. 35 - 42.

41. Игревский JI.B. Повышение эффективности эксплуатации погружных насосно-эжекторных систем для добычи нефти. Дис. . канд. техн. наук. -М., 2001.

42. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям М.:, Машиностроение, 1975. - 559 с.

43. Исследование работы ЭЦН5-80-800 с диспергирующим устройством при откачке многокомпонентной смеси /Репин Н. Н., Гафуров О. Г., Асылгареев А. Н., Миронов Ю. С. Тр. /БашНИПИнефть, 1973, вып. 34, с. 68 -73.

44. Исследование характеристик газосепараторов к УЭЦН при различных частотах вращения / Дроздов А.Н., Рабинович А.И., Маркелов Д.В., Здольник С.Е., Вербицкий B.C., Деньгаев A.B. Нефтегазовая вертикаль, 2006, № 12, с. 92-93.

45. Каталог продукции ЗАО «Новомет» Пермь: ЗАО «Новомет», 2006

46. Каталог продукции ОАО «Борец» М.: ОАО «Борец», 2006

47. Кезь А.Н., Ростэ З.А. Изучение закономерностей работы центробежной электроустановки УЭЦН 160-750. - Нефтяное хозяйство, 1968, №7, с.41 - 45.

48. Кезь А.Н., Ростэ З.А. Результаты испытания установки УЭЦН6-350-650. Нефтяное хозяйство, 1969, №8, с.47 - 50.

49. Кнышенко Г.Н., Камалов P.P. Результаты промысловых испытаний погружного центробежного насоса ЭЦН5-80-800. Нефтяное хозяйство, 1967, №6, с.45 -50.

50. Кнышенко Г.Н., Камалов P.P. Результаты промысловых испытаний погружного центробежного насоса ЭЦН5-80-800. Нефтяное хозяйство, 1967, №6, с.45 - 50.

51. Кудрявцев И.А., Кузнецов Н.П., Ягафаров А.К., Савиных Ю.А. -Защита УЭЦН от механических примесей с использованием стоячихультрозвуковых волн, сформированных ниже приема насоса / Нефтепромысловое дело , 2003, № 12, с.45-46.

52. Кудряшов С., Левин Ю., Маркелов Д., Экспл. УЭЦН в осложненных условиях интенсифицированных скважин, Бурение и нефть, №10-2004. с.31-33.

53. Ляпков П. Д. О формах течения водо-воздушных смесей в каналах рабочих органов центробежного насоса. Химическое и нефтяное машиностроение, 1968, №10, с. 5 - 8.

54. Ляпков П.Д. Влияние газа на работу погружного центробежного насоса ЭН-95-800. Нефтяное хозяйство, 1958, №2, с.43-49.

55. Ляпков П.Д. Влияние газа на работу ступеней погружных центробежных насосов.- Тр. /ВНИИ, 1959, вып.22, с.59 89.

56. Ляпков П.Д. Результаты испытаний погружных центробежных насосовна смесях воды и воздуха при давлениях (1-^2)-105Н/м2 во всасывающей камере насосов. Тр./МИНХ и ГП, 1972, вып.99, с.108-117.

57. Ляпков П.Д. Движение сферической частицы относительно жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса центробежного насоса. Тр. /МИНХ и ГП, 1977, вып. 129, с.З - 36.

58. Ляпков П.Д. Методика исследования структуры потока газожидкостной смеси в каналах центробежного насоса. Тр. /МИНХ и ГП, 1972, вып.99, с.100 - 106.

59. Ляпков П.Д. Опыт создания газосепаратора для погружного центробежного насоса. Тр. /ВНИИ, 1959, вып. 22, с. 39 - 58.

60. Ляпков П.Д., Дунаев В.В. Результаты испытаний насоса ЭН-160-800 в скважине с наличием газа в добываемой жидкости. Нефтяное хозяйство, 1960, №2, с.48-51.

61. Лятхер В.М., Прудовский A.M. Гидравлическое моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 392 с.

62. Маркелов Д.В. Борьба с осложнениями в механизированной добычи нефти, Территория нефтегаз, №2,2005, с.30-35,

63. Маркелов Д.В. Опыт эксплуатации УЭЦН в условиях интенсификации добычи нефти и роль сервиса в работе погружного комплекса. Доклады XI Всероссийской технической конференции ОАО «АЛНАС». - М.: АЛНАС. -2002 г.

64. Меркушев Ю., Краев Д., Виноградов О., Маркелов Д. Ступени УЭЦН с низким солеотложением, Бурение и нефть, №3,2005, с.30-31

65. Минигазимов М.Г., Шарипов А.Г. Исследования влияния газа на работу погружного центробежного насоса ЭЦН5-80-800. Нефтепромысловое дело, 1968, №7, с.34 38.

