Оптимизация расчетов и конструктивных параметров компрессорного подъемника для увеличения производительности

Содержание

Введение

Глава 1. Эксплуатационная характеристика

1.1. Назначение и принцип работы компрессорного подъемника

1.2. Конструкция компрессорного подъемника

1.3. Конструктивные параметры узла клапана

1.4. Оптимизацию параметров клапанного узла с целью улучшения производительности компрессорного подъемника и повышение его надежности

Глава 2. Технологическая часть

2.1. Расчет параметров узла клапана

Глава 3. Охрана труда и окружающей среды

3.1. Охрана труда

3.2. Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы

ОПТИМИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМПРЕССОРНОГО ПОДЪЕМНИКА ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена необходимостью повышения эффективности эксплуатации нефтяных месторождений России в условиях естественного падения пластового давления и увеличения обводненности продукции скважин. Компрессорный подъемник (газлифт) является одним из наиболее распространенных методов механизированной добычи нефти, обеспечивающим подъем жидкости из скважин за счет энергии сжатого газа. Однако эффективность работы газлифтных установок напрямую зависит от правильности расчета технологических параметров и надежности конструктивных элементов, в частности клапанного узла. По данным Минэнерго России, на газлифтных скважинах добывается около 18% всей российской нефти, что подчеркивает важность совершенствования технологий и оборудования данного типа.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе достаточно высока. Теоретические основы газлифтной эксплуатации заложены в трудах А.Н. Адонина, Э.Д. Мухарского, Ю.П. Коротаева, И.Т. Мищенко, развитые в современных исследованиях РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, ТатНИПИнефть, ВНИИнефть. Однако вопросы оптимизации конструктивных параметров клапанного узла с учетом реальных эксплуатационных условий требуют дополнительной проработки.

Цель курсовой работы заключается в совершенствовании методов расчета и конструктивных решений компрессорного подъемника для повышения производительности скважин и надежности оборудования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить назначение, принцип работы и эксплуатационные характеристики компрессорного подъемника;
• проанализировать конструкцию компрессорного подъемника и особенности клапанного узла;
• рассмотреть существующие методы расчета конструктивных параметров узла клапана;
• выполнить расчет параметров узла клапана для конкретных скважинных условий;
• разработать рекомендации по оптимизации параметров клапанного узла с целью улучшения производительности и надежности.

Объектом исследования является компрессорный подъемник нефтяных скважин. Предметом исследования выступают технологические и конструктивные параметры клапанного узла газлифтной установки.

Методологическая база исследования включает теоретические методы гидродинамики многофазных потоков, технические расчеты параметров газлифта по методикам РД 153-39.0-109-01 и ГОСТ Р 51896-2002, анализ производственных данных эксплуатации скважин, нормативную базу Ростехнадзора.

Научная новизна работы состоит в уточнении расчетных зависимостей для определения оптимального диаметра седла клапана с учетом динамических нагрузок и режимов работы скважин.

Теоретическая значимость заключается в систематизации подходов к оптимизации конструктивных параметров газлифтного оборудования. Практическая значимость определяется возможностью применения разработанных рекомендаций для повышения производительности газлифтных скважин нефтегазодобывающих предприятий России.

Структура курсовой работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. Первая глава посвящена теоретическим основам работы компрессорного подъемника. Во второй главе выполнены технологические расчеты параметров клапанного узла. Третья глава рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуатации газлифтных установок.

ГЛАВА 1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1. Назначение и принцип работы компрессорного подъемника

Компрессорный подъемник (газлифт) представляет собой технологию механизированной добычи нефти, основанную на использовании энергии сжатого газа для подъема пластовой жидкости из скважины на поверхность. Метод широко применяется на нефтяных месторождениях России с начала XX века и получил особое развитие в период разработки крупных месторождений Западной Сибири, Урало-Поволжья и Северного Кавказа. Газлифтная эксплуатация скважин регламентируется требованиями Федерального закона от 21.02.1992 № 2395-1 «О недрах», правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности (ФНП № 03-2016) и отраслевыми стандартами [1, c. 15].

Назначение компрессорного подъемника состоит в обеспечении рентабельной эксплуатации скважин в условиях недостаточного пластового давления, когда естественная энергия продуктивного пласта не способна обеспечить фонтанирование или экономически целесообразный дебит. Газлифт эффективен при высокой обводненности продукции, наличии механических примесей, коррозионно-активных компонентов в пластовой жидкости, а также в скважинах с искривленным стволом, где применение штанговых насосов затруднено или невозможно [3, c. 42].

Принцип работы газлифтной установки основан на законах гидродинамики газожидкостных смесей. Сжатый газ (попутный нефтяной газ или газ внешнего источника) под давлением 4-12 МПа подается с поверхности по затрубному пространству или специальной газопроводной линии к башмаку колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) или к рабочему клапану. Газ вводится в поток пластовой жидкости через газлифтный клапан, установленный в колонне НКТ на расчетной глубине. При смешении газа с жидкостью происходит снижение плотности газожидкостной смеси в подъемнике, что приводит к уменьшению гидростатического давления столба жидкости и созданию условий для притока пластовой жидкости в скважину. Газожидкостная смесь поднимается по НКТ на поверхность, где происходит сепарация газа от жидкости [5, c. 78].

Различают две основные схемы работы газлифта. Компрессорная (закрытая) схема предполагает использование компрессорных станций для сжатия попутного нефтяного газа или газа из газопровода высокого давления. Бескомпрессорная (открытая) схема реализуется на месторождениях с высоким давлением газа в газосборной сети или при наличии источника газа под естественным давлением. В России преобладает компрессорная схема с централизованной подачей газа от компрессорных станций мощностью от 2 до 10 МВт к группам скважин [7, c. 134].

…