Патент на изобретение №2397370

(54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОЙ НАСОСНОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти установкой электроцентробежной насосной (УЭЦН) из скважин, содержащих в продукции мехпримеси, соли и другое. Способ эксплуатации УЭЦН включает тестирование насоса на соответствие паспортной характеристике и подбор к плановому дебиту скважины по оптимальной подаче фактического теста насоса режима работы в скважине. Подбор УЭЦН для работы в скважине осуществляют под режим, который обеспечивает условия работы, когда фактическая оптимальная подача насоса меньше до 40% от планового дебита скважины, а отклонение значения КПД при этом режиме не более 10-14% от его максимального значения по тесту. Изобретение направлено на увеличение функциональных возможностей применения УЭЦН, общей надежности и наработки до отказа, снижение количества отказов, вызванных засорением мехпримесями и солями, перегревом кабеля и другим. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти установкой электроцентробежной насосной (УЭЦН) из скважин, содержащих в продукции мехпримеси, соли и другое.

Известен способ эксплуатации УЭЦН, включающий подбор насоса к плановому дебиту скважины и режим работы из условия, когда оптимальный режим насоса равен плановому дебиту скважины, и при этом надежность считается равной при всех вариантах режимов работы УЭЦН в скважине (Богданов А.А. и др. Подбор погружных центробежных электронасосов к нефтяным скважинам девонских месторождений Татарии, Башкирии и Ухты. М.: ВНИИОЭНГ, 1972). Оптимальной подачей насоса считается подача, соответствующая точке максимального КПД на тестовой (паспортной) характеристике насоса.

Этот способ предусматривает подбор и эксплуатацию насоса только при соответствии оптимальной подачи паспортной характеристики к плановому дебиту скважины, что ограничивает набор функциональных возможностей применения в области характеристики УЭЦН. При этом установленный режим работы УЭЦН не предполагает улучшения общей надежности принимаемых вариантов режимов эксплуатации установки в скважине. Все это на практике затрудняет эффективное использование УЭЦН при работе в скважине.

Наиболее близким к изобретению является способ эксплуатации УЭЦН, включающий тестирование насоса на соответствие паспортной характеристике, подбор к плановому дебиту скважины по оптимальной подаче фактического теста насоса режима работы в скважине (Мищенко И.Т. Расчеты в добыче нефти. М.: Недра, 1989, с.184-193).

Известный способ имеет низкие функциональные возможности и ограниченную область применения, т.к. установленный оптимальный режим не связан с общей надежностью УЭЦН и предполагает работу только в точке максимального КПД.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей применения УЭЦН в области тестовой характеристики и увеличение общей надежности работы установки в скважине, а техническим результатом использования изобретения является увеличение наработки до отказа за счет снижение количества отказов, связанных с засорением мехпримесями и солями, перегревом кабеля и другим.

Технический результат достигается за счет того, что в способе эксплуатации установки электроцентробежной насосной (УЭЦН), включающем тестирование насоса на соответствие паспортной характеристике, подбор к плановому дебиту скважины по оптимальной подаче фактического теста насоса режима работы в скважине, согласно изобретению подбор УЭЦН для работы в скважине осуществляют под режим, который обеспечивает условия работы, когда фактическая оптимальная подача насоса меньше до 40% от планового дебита скважины, а отклонение КПД при этом режиме не более 10-14% от его максимального значения по тесту.

На фиг.1 представлен пример результатов фактического тестирования насоса типа ВНН-25 на соответствие паспортной (каталоговой) характеристики. Оптимальная фактическая подача (точ.8) – 31 м³/сут при максимальном КПД – 37,9%, что заметно отличается от паспортной (точ.4).

На фиг.2 представлен пример результатов статистических анализов изменения наработки до отказа по интервалам подач (режимам работы) насосов типа ВНН5-25, работавших в скважинах трех нефтяных регионов.

Наилучшая наработка достигается при режиме работы в скважинах в интервале подач 35-45 м³/сут со средним КПД паспортной характеристики (см. фиг.1) – 32,6%. Паспортная оптимальная подача – 25 м³/сут (см. фиг.1) отличается от интервала подач на 40% – 80%; а паспортное КПД – 36,2% соответственно отклоняется на 9%. Наработка при паспортном режиме подач в Регионе 1 (см. фиг.2) – 433 суток, а в рассматриваемом интервале – 508 суток, что на 85% выше.

На фиг.3 представлен пример результатов статистических исследований изменения количества отказов с наличием перегревов кабеля по интервалам подач насоса ВНН-25, работавших в скважинах трех нефтяных регионов.

