Приложение F (справочное). Указания по эксплуатации

Приложение F
(справочное)

Указания по эксплуатации

F.1 Общие положения

Настоящее приложение предоставляет потребителю/заказчику общую информацию о принятой практике в области безопасной эксплуатации систем винтовых насосов.

F.2 Процедуры по вводу в эксплуатацию

Рекомендуемая процедура пуска ВН включает предпусковой контроль.

Примечание - Для определенного типа скважин могут потребоваться специальные процедуры запуска, предотвращающие чрезмерную добычу газа в ВН. Может потребоваться консультация с поставщиком/изготовителем.

F.3 Предпусковой контроль

Важно убедиться, чтобы насос вращался в правильном направлении после пуска. Поскольку ВН является насосом прямого вытеснения, он может качать жидкость в любом направлении. Если насос запускается в "сухом режиме", статор может быть поврежден из-за нехватки смазки. Если вращения будут произведены в обратном направлении, это приведет к отвинчиванию приводной колонны.

Перед пуском установки ВН должны быть произведены следующие действия:

a) вкл/выкл первичный привод, чтобы проверить правильное направление вращения наземного привода;

b) обеспечить соответствие следующим условиям:

- крепления полированного штока затянуты должным образом;

- максимальный выступ полированного штока над наземным приводом не превышает рекомендованную поставщиком/изготовителем величину (обычно меньше 0,3 м);

- все защитные устройства относительно вращающихся частей на наземном приводе установлены;

- подшипники и сальниковая коробка достаточно смазаны и герметичны;

- набивной сальник не перетянут;

- все клапаны выкидной линии от устья скважины до резервуара или сборной линии открыты;

- тормозная система работает. Подробные процедуры описаны в ГОСТ Р 55850-2013;

- наземный привод установлен согласно спецификациям поставщика/изготовителя, с соответствующими уровнями масла и натяжением ремня. Подробные процедуры рассмотрены в ГОСТ Р 55850-2013;

- параметры отключения корректно установлены в системе управления насоса с функцией отключения давления в зависимости от статуса системы сбора, т.е. если система отключается, то сигнал отключения посылается напрямую в скважину, чтобы не допустить работы насоса, когда скважина остановлена;

c) перед запуском записать показания уровня жидкости скважинного датчика по минимальному погружному давлению.

F.4 Процедура пуска

При пуске винтового насоса рекомендуется выполнение следующих шагов:

a) выполнить процедуры по охране здоровья, безопасности и окружающей среды, т.е. обеспечить информирование о планируемом пуске и предупреждении всего персонала о возможных рисках;

b) поставить переключатель двигателя на позицию выключения;

c) включить главный выключатель на панели электропитания (если применимо) и присоединить амперметр для измерения силы тока в момент пуска и работы насоса;

d) установить регулятор скорости (если применимо) на наименьшую частоту вращения;

e) включить двигатель; записать показатель стартового тока двигателя (если применимо);

f) понаблюдать за работой системы в течение приблизительно 1 мин с целью выявления необычного шума или вибрации;

g) выключить двигатель для проверки функциональности тормозной системы. Если никаких проблем во время отключения не обнаружено, перезапустить двигатель;

Примечание - Многократный перезапуск может привести к перегреву тормозной системы, что может привести к опасной ситуации.

h) закрыть клапан выкидной линии для проверки правильной настройки и функционирования выключателя высокого давления. Если никаких проблем не обнаружено, открыть клапан выкидной линии и перезапустить двигатель;

I) проверить устье скважины, наземный привод и выкидную линию на наличие утечек;

j) проверить, чтобы показатели крутящего момента и частоты вращения были установлены в пределах заданных поставщиком/изготовителем ограничений;

k) следовать РЭ по постепенному увеличению частоты вращения для защиты оборудования, например, уменьшить влияние песка;

I) настроить частоту вращения таким образом, чтобы подача насоса соответствовала показателю производительности скважины. Обычно необходимо часто настраивать скорость для обеспечения желательного динамического уровня жидкости или уровня погружения насоса;

m) провести испытания на пробную эксплуатацию скважины для подтверждения соответствия установленным требованиям поставщика/изготовителя;

n) наблюдать работу скважины в течение 24 ч для достижения стабилизации уровня жидкости и производительности;

о) ежедневно измерять уровень жидкости и записывать показатели давления скважинных измерительных приборов и испытаний пробной эксплуатации скважины для подтверждения достоверности исходных и расчетных данных, и определения работы ВН в пределах технических спецификаций;

р) по возможности избегать частых выключений и перезапусков.

