Анализ причин обрывности штанговых колонн при эксплуатации скважин ШСНУ в условиях Ватьеганского месторождения ТПП «Повхнефтегаз»

ВВЕДЕНИЕ

Основная доля скважин в нефтяной промышленности России в настоящее время эксплуатируется штанговыми скважинными насосными установками (ШСНУ), в нефтедобывающих предприятиях насчитывается более ста тысяч штанговых скважинных насосных установок. Этому способствует простота оборудования и его техобслуживания, высокие значения коэффициента полезного действия, что влечет к эксплуатации скважин с высокими экономическими показателями и в широком диапазоне дебитов.

Одной из главных проблем при эксплуатации скважин ШСНУ являются осложнения, возникающие вследствие обрыва штанговых колонн. Из-за этого нефтедобывающие компании терпят значительные убытки, так как на ремонт скважины требуются значительные материальные и трудозатраты.

В процессе работы штанги испытывают значительное напряжение. Штанги воспринимают нагрузки, которые в процессе работы передаются на головку балансира станка качалки, такие как: статические нагрузки от силы тяжести штанг и жидкости, а также силы трения плунжера в цилиндре и штанг о трубы; силы инерции движущихся масс жидкости и штанг; ударные нагрузки; усилия от вибрации колонны штанг.

Важными вопросами являются изучение основных закономерностей и характера коррозионно-усталостного разрушения насосных штанг серийного производства в сероводородсодержащей среде, разработка метода повышения долговечности насосных штанг в сероводородсодержащей среде. Поэтому повышение надежности и эффективности применения ШСНУ, увеличение межремонтного периода и минимизация аварийных случаев, при которых значительные затраты идут на подъем и спуск всей штанговой колонны, является важной задачей.

Целью выполнения курсового проекта является анализ причин обрывности штанговых колонн при эксплуатации скважин ШСНУ в условиях Ватьеганского месторождения ТПП «Повхнефтегаз».

1 АНАЛИЗ НТЛ ПО ПРОБЛЕМЕ ОБРЫВНОСТИ ШТАНГОВОЙ КОЛОННЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ ШСНУ

Наиболее распространенным способом добычи нефти в РФ является эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами. Штанговыми насосами добывается более 30% от общего объема добычи нефти, чему способствует простота оборудования и его обслуживания, небольшие затраты на обустройство скважин, что позволяет с высокими экономическими показателями эксплуатировать скважины с дебитами от нескольких килограммов до нескольких десятков тонн нефти в сутки. Но одной из главных проблем эксплуатации скважин штанговыми насосами является обрыв штанговых колонн.

Штанговая колонна, как одна из основных частей конструкции УСШН, ее работа в скважинных условиях, а также способы повышения надежности этой конструкции представляют интерес для исследователей. Штанговая колонна – многосоставная конструкция которая представляет собой насосные штанги, соединенные муфтовыми переходниками. На сегодняшний день штанговые колонны изготавливаются из различных материалов, сталей, сплавов, а также из полимерных материалов, таких как стеклопластик [1].

В работе [2] проанализирован опыт применения штанговых насосных установок, и отмечено, что колонна насосных штанг наиболее проблемная часть оборудования скважин. Следствием этого являются значительные убытки, так как скважина простаивает и требует ремонта. Во время эксплуатации на колонну насосных штанг действуют знакопеременные циклические нагрузки, сжатие и растяжение колонны, напряжения изгиба при эксплуатации в наклонно направленных скважинах и в местах искривления скважин, а также влияние коррозионно-активной среды, которая снижает показатели усталостной и коррозионно-усталостной прочности колонны штанг. Все эти факторы приводят к обрыву насосных штанг.

В результате анализа [3] выявлено, что эксплуатационная надежность штанговых колонн зависит от множества факторов,