Перспективы использования золотниковых клапанов "Норма" (КОЗ) в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции

Размещено на http://www.allbest.ru//

Перспективы использования золотниковых клапанов «Норма» (КОЗ) в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции

Измиков К.И. ИНиГ 5-1

Научный руководитель: доцент Абанов А.Э.

Подавляющее большинство нефтедобывающих скважин Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции эксплуатируется при помощи УЭЦН. В основном в выпускаемых насосах используются обратные клапаны шаровой конструкции (рисунок 1), в которых запорный элемент представляет собой классическую сферу.

Рисунок 1 - Принципиальные схемы шаровых клапанов

Первым серьезным недостатком шаровых клапанов является линейный принцип касания шарика и седла. При линейной герметизации малейшее несовпадение с идеальными геометрическими формами приводит к появлению зазоров между контактирующими элементами. Поскольку откачиваемая жидкость имеет высокую коррозионную активность, добиться надежной работы шарового клапанного узла практически невозможно.

При остановке УЭЦН негерметичность шарового обратного клапана вызывает вращение вала насоса в обратном направлении и делает невозможным запуск погружного электродвигателя до полного слива пластовой жидкости из НКТ из-за перегрузки ПЭД по току. При этом убыток от простоя насосной установки в течение двух часов сопоставим со стоимостью нового клапана [1].

Рисунок 2 - Время слива пластовой жидкости из НКТ в зависимости от степени негерметичности шарового клапана (в % от его проходного сечения)

Зависимость времени слива пластовой жидкости из НКТ от степени негерметичности клапана УЭЦН со средней производительностью 250 м3/сут показана на рисунке 2 (глубина погружения - 2000 м; динамический уровень - 1000 м; НКТ 73 [2]). На рисунке 3 приведен график простоя для аналогичного насоса.

Вторым недостатком шаровых клапанов является то, что из-за высокой вероятности негерметичности клапана невозможно достоверно определить герметичность колонны труб НКТ при опрессовках.

Помимо этого, при увеличении угла наклона скважины свыше 70% шарик перестает равномерно садиться в седло [1]. Таким образом, область применения шаровых клапанов для наклонных скважин жестко ограничена возможным односторонним износом клапана.

Учитывая изложенное ранее, ООО «РАМ» были разработаны золотниковые клапаны «Норма» (рисунок 4) взамен применяемых шаровых клапанов (патент на полезную модель №69186) как в ШГН, так и в УЭЦН.

Рисунок 3 - Время простоя УЭЦН при отключениях в зависимости от его наработки

Клапаны «Норма» имеют следующие преимущества по сравнению с шаровыми клапанами:

- Применение эксцентрично смещенных колец, образующих лабиринтное уплотнение, создает надежную герметичность и позволяет осуществлять пуск насоса сразу после его остановки;

- Защита от поступления мехпримесей в запорную пару за счет «бреющего» эффекта, а также осаждения солей и парафина на поверхности седла; золотниковый клапан пластовый

- Алмазно-кластерное гальваническое покрытие значительно увеличивает долговечность клапана [3];

- Долговременное поддержание нулевого зазора;

- Увеличение МРП скважинных насосов [4];

- Возможность применения в скважинах с любым углом наклона, а также в горизонтальных скважинах;

- Возможность надежной опрессовки труб НКТ;

- Высокая ремонтопригодность за счет возможности замены эластичных и стальных колец нового ремонтного размера соответствующего размеру прошлифованного отверстия седла;

- Обладают высокой пропускной способностью на вязкой нефти;

- Быстрее срабатывают на закрытие, так как вес золотника на 25% больше веса шарика [1];

- Для изготовления клапана не требуется дефицитного твердого сплава, а упрочнение поверхности седла и колец обеспечивается цементацией, азотированием, борированием и др. методами;

- Проходное сечение клапана «Норма-73» увеличено в 1,4 раза (11,8 см2 против 8,4 см2), что снижает гидравлическое сопротивление (а стало быть, и энергозатраты), а также увеличивает объем добычи нефти и позволяет устанавливать «Норма-73» на насосы с производительностью до 350 м3/сут [2];

- Производство клапанов может быть организовано на любом машиностроительном предприятии по лицензионному соглашению, заключенному с патентообладателями.

Рисунок 4 - Золотниковый нагнетательный клапан «Норма - 44» (слева) и обратный золотниковый клапан «Норма - 73

Опираясь на опыт и данные промысловых испытаний по внедрению данных клапанов на скважинах Шереметьевского месторождения в ОАО «Татнефть», проведем расчет применения КОЗ для скважины № 66 Харьягинского месторождения, которое находится в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. При глубине H=1405 м, вязкости нефти н=464,6 сСт, диаметре НКТ d=73 мм, данные скважины также характеризуются высоким содержанием серы в нефти и присутствием сероводорода.

Количество добытой нефти до и после внедрения клапанов КОЗ-73, соответственно, рассчитывается по формулам

,

где 654 - наработка клапана после внедрения, сут.;

q - дебит, т/сут;

N - число скважин;

кэ1, кэ2 - коэффициенты эксплуатации скважины, соответственно, до и после внедрения нового клапана.

,

где tпростоя(1), tпростоя(2) - соответственно, среднее время возобновления подачи насоса до установки КОЗ-73 и после внедрения клапана, час.;

m - число остановок насоса за время эксплуатации (По данным компании «Татнефть» m=10)

тонн

тонн

За время работы клапана УЭЦН дополнительно добыл нефти

тонн

Прибыль балансовая

где Ц - цена реализации, руб./т По данным на 01.02.2010, стоимость нефти марки Urals - 71 $ за баррель; курс доллара - 30, 43 руб. ;

С - себестоимость добычи, руб./т (по калькуляции);

руб.

Прибыль чистая

где 0,2 - налог на прибыль (20%).

руб.

Срок окупаемости капитальных вложений на приобретение клапана КОЗ-73

где К - цена клапана с НДС

суток

В среднем клапан приносит в день

руб.

В год

руб.

В настоящее время (январь 2009) клапаны «Норма» установлены в более чем 100 механизированных скважинах на месторождениях ОАО «НК «Роснефть», «НК «Лукойл», ОАО «ТНК-ВР», ОАО «Татнефть», ОАО «Башнефть» и др.

По результатам промысловых испытаний золотниковых клапанов заводы-производители штанговых насосов ЗАО «ЭЛКАМ-нефтемаш», ЗАО «Пермская компания нефтяного машиностроения», ОАО «Ижнефтемаш» одобрили применение данных клапанов в выпускаемых ими насосах.

Список литературы

1 А.К. Пономарев, Е.В. Рыжов, В.В. Моисеев. Опыт эксплуатации золотниковых клапанов в УЭЦН и ШГН // Бурение и нефть. №3. 2008.

2 Е.В.Рыжов. Экономические перспективы использования золотниковых клапанов «Норма-73» (КОЗ 73) производства ООО «РАМ» // Бурение и нефть. №11. 2008.

3 Е.В. Рыжов, И.В. Дмитриев. Нанотехнологии в нефтедобывающей отрасли - безальтернативное «лекарство» для повышения экономической эффективности // Бурение и нефть. №1. 2009.

4 Е.В.Рыжов. Экономические перспективы использования клапанов золотникового типа для ШГН // Бурение и нефть. №10. 2008.

7 Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учебное пособие для вузов, -- М: М71 ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. -- 816 с.

8 Е.В. Рыжов, Д.В. Елютин. Экономические перспективы использования обратных золотниковых клапанов «Норма?73» в УВШН // Бурение и нефть. №5. 2009

Размещено на Allbest.ru