F.5 Отключение

При отключении насосной системы рекомендуется выполнение следующих шагов:

a) ознакомиться с историей работы и эксплуатации скважины: скорость, уровень подачи, крутящий момент, ограничения в работе и др.;

b) выполнить процедуры по охране здоровья, безопасности и окружающей среды, т.е. обеспечить информирование всех сторон о планируемом выключении и предупреждении всего персонала о возможных рисках;

c) медленно снизить частоту вращения и позволить системе стабилизироваться;

d) остановить приводной двигатель после стабилизации системы;

e) проверить непредусмотренное обратное вращение. Проследить функционирование тормозов и скорость обратного вращения;

f) если тормоза не работают, принять меры предосторожности на месте производства работ до окончательной остановки системы.

Примечание - Нельзя приближаться к наземному приводу до полной остановки обратного вращения;

g) заблокировать систему и поставить отметку.

Примечание - После выключения наземного привода и остановки обратного вращения сохраняется вероятность дополнительного обратного вращения. Это дополнительное вращение возникает из-за уровня жидкости в НКТ, компенсированной уровнем жидкости обсадной колонны, проходящей через насос обратным потоком. Осторожно подходите к установке и производите демонтаж крепления полированного штока и системы наземного привода.

F.6 Контроль исправности системы

F.6.1 Общие положения

Контроль исправности системы означает процесс проведения периодических или постоянных измерений и оценки условий эксплуатации и характеристик насосной системы. Целью мониторинга насосной системы является оптимизация производственного процесса, обнаружение неисправностей и ведение учетной документации по добыче. Дополнительные производственные параметры, такие как КПД насоса, рассчитываются на основании измеряемых производственных величин и эксплуатационных параметров. Таблица F.1 содержит перечень параметров, которые могут быть измерены или рассчитаны.

Таблица F.1 - Рекомендуемые замеренные и расчетные параметры

Добыча (замеренная)	Замеренные параметры	Расчетные параметры
Общий расход жидкости	Частота вращения насоса	Чистый расход жидкости
Жидкость, закачиваемая в скважину	Гидравлическое давление	Расход газа через насос
Пескопроявление	Ток электродвигателя	Объем песка
Добыча (замеренная)	Замеренные параметры	Расчетные параметры
Обводненность	Крутящий момент полированного штока	Объемный КПД насоса
Общий расход газа	Давление на головке НКТ	Давление на входе в насос
Объем газа в затрубном пространстве	Давление на устье обсадной колонны	Давление на выходе из насоса
Добыча (замеренная)	Замеренные параметры	Расчетные параметры
Уровень жидкости	Давление на входе в насос	Дифференциальное давление в насосе
Вязкость жидкости	Давление на выходе из насоса	Крутящий момент полированного штока. Осевая нагрузка на полированный шток

F.6.2 Измеряемые производственные параметры

F.6.2.1 Общая масса жидкости

Показатель общей массы жидкости определяется производительностью скважины в испытательном сепараторе в течение нескольких часов. Обычно этот показатель определяется на основании изменений массы в резервуаре или объеме жидкости (для негазированных жидкостей). В случаях, когда добываемая жидкость содержит газ, измеренный на поверхности объем жидкости не характеризует напрямую объем жидкости, откачиваемой скважинным насосом, ввиду расширения и растворения газа.

F.6.2.2 Закачиваемая жидкость

Закачиваемая жидкость вводится в скважину либо напрямую в затрубное пространство, либо через отдельную колонну. Закачиваемой жидкостью может быть вещество химической обработки, вода, смазки или растворители, предназначенные для интенсификации добычи нефти, снижения вязкости или контроля содержания песка. Показатель закачивания жидкости для увеличения противодавления должен контролироваться для оценки притока в скважину на основе измерений общего уровня добытой жидкости на поверхности.