66. Минигазимов М.Г., Шарипов А.Г., Минхайров Ф.Л. Исследования влияния газа на работу погружного центробежного насоса ЭЦН6-160-1100. -Тр. /ТатНИИ, 1971, вып.15, с.157 164.

67. Миронов Ю. С. Исследование особенностей работы погружных центробежных насосов при откачке многокомпонентных смесей. Дис. . канд. техн. наук. - Уфа, 1970. - 157 с.

68. Миронов Ю.С. Снижение вредного влияния свободного газа на работу погружного центробежного насоса. Нефтяное хозяйство, 1969, №6, с.57.

69. Муравьев В.М. Справочник мастера по добычи нефти М., Недра, 1975 -264с.

70. Муравьев И.М., Крылов А.П. Эксплуатация нефтяных месторождений Москва, ГосНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1949 - 776 с.

71. Оборудование для добычи нефти и газа/ Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров A.A. и др. М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002.4.1. 768 с.

72. Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф. Высокооборотные лопаточные насосы М.: Машиностроение, 1975. - 336 с.

73. Патент РФ № 1629507. Скважинный сепаратор для установки погружного электроцентробежного насоса. Изобретатели: Ковальчук Я.П., Сальманов Р.Г., Залялиев М.А. и др. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 15.03.1989, опубл. 23.02.1991, Б. И.№ 5.

74. Патент РФ № 1809021 Скважинный сепаратор. Изобретатели: Рылов Б.М., Цвык Б.Н., Белоусов В.И. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 26.06.1991, опубл. 15.04.1993, Б. И.№ 5.

75. Патент РФ № 2078256. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса. /Авт. изобрет. Трулев A.B., Трулев Ю.В. М. кл F 04 D 10 заявл. 11.09.1995, опубл. 10.06.2002, Б. И.№ 16.

76. Патент РФ № 2087700. Скважинный газосепаратор /Авт. изобрет. Яночкин B.C. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 12.10.1997, опубл. 10.07.2003, Б. И.№ 19.

77. Патент РФ № 2123590. Газовый сепаратор /Авт. изобрет. Трулев A.B., Трулев Ю.В. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 06.03.1997, опубл. 10.10.2002, Б. И.№ 28.

78. Патент РФ № 2148708. Скважинное устройство для очистки флюида. Изобретатели: Такканд Г.В., Кармацких В.И., Михайлов С.И. и др. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 18.02.1999, опубл. 10.05.2000, Б. И.№ 07.

79. Патент РФ № 2149990. Газовый сепаратор /Авт. изобрет. Трулев A.B., Трулев Ю.В. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 25.12.1996, опубл. 27.02.2003, Б. И.№ 06.

80. Патент РФ № 2162937. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса/Авт. изобрет. Козлов М.Т, Окин В.Н., Сафин Р.Б. М. кл Е 21 В 43/38 заявл. 25.06.1999, опубл. 10.02.2001, Б. И.№ 07.

81. Патент РФ № 2183256 Способ добычи нефти и погружная насосная установка для его осуществления /Авт. Изобрет. Мохов М.А., Дроздов А.Н. -М. кл Е 21 В 43/38,43/00, заявл. 14.07.2000, опубл. 10.06.2002, Б. И. № 16.

82. Патент РФ № 2193117. Газовый сепаратор скважинного центробежного насоса/Авт. изобрет. Козлов Р.И, Лукашенко С.А., Слесарев В.А.и др. М. кл Е 21 В 43/38, F 04 D13/10 заявл. 18.09.2000, опубл. 20.11.2002, Б. И.№ 07.

83. Патент РФ № 2193652. Газовый сепаратор и способ эксплуатации /Авт. изобрет. Лопес Д., Петролео Бразилейро С.А. М. кл Е 21 В 43/38, заявл. 18.12.2000, опубл. 27.11.2002, Б. И.№ 07.

84. Патент РФ № 2193653. Газосепаратор центробежного насоса для добычи нефти из скважин /Авт. изобрет. Говберг A.C. М. кл Е 21 В 43/38, заявл. 26.01.2001, опубл. 27.11.2002, Б. И.№ 07.

85. Патент РФ № 2208152. Газосепаратор /Авт. изобрет. Глускин Я.А., Трулев A.B., Кулигин А.Б. М. кл Е 21 В 43/38, заявл. 21.08.2001, опубл. 10.07.2003, Б. И.№ 07.

86. Патент РФ № 2230181. Погружная центробежная насосная установка /Изобретатели: Глазков О.В., Прасс Л.В., Фофанов О.О. М. кл Е 21 В 43/00, заявл. 20.08.2002, опубл. 10.06.2004, Б. И. № 7.

