«Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России»
| Вид материала | Тезисы |
- Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России, 64.7kb.
- Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России, 34.44kb.
- Конференции, в которой планируется участие с докладом, 96.22kb.
- Программа V донского нефтегазового конгресса «xxi век. Современное состояние и перспективы, 30.13kb.
- Стратегия развития нефтегазового комплекса в механизме обеспечения экономической безопасности, 319.48kb.
- Программа дисциплины «Современные тенденции развития медиасистемы» Специальность: Журналистика, 281.97kb.
- «Нефть России» Нефтесервис и нефтегазовое машиностроение России: Нужен “либеральный, 23.58kb.
- Стратегические направления развития конкурентоспособного нефтегазового комплекса Республики, 743.56kb.
- Ов исполнительной власти, субъектов Российской Федерации, организаций строительного, 177.17kb.
- «актуальные проблемы обеспечения развития рынка драгоценных металлов и драгоценных, 199.53kb.
НАДЕЖНОСТЬ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Ивановский В.Н., Пекин С.С.
(РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина)
Как показывает опыт, при эксплуатации скважинных штанговых насосных установок (далее – СШНУ) работа каждого элемента установки влияет на условия эксплуатации остальных. Так нагрузка, действующая на колонну штанг, зависит не только от параметров насоса, но и от работы поверхностного привода. В первую очередь это связано с несовершенством четырехзвенника, которым является станок – качалка и его уравновешенностью. При некачественном монтаже станка качалки существенно возрастают нагрузки на штанги. Движение точки подвеса оказывает влияние на работу насоса, его параметры (коэффициент наполнения, подача) и нагрузки. Кроме того, на работу насоса влияет конструкция колонны штанг, ее дополнительное оборудование, а также конструкция и параметры скважины и откачиваемой жидкости.
Анализ данных промысловой эксплуатации СШНУ показал, что для каждого типа условий в разных регионах используют зачастую различные конструкции насосов, а также дополнительного оборудования и методов обработки скважин. В результате возникают значительные сложности при определении статистических зависимостей показателей надежности. Как известно, при установлении статистических зависимостей необходимо учитывать все многообразие условий эксплуатации и применяемых конструкций. Практика статистических расчетов показывает, что для повышения точности расчетов в первую очередь необходимо установить закон распределения основного показателя – наработки на отказ. Поэтому в процессе сбора информации в первую очередь необходимо установить причины, приведшие к отказу и их природу для формирования представительной выборки и получения необходимых зависимостей. Сбор данных по эксплуатации СШНУ необходимо проводить по определенному регламенту, который позволил бы: не терять часть информации из-за ее неточного фиксирования, стандартизировать анализ и обработку данных, что позволило бы повысить достоверность данных и возможность использования их в дальнейшем для новых конструкций и условий.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИДА КОМПРЕССИОННОЙ КАМЕРЫ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ
Сергеев М.А.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
Современное развитие буровых насосов основывается на разработке быстроходных плунжерных машин одностороннего действия. Использование гидравлической мощности подобного базового насоса при проектировании насосно-компрессорного устройства (НКУ) ограничено влиянием инерции жидкостного поршня. Как известно, плунжер насоса движется неравномерно. В результате этого скорость движения жидкостного поршня постоянно меняется и зависит от скорости плунжера. Однако, при больших ускорениях, жидкость, набрав определенную скорость в первой половине процесса нагнетания, по инерции продолжает двигаться с прежней скоростью, в то время как плунжер движется замедленно и его скорость начинает падать. Это приводит к тому, что в нижних слоях жидкостного поршня образуются зоны пониженного давления, в которые проникает газ. Оставшийся газ в камере смешения, расширяясь при ходе всасывания, уменьшает производительность дожимного устройства вплоть до срыва подачи.
На основе известных закономерностей гидромеханики и обширного экспериментального материала, полученного при исследовании рабочих процессов НКУ, было установлено, что влияние инерции жидкостного поршня можно нейтрализовать специальной геометрической формой компрессионной камеры, имеющую сложную криволинейную поверхность.
Предлагается вместо сложной криволинейной поверхности изготавливать верхнюю часть компрессионной камеры конусной формой, что значительно упрощает изготовление данной детали. Причем данный профиль обеспечивает также постоянную скорость движения жидкостного поршня, а, следовательно, нейтрализуется его влияние. Для исследования зеркала жидкостного поршня при движении его в верхней части компрессионной камеры, имеющей коническую форму, спроектирована экспериментальная установка.