F.6.2.3 Абразивное воздействие песка и обводненность пласта

Абразивное воздействие песка и обводненность пласта обычно определяют на основе испытаний образцов добываемой жидкости на центрифуге. Как правило, образцы жидкости берут с устья скважины. Хотя результаты испытаний образцов могут быть достаточно достоверными и точными, они могут быть не характерными для средней добытой жидкости из-за неравномерного или пульсирующего потока воды или песка.

F.6.2.4 Уровень жидкости

Уровень жидкости вместе с геометрией ствола скважины и расчетной плотностью жидкости в кольцевом пространстве используют для расчета давления на приеме скважинного насоса. Интерпретация результатов величины уровня жидкости могут быть субъективными, и трудно точно определить фактический показатель взаимодействия жидкости и газа в затрубном пространстве в связи с присутствием вспененной нефти (эмульсии).

F.6.2.5 Суммарный показатель добываемого газа

Суммарный показатель добываемого газа обычно измеряют с испытаниями на определение показателей жидкости. Суммарный показатель добываемого газа включает в себя уровень затрубных газопроявлений вместе с добытым газом внутри насоса. Точные измерения объемов газа очень важны, так как они оказывают непосредственное влияние на среднюю плотность столба жидкости как в НКТ, так и в затрубном пространстве.

F.6.2.6 Затрубный газ

Показателем затрубного газа называют порцию произведенного газа, не проходящего через насос. Выделение затрубного газа из общего показателя газа позволяет получить величину газосодержания внутри насоса. Корректировка уровня расхода газа в насосе для внутрискважинных условий может обеспечить более точные расчеты фактического КПД насоса (для дополнительной информации см. приложение G).

F.6.2.7 Вязкость жидкости

Вязкость обычно измеряют на образцах добытой жидкости. Сюда может быть включена также водонефтяная эмульсия. Показатель вязкости жидкости используют для расчета потерь давления в НКТ с целью получения более точной оценки работы насоса, в частности, измерения давления на приеме, дифференциального давления и крутящего момента.

F.6.3 Измеряемые эксплуатационные параметры

F.6.3.1 Подача насоса

Подачу насоса используют при расчете КПД насоса и обычно контролируют непосредственно с привода с регулируемой частотой вращения. Подача насоса может меняться из-за влияния внешней температуры в гидравлической системе, износа наземного оборудования или изменений загрузки насоса.

F.6.3.2 Гидравлическое давление или ток электропривода

Эти величины обеспечивают косвенный контроль крутящего момента полированного штока. Ежедневный мониторинг не позволяет обнаруживать кратковременные изменения крутящего момента, тем не менее, является достаточным для оценки общих эксплуатационных условий в скважине. Крутящий момент полированного штока может быть также измерен непосредственно с пульта управления регулируемого привода.

F.6.3.3 Давление на устье НКТ

Давление на устье скважины необходимо для расчета давления на выходе насоса

F.6.3.4 Давление на устье обсадной колонны (затрубное давление)

Давление на устье обсадной колонны необходимо для расчета давления на приеме насоса.

F.6.4 Расчетные параметры добычи

Различные параметры учета добычи, например, фактический расход жидкости, нефти, воды и объем пескопроявлений обычно рассчитывают. Это делают, исходя из общего расхода жидкости, жидкости для увеличения противодавления на пласт, уровня абразивного воздействия песка и обводненности скважинной продукции.

F.6.5 Расчетные параметры эксплуатации

F.6.5.1 Объемный КПД насоса

Объемный КПД винтового насоса рассчитывают на основании внутрискважинной производительности насоса, скорости насоса и показателя общего расхода жидкости. На КПД насоса влияют такие факторы как свойства добываемой жидкости, технологический режим, техническое состояние насоса. Наблюдение за КПД насоса в течение определенного времени помогает в обнаружении неполадок насоса, определении износа, выявлении ограничений на присутствие примесей и утечек в трубах (дополнительная информация приведена в приложение G).

