м
опыт
СТУПЕНИ УЭЦН
С НИЗКИМ СОЛЕОТЛОЖЕНИЕМ
Ю. МЕРКУШЕВ, Д. КРАЕВ, О. ВИНОГРАДОВ, ООО "Ижнефтепласт" Д. МАРКЕЛОВ, ОАО "Юганскнефтегаз"
В настоящее время на месторождениях Западной Сибири из-за старения скважин и применения интенсификации добычи нефти в значительной степени возросла обводненность скважин и, как следствие, повышение солеотложения. По данным НГДУ «Мамонтовнефть» (ОАО «Юганскнефтегаз»), 41% отказов УЭЦН происходит по причине соле-отложения.
Одним из важных факторов, осложняющих работу ЭЦН, является отложение неорганических соединений (солей) на поверхностях рабочих органов. В результате отложения солей происходит ухудшение гидродинамических характеристик, увеличиваются вибрации, что приводит ЭЦН к снижению наработки на отказ.
В настоящее время известно более 50 природных минералов и продуктов коррозии, входящих в состав солевых отложений в рабочих органах ЭЦН. По процессу отложения весь состав солей можно разделить на три условных группы.
Первая - растворимые минералы. Соли данной группы при изменении термобарических условий из пластовой жидкости выпадают в осадок и откладываются на поверхностях рабочих органов. Эта группа является наиболее многочисленной и в основном представлена сульфатами и карбонатами. В ней преобладают такие распространенные минералы, как
карбонат кальция (кальцит, арагонит, фатерит) СаС03, магнезит МдС03, гипс СаБ04^2Н20, сульфид железа РеБ.
Вторая группа - нерастворимые породообразующие минералы. Соли этой группы откладываются в местах завихрений и застойных зонах перетекающей жидкости, налипая на концентраторы солеотложений (шероховатые поверхности с высокой адгезией, продукты коррозии, отложения солей первой группы). Распространенные представители группы: кварц БЮ2, пирит РгБ2, полевые шпаты, доломит, гидрослюдистые минералы.
Третья группа - продукты коррозии, образующиеся на поверхностях рабочих органов при воздействии агрессивной среды. При перекачке пластовой жидкости на рабочие органы воздействует сложная по составу агрессивная среда, содержащая углеводороды, воду, хлориды, сульфаты, органические кислоты, сероводород, диоксид углерода. Действие среды усугубляется периодически закачиваемой серной или соляной кислотой в целях промывки насоса от солей. В результате происходит сложный, многостадийный процесс коррозии. Его продукты -разнообразные агрегаты, окрашивающие солеотложения в коричневый, бурый, черный цвета. Коррозия приводит к разрушению гладкой поверх-
ности рабочих органов и служит дополнительным центром кристаллизации. Данные соединения представлены в основном сульфатами, окислами и гидроокислами. Самые распространенные представители данной группы: трехсернистое железо Ре2Б3, куприт Си20, атакамит Си2С1(0Н)3, магнетит Ре304.
Действие агрессивной среды и процессы коррозии особенно усиливаются при большой обводненности (более 80%).
Исходя из состава солей и процессов их отложения можно выделить три основные причины солеот-ложения в рабочих органах ЭЦН.
Первая - определенный состав пластовой жидкости - высокая обводненность (более 80%), наличие растворенных и нерастворенных природных минералов, а также агрессивной среды.
Вторая причина - эксплуатационная:
- изменение термобарических условий в скважине, либо в насосе, приводящее к выпадению в осадок некоторых соединений первой группы. Так, смещение рабочей зоны в левую часть гидродинамической характеристики приводит к повышению температуры перетекающей жидкости и увеличению кавитацион-ных процессов и, как следствие, выпадению в осадок, в частности, карбоната кальция;
- смешивание пластовых вод с закачиваемыми водами другого состава при мероприятиях ППД может привести к образованию солеобразующих соединений и агрессивной среды.
Третья причина - конструктивное исполнение ЭЦН:
• образование вихрей и застойных зон;
• адгезия, т. е. сцепление приведенных в контакт разнородных твердых или жидких тел (фаз);
• коррозия поверхностей рабочих органов; а при этом она приводит к разрушению гладкой поверхности и служит дополнительным очагом кристаллизации отложений;
• кроме того, процесс солеотло-жения связан с проявлением сил
Основные причины отказов УЭЦН в НГДУ «Мамонтовнефть» (ОАО «Юганскнефтегаз»)
опыт
электростатического характера (возникновение гальванопар). Процесс образования отложений имеет адсорбционный механизм (т. е. происходит концентрирование вещества, в данном случае - солеотложений из объема фаз на поверхности раздела между ними): гидратированные ионы минеральных солей имеют электрический заряд и уже при слабом воздействии с электрически неоднородной поверхностью металла рабочих органов и при малых скоростях потока в застойных зонах выходят из раствора и адсорбируются на поверхностях.
Большинство из перечисленных проблем возможно решить, применяя ступени для ЭЦН с низким солеотло-жением. Главная идея заключается в том, что проточные каналы направляющего аппарата и рабочее колесо выполнены из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Учитывая вероятность возникновения высоких температур и работы в агрессивных средах, были выбраны соответствующие теплостойкие, хим-стойкие ПКМ.
Применение в данных ступенях ПКМ существенно уменьшает солеот-ложение, т. к. они:
1. нейтральны к коррозии (в ряде случаев центрами кристаллизации солей на «металлических» по-
верхностях являются продукты коррозии);
2. не создают гальванопар;
3. имеют намного меньшую шероховатость по сравнению со своими "металлическими" аналогами, т. к. изготавливаются методом литья под давлением в формы с высокой чистотой оформляющих поверхностей;
4. имеют низкую адгезию (способность налипания).
Кроме того, малый вес рабочих колес и низкое солеотложение зна-
чительно уменьшают вибрации ротора и износ трущихся поверхностей.
В настоящее время ступени проходят успешные испытания в ряде нефтяных компаний. В ОАО «Юганскнефтегаз» сравнительная наработка насоса на отказ по скважине № 30218 (фонд солеобразующих скважин, куст 500А, глубина опускания - 2150 м) составила 171 сутки (данные на 02.02.2005) против 48 суток до внедрения (ступень из серого чугуна). В ОАО «Татнефть» наработка на отказ составила 443 суток. ■
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.