Как правильно выбрать размер насоса API для нефтяных скважин

В системах искусственного подъемаТрубный насос APIНасос является одним из важнейших компонентов, определяющих эффективность добычи нефти из скважины. При выборе трубных насосов многие операторы нефтяных месторождений часто предполагают, что больший размер насоса автоматически приведет к увеличению добычи. Однако на практике это не так. Неправильный выбор размера не только не приводит к увеличению добычи, но и может вызвать множество проблем, включая газовые пробки, гидроудары, повышенное энергопотребление, перегрузку штанг и частые ремонты скважины.

ВыборТрубный насос APIПри выборе размеров следует учитывать широкий спектр факторов, включая глубину скважины, суточный объем добычи жидкости, вязкость сырой нефти, содержание газа и песка. Как правило, глубина скважины определяет нагрузку на систему, а суточный объем добычи жидкости определяет окончательные параметры диаметра насоса; поэтому в процессе выбора приоритет следует отдавать балансу между производственными потребностями и надежностью оборудования.

Таблица выбора глубины скважины для трубного насоса API типа TH

Рекомендации по выбору трубных насосов TH на основе суточного объема перекачиваемой жидкости.

На практике многие инженеры отдают приоритет суточному объему добычи жидкости, а не глубине скважины.

Что включает в себя расчет размеров трубных насосов по стандарту API?

При выборе трубных насосов многие специалисты по закупкам изначально сосредотачиваются в первую очередь на диаметре насоса. Однако на самом деле,Трубный насос APIПодбор размера включает в себя гораздо больше, чем просто диаметр ствола насоса; он включает в себя ряд важных параметров.

Как правило, при выборе трубного насоса в первую очередь учитываются следующие характеристики:

Отверстие насоса

Диаметр поршня

Длина ствола

Совместимый размер трубки

В совокупности эти параметры определяют теоретический рабочий объём, объёмный КПД и рабочую нагрузку трубного насоса.

Рассмотрим в качестве примера трубный насос API типа TH. Его типичные характеристики включают:

Различные технические характеристики соответствуют разным объемам добычи жидкости и требованиям к состоянию скважины; поэтому выбор оборудования должен анализироваться с учетом фактических условий добычи.

Пять ключевых факторов, влияющих на выбор типоразмеров насосов API для трубчатых систем.

1. Глубина скважины

Глубина скважины является одним из важнейших факторов при определении оптимального размера трубного насоса.

С увеличением глубины скважины увеличивается и длина колонны насосных штанг, что приводит к увеличению системных нагрузок и значительному повышению давления на трубный насос. Слепой выбор насосного агрегата большей мощности исключительно ради увеличения производительности может привести к увеличению нагрузок на насосные штанги, ускоренному износу оборудования и даже к таким проблемам, как поломка штанг.

В случае глубоководных скважин крайне важно найти баланс между вытеснением жидкости и несущей способностью конструкции.

Толстостенный трубный насос типа TH имеет усиленную конструкцию корпуса; по сравнению со стандартными конструкциями он обладает превосходной механической прочностью, что делает его идеально подходящим для длительной эксплуатации в глубоких скважинах и условиях высоких нагрузок.

2. Ежедневное производство жидкости

Суточный объем добычи жидкости служит наиболее прямым ориентиром при выборе трубного насоса.

Скважины с различным уровнем добычи демонстрируют существенные различия в требованиях к вытеснению жидкости.

Вообще говоря:

Важно отметить, что хотя больший диаметр насоса теоретически может обеспечить больший объем вытеснения, этот потенциал может быть реализован только при достаточной пропускной способности пласта по подаче жидкости.

Если запаса жидкости в пласте недостаточно, слепое увеличение диаметра насоса приведет к снижению скорости заполнения насоса, что, в свою очередь, снизит общую эффективность добычи.

3. Вязкость масла

Вязкость сырой нефти напрямую влияет на характеристики потока жидкости.

В скважинах, добывающих высоковязкую тяжелую нефть, скорость поступления жидкости в насосный ствол относительно низкая. Если выбрать насос увеличенной мощности, высока вероятность того, что насосный ствол будет испытывать недостаток жидкости.

