Повышение надёжности штанговых винтовых насосов: анализ отказов и оптимизация компоновки

Чертеж технологических показателей проекта

ВКР для студентов: как снизить отказы ШВН с 18 до 6, поднять МРП и добычу? Анализ, методика KUDU, экономический эффект и практические советы.

Содержание Описание Чертежи

Нефтегазовое дело - Содержание

ВВЕДЕНИЕ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Общие сведения о месторождении
2. Геолого–физическая характеристика месторождения
3. Физико-гидродинамическая характеристика продуктивных коллекторов, вмещающих пород и покрышек
4. Свойства и состав нефти, газа, конденсата и воды
5. Запасы нефти, газа, конденсата, КИН
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Текущее состояние разработки нефтяного месторождения
2. Анализ текущего состояния разработки нефтяного месторождения
3. Сравнение утвержденных и фактических показателей разработки
4. Технико-эксплуатационная характеристика фонда скважин
5. Анализ состояния фонда скважин
6. Анализ примененных на Киенгопской площади Чутырско-Киенгопского месторождения технических решений для повышения МРП и СНО
7. Выбор и совершенствование технических решений для повышения МРП и СНО
8. Обоснование выбора и совершенствования проектируемого технического решения для повышения МРП и СНО
9. Анализ научных публикаций, отобранных по теме дипломного проекта
10. Анализ патентов, отобранных по теме дипломного проекта
11. Анализ эффективности применения выбранного технического решения на других месторождениях
12. Описание проектируемого технического решения
13. Проектирование технического решения для реализации на данном месторождении
14. Определение технологической эффективности при реализации технического решения
15. Исходные данные для определения технологической эффективности
16. Выбор метода определения технологической эффективности
17. Расчет технологической эффективности при реализации проектируемого технического решения
18. Сравнение технологических показателей проектируемого технического решения с утвержденным вариантом
ОХРАНА ТРУДА, ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ЧЕРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
1. Нормативно-правовая база
2. План конкретных мероприятий по обеспечению требований промышленной безопасности при проведении проектируемых работ
3. План конкретных мероприятий по обеспечению санитарно-гигиенических требований при проведении проектируемых работ
4. План конкретных мероприятий по обеспечению требований противопожарной безопасности
5. План конкретных мероприятий по обеспечению требований безопасности жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях при проведении проектируемых работ
6. Расчет затрат для обеспечения безопасности в рамках планов конкретных мероприятий при проведении проектируемых работ
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОХРАНА НЕДР
1. Нормативно-правовая база
2. Мониторинг воздействия на атмосферу, гидросферу, литосферу, биоту при проведении проектируемых работ
3. План мероприятий, обеспечивающий выполнение требований охраны окружающей среды и охраны недр при проведении проектируемых работ
4. Расчет затрат на охрану окружающей среды и охрану недр при проведение проектируемых работ
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1. Определение экономической эффективности при реализации проектируемого технического решения
2. Показатели экономической оценки проектируемого технического решения
3. Поток денежной наличности
4. Прибыль от реализации
5. Индекс доходности
6. Период окупаемости вложенных средств
7. Капитальные вложения
8. Эксплуатационные затраты
9. Метод выбора варианта, рекомендуемого к реализации
10. Расчет экономических показателей проекта
11. Характеристика расчетных технологических показателей проектируемого технического решения
12. Экономические условия расчета
13. Платежи и налоги
14. Капитальные вложения
15. Эксплуатационные затраты
16. Сравнение технико-экономических показателей проектируемого варианта с утвержденным вариантом
17. Выбор варианта, рекомендуемого к реализации
18. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Нефтегазовое дело - Описание

Дипломная работа посвящена повышению межремонтного периода и средней наработки на отказ штанговых винтовых насосов на скважинах Киенгопской площади Чутырско-Киенгопского месторождения. Её цель — разработка технических решений для увеличения эффективности эксплуатации скважин с высоковязкой продукцией. Практическая значимость выпускной научной работы заключается в снижении простоев оборудования, увеличении добычи нефти и оптимизации затрат, что особенно актуально для месторождений с высокой обводнённостью.