Создана математическая модель движения жидкости в компрессионной камере стенда бустерной установки в программе Mathcad. Исследовано влияние профиля камеры сжатия на скорость и ускорение зеркала жидкостного поршня.
ОПЫТ СОЗДАНИЯ СТУПЕНЕЙ ЭЦН, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ НЕРАСТВОРЁННОГО ГАЗА
Донской Ю.А., Пекин С.С.
(РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина)
Анализ факторов, влияющих на срыв потока, показал, что совершенствование геометрии рабочего колеса позволяет повысить допустимое содержание газа на приёме насоса. Компьютерное моделирование перекачки газожидкостной смеси позволило создать новую конструкцию ступени, эффективность которой экспериментально подтверждена.
Значительное количество нефти, добываемой в России, поднимается на поверхность земли с использованием установок погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН). Добыча нефти сопровождается различными осложнениями, которые могут изменяться в широких пределах в процессе эксплуатации скважины одной насосной установкой. Наиболее часто встречающаяся проблема – это большое содержание нерастворённого (свободного) газа (большой газовый фактор) в жидкости на приёме насоса. Большой газовый фактор сопутствует эксплуатации УЭЦН как на ранних стадиях разработки, так и на завершающих. Однако, газ имеет двоякое влияние: с одной стороны отрицательное, с другой – положительное. Высокое входное газосодержание, приводит к существенному снижению развиваемого давления и подачи насосной установки. Нередки случаи, когда повышенное газосодержание на приёме насоса приводит к срыву подачи установки. Однако, актуальную задачу сокращения потребления электроэнергии можно решить при помощи использования полезной работы газа в насосно-компрессорных трубах (НКТ).
Анализ общеизвестных способов повышения способности центробежного насоса перекачивать газожидкостные смеси, анализ фотографий межлопаточных каналов колеса при работе, трехмерное компьютерное моделирование процесса перекачивания жидкости позволили сделать предположения, что установка определенным образом на колесе дополнительных лопастей будет способствовать повышению допускаемого содержания нерастворённого газа в перекачиваемой жидкости.
Для практического подтверждения сделанных предположений было изготовлено три ступени новой геометрии и проведены стендовые испытания. В результате этих испытаний, проведённых на воде и водовоздушной смеси на различных частотах вращения ротора насоса, была подтверждена эффективность установки дополнительных лопастей. Результатом явилось повышение допускаемого «срывного» содержания газа на входе в два раза.
Таким образом способы повышения эффективности перекачивания газожидкостных смесей за счёт изменения геометрии ступеней центробежных насосов далеко еще не исчерпаны и следует продолжать изыскания в этой области.
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ПАРЫ ТРЕХПОРШНЕВОГО БУРОВОГО НАСОСА
Головачев М.Е., Ефимченко С.И.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
Долговечность буровых насосов во многом определяется эффективностью защиты от проникновения абразивных частиц бурового раствора на рабочие поверхности цилиндропоршневой пары, что в свою очередь определяет частоту замены сменных деталей и узлов буровых насосов, а также межремонтные сроки последних.
Предлагается рассмотреть две системы гидрозащиты цилиндропоршневой пары (далее – ЦПП), которые позволят повысить долговечность цилиндропоршневой пары буровых насосов. В предлагаемых системах реализован механизм защиты рабочих органов насосов от воздействия абразива буровых растворов, который не допускает проникновения абразивных частиц из раствора, поступающего в цилиндр насоса, на поверхность трения поршня и цилиндровой втулки насоса вследствие создания противотока чистой жидкости в зазоре цилиндропоршневой пары, как во время хода всасывания, так и нагнетания с помощью гидравлической системы, создающей давление, превышающее давление в рабочей камере бурового насоса. Также упрощается конструкция, повышается надежность работы системы гидрозащиты и сокращается расход смазочно-охлаждающей жидкости.
В целях повышения долговечности цилиндропоршневой пары предлагается замена материала элементов поршня и цилиндровой втулки с микродуговым оксидированием внутренней поверхности последней.