F.6.5.2 Давление на выходе из насоса

Давление на выходе из насоса можно измерить с помощью показателя давления на устье скважины, знания свойств жидкости, геометрии ствола скважины и потерь потока в НКТ. Расчет предполагает наличие многих условий, поэтому результат может представлять собой приблизительное значение. Давление на выходе из насоса можно также измерить непосредственно с помощью прибора для измерения внутрискважинного давления. Показатель давления на выходе является хорошей характеристикой нагрузки насоса и может быть определяющим фактором при выборе подачи насоса.

F.6.5.3 Давление на входе в насос

Давление на входе в насос может быть измерено с помощью уровня жидкости в кольцевом пространстве и уровня газового потока, с учетом геометрии стволу скважины, или же непосредственно с помощью прибора для измерения внутрискважинного давления. Детальный мониторинг давления на входе в насос играет важную роль в процессе успешного регулирования частоты вращения насоса, чтобы не допустить поломки насоса при увеличении расхода жидкости, особенно в скважинах с низким гидродинамическим забойным давлением.

Для того чтобы полностью использовать возможности насосной системы, давление на входе в насос должно быть уменьшено, чтобы увеличить приток жидкости в скважину. Низкое давление на приеме насоса может повлиять на работу насоса, что приводит к снижению эффективности и производительности

F.6.6 Крутящий момент полированного штока

Крутящий момент полированного штока является важным параметром в оценке величины нагрузки колонны штанг, нагрузки наземного оборудования, в определении проблем с нагнетанием и в оценке работы насоса. Крутящий момент полированного штока обычно рассчитывают на основе показателя тока электродвигателя и скорости насоса.

F.6.7 Осевая нагрузка полированного штока

Осевую нагрузку полированного штока обычно рассчитывают на основе подвешенной массы приводной колонны, дифференциального давления насоса и геометрии рабочих органов насоса. Осевую нагрузку полированного штока редко измеряют напрямую.

F.7 Диагностика системы

Большинство винтовых насосных систем работают без какой-либо автоматической системы контроля. В большинстве случаев измерения взяты из основные параметров, приведенных в таблице F.1. В промежутках между оценками бывают периоды, когда либо насос работает чрезмерно интенсивно и скважина опорожняется (что увеличивает риск повреждения насоса), либо насос вращается чрезмерно медленно, так что система не добывает жидкость на максимально возможном уровне.

F.8 Система выявления неисправностей

Периодически возникают проблемы с работой винтовых насосных систем после их бесперебойной эксплуатации в течение определенного периода времени. Причины неисправностей и руководства по их устранению указаны в таблице F.2.

Таблица F2 - Руководство по устранению неисправностей

Возможная причина

Видимая проблема

Предлагаемое решение

Нет производительности

Производительность падает

Периодическая производительность

Насос не выключается

Заклинивание двигателя при нагнетании

Перегрев двигателя

Чрезмерная мощность

Повышенный шум и вибрация

Износ деталей насоса

Чрезмерный износ сальника

Негерметичность сальника

Блокировка насоса

Износ выше максимально рекомендуемого

X

X

Выбрать правильную подгонку ротора, снизить скорость насоса

Разделение насосно-компрессорных штанг

X

X

Найти отделенную штангу и заменить

Разделение НКТ

X

X

X

Затянуть новую НКТ в достаточной мере

Не отвечающий требованиям флюид (пластовый или заканчиваемый)

