Рекламное место свободно
Рекламное место свободно
Рекламное место свободно

Инновационный способ защиты обратных клапанов скважинного оборудования от осаждающегося из насосно-компрессорных труб шлама

В настоящее время нефтегазодобывающие компании проводят политику значительной экономии средств и ресурсов. Повышение эффективности работы скважинного оборудования может быть достигнуто за счет внедрения новых, прогрессивных технологий, позволяющих увеличить надежность работы и длительность межремонтного периода оборудования.

Для скважинной добычи жидких сред (так называемой пластовой жидкости) используются погружные штанговые и электроцентробежные насосы (ЭЦН). Жидкость поднимается на поверхность по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ).

Фильтры для защиты обратных клапанов

Для защиты от воздействия на насос обратного тока жидкости, способного вызвать обратное (турбинное) вращение колес насоса в случае остановки работы установки, выше насосной уста-новки в НКТ устанавливают герметичный обратный клапан (рис. 1), который предотвращает переток жидкости в насос и облегчает последующий пуск насосной установки в работу. Одной из основных проблем, возникающих во время эксплуатации УЭЦН для добычи нефти, является наличие в откачиваемой жидкости твердых взвешенных частиц – механических примесей, образующих вместе с продуктами коррозии металла стальных труб НКТ шлам, который может осаждаться на клапан. Шлам, оседающий на шар и седло обратного клапана, вызывает осложнения в его работе, прежде всего приводит к износу герметизирующего узла и препятствует сохранению герметичности,  что  приводит  к  отказу насосного оборудования. Анализ при-чиннегерметичности (рис. 2) показал, что 73 % случаев выхода из строя обратных клапанов обусловлены оседанием шлама в клапанной паре «шар – седло» и 21 % – гидроабразивным износом. После остановки УЭЦН в случае на-рушенной герметичности обратного клапана напор столба жидкости в НКТ заставляет колеса насоса вращаться в обратном направлении. Это препят-ствует нормальному пуску электродвигателя из-за перегрузки по току. Чтобы восстановить способность насосной установки к пуску, требуется полностьюслить пластовую жидкость из колонны НКТ. Это увеличивает время непроизводительного простоя оборудования. Данная проблема отказа обратного клапана наиболее актуальна для УЭЦН, работающих в кратковременном или периодическом режиме, а также при аварийных и плановых отключениях оборудования. Применение способа защиты клапана, рассматриваемого в данной статье, позволяет увеличить наработку скважин на осложненном фонде с ранее установленными УЭЦН,

Рис. 1. Обратный клапан УЭЦН шарового типа

увеличить межремонтный период УЭЦН и сократить затраты на ремонт скважинного оборудования. На данный момент для предотвращения обратного вращения колес насоса после остановки УЭЦН применяются клапаны различных конструкций:

  • обратный клапан со шламоуловителем;
  • шаровый клапан;
  • тарельчатый клапан либо используются два клапана.

Однако осаждение шлама из НКТ усугубляет проблемы надежности клапанов, при этом у каждого из этих конструктивных решений есть свои ограничения по режимам применения:

  • применение  обратного  клапанасо  шламоуловителем  возможно  лишь на низкодебитных скважинах  (Qж< 60 м3 / сут);
  • применение шарового и тарельчатогообратных клапанов не исключает возможности обратного вращения рабочих колес центробежного насоса при поте-ре герметичности;
  • технология с применением двух кла- панов характеризуется образованием так называемой мертвой зоны, что при-водит к еще более быстрому засорению обратного клапана.

Все эти конструкции недостаточно эффективно обеспечивают герметичность клапана и безотказную работу оборудования при осаждении шлама на рабочие поверхности обратного клапана, нарушающего его герметичность. Замена материала, из которого выполнен обратный клапан, может уменьшить гидроабразивный износ, но не повысит его работоспособность из-за отложений шлама в зоне клапанной пары. Разработчики «РЕАМ-РТИ» по инициативе группы специалистов АО «Самара-нефтегаз» – нефтедобывающего предприятия ПАО «НК «Роснефть» нашли инновационное конструктивное решение для защиты существующих клапанов любой конструкции от оседания шлама и сохранения герметичности. Это защитный элемент, перехватывающий осаждающийся из НКТ шлам, изготовленный из проволочного проницаемого материала (ППМ),

Рис. 3. Схема положения защитного элемента из ППМ: а) в рабочем положении; б) при остановке

а)                                  б)

 