Наименьшее количество перегревов кабеля также наблюдается в регионе с интервалом подач 35-45 м³/сут.

На фиг.4 представлен пример результатов статистических исследований изменения количества отказов с наличием засорений (мехпримесями и солями) по интервалам подач насоса ВНН5-25, работавших в скважинах трех нефтяных регионов. Наименьшее количество отказов также наблюдается в режиме с интервалом подач 35-45 м³/сут.

На практике фактические тестовые оптимальные подачи отличаются от паспортных в большую сторону на разные значения. Например, на фиг.1 эта разница составляет – 6 м³/сут или отличается на 24%. При этом КПД отличается на 4,6%. Учитывая практические наблюдения, необходимо рассматривать режим подач (дебетов скважин) интервала 35-45 м³/сут как наиболее эффективный в сравнении с фактическими тестовыми данными. Например, соотношение оптимальной фактической подачи (см. фиг.1, точ.8) – 31 м³/сут со средними значениями дебитов скважин в этом интервале 35-45 м³/сут составляет 13-45%, т.е. оптимальная подача в данном случае меньше дебита скважин в среднем на 29%.

Поскольку автор предложенного способа провел статистические наблюдения и исследования режимов работы российского и импортного типоразмерного ряда УЭЦН на скважинах более 3000 шт в трех нефтяных регионах РФ, то пришел к заключению, что подбор должен осуществляться из условия: фактическая оптимальная подача насоса должна быть меньше дебита скважины в среднем до 40%. При этом отклонение КПД от его максимального значения по тесту не должно превышать 10-14%. Превышение приводит к повышенным энергетическим затратам.

Из графиков видно, что существует количественная связь между режимами работы и показателями надежности УЭЦН, т.е. с увеличением подачи улучшается общая надежность. Наиболее эффективным режимом является работа в правой части относительно оптимальной подачи тестовой характеристики. Например, при применений предлагаемого способа в регионе 1 среднюю наработку до отказа эксплуатационного фонда ВНН5-25 можно увеличить с 327 сут до 508 сут или в 1.55 раза, снизить количество перегревов кабеля с 55% до 24% или в 2,29 раза и засорение мехпримесями и солями с 46% до 33% или в 1.39 раза. С повышением общей надежности УЭЦН снижается количество ремонтов скважин и УЭЦН, уменьшается себестоимость добычи нефти за счет снижения затрат.

Пример осуществления способа:

Для скважины определен плановый дебит 42 м³/сут.

Необходимо подобрать УЭЦН с режимом эксплуатации исходя из условий заявленного способа:

Фактическая оптимальная подача УЭЦН должна быть до 40% меньше дебита скважины и при этом отклонение КПД не должно превышать 10-14% от его максимального значения по тесту или Q_оп=Q_скв×0,6, где

Q_оп – расчетная оптимальная подача по тесту, м³/сут;

Q_скв – дебит скважины, м³/сут;

0,6 – понижающий коэффициент на 40%, в относительных единицах.

Находим расчетную Q_oп=42×0,6=25,2 м³/сут.

По заводским каталогам находим типоразмер УЭЦН с таким Q_оп. Этому значению соответствует УЭЦН типа 1 ВНН5 – 25 (см. фиг.1). На практике после тестирования на складе готовой продукции предприятия имеются хотя бы несколько таких УЕЦН с разными значениями Q_оп. По журналам тестирования выбирают насос с требуемым Q_оп или близким к нему. Допустим, что ближайшим оказался насос с Q_оп=31 м³/сут (см. фиг.1) с КПД=37,9%. Q_оп этого насоса на 35% меньше планового дебита скважины. При работе насоса с подачей 42 м³/сут его КПД будет – 28,1% или разница составит – 9,8%.

Эти данные удовлетворяют условиям режима работы заявленного способа. Выбираем УЭЦН типа 1ВНН5 – 25, который будет эффективно работать в скважине согласно данным (см. фиг.2, 3, 4).

Формула изобретения

Способ эксплуатации установки электроцентробежной насосной (УЭЦН), включающий тестирование насоса на соответствие паспортной характеристике, подбор к плановому дебиту скважины по оптимальной подаче фактического теста насоса режима работы в скважине, отличающийся тем, что подбор УЭЦН для работы в скважине осуществляют под режим, который обеспечивает условия работы, когда фактическая оптимальная подача насоса меньше до 40% от планового дебита скважины, а отклонение значения КПД при этом режиме не более 10-14% от его максимального значения по тесту.

РИСУНКИ