Файл: Системный анализ причин отказов установок электроцентробежного насоса при добыче нефти.pdf

Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт: Природных ресурсов
Направление подготовки: 21.03.01 «Нефтегазовое дело»
Кафедра: Геологии и разработки нефтяных месторождений
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Тема работы
«Системный анализ причин отказов установок электроцентробежного насоса при добыче нефти»
УДК 622.276.054.2047.44
Студент
Группа
ФИО
Подпись
Дата
2Б37
Коротченко Роман Константинович
Руководитель
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Ст. преподаватель
Максимова Ю.А.
КОНСУЛЬТАНТЫ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Вазим А.А к.э.н.,доцент
По разделу «Социальная ответственность»
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Инженер
Грязнова Е.Н
К.Т.Н
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Зав. кафедрой
Чернова О.С. к.г–м.н.,доцент
Томск – 2017г.

2
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт: Природных ресурсов
Направление подготовки: 21.03.01 «Нефтегазовое дело»
Кафедра: Разработки и эксплуатации нефтяных месторождений
УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
_____ _______ Чернова О.С.
(Подпись) (Дата)
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
В форме:
Бакалаврской работы
Студенту:
Группа
ФИО
2Б37
Коротченко Роману Константиновичу
Тема работы:
«Системный анализ причин отказов установок электроцентробежного насоса при добыче нефти»
Утверждена приказом директора
Срок сдачи студентом выполненной работы:
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
Исходные данные к работе
Данные по отказом УЭЦН на месторождениях Т. и
Л., фондовая и периодическая литература.
Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке
вопросов
1. Общие понятия об установке электроцентробежного насоса
2. Характеристика, состав и устройство установок электроцентробежных насосов, режимов их работы.
3. Анализ причин отказов установок электроцентробежных насосов
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
5. Социальная ответственность
Перечень графического материала
1. Схемы устройства узлов и деталей УЭЦН
2. Графики различных зависимостей
3. Графическое представление шифров тех или иных модулей УЭЦН
4. Фотографии и картинки узлов и деталей УЭЦН
5. Диаграмма распределения отказов УЭЦН на месторождениях Т. и Л.

3
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы
Раздел
Консультант
Финансовый менеджмент
Вазим А.А
Социальная
ответственность
Грязнова Е.Н
Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику
Задание выдал руководитель:
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Ст. преподаватель
Максимова Ю.А.
10.02.2016
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
2Б37
Коротченко Р.К.
10.02.2016

4
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Студенту:
Группа
ФИО
2Б37
Коротченко Роману Константиновичу
Институт
Природных ресурсов
Кафедра
ГРНМ
Уровень
образования
Бакалавр
Направление
подготовки
21.03.01 «Нефтегазовое дело»
Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»:
1.
Стоимость ресурсов научного исследования
(НИ): материально–технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих
Рабочая документация, локальные сметы затрат на проведение мероприятия.
2.
Нормы и нормативы расходования ресурсов
Нормативы и нормы в отношении расходов (издержек) труда; нормативы и нормы в отношении применения мощностей в производстве, а также нормы продолжительности их освоения; финансовые нормы
3.
Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования
Принять значение налогообложения, ставок налогов, дисконтирования, в соответствии с действующими на сегодняшний день законами.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1.
Оценка финансовой составляющей инженерных решений (ИР)
Определение необходимых вложений и полученной прибыли для проведения внедрения технологии.
2.
Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
Определить экономический эффект от внедрения технологии за 2016, 2017,
2018 годы. Определить срок окупаемости проекта.
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Инженер
Вазим А.А.
К.Т.Н
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
2Б37
Коротченко Роману Константиновичу

5
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»
Студенту:
Группа
ФИО
2Б37
Коротченко Роману Константиновичу
Институт
ИПР
Кафедра
ГРНМ
Уровень
образования
Бакалавр
Направление/специальность
21.03.01
«Нефтегазовое дело»
Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»:
1. Характеристика объекта исследования
(вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения
Объектом исследования являются установки электроцентробежных насосов. Назначение объекта исследования – механическая добыча флюида из скважины.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Производственная безопасность
1.1. Анализ выявленных вредных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения.
1.2. Анализ выявленных опасных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения.
Вредные факторы: Пониженная температура окружающей среды, производственные шумы.
Опасные факторы:
Электробезопасность, большой вес эксплуатируемого оборудования, давление в системах работающих механизмов, повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны.
2. Экологическая безопасность:
защита селитебной зоны анализ воздействия объекта на атмосферу
(выбросы); анализ воздействия объекта на гидросферу
(сбросы); анализ воздействия объекта на литосферу
(отходы); разработать решения по обеспечению экологической безопасности со ссылками на НТД по охране окружающей среды.
Воздействия на атмосферу: пары химических реагентов; выхлопные газы автомобилей.
Воздействия на гидросферу: розливы химических реагентов; подтёки ГСМ.
Воздействие на литосферу: смыв загрязнения с поверхности площадок дождевыми и талыми водами в результате нарушения гидроизоляции и обваловки на кустовых площадках;