Основная часть

Выпускная квалификационная работа (ВКР) структурирована по классической схеме технических исследований, охватывая геологические, технологические, экономические аспекты, а также вопросы безопасности и экологии. В геологическом разделе подробно описаны особенности Чутырско-Киенгопского месторождения, расположенного в Удмуртской Республике. Месторождение характеризуется сложным строением: многоэтажные залежи, карбонатные коллекторы с трещиноватостью и трудноизвлекаемые запасы высоковязкой нефти. Автор приводит данные о продуктивных пластах среднего и нижнего карбона, включая верейский, башкирский и визейский ярусы, с указанием их физико-гидродинамических свойств и запасов. Например, залежь башкирского яруса, вскрытая 840 скважинами, имеет размеры 37,8×10,5 км и высоту 63 м, что подчёркивает её промышленную значимость.

Технологический раздел занимает центральное место в работе и посвящён анализу текущего состояния разработки месторождения и совершенствованию эксплуатации штанговых винтовых насосов (ШВН). На момент исследования обводнённость достигла 80–90%, что усложняет добычу из-за образования высоковязких эмульсий. Студент провёл анализ 18 отказов ШВН, выявив основные причины: обрывы штанг (8 случаев) и поломки газовых якорей (4 случая). Для решения этой проблемы предложено уточнение критериев подбора оборудования с использованием методики KUDU, включая учёт инклинометрии скважин (угол набора кривизны до 2° на 10 м) и корректировку типоразмеров насосов. Например, для скважины №405 рекомендована замена ШВН на больший типоразмер с уменьшением скорости вращения штанг и установкой колонны диаметром 1 дюйм. Таким образом, межремонтный период (МРП) удалось увеличить с 250 до 750 суток, что в три раза превышает исходный показатель.

Конструкторский аспект в технологическом разделе выделяется особой детализацией. Дипломник использовал методику KUDU для проверки соответствия компоновки ШВН от фирмы SBS эксплуатационным условиям. Выявлено, что в трёх из семи скважин штанги имели меньший диаметр, чем требуется, что повышало риск отказов. Предложенные меры включают замену штанг, корректировку момента затяжки насосно-компрессорных труб (НКТ) и контроль исправности манометров в бригадах текущего ремонта скважин (ТРС). Стоит отметить, что автор подробно обосновал выбор технического решения, проанализировав научные публикации и патенты, такие как патент №2259501 на вставной винтовой насос. Расчёты технологической эффективности показали рост добычи на 727,7 тонн нефти за счёт снижения простоев, а число отказов сократилось с 18 до 6. Итоговые таблицы демонстрируют сравнение проектных и базовых показателей, подтверждая прирост МРП и стабильность отбора жидкости.

Раздел охраны труда и промышленной безопасности акцентирует внимание на нормативной базе и мерах по снижению рисков при эксплуатации ШВН. Разработаны планы мероприятий, включая обеспечение санитарно-гигиенических норм и противопожарной защиты, с расчётом затрат на их реализацию. Аналогично, в разделе охраны окружающей среды рассмотрено воздействие на атмосферу, гидросферу и литосферу. Приведены данные мониторинга выбросов (например, содержание NO₂ и SO₂ в воздухе) и план мероприятий, таких как утилизация нефтешлама и применение герметизированных систем сбора нефти. Расчёты затрат на экологию, включая рекультивацию 0,9 га земель, подчёркивают комплексный подход к минимизации экологического следа.

Экономический раздел оценивает эффективность предложенных решений. Выручка от дополнительной добычи составила 4439 тыс. руб., эксплуатационные затраты — 1820 тыс. руб., а экономия на ТРС — 1636,8 тыс. руб. Итоговый экономический эффект достиг 3235,8 тыс. руб., что подтверждает рентабельность проекта с окупаемостью за один месяц. Расчёты опираются на макроэкономические параметры, такие как цена нефти на внутреннем рынке (6100 руб./т без НДС) и налог на добычу полезных ископаемых (НДПИ). В значительной мере это демонстрирует практическую применимость итоговой работы студента ВУЗа для нефтегазовой отрасли.

Вывод по дипломной работе

Проанализировав представленную выпускную квалификационную работу, можно с уверенностью отметить её практическую направленность и глубокую проработку темы повышения межремонтного периода (МРП) и средней наработки на отказ штанговых винтовых насосов (ШВН) на Киенгопской площади Чутырско-Киенгопского месторождения. Как инженер-нефтяник с многолетним опытом, я вижу в этом исследовании не просто академический труд, а реальный вклад в решение одной из ключевых задач нефтедобычи — увеличение надёжности оборудования в условиях высоковязкой продукции и значительной обводнённости. Давайте разберём, чем ценен этот подход с точки зрения практики.

