Газосепараторы со сменными рабочими органами

Повышение надежности привода — новые гидрозащиты
Преимущества модульных гидрозащит
• Применена модульная система с использованием унифицированных деталей. Таким образом, с увеличением
мощности электродвигателя наращивается количество модулей с использованием валов соответствующей
длины;
• Торцовые уплотнения установлены в одном направлении и работают на открывание;
• Предотвращено перемещение (выдавливание) неподвижного кольца торцового уплотнения вдоль вала;
• Лабиринтную камеру установили сверху для защиты торцового уплотнения, находящегося над верхней
диафрагмой, и самой верхней диафрагмы от прямого контакта с пластовой жидкостью;
• Перепускной клапан, служащий для регулирования давления в системе и удаления скопившихся в процессе
работы электродвигателя газов, перевёрнут и выведен в задиафрагменную область, что исключает его
засорение в процессе работы механическими примесями;
• Возле верхнего торцового уплотнения на двух уровнях (защитного отбойника и собственно возле рабочей
зоны поверхностей торцового уплотнения) предусмотрены каналы для сброса механических примесей;
• В зоне узла пяты расположен фильтр с теплообменником
Торцовое
уплотнение
Лабиринтный
модуль
Первая степень защиты —
лабиринтный модуль и верхнее
торцовое уплотнение
(исполнения ЛД, ЛДД, Л2Д)
Клапанный
узел
Диафрагменный
модуль
Вторая степень защиты — торцовое
уплотнение, находящееся над верхней
диафрагмой, и верхняя диафрагма
(исполнения ЛД, ЛДД, Л2Д)
Полимерные рабочие органы
имеют следующие преимущества: высокая чистота проточных
каналов, низкая адгезия, высокая
коррозионная стойкость и гидроабразивная стойкость, вес почти
в пять раз меньше по сравнению
с чугунными ступенями, соответственно меньше нагрузка на подшипники. Можно создавать конструкции повышенной ремонто-
Узел
пяты
Фильтр
холодильник
Третья степень защиты — нижнее
торцовое уплотнение и нижняя
дополнительная диафрагма
(исполнение ЛДД)
пригодности. К недостаткам следует отнести низкую износостойкость в паре трения, поэтому это
необходимо учитывать при подборе конструктивной схемы насоса.
Сравнительные испытания рабочих колес показали, что фортрон по гидроабразивной стойкости
не уступает нирезисту. Сравнение
продолжительности работы насосов из фортрона и нирезиста в ре-
С
танислав БАДАЕВ, ведущий
инженер-конструктор отдела насосного оборудования
Научно-технического центра ОАО
«БЭНЗ», выступил с докладом
«Надежные газосепараторы с оптимальным режимом работы».
Основным средством защиты
ЭЦН от вредного влияния свободного газа на сегодняшний день
остаются центробежные газосепараторы (ГС). При этом данное
устройство представляет собой
весьма ненадежный узел УЭЦН.
Основной проблемой является низкая наработка на отказ, а также высокая вероятность «полета» УЭЦН
в условиях высокого содержания
твердых механических примесей в
добываемой пластовой жидкости.
56
альной скважине подтвердило надежность работы насосов с полимерными рабочими органами (см.
«Сравнение продолжительности
работы насосов»).
Наиболее эффективно рабочие органы из полимерных материалов могут применяться с насосами пакетной и компрессионной
схемы.
Ресурс компрессионных насосов выше, чем у традиционных насосов. За счет того, что рабочие
колеса стянуты в один пакет, вал
находится в напряженно растянутом состоянии, устранены отклонения от прямолинейности. Устранен односторонний износ и снижены потери на трение в радиальных
подшипниках. Вся осевая сила
воспринимается гидродинамическим подшипником в гидрозащите. Устранены износ и потери на
трение в осевых опорах ступеней.
При монтаже насоса исключается сложная операция шимсования. Контакт валов секций насоса
достигается при помощи специального устройства без применения измерительных инструментов. Сокращается время монтажа, исключается возможность
ошибки. Компания серийно выпускает такие насосы от 15 м3/сут.
Специалисты ОАО «АЛНАС»
были и инициаторами разработки
модульной гидрозащиты. И сейчас это изделие не уступает лучшим аналогам (см. «Повышение
надежности привода — новые
гидрозащиты»). ◼
При полете теряется дорогостоящее оборудование (ПЭД, ГЗ,
ПТМ). Для борьбы с полетами часто используют ограничение по
наработке оборудования в скважине, что приводит к дополнительным затратам на подъем установки, замену оборудования, а также
возникает недополученная прибыль от простоя скважины.
