Разработка ученых Пермского Политеха повысит срок службы оборудования по выкачке нефти

Легкоизвлекаемая нефть в России стремительно сокращается, поэтому для обеспечения спроса на экспортном и внутреннем рынках необходимо вводить разработку новых месторождений, в том числе трудноизвлекаемых запасов. На сегодня их объем составляет порядка 3,4 млрд т. Но специфика добычи таких ископаемых требует существенных затрат и применения новых технологий. Одним из перспективных видов оборудования для добычи нефти из наклонно-направленных скважин и скважин с боковыми стволами являются насосные установки с канатными штангами. Их располагают в месте интенсивного набора кривизны для соединения станка-качалки с насосом. У оборудования высокая эффективность, но из-за недопустимого изгиба при провисании колонна может отказать, и вся установка выйдет из строя.

Для добычи нефти из наклонно-направленных скважин и скважин с боковыми стволами активно используют насосную установку с канатной штангой. Она применяется в качестве вставки в обычную колонну насосных штанг и устанавливается в месте интенсивного набора кривизны. Ее можно представить как гибкую нерастяжимую тяжелую нить, которая повисает в пространстве скважины между станком-качалкой и глубинным насосом. Основная функция элемента – передача возвратно-поступательного движения для обеспечения откачки нефти.

При эксплуатации скважин в осложненных горно-геологических и технических условиях возможна разгрузка колонны насосных штанг. Используемая при этом канатная штанга испытывает сжатие, которое приводит к разрушению каната, его неисправному состоянию, поломке, простою и, в итоге, ремонту техники. В среднем это снижает наработку насосных установок в 2 раза, требует остановки работы оборудования и весьма затратной замены насосной штанги.

Ученые Пермского Политеха нашли способ решить проблему, закрепляя канатную штангу в нужном положении специальными устройствами – центраторами.

– Их конструкция должна представлять из себя бандажную втулку с концевыми упорами снаружи, которые крепятся на канатной штанге и обеспечивают ей прямолинейное положение. Их устанавливают в тех местах, где необходимо обеспечить устойчивость штанги при воздействии максимальной сжимающей нагрузки, – комментирует Анна Иванченко, старший преподаватель кафедры горной электромеханики ПНИПУ.

– Согласно нашей методике, центраторы устанавливаются в месте максимального отклонения канатной штанги от траектории скважины. Нужная точка рассчитывается с помощью математических уравнений. Следующее место установки определяется на участке от уже установленного центратора до нижней точки штанги и так далее, – рассказывает Валерий Зверев, доцент кафедры горной электромеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.

Благодаря установке центраторов канат не занимает изогнутое положение в колонне. Предложенный учеными Пермского Политеха способ эксплуатации обеспечивает устойчивость канатной штанги при зависании, позволяет сохранить ее работоспособность и продлить срок службы скважинного оборудования. Это значительно сокращает расходы на добычу трудноизвлекаемой нефти в России. Политехники уже подали заявку на патент изобретения, в данный момент она находится на рассмотрении.

Статья опубликована в журнале «Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горно-шахтного и нефтепромыслового оборудования», т. 1, 2024.

Фото: tuchodi, flickr.com