ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ШТАНГОВЫХ ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИН

Ф. Ф. Хусаинов, И. Н. Шафиков, М. И. Хакимьянов

Аннотация


Установки штанговых глубинных насосов являются основным средством механизированной скважинной добычи нефти во всем мире. Сложные экономические условия, нестабильные цены на нефть и непрерывный рост тарифов на электрическую энергию заставляют нефтедобывающие предприятия разрабатывать и внедрять энергосберегающие технологии. Известно, что самым энергоемким технологическим процессом на нефтедобывающих предприятиях является скважинная механизированная добыча.

Технологический процесс подъема скважинной жидкости сопровождается потерями энергии в следующих конструктивных элементах: насос, плунжерная пара, клапанные узлы, колонна штанг, станок-качалка, редуктор, двигатель, станция управления.

Авторами разработана методика определения удельного энергопотребления установок штанговых глубинных насосов. Насосная установка потребляет от электродвигателя эффективную мощность, расходуемую на подъем скважинной жидкости. Потери в электродвигателе определяют с помощью коэффициентов полезного действия и мощности. Точное определение потерь в двигателе является сложной задачей из-за циклического характера нагрузки. Цикличность нагрузки учитывается с помощью коэффициента формы, который определяется по ваттметрограмме.

Нормативное удельное потребление энергии нефтедобывающего оборудования определяется как расход электроэнергии на подъем 1 м3 скважинной жидкости.

Основными факторами, влияющими на удельные затраты электроэнергии, являются сбалансированность станка-качалки, плотность и обводненность нефти, длина хода штока и частота качаний балансира.

Сбалансированность станка-качалки оказывает значительное влияние на удельное энергопотребление электроприводов скважинных насосов. Дополнительные потери электроэнергии определяются в зависимости от коэффициента неуравновешенности установки штангового глубинного насоса по полученной эмпирически кривой.

В статье авторы исследовали зависимости энергопотребления скважинных насосных установок от свойств нефти: плотности и обводненности. Были построены графические зависимости удельного энергопотребления установок штанговых глубинных насосов от плотности и обводненности скважинной жидкости.

Авторами была получена модель удельного энергопотребления установок штанговых глубинных насосов, включающая в себя подсистемы расчета эффективной механической мощности, коэффициента полезного действия электродвигателя при данной загрузке, потребляемой из сети мощности с учетом сбалансированности станка-качалки, теоретического дебита, практического дебита с учетом депрессии, продуктивности, скин-фактора и проницаемости.

Разработанные методику и модель удельного энергопотребления планируется внедрить в программное обеспечение интеллектуальных станций управления скважинными насосами.


Ключевые слова


mode of operation;motor;pumping unit;relative power consumption;sucker rod pump;variable speed drive;well fluid;режим эксплуатации;скважинная жидкость;станок-качалка;удельное энергопотребление;частотно-регулируемый электропривод;штанговый глубинный насос;электродвигатель

Полный текст:

PDF

Литература


Хакимьянов М.И., Шафиков И.Н. Анализ потребления электроэнергии при механизированной добыче нефти электроцентробежными насосами //Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 9. №3. С. 37-41.

J F Lea, Lynn Rowlan. Beam Pumping Systems // ROGTEC. Russian Oil and Gas Technologies magazine, News and Information portal: URL: http://www.rogtecmagazine.com/tech/Tech1.pdf (дата обращения: 22.11.2014).

Хакимьянов М.И. Оптимизация режимов работы электроприводов в нефтедобывающей промышленности: монография. Уфа: РИЦ УГНТУ, 2013. 77 с.

Brandt A. R. Oil depletion and the energy efficiency of oil production: The case of California //Sustainability. 2011. Т. 3. №. 10. Pp. 1833-1854.

Vazquez M. et al. Global Optimization of Oil Production Systems A Unified Operational View //SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, 2001.

Takacs G. Ways to Decrease Production Costs for Sucker-rod Pumping. //Internal report, Petroleum Engineering Department, University of Miskolc, Hungary, 2000.

Хакимьянов М.И. Удельный расход электроэнергии при механизированной добыче нефти штанговыми глубиннонасосными установками // Вестник УГАТУ. 2014. Т. 18, №. 2 (63). С. 54–60.

Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Яризов А.Д. Электротехнические установки и комплексы в нефтегазовой промышленности: учебник для вузов. М.: ОАО «Недра», 2000. 487 с.

Ишмурзин А.А., Пономарев Р.Н. Анализ влияния геологических факторов на аварийность УЭЦН // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2006. №2. URL: http://ogbus.ru/authors/Ishmurzin/Ishmurzin_5.pdf

ГОСТ 5866-76. Станки-качалки. Технические условия. М., 1976. 13 с.

Мордвинов А.А., Миклина О.А., Корохонько О.М. Оборудование скважин, эксплуатируемых штанговыми скважинными насосами: метод. пособие. Ухта: УГТУ, 2001. 25 с.

Wu J. L., Liu Y. T., Yang H. N. A New Analytical Solution of the Productivity Equation for a Vertical Fractured Well in 3D Anisotropic Oil Reservoirs //Petroleum Science and Technology. 2014. Т. 32, №. 4. Pp. 433-441.

Использование УСШН с цепными приводами в качестве альтернативы УЭЦН/ Валовский В. М. [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2005. №. 7. С. 52-55.

Bhatkar S., Anwar S. O. Optimizing crude oil production in Sucker Rod Pumping wells using QRod Simulator // Advanced Engineering and Applied Sciences: An International Journal 2013; 3(1): Pp. 1-4. 2013.

Watts L. et al. Artificial Lift Basics and Advancements Including Remote //Monitoring and Reducing Electric Consumption. 2000.

J. N. McCoy and al. How to Maintain High Producing Efficiency in Sucker Rod Lift Operations // ROGTEC. Russian Oil and Gas Technologies magazine, News and Information portal: URL: http://www.rogtecmagazine.com/PDF/Issue_013/07_Maintenance.pdf (дата обращения: 22.11.2014).

Хакимьянов М.И., Пачин М.Г. Функциональные возможности современного контроллера автоматизации штанговых глубиннонасосных установок // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2011. №2. С. 19-34. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Hakimyanov/Hakimyanov_5.pdf

Хакимьянов М.И., Пачин М.Г. Мониторинг состояния штанговых глубиннонасосных установок по результатам анализа ваттметрограмм // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2011. №5. С. 26-36. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Hakimyanov/Hakimyanov_7.pdf




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2015-1-533-563

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.