87. Патент РФ № 2186252. Сепаратор твердых частиц и газа погружного электронасоса Изобретатели: Печенев С.Н., Уколов И.А. М. кл. F 04 D 13/10, Е 21 В43/38, заявл. 19.04.2001, опубл. 27.07.2002, Б.И. № 7.

88. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах М.: Машиностроение, 1982. - 192 с.

89. Подлив дегазированной жидкости для борьбы с вредным влиянием газа на работу погружного центробежного электронасоса/ Алибеков Б.И., Листенгартен Л.Б., Пирвердян A.M. Изв. ВУЗов. Нефть и газ, 1963, №8, с.51-55.

90. Порошковые материалы рабочих органов погружных центробежных насосов. Перельман О. М., Рабинович А. И. и др. Нефтяное хозяйство, 1996, №6, с. 46 - 50.

91. Ропалов В. А. Исследование особенностей работы погружных центробежных насосов на водонефтегазовых смесях. Дис. канд. техн. наук. - М., 1982.- 194 с.

92. Ростэ 3. А. Некоторые вопросы эксплуатации обводненных скважин погружными центробежными электронасосами (на примере Туймазинского месторождения). Дис. канд. техн. наук. - М., 1969 - 190 с.

93. Соколов В.И. Центрифугирование. М.: - Химия, 1976. - 408 с.

94. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. Д.: - Недра, 1983. - 263 с.

95. Ступени повышенного напора погружных нефтяных насосов. Перельман О. М., Рабинович А. И. и др. Нефтяное хозяйство, 1998, №5, с. 80

96. Филиппов В.Н., Агеев Ш.Р., Задов Е.А., Каплан А.Р. Принципы оптимальной компоновки ЭЦН из стандартных ступеней. Тр./ВНИИ, 1984, вып. 89, с. 40 44.

97. Шарипов А.Г., Минигазимов М.Г. Исследование влияния газа на работу погружного центробежного электронасоса ЭЦН5-130-600. Нефтяное хозяйство, 1969, №11, с.48 - 51.

98. Шарипов А.Г., Минигазимов М.Г. Исследование работы погружного центробежного электронасоса ЭЦН5-130-600 на водонефтегазовых смесях. -Тр. /ТатНИИ, 1971, вып.19, с. 262 274

99. Эксплуатация скважин в осложненных условиях. Алескеров С.С., Алибеков Б.И., Алиев С.М., Буевич Ю.А., Вартанов В.Г., Манюхин Н.М., Чубанов О.В. -М., изд-во «Недра», 1971, стр. 200.

100. Angus R.W. What Air Leakege Does to a Centrifugal Pump. Power, 1928, №4, July 24, p.149-151.

101. Baker Hughes. Centrilift. Интернет сайт, 2006 г.

102. Gas Master система обработки свободного газа от Centrilift. - Нефть и Газ Евразия №2 2003 стр. 86.

103. Hall О.Р., Dunbar С.Е. Computer Helps Select Best Lifting Equipment. -The Oil and Gas Journal, 1971, May 10, p.84 88.

104. Kobylinski L.S., Traylor F.T. Development and Field Test Results of Efficient Downhole Centrifugal Gas Separator. SPE 11743,1989, p. 715 - 724.

105. Melvin Castro, Rui Pessoa, Patricia Kallas. Successful test of new ESP technology for gassy oil wells. Petroleum Engineer International v.5 - 98 p. 66

106. Полезная модель «Погружной центробежный насос для добычи нефти из скважин» F04D1/08, заявка 2001г. Авторы: Зимин А.А., Феофанов А.Н.

107. Murakami М., Suehiro Н., jsaji Т. Flow of entrained air in centrifugal pumps, 13th Cjngr. Intern. Assoc. Hydraul Res., Kyoto, 1969, Proc. Vol. 2 pp. 7179.

108. Prinetti G., Scarci G. La visualizzazion dei fenomeni nella girante di una pompa centifuga alimentata con miscugli aria acqua. - Ingegnere, 1971, v.45, №7 -8, p.620-630.

109. Swetnam J.C., Sackash M.L. Performance Review of Tapered Submergible Pumps in the Three Bar Field. Journal of Petroleum Technology, December 1978, p.1781 -1787

110. United States Patent №4231767. Liquid Gas Separator Apparatus /Inventor R. M. Acker - Int. cl. В 01 D 19/00; date of filing 23.10.78; date of a publication 4.11.80.

111. United States Patent №5628616. Donwhole pumping system for recovering liquids and gas. /Inventor Woon Y. Lee. Int. cl. F04D 29/22; date of filing 2.12.96; date of a publication 13.05.97.

112. United States Patent №5885058. Multiphase fluid pumping or compression device with blades of tandem design /Inventor R. Vilagines, C. Bratu, F. Spettel. -Int. cl. F04D 29/44; date of filing 30.12.96; date of a publication 23.03.99.