Рис. 4. Принцип работы защитного элемента из ППМ

подвижный в осевом направлении, который может быть установлен в НКТ как самостоятельный узел над клапаном (рис. 3) или встроен в клапаны существующих конструкций. Принцип работы защитного элемента из ППМ, встроенного в обратный клапан, показан на рис. 4. Разработанная кон-струкция защитного элемента защищена патентом на изобретение № 2686128. В этом случае защитный элемент устанавливается выше решетки обратного клапана. В процессе перекачки жид-кость, содержащая скважинные примеси,  свободно  омывает  защитный элемент и вымывает из него ранее осажденный из НКТ шлам, что становится возможным  благодаря  уникальным  свойствам ППМ – проницаемости и низ-кому гидравлическому сопротивлению. При остановке насоса шлам из НКТ оседает на защитный элемент, благодаря чему не попадает в зону клапанной пары и не нарушает его герметичность.При следующем пуске насоса защитный элемент приподнимается под напором среды, и осевшие механические частицы вымываются потоком и уносятся в НКТ. Происходит самоочищение защитного элемента. Специфическая форма защит-ного элемента способствует полному удалению шлама, состоящего из механических частиц и частиц коррозии НКТ, из зоны, которая при других конструкциях клапана оказывается «мертвой» –  запененной шламом.

Образец защитного элемента обратного клапана представлен на рис. 5.

На рис. 6 представлена структура ППМ. Одним из главных достоинств защитного элемента от «РЕАМ-РТИ» является свойство восстановления его работоспособности более чем до 90 % первоначальной при промывке обратным током жидкости при запуске оборудования. Процесс самоочистки показан на рис. 7. Низкое гидравлическое сопротивление материала ППМ не создает дополнительного сопротивления току перекачиваемой жидкости, а высокая эрозионная и коррозионная стойкость материала обеспечивает длительный срок службы. Проволочный проницаемый материал может быть выполнен с разной степенью фильтрации, от 5 до 500 мкм. Олеофобное покрытие элемента, сделанное также по авторской специальной технологии «РЕАМ-РТИ», обеспечивает свободное прохождение нефтесодержащей среды и предотвращает осажде-ние на поверхности защитного элемента тяжелых компонентов нефти (асфальтенов, смол и парафинов).

Использование защитного элемента из ППМ значительно снижает количество механических примесей, оседающих на обратный клапан и, главное, в зону клапанной пары. Таким образом, он повышает надежность работы клапана и сопряженного оборудования. Увеличиваются наработка скважин на осложненном фонде и межремонтный период УЭЦН.

Сведения о работе ЭЦН с использованием клапанов обратных с защитным элементом из ППМ

Рис. 5. Общий вид защитного элемента обратного клапана «РЕАМ-РТИ»

а)                                                                          б)

 

Рис. 7. Оседание и вымывание шлама с поверхности ППМ: а) вымывание осевших механических примесей при запуске УЭЦН; б) оседание механических примесей на защитном элементе при остановке УЭЦН

а)

 

б)

Рис. 6. Проволочный проницаемый материал: а) прядь; б) полотно

Опытно-промысловые испытания модернизированных клапанов проводились на месторождениях ПАО «Сургутнефтегаз», ПАО «НК «Роснефть» и других ведущих нефтедобывающихкомпаний и подтверждают эффективность его применения. Скважины-кандидаты  подобрались  по следующим критериям:

  • скважина, работающая в режиме автоматического повторного включения или в условно-постоянном режиме;
  • высокое содержание механических примесей;
  • наличие случаев негерметичности обратного клапана;

В настоящее время большая часть модернизированных обратных клапанов продолжает работать в составе установок и их наработка превышает 700 сут. Результаты испытаний модернизирован-ных клапанов представлены в таблице. Целями внедрения защитного элемента обратного клапана являются повышение надежности его работы и ускорение пусконаладочных работ при плановых остановках скважинного оборудования. Достигнутые результаты позволяют сделать вывод, что разработанная «РЕАМ-РТИ» концепция и конструкции защитного элемента на ее основе решают данные задачи. Предложенный защитный элемент может быть установлен на клапан любой конструкции шарового, тарельчатого, фланцевого типа, а также в НКТ в виде самостоятельного узла, что гарантирует максимальную широту и универсальность его применения.

ООО «РЕАМ-РТИ»
143902, РФ, Московская обл., г. Балашиха, ул. Советская, д. 36 Тел.: +7 (495) 149-00-90
e-mail: info@ream-rti.ru
https://ream-rti.ru/

Добавлено 02.02.2022; просмотров: 9041


Новые обзоры и публикации раздела Резинотехнические изделия

Фото Тема Дата Просмотров
Диафрагмы гидрозащиты «РЕАМ-РТИ» 14.12.2021 14708
Фильтрующие системы из ППМ от компании РЕАМ-РТИ 03.06.2021 34121


Вверх страницы