Основной причиной полетов
является износ элементов конструкции ГС, в частности, связанный с несогласованностью характеристик ГС с характеристиками
ЭЦН. При делении насосов на десяток типоразмеров по производительности в каждой габаритной
группе ГС рассчитан на максимальную подачу в своем габари-
«Нефтегазовая Вертикаль», #13-14/2012
МД ‘2012: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
те. Однако применяемые рабочие
органы ГС имеют ограниченный
эффективный рабочий диапазон,
меньше регламентированного
диапазона, заданного в технической документации.
Основной целью исследования
является разработка газосепараторов, эффективно работающих
в более узких диапазонах по производительности, согласованных
с рабочими диапазонами ЭЦН.
Для изучения проблемы износа элементов конструкции ГС и
полетов УЭЦН в РГУ нефти и газа
им. И.М.Губкина собиралась статистика по полетам газосепараторов и проводились сравнительные стендовые исследования ГС
на износоустойчивость. Статистика отказов по полетам ГС для различных элементов его конструкции показала, что большая их
часть (75%) связана с износом защитной гильзы (в области сепарационного барабана, в области
шнека и суперкавитирующего колеса, в области головки ГС).
Для выявления слабых мест серийных газосепараторов проводились сравнительные стендовые исследования ГС на износоустойчивость. Износ различных элементов
конструкции для разных типов серийно выпускаемых ГС проявляется в большей или меньшей степени. По результатам исследований
была дана рекомендация расширить номенклатуру производимых
газосепараторов, в первую оче-
Разработанные ГС — подтверждение характеристик
ЭЦН5-15
Сменный шнек
ЭЦН5-20
ЭЦН5-25
ЭЦН5-30
ЭЦН5-45
ЭЦН5-60
ЭЦН5-80
ЭЦН5-125
ЭЦН5-200
50
100
Кс = 0,75–0,8
bвх = 0,6
ГС5-25
ГС5-50
Кс = 0,65–0,7
bвх = 0,55
150
ГС5-125
Q
200
250
м3/сут.
Проведены комплексные испытания
в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина
ГС5-250
редь по такому определяющему
фактору, как соотношение фактической и расчетной подач газосепаратора, для предотвращения обратных течений газожидкостной
смеси с абразивными частицами.
Для решения проблем, связанных с полетом УЭЦН, был предложен способ повышения надежности ГС, разработана линейка
ГС с оптимальным режимом рабочих органов для различных
диапазонов.
При проектировании была учтена рекомендация РГУ нефти и
газа им. И.М.Губкина, данная в
выводах к стендовым исследованиям ГС, по расширению номен-
клатуры ГС в одном габарите
скважин. Разработаны ГС со
сменными шнеками для различных диапазонов подач (см. «Разработанные ГС — подтверждение
характеристик»).
Как итог, получен патент
(№2442023) «Способ откачивания жидкости установкой электроцентробежного насоса и газосепаратор установки электроцентробежного насоса», в рабочих диапазонах получены значения коэффициентов сепарации от
0,65 до 0,8, в то время как значения максимально возможного газосодержания на входе в ГС составило от 0,55 до 0,6. ◼
А
действительно мы не знаем какие-то другие способы добычи
или не пробовали еще?»
Анализ существующих методик
показывает: самое популярное, что
используется на практике и публикуется в изданиях, — это экспертная оценка преимуществ или недостатков. Кто-то занимается прогнозированием проблем, делает экономические расчеты, кто-то использует различные приемы для
выбора способа эксплуатации. Тем
не менее, число способов ограничено, и иногда мы просто не знаем, что есть другие способы.
Нашей главной целью было
сделать методику достаточно
простой, понятной, пошаговой,
которая подсказывала бы любому инженеру или научному цент-
нтон ШАКИРОВ, представитель ВНИИнефти им. академика А.П.Крылова, рассказал о комплексном подходе к
выбору рационального способа
механизированной добычи (содокладчики — М.Солеша, д.т.н., главный исполнительный директор по
технологиям компании CMSProdex, и И.Мишенко, д.т.н., РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина).
«Данная тема — очень актуальна, потому что в России 80%
всех скважин эксплуатируются
только двумя-тремя способами.
Поэтому действительно рациональный выбор способа для конкретной скважины, для конкретных условий достаточно важен.
Раз уж мы используем только два
способа в России, может быть,
«Нефтегазовая Вертикаль», #13-14/2012
57