Основная причина распространенной ситуации на месторождениях, когда диаметр насоса увеличивается, а объем добычи не возрастает, заключается в том, что не учитывается влияние вязкости сырой нефти на эффективность заполнения.

Следовательно, в условиях эксплуатации с высокой вязкостью инженеры обычно применяют комплексный подход, включающий одновременную регулировку следующих параметров:

• диаметр насоса

• Длина хода

• Скорость перекачки

вместо того, чтобы просто увеличивать размер ствола насоса отдельно.

4. Содержание газа

Скважины с высоким газожидкостным соотношением представляют собой одну из распространенных сложных эксплуатационных ситуаций, встречающихся в нефтедобыче.

Когда в трубчатый насос попадает большой объем свободного газа, это легко может привести к явлению, известному как газовая пробка. Газовая пробка препятствует надлежащему заполнению насоса жидкостью, что приводит к значительному снижению производительности.

Многие ошибочно полагают, что увеличение диаметра насоса решит проблемы недостаточной производительности; однако в действительности, если проблема с газом останется неконтролируемой, использование трубного насоса большего диаметра может фактически усугубить явление газовой пробки.

Поэтому в скважинах с высоким содержанием газа особое внимание следует уделять следующим факторам:

• эффективность разделения газа и жидкости

• эффективность наполнения насоса

• Фактическая пропускная способность по подаче жидкости

Только после тщательной оценки этих факторов можно определить подходящий размер трубного насоса.

5. Содержание песка

Наличие песка в скважинах является одной из основных причин износа трубных насосов.

Частицы песка непрерывно истирают следующие компоненты:

• Поверхность поршня

• Внутренняя стенка ствола насоса

• Перемещающийся клапанный узел

• Стоячий клапанный узел

Если размер насоса выбран неправильно, что приводит к чрезмерной скорости потока жидкости, скорость износа еще больше ускорится.

Следовательно, при выборе насоса для нефтяных скважин с высоким содержанием песка необходимо учитывать не только его производительность, но и следующие аспекты:

• Выбор износостойких материалов

• Конструкция клапанных узлов

• Контроль скорости потока жидкости в разумных пределах.

Правильно подобранный размер насоса позволяет эффективно снизить износ и продлить срок службы оборудования.

Как рассчитывается производительность трубного насоса API?

Теоретический рабочий объём трубного насоса в основном зависит от таких факторов, как площадь плунжера, длина хода поршня, скорость откачки и объёмный КПД.

Q = A × S × N × n

Где:

• В: Теоретическое перемещение

• А: Область поршня

• S: Длина хода

• N: Скорость накачивания (ходов в минуту)

• η: Объемная эффективность

Как показывает формула, чем больше диаметр насоса, тем больше площадь плунжера и, следовательно, тем выше теоретический рабочий объём.

Однако в реальных производственных процессах на этот процесс также влияют следующие факторы:

• Емкость резервуара для подачи пластовой жидкости

• Газовые помехи

• Содержание песка

• Вязкость сырой нефти

• эффективность наполнения насоса

Следовательно, теоретическое перемещение не соответствует фактическому объему производства.

Какие проблемы могут возникнуть при выборе насоса с трубами стандарта API неправильного размера?

Избыточный размер

Если насос для труб имеет избыточную мощность, это может привести к следующим последствиям:

• Повышенный риск образования газовой пробки.

• Частое гидроудары

• Повышенные нагрузки на насосные штанги

• Повышенное энергопотребление двигателя

• Более высокие затраты на техническое обслуживание

Кроме того, в скважинах с недостаточным притоком жидкости насосы, установленные на трубах с избыточной мощностью, часто не обеспечивают ожидаемых темпов добычи.

Недостаточный размер

Если насос для труб недостаточно мощный, могут возникнуть следующие проблемы:

• Недостаточное перемещение

• Снижение эффективности производства

• Недостаточная грузоподъемность

• Снижение рентабельности разработки скважин.

Таким образом, основной принцип выбора трубного насоса заключается не в том, что чем больше, тем лучше, а в обеспечении его надлежащего соответствия конкретным условиям скважины.

ВПочему трубный насос API типа TH подходит для сложных нефтяных скважин?

Трубчатый насос типа TH имеет толстостенную конструкцию корпуса, соответствующую стандарту API 11AX.