6 осаждение твердых выбросов из атмосферных осадков.
3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях:
перечень возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения; выбор наиболее типичной ЧС; разработка превентивных мер по предупреждению ЧС; разработка действий в результате возникшей
ЧС и мер по ликвидации её последствий.
При монтаже, ремонте и обслуживании объекта исследования наиболее вероятно возникновение следующих чрезвычайных ситуаций: удар электрическим током; падение с высоты массивного оборудования; розлив химических веществ; разгерметизация рабочих трубопроводов.
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая
степень,
звание
Подпись
Дата
Инженер
Грязнова Елена
Николаевна
К.Т.Н
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
2Б37
Коротченко Роман Константинович

7
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 96 страниц, 8 таблицы,
36 рисунков, 31 источник.
Ключевые слова:
УСТАНОВКА
ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО
НАСОСА, ОТКАЗЫ, ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ, ОСЛОЖНЕНИЯ, АНАЛИЗ
ПРИЧИН ОТКАЗОВ, НАРАБОТКА НА ОТКАЗ, СКВАЖИНА, НЕФТЬ.
Объектом исследования является установка электроцентробежного насоса. Цель исследования – комплексный анализ причин отказов УЭЦН, в частности, на месторождениях Л. и Т., а также рассмотрение возможных методов продления безаварийной работы установок.
В выпускной квалификационной работе многосторонне рассмотрена установка электроцентробежного насоса для добычи нефти, а также явления и процессы, связанные с ней. Рассмотрен вопрос поиска причин отказов УЭЦН, рассмотрены основные факторы, осложняющие работу установки. Также, приведены некоторые способы борьбы с осложняющими факторами, способные увеличить наработку на отказ установки. На основе полученных результатов проведен анализ причин отказов на месторождениях Т. и Л. Бакалаврская работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word, и Microsoft Excel.

8
ОБОЗНАЧЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ
УЭЦН – установка электроцентробежного насоса;
КПД – коэффициент полезного действия;
ЭЦН – электроцентробежный насос;
НКТ – насосно-компрессорные трубы;
ПЭД – погружной электродвигатель;
ТМС – телеметрическая система;
ТУ – технические условия;
ГОСТ – государственный стандарт;
СУ – станция управления ;
ПО – программное обеспечение;
МП – механические повреждения;
РС – расчленение, слом;
НГ – негерметичность;
КВЧ – количество взвешенных примесей;
ННО – наработка на отказ;
ГРП – гидроразрыв пласта;
БРХ – блок реагентного хозяйства;
ГТМ – геолого–технические мероприятия;
МФА – многофакторный анализ;
СНП – снижение производительности;
ЗУМПФ – зона успокоения механических примесей пластовых флюидов;
НТП – научно-технический прогресс;
ЦДНГ – цех добычи нефти и газа;
ЧТС – чистая текущая стоимость;
РД – рабочая документация;
СНиП – строительные нормы и правила;
СИЗОД – средства индивидуальной защиты органов дыхания.

