3.4 Основные проблемы при эксплуатации ШГН

1. Коррозия.

Коррозия, распространенная в большом количестве скважин, разрушает забойное оборудование. Применение ингибиторов неэффективно, поэтому для сдерживания коррозии необходимо уделить большое внимание материалам, из которых изготавливаются насосы.

2. Гидравлический удар.

Если насос не заполняется полностью жидкостью во время хода плунжера вверх, в верхней части камеры между всасывающим и нагнетательным клапаном образуется газовая шапка низкого давления. При следующем ходе плунжера вниз нагнетательный клапан остается закрытым до тех пор, пока не столкнется с жидкостью. Это явление называется гидравлическим ударом, который приводит к сильной ударной нагрузке на всю насосную установку.

Гидравлический удар может иметь место в следующих двух случаях:

а) “быстрая откачка” происходит в том случае, когда напор жидкости в ЭК выше насоса меньше минимального напора, необходимого для наполнения насоса и пласт не дает достаточного количества жидкости. Наличие определяется путем остановки насоса и его пуска через несколько минут. Если после запуска наполнение насоса хорошее, а через короткий промежуток времени происходит гидравлический удар, это свидетельствует о быстрой откачке.

б) ограниченный прием имеет место там, где требуется дополнительное давление для наполнения насоса, работающего с расчетной производительностью, что указывает на ограниченное всасывание. В данном случае напор жидкости в ЭК выше насоса выше обычного. Наличие определяется путем остановки насоса и его пуска через несколько минут. Если гидравлический удар имеет место сразу после перезапуска насоса, это указывает на ограниченный прием.

Повреждения оборудования, вызванные гидравлическим ударом:

а. Устьевое оборудование:

- усталостное разрушение каркаса станка-качалки

- усталостное разрушение подшипников и зубьев зубчатых колес

- усталостное разрушение основания СК

б. Скважинное оборудование:

- усталостное разрушение колонны штанг.( Гидравлический удар особенно пагубно влияет на нижнюю часть штанговой колонны)

- внутри насоса наибольшие повреждения претерпевают нагнетательный клапан и его клетка. Также может произойти разрыв штока клапана, цилиндра, и поломка всасывающего клапана.

- гидравлический удар ускоряет износ резьбовых соединений НКТ, в результате чего происходит утечка жидкости. Этот процесс часто приводит к обрыву лифтовой колонны.

Эффективный способ решения данной проблемы состоит в проектировании насосной системы и регулировке подачи насоса таким образом, что при рабочем КПД насоса, равном 80, он будет поднимать требуемое количество жидкости из пласта. Гидравлический удар, который имеет место в первые 20 хода плунжера вниз, менее опасен, чем удар, который происходит, когда плунжер находится в средней стадии хода вниз, т.к. в последнем случае скорость плунжера наибольшая. Когда производительность насоса значительно превосходит нефтеотдачу скважины, необходимо изменить частоту откачки насоса, длину хода плунжера или его диаметр, чтобы максимально приблизиться к образцу проектирования.

Гидравлический удар можно уменьшить, если настроить время откачки в соответствии с нефтеотдачей скважины с помощью процентного таймера, установленного в органы управления электродвигателем.

3. Газовый удар

Газовый удар подобен гидравлическому удару, но отличается тем, что:

явление откачки не существует

явление ограниченного приема имеет или не имеет место.

Газовый удар возникает в следующих случаях:

а) свободный газ проходит через газосепаратор установки и попадает на прием насоса. Такое явление обычно приводит к неритмичным газовым ударам на различных стадиях хода плунжера вниз.

б) газ после прохода через газосепаратор отделяется от жидкости во время наполнения насоса при ходе плунжера вверх. Это явление приводит к газовому удару при последующем ходе плунжера вниз.

г) если газ при попадании в насос находится под достаточно высоким давлением благодаря высокому уровню жидкости в затрубном пространстве, последующий газовый удар будет смягчен и менее вреден, чем гидравлический удар. Когда закрытый нагнетательный клапан движется вниз к жидкости в камере насоса, сжатый газ обеспечивает пневматическую подушку, которая смягчает столкновение. С уменьшением давления газа, попадающего в насос, увеличивается вредность газового удара.

Если газовый удар вызван свободным газом, попадающим в насос через сепаратор, в этом случае требуется установка лучшего сепаратора. Если же газовый удар вызван отделением газа от жидкости во время наполнения насоса, все ограничения, препятствующие наполнению насоса, должны быть открыты.

4. Газовая пробка

Образуется в том случае, когда камера насоса наполняется газом, а плунжер при ходе вниз не сжимает газ настолько, чтобы открылся нагнетательный клапан. Оба клапана остаются закрытыми в течение одного или нескольких полных циклов хода плунжера насоса.

Эффективный способ решения данной проблемы заключается в сокращении расстояния между нагнетательным и всасывающим клапаном в тот момент, когда плунжер находится в самом нижнем положении, увеличивая степень сжатия газа в насосе, в результате уменьшается вероятность образования газовой пробки.

5. Песок

Когда в скважину вместе с поступающей из пласта жидкостью попадает песок, это приводит к различного рода проблемам, для разрешения которых необходимо обратить внимание на конструкцию всего забойного оборудования.

6. Окалина

Окалина обычно образуется в тех скважинах, где имеют место явление турбулентности жидкости или перепады давления. Перфорационные отверстия могут забиться окалиной, в результате чего уменьшается продуктивность пласта и происходит быстрая откачка уровня забойной жидкости насосом. Забиться окалиной могут и проходы в газосепараторе, что приводит к состоянию “голодный насос”. Засориться окалиной могут все клапаны, проходы и детали внутри насоса, что выводит его из строя. Осаждение окалины на стенках цилиндра насоса может привести к заклиниванию плунжера.

Обычно эта проблема наилучшим образом разрешается с помощью химической обработки, которая предотвращает, сокращает образование осадка или растворяет его.