X

X

X

X

Снизить скорость насоса/установить таймер в скважине

Утечка в НКТ или фланце

X

X

X

Заменить НКТ или фланец

Электропитание мотора или проводка

X

X

X

Проверить электропитание и проводку

Заблокировано всасывающее отверстие насоса

X

X

X

X

Вытянуть ротор, промыть скважину

Вязкость флюида выше расчетной точки

X

X

X

X

X

X

X

Снизить скорость насоса

Температура флюида выше/ниже расчетной точки

X

X

X

Выбрать правильную подгонку ротора

Вязкость флюида ниже расчетной точки

X

Повысить скорость насоса

Давление на выходе выше расчетной точки

X

X

X

X

X

X

X

Проверить проходимость выходной линии

Манжета сальника чрезмерно плотно прилегает

X

X

X

X

X

X

Отрегулировать манжету сальника

Манжета сальника недостаточно плотно прилегает

X

То же

Избыточный свободный газ на приеме насоса

X

X

X

Установить скважинный газосепаратор, снизить скорость или опустить насос ниже

Скорость насоса выше расчетной точки

X

X

X

X

X

X

Снизить скорость насоса

Скорость насоса очень медленная

X

X

Повысить скорость насоса

Ремни привода сдвигаются

X

X

X

X

Проверить натяжение ремней

Неправильная посадка ротора в статоре

X

X

X

X

X

Проверить и отрегулировать посадку (натяг) ротора

Крепление привода ненадежное

X

Проверить/затянуть все элементы крепления

Износ/выход из строя верхнего подшипника привода

X

X

X

X

X

X

Заменить или отремонтировать наземный привод

Изношенный насос (ротор/статор)

X

Заменить изношенные детали

Низкое напряжение

X

X

X

Проверить напряжение/размер проводки

Твердые частицы в зоне манжеты сальника

X

X

X

Проверить тип набивки и состояние

Нарушение компоновки привода

X

X

X

X

X

Проверить отказавшие детали привода

Несовместимые химикаты для обработки скважины

X

X

X

X

X

X

Перепроверить химикаты на совместимость

Выкид насоса закупорен/клапан закрыт

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Сбросить давление. Очистить закупорки

Изношен/поврежден статор

X

X

X

X

X

X

Заменить изношенные детали

Манжеты сальника нарушают герметизацию

X

X

X

Проверить износ отполированного штока

Недостаточная мощность двигателя

X

X

X

Установить более мощный двигатель

Неправильное размещение ротора в статоре

X

X

X

X

X

Повторить подгонку ротора

Уменьшение диаметра статора в результате набухания

X

X

X

X

X

Пересмотреть выбор эластомера

Попадание песка

X

X

X

X

Промыть насос и поднять его

F.9 Обслуживание системы

F.9.1 Общие положения

Наземные приводы систем ВН достаточно просты и надежны в эксплуатации, и обычно работают эффективно с минимально необходимым обслуживанием. Однако существует несколько простых задач, регулярное выполнение которых помогает улучшить техническую надежность системы ВН.

F.9.2 Наземный привод с подсосом воздуха

По проведению специальных процедур текущего технического обслуживания и мониторинга потребителю/заказчику необходимо обратиться к руководству оператора по обслуживанию оборудования, предоставленного поставщиком/изготовителем.

Для наземного привода предусмотрены следующие процедуры ежедневного обслуживания:

a) проверить устье скважины, наземный привод и гидравлическую систему на наличие утечек;

b) проверить, чтобы все защитные устройства были корректно установлены и были функциональны;

c) проверить уровень масла в наземном приводе, коробку передач, тормоза и гидравлическую систему;

d) проверить сальники в отношении достаточной смазки и герметичности. Смазать и закрепить сальник (при необходимости);

e) проверить приводные ремни на наличие повреждений, вибраций и достаточного натяжения;

f) снять показания гидравлического давления или тока электродвигателя для оценки уровня нагрузки системы.

Плановое обслуживание включает:

- замену масла и масляных фильтров наземного привода, коробки передач, тормозной и гидравлической системы.

- замену ремней и шкивов.

F.9.3 Скважинный насос

Когда ВН установлен в скважине, техническое обслуживание не проводится. Когда эффективность насоса перестает быть удовлетворительной, его заменяют. Однако по результатам проверки может быть принято решение о повторном использовании одного из элементов насоса, статора или ротора, или того и другого вместе (см. приложение I).

До установки насоса в скважину рекомендуется проверить работу каждой пары статор/ротор на испытательном стенде, чтобы убедиться в соответствии функциональным требованиям приложения С.