Для определения эффективности выбранных решений необходимо проведение экспериментальных исследований на испытательном стенде. В качестве испытательного стенда принимается буровой насос двухстороннего действия УНБ-600, гидравлическая коробка которого без существенного изменения конструкции обладает достаточными габаритными размерами для работы модернизируемого поршневого узла. Для снижения энергозатрат, а, следовательно, и стоимости проводимых испытаний, принимается следующее конструктивное решение: соединение поршневой и штоковой камеры посредством создания дополнительного канала (клапаны остаются на прежних местах).
При работе такой системы во время хода поршня происходит переток жидкости из поршневой камеры в штоковую и наоборот. В этом случае подача насоса определяется произведением площади поперечного сечения штока на его длину хода при перемещении поршня в сторону уменьшения поршневой камеры. Во время обратного хода подача насоса равна нулю.
СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ФОРСУНОК
Куликов С.А., Ходырев А.И.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
На нефтяных и газоконденсатных месторождениях при добыче и транспортировке извлекаемой продукции возникают процессы коррозии и гидратообразования. Снижение негативного воздействия этих процессов на оборудование и трубопроводы достигается путем применения эффективной ингибиторной защиты.
Получение максимального эффект от использования ингибиторной защиты достигается путем задействования специальных систем, включающих оборудование для тонкого распыливания жидкости. Одна из таких систем предложена в РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, в которой предусмотрено использование газожидкостных форсунок (ГЖФ).
В связи с тем, что к настоящему моменту недостаточно изучены процессы распыливания жидкости ГЖФ в стесненных условиях, при которых возможно интенсивное осаждение капель, разработан и изготовлен стенд СИГЖФ 100-500.
На стенде возможно исследование как одной форсунки, расположенной перпендикулярно или соосно оси трубопровода, так и пары форсунок, симметрично размещенных относительно оси трубопровода, с направленными друг на друга факелами и установленных в одной плоскости с возможностью изменения угла атаки факела. Такое расположение форсунок способствует предотвращению осаждения капель в прифорсуночной зоне и обеспечивает повторное дробление крупных капель за счет встречного газового потока противоположной форсунки.
В состав стенда входят: модельный трубопровод, компрессор КМК-1500/24, вихревой насос, вентилятор осевой, пневмоаккумулятор с рабочим давлением 1 МПа, ГЖФ, манометры, гибкие трубопроводы, запорно-регулирующая арматура.
Модельный трубопровод для диаметров 100 мм и 150 мм изготовлен из труб ПВХ, а для диаметров 300 мм и 500 мм – из оцинкованного листа 0.5х1250х2500 мм. Длина трубопровода варьируется от 1 до 10 м, что в свою очередь позволяет рассмотреть процессы осаждения капель как в прифорсуночной зоне, так и на прилегающей к ней участке трубопровода.
Стенд позволяет исследовать влияние геометрических параметров, режимов работы, пространственного расположения в трубопроводе форсуночных устройств на создание тонкого дисперсного потока, и уточнять значения эмпирических коэффициентов, используемых при расчетах подобных систем. Проведенные исследования могут быть основой рекомендаций по применению ГЖФ для различных условий эксплуатации.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И СООРУЖЕНИЙ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
Федотов А.Г.
(ЗАО «Информпласт»)
При проведении гидродинамических исследований скважин была и остаётся актуальной проблема надёжного размещения прибора или группы приборов в скважине на заданной глубине.
Одним из устройств решающих эту задачу является разработанное в ЗАО «Информпласт» устройство для подвески автономных глубинных приборов.
Устройство позволяет после спуска глубинного прибора в скважину, закрепить прибор в муфте НКТ, отсоединиться от него и, убрать проволоку из колонны НКТ. Применение данного устройства дает ряд серьёзных преимуществ при проведении гидродинамических исследований скважин. К ним можно отнести более рациональное использование техники, возможность более надёжно герметизировать устье скважины, возможность проведения операций спускаемым в НКТ скважинным оборудованием над установленным глубинным прибором. Появляется возможность проведения длительных исследований скважин глубинными приборами без привлечения дополнительной техники. Используя данное устройство можно производить одновременную регистрацию параметров в колонне НКТ несколькими приборами, расположенными на разных глубинах. В проведённом сравнении с применяемыми в настоящее время основными технологиями гидродинамических исследований скважин рассмотрены преимущества, получаемые при использовании предлагаемого оборудования.
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНОЙ (БУСТЕРНОЙ) УСТАНОВКИ ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ
Кочкин А.В., Мартынов В.Н.
(РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина)
Курс на отказ от факельного сжигания попутного газа и увеличение штрафов за вред экологии ведут к необходимости создания оборудования для компримирования попутного газа и использования его в ряде технологий нефтяной промышленности, например в технологии повышения пластового давления и увеличения нефтеотдачи пласта (водогазовое воздействие).
Для реализации данной технологии целесообразно применять насосно-компрессорную (бустерную) установку (НКУ) на базе буровых и нефтепромысловых насосов. В состав установки входит основной трёхплунжерный насос, на каждом цилиндре которого установлено компрессионное устройство, источник газа низкого давления и трёхплунжерный питательный насос.
Для экспериментального изучения рабочего процесса НКУ и экспериментального подтверждения ряда теоретических наработок НПК «РАНКО» и ОАО «РИТЭК» создан единственный в России полноразмерный испытательный стенд (давление нагнетания до 25МПа). Конструкцией испытательного стенда предусмотрена возможность имитации наличия жидкой фазы в компримируемом газе (наличие конденсирующихся фракций или неотсепарированной воды).
Стендовые испытания НКУ с подачей газожидкостной смеси на всасывание установки показали:
- Наличие жидкой фазы во всасываемом газе не вызывает качественных изменений в рабочем процессе НКУ (при испытаниях доля жидкой фазы в ГЖС составляла до 18% объёмных).
- При достаточном количестве жидкой фазы во всасываемом газе не требуется использование питательного насоса для поддержания жидкостного поршня.
- Производительность установки по газу при подаче жидкости с всасываемым газом на 4÷5% меньше производительности установки при подаче аналогичного количества жидкости питательным насосом.
Стендовые испытания НКУ подтверждают целесообразность применения данной техники для компримирования неподготовленного газа, а также возможность увеличения производительности НКУ, за счёт двухступенчатого сжатия (1-я ступень - пятиплунжерный насос-компрессор, 2-я ступень – трёхплунжерный насос-компрессор) без сепарации жидкой фазы между ступенями.
РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ
Мельников В.Б., Макарова Н.П., Пименов Ю.Г., Вершинин В.И.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
В настоящий период развития нефтегазовой отрасли разрабатываются и находят применение (в основном при повышении нефтеотдачи продуктивных пластов) различные волновые технологии, основание на генерации колебаний путем использования гидродинамики течения флюидов, ультразвукового, кавитационного, вихревой, роторно-пульсационного генераторов и других.
В представляемом материале отражены работы по воздействию ультразвукового волнового поля на различные газожидкостные, жидкостные и твердые системы:
- в горных породах и продуктивных пластах воздействие акустического поля приводит к расформированию околоскважинных областей в добывающих (увеличение дебитов нефти, газа и воды в 1,5-5 раз) и нагнетательных (увеличение приемистости в 2-4 раза) скважинах;
- показано, что в процессе воздействия упругих волн трубы НКТ (без их подъема) полностью очищаются от минеральных и органических отложений;
- при воздействии волнового поля существенно снижается вязкость нефтей, газовых конденсатов и нефтепродуктов, что позволяет на 25-45 % снизить теплоэнергетические расходы при их транспорте, внутрипромысловой и заводской перекачке, а также при применении котельных топлив на ТЭЦ;
- показано, что при воздействии волнового поля на углеводородные газожидкостные системы значительно возрастает скорость процесса разделения жидкой и газовой фаз (более чем в 3-5 раз) без нагревания. Это позволяет снизить теплоэнергетические расходы на действующих установках (более чем на 25 %), а также уменьшить металлоемкость новых проектируемых аппаратов для данных целей.
ДИСК ОСЕВОГО ГОМОГЕНИЗАТОРА
Николаев Е.А.
(Уфимский ГНТУ)
Одна из конструктивных разновидностей перемешивающих устройств, применяющихся в нефтеперерабатывающей промышленности – роторно-дисковый гомогенизатор. В его цилиндрическом корпусе установлены рабочие элементы – чередующиеся подвижные и неподвижные перфорированные диски.
Для интенсификации процессов перемешивания и измельчения, желательно, чтобы в работе роторно-дисковых гомогенизаторов существовали моменты полного перекрытия каналов движения обрабатываемой среды через диски аппарата, при которых возникают значительные величины градиентов скорости и давления.