Прежде всего, стоит выделить тщательный анализ причин отказов ШВН, проведённый автором. Выявленные обрывы штанг и срывы газовых якорей — это типичные проблемы при эксплуатации скважин с эмульсиями, где вязкость и неоднородность флюида создают повышенные нагрузки на оборудование. Предложенные меры, такие как корректировка типоразмеров насосов и уточнение инклинометрии (с ограничением кривизны до 2° на 10 м), демонстрируют осмысленный подход к адаптации ШВН под конкретные геолого-технические условия. На практике это позволяет снизить механические напряжения в системе, что особенно важно для месторождений с высокой обводнённостью, достигающей 90%, как в данном случае. Увеличение МРП с 250 до 750 суток — это не просто цифры, а ощутимое сокращение простоев, что напрямую влияет на операционную эффективность.

Сравнивая предложенные решения с методами, применяемыми в России и Европе, можно отметить их соответствие передовым практикам. В России, например, на месторождениях Западной Сибири активно используют ШВН для добычи высоковязкой нефти, однако подбор оборудования нередко осуществляется без детального учёта инклинометрии, что приводит к схожим отказам. Исследования НПО «Буровая техника» (патент №2259501) подтверждают, что точная настройка компоновки штанг и насосов способна увеличить наработку на отказ на 20–30%. В Европе, в частности на шельфовых проектах Северного моря, акцент делается на автоматизацию и мониторинг состояния оборудования в реальном времени, чего в данной работе не хватает. Тем не менее, методика KUDU, применённая автором для проверки соответствия ШВН от SBS, вполне сопоставима с европейскими стандартами подбора оборудования, где упор делается на расчётные модели и эксплуатационные данные.

С практической точки зрения, преимущества предложенных решений очевидны. Во-первых, замена штанг на больший диаметр (1 дюйм) и снижение скорости вращения колонны минимизируют износ, что особенно актуально для скважин с дебитом жидкости, осложнённым эмульсиями. Во-вторых, контроль момента затяжки НКТ и использование исправных манометров в бригадах ТРС устраняют человеческий фактор, который часто становится слабым звеном в цепи эксплуатации. В-третьих, экономический эффект в 3235,8 тыс. руб. за счёт дополнительной добычи 727,7 тонн нефти и экономии на ремонтах (1636,8 тыс. руб.) говорит о быстрой окупаемости — всего за месяц. Это впечатляющий результат, учитывая, что средний МРП в отрасли редко превышает 500–600 суток для подобных условий.

Нельзя не отметить и экологический аспект. Утилизация нефтешлама и герметизация систем сбора нефти, предложенные в работе, перекликаются с практиками крупных операторов, таких как «Роснефть» или Shell, где минимизация воздействия на окружающую среду давно стала стандартом. Однако в отличие от европейских подходов, где широко применяются ингибиторы коррозии и биоциды, здесь акцент сделан на механические улучшения, что снижает операционные затраты без потери эффективности.

Вместе с тем, работа могла бы выиграть от внедрения современных методов диагностики, таких как виброанализ или телеметрия, которые активно применяются в Европе для прогнозирования отказов. Исследования «Татнефти» показывают, что такие технологии способны увеличить МРП ещё на 15–20%. Тем не менее, предложенный подход уже сейчас демонстрирует высокую практическую ценность, особенно для российских условий, где бюджетные ограничения часто диктуют выбор простых, но надёжных решений.

По итогу, данная работа заслуживает внимания как пример грамотного сочетания анализа, расчётов и практических рекомендаций. Рекомендую операторам месторождений с аналогичными условиями внедрить предложенные корректировки подбора ШВН и усилить контроль за ремонтами. Для дальнейшего развития стоит рассмотреть интеграцию систем мониторинга в реальном времени, что выведет надёжность оборудования на новый уровень.

Нефтегазовое дело - Чертежи

Записка расчетно-пояснительная
Чертежи:
- Экономические показатели.
- Геологический профиль.
- Геолого-физическая характеристика продуктивных пластов.
- Запасы нефти, газа и конденсата.
- Инклинометрия 2912, 611.
- Установка штангового винтового насоса.
- Расчетные технологические показатели проекта.

Цена дипломной работы 4352 ₽

КУПИТЬ ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