По сравнению со стандартными конструкциями, TH-тип обладает следующими характеристиками:

• Конструкция ствола насоса с толстыми стенками

• Более высокая механическая прочность

• Превосходная износостойкость

• Подходит для применения в глубоких скважинах.

• Подходит для насосных систем большой мощности.

• Поддерживает различные конфигурации спецификаций.

• Совместим с широким диапазоном диаметров трубок.

Диапазон его размеров составляет от 1,25 до 3,75 дюймов, что позволяет удовлетворить разнообразные производственные потребности различных нефтяных скважин.

Для нефтяных скважин, требующих длительной и стабильной работы, трубный насос типа TH повышает надежность оборудования и снижает частоту технического обслуживания, одновременно обеспечивая оптимальную эффективность добычи.

Пример проекта по освоению российского нефтяного месторождения.

В последние годы на российском нефтепромысловом рынке наблюдается непрерывный рост спроса на оборудование для искусственного подъема нефти, соответствующее стандарту API.

В ходе совместного проекта на российском нефтяном месторождении заказчик предъявил жесткие требования к насосам искусственного подъема, желая получить оборудование, способное выдерживать длительную непрерывную работу, обеспечивая при этом стабильную и надежную добычу.

Для решения конкретных задач заказчика наша техническая команда подобрала наиболее подходящие продукты, исходя из фактических характеристик скважины. Мы предоставили комплексное решение для насосного оборудования, полностью соответствующее стандартам API, и строго придерживались строгих протоколов производства, контроля качества и инспекции на протяжении всего процесса.

После завершения изготовления насосы прошли тщательную проверку размеров, оценку производительности и заводские приемочные испытания, прежде чем были успешно доставлены на объект заказчика для эксплуатации.

Успешная реализация этого проекта еще раз подтвердила надежность насосов искусственного подъема, соответствующих стандарту API, в сложных условиях эксплуатации на нефтяных месторождениях, а также заложила прочную основу для долгосрочного сотрудничества между обеими сторонами.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли лучше использовать насос с трубками большего диаметра (API)?

Нет. Соответствующий размер трубного насоса следует выбирать на основе всесторонней оценки глубины скважины, объема добычи, производительности подачи жидкости и свойств жидкости.

Обязательно ли использовать мощный трубный насос для глубоких скважин?

Не обязательно. Для глубоких скважин крайне важно учитывать как нагрузку на колонну штанг, так и устойчивость оборудования; простой выбор большего размера не гарантирует пригодности.

Как следует выбирать размер трубного насоса для скважин с высоким содержанием газа?

Для скважин с высоким содержанием газа приоритет следует отдавать снижению риска газовой пробки и обеспечению достаточной скорости заполнения насоса; не следует слепо выбирать насос большего диаметра.

Подходят ли крупногабаритные трубные насосы для скважин, содержащих песок?

Для этого необходима всесторонняя оценка, основанная на содержании песка и связанном с этим риске абразивного износа; эффективный контроль скорости потока жидкости зачастую более важен, чем максимальное вытеснение.

Для каких условий эксплуатации подходят трубные насосы типа TH?

Трубные насосы типа TH предназначены для использования в глубоких скважинах, в условиях высоких нагрузок и в средах эксплуатации, где высокая надежность оборудования является критически важным требованием.

В чём заключается значение стандарта API 11AX?

API 11AX — это производственный стандарт для насосов искусственного подъема, широко используемый в международной нефтяной промышленности. Он обеспечивает взаимозаменяемость продукции, надежность и стабильное качество.

Выбор типоразмера трубного насоса API напрямую влияет на эффективность добычи из скважины, срок службы оборудования и эксплуатационные расходы. Правильный процесс выбора требует всесторонней оценки ключевых факторов, таких как глубина скважины, суточный объем добычи жидкости, вязкость сырой нефти, содержание газа и песка, а не простого стремления к максимально возможному диаметру насоса. Для нефтяных скважин, работающих в сложных условиях, выбор трубного насоса типа TH — соответствующего стандарту API 11AX, обладающего надежной конструкцией и хорошо подходящего к конкретным условиям скважины — не только помогает повысить эффективность добычи, но и снижает затраты на техническое обслуживание, тем самым способствуя достижению более стабильных и экономически целесообразных целей развития нефтяного месторождения.