На рисунке 1 представлен вариант расположения отверстий на дисках ротора и статора гомогенизатора. Отверстия расположены по концентрическим окружностям, их размеры и расположение подчиняются системе уравнений:
,где R1, R2, R3, R4 – радиусы концентрических окружностей, на которых расположены центры отверстий дисков; R01, R02, R03, R04 – радиусы отверстий дисков; φ – образующий угол сегмента диска с отверстиями, n – положительное целое число.
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОРОШАЕМОЙ ПРЯМОТОЧНОЙ КЛАПАННО-СИТЧАТОЙ ТАРЕЛКИ
Ларькин А.В., Щелкунов В.А.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
В данной работе исследовалось гидравлическое сопротивление прямоточной клапанно-ситчатой тарелки, разработанной на кафедре оборудования нефтегазопереработки РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина совместно с «ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ» (Пат. 2276617 Российская Федерация, МПК B 01 D 3/30, B 01 D 3/16).
Испытания проводились на холодном стенде, который представляет прямоугольную колонну с поперечным сечением 630х160 мм. Исследуемая тарелка содержит двенадцать клапанов: три ряда по четыре клапана в каждом. Шаг между клапанами (расстояние между рядами) – 50 мм, расстояние между клапанами – 80 мм. Доля свободного сечения тарелки составляет 15,0%.
В ходе работы исследовалось сопротивление сухой и орошаемой тарелки. Для сухой тарелки выявлены три характерных режима работы: клапаны закрыты, клапаны находятся в режиме саморегулирования, клапаны открыты. Для каждого режима предложено расчетное уравнение сопротивления.
Испытания орошаемой тарелки проводились при изменении фактора скорости газа в колонне от 0,3 до 3,7 кг0,5/(м0,5·с), нагрузки по жидкости от 4,9 до 50,0 м3/(м·ч), при высоте переливной планки 40 и 80 мм.
В ходе исследований наблюдались следующие гидродинамические режимы работы орошаемой тарелки: барботажный, переходный и струйный.
Из полученных данных по сопротивлению орошаемой тарелки определены опытные значения сопротивления газожидкостного слоя, после анализа которых, были сделаны следующие выводы:
- зависимость сопротивления газожидкостного слоя от фактора скорости разбита на три области, в каждой из которых существует своя аппроксимирующая функция;
- границы областей совпадают с границами существования различных режимов работы сухой тарелки.
Предложены эмпирические уравнения сопротивления газожидкостного слоя для каждой области, а также общее уравнение полного гидравлического сопротивления прямоточной клапанно-ситчатой тарелки.
ЭКСПЕРТИЗА ПРОЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НПЗ НА ДИНАМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ
Завьялов А.П., Лукьянов В.А.
(РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина)
Одним из направлений повышения качества рабочего проектирования технологических установок НПЗ может являться проведение экспертизы проектов на динамическую устойчивость технологических трубопроводов.
Данные работы уже являются стандартным этапом проектирования технологических трубопроводов в газовой промышленности, и позволяют существенно повысить качество проектов и избежать ряда проблем с вибрацией на этапе эксплуатации.
Накопленный опыт проведения работ по экспертизе проектов строительства и реконструкции технологических установок позволил выявить ряд характерных недостатков, которые могут быть выявлены и устранены в ходе проведения экспертизы:
1) возможность возникновения в технологических трубопроводах интенсивных высокочастотных колебаний, источником которых является работа роторных машин;
2) возможность возникновения низкочастотных (тупиковых») колебаний из-за пульсаций потока и нерациональной конструкции технологической трубопроводной обвязки;
3) неоптимальный выбор типоразмеров и характеристик запорно-регулирующей арматуры;
4) неоптимальная по геометрической конфигурации конструкция технологической трубопроводной обвязки.
Последние два характерных недостатка приводят в основном к необоснованному повышению стоимости строительства технологических установок из-за увеличения объема строительно-монтажных работ и стоимости материалов и комплектующих изделий.
В отличие от них, первые два характерных недостатка могут привести к ухудшению эксплуатационных характеристик технологических установок, а в ряде случаев – к затруднительности эксплуатации отдельных технологических агрегатов из-за повышенной вибрации.
Поэтому оценка динамической устойчивости является желательным этапом проектирования технологических установок НПЗ, и может быть рекомендована для включения в состав технического задания на проектирование.
Экономический эффект от проведения экспертизы может превысить 100 млн. рублей благодаря минимизации неблагоприятных (по параметрам вибрации) режимов работы установки, снижению объемов и стоимости диагностических и ремонтных работ.