9
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................................ 10 1 ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ ОБ УСТАНОВКЕ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА,
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЕЕ РАБОТЫ. ИСТОРИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ......................................... 12 1.1 Краткая историческая справка .................................................................................. 12 1.2 Принцип работы установки электроцентробежного насоса .................................. 14 1.3 Действие осложняющих факторов ........................................................................... 16 2
ХАРАКТЕРИСТИКА,
СОСТАВ
И
УСТРОЙСТВО
УСТАНОВОК
ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, РЕЖИМОВ ИХ РАБОТЫ .............................................. 18 2.1 Характеристики погружных электроцентробежных насосов ................................ 18 2.2 Погружной центробежный насос ............................................................................. 22 2.3 Спускной и обратный клапаны ................................................................................. 23 2.4 Погружной электродвигатель ................................................................................... 24 2.5 Термоманометрическая система ............................................................................... 26 2.6 Газосепараторы и диспергаторы .............................................................................. 27 2.7 Гидрозащита ............................................................................................................... 30 2.7.1 Двухкорпусная гидрозащита ................................................................................ 31 2.7.2 Однокорпусная гидрозащита ................................................................................ 32 2.8 Кабельные линии ....................................................................................................... 33 2.9 Трансформатор ........................................................................................................... 36 2.10 Станция управления погружным асинхронным электродвигателем .................. 39 2.11 Подбор установки электроцентробежного насоса к скважине ............................ 45 3 АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА .... 54 3.1 Виды отказов .............................................................................................................. 54 3.2 Осложнения и их влияние на работу установки ..................................................... 59 3.2.1 Вредное влияния газа на работу насоса и способы борьбы с ним .................... 59 3.2.2 Вредное влияние механических примесей на работу установки и способы борьбы с ними .................................................................................................................................. 60 3.2.3 Вредное влияние солеотложений на работу установки и способы борьбы с ними .................................................................................................................................................. 66 3.2.4 Влияние кривизны ствола скважины и глубины спуска насоса и методы борьбы с данными осложнениями ................................................................................................. 69 3.2.5 Влияние температуры пластовой жидкости ........................................................ 71 3.3 Вывод по разделу 3.2 ................................................................................................. 72 3.4 Анализ отказов установок электроцентробежного насоса на месторождениях Т. и Л. ................................................................................................................................................. 72 4
ФИНАНСОВЫЙ
МЕНЕДЖМЕНТ,
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ
И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ........................................................................................................................ 75 4.1
Экономическая эффективность внедреня двухсторонних установок электроцентробежного насоса на Мамонтовском месторождении ........................................ 75 5 ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ .......................................... 81 5.1 Анализ вредных и опасных факторов, возникающих в процессе эксплуатации фонда скважин.............................................................................................................................. 82 5.2 Пониженная температура окружающей среды ....................................................... 82 5.3 Загазованность воздуха рабочей зоны ..................................................................... 83 5.4 Электрический ток ..................................................................................................... 84 5.5 Давление в системах работающих механизмов ...................................................... 84 5.6 Пожаровзрывобезопасность кустовых площадок ................................................... 86 5.7 Основные мероприятия по обеспечению безопасности условий труда ................................ 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................................. 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................................................ 95

10
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, в нефтяной отрасли используется сложное и дорогостоящее оборудование. Все это оборудование имеет определённый рабочий ресурс, то есть минимальное время наработки на отказ, определяемое нормативно- технической документацией. Однако зачастую оборудование выходит из строя преждевременно, что влечет за собой большие затраты времени и средств на его замену или ремонт. В связи с этим, поиск причин преждевременного выхода из строя оборудования, анализ этих причин и выработка рекомендаций способных продлить безаварийный период работы оборудования является актуальной проблемой. В данной дипломной работе поставленная проблема решается относительно УЭЦН. Известно, что в Российской федерации наибольшие объемы добычи нефти приходится именно на долю УЭЦН, поэтому поставленная проблема имеет особенно большой приоритет.
Итак, объектом исследования является УЭЦН, целью – комплексный анализ причин отказов УЭЦН, в частности, на месторождениях Л. и Т., а также рассмотрение возможных методов продления безаварийной работы установок.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач в определенной последовательности:
-Представить общее понятие об оборудовании и явлениях, о которых пойдет речь в данной работе.
-Дать детальное представление о УЭЦН, рассмотреть его основные возможности, описать отдельные элементы, режимы работы, рассмотреть процесс подбора УЭЦН к скважине.
-Рассмотреть какие именно элементы УЭЦН могут выходить из строя, найти наиболее подверженные поломкам элементы.
-Проанализировать существующие на сегодняшний день способы поиска и анализа причин отказов УЭЦН.

11
-Изучить основные факторы (причины), осложняющие работу УЭЦН, приводящие к его поломкам, описать некоторые способы уменьшения вредного воздействия этих факторов.
- Произвести расчет экономической эффективности одного из способов борьбы с осложняющими факторами.
-Применить полученные результаты к анализу причин отказов на Т. и Л. месторождениях.
Структура работы выполнена в виде поэтапного решения поставленных выше задач. Гипотеза состоит в том, что в случае достижения цели дипломной работы будет возможно пользоваться полученными результатами и выводами для оптимизации работы УЭЦН.

12