Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел

1. Актуальность темы.
2. Цель работы.
3. Идея работы.
4. Задачи работы.
5. Объект и предмет разработки.
6. Новизна работы.
7. Введение.
8. Описание усовершенствованной конструкции.
9. Технология применения и правила эксплуатации.
10. Заключение.
11. Литература.


   Отсутствие надежной техники для проведения откачек из скважин, приводит к значительным затратам, которые связанны с добычей жидкого полезного ископаемого с больших глубин. Применяемые в настоящее время конструкции пакеров, разработаны преимущественно для нефтяной отрасли, однако в геологоразведочной отрасли также возникает проблема с подъемом жидкости с большой глубины поэтому необходимо разработать устройство которое должно дать возможность извлечения жидкости с больших глубин при относительно малых диаметрах разобщающего устройства.


   Разработать пакер, который должен:
1. Надежно перекрывать ствол скважины;
2. Без существенных гидравлических сопротивлений пропускать через себя извлекаемую жидкость;
3. Разобщать операции по раскрытию и удержанию в раскрытом положении уплотняющего элемента при работе гидронасоса;
4. Обеспечивать надежную установку погружного насоса в пакере.


   Усовершенствование технических способов откачки жидкости с глубин до 1500 м и технологии проведения откачек.


1. Анализ существующих технических средств для проведения откачек из скважин.
2. Разработка устройства которое должно соответствовать поставленным задачам работы;
3. Выбор конструктивных параметров деталей;
4. Расчет рабочих параметров установки;
5. Анализ полученных результатов, разработка технологии проведения откачек.


   Объектом разработки можно считать гидравлический пакер который должен использоваться с установкой в нем погружного насоса. Поставленная задачи будет решена путем разработки нового устройства, на базе уже существующих и используемых в нефтяной отрасли.


   Заключается в разработке компактного и надежного пакера для разобщения скважины, и проведения откачек из скважин на значительной глубине при помощи погружного гидронасоса.


   При проведении откачек жидкости погружными насосами (гидропоршневыми или эжекторными) используются различные схемы их установки в скважине в зависимости от требуемых условий эксплуатации [1]. Проведенный анализ различных схем показал, что наиболее часто используются схемы с подъемными трубами, на нижнем конце которых устанавливается специальное седло, в которое герметично устанавливается хвостовик погружного насоса. Иногда используются схемы, в которых в качестве подъемного трубопровода используется колонна обсадных труб, которой закреплена скважина [2]. Для отделения продуктивного пласта от остальной части обсадной колонны, которая используется в качестве подъемной, применяются механические пакера, которые раскрываются при упоре хвостовика насоса в забой скважины.
   Проведенный анализ применяемых конструкций пакеров показал, что в нефтяной промышленности используется большое разнообразие пакеров: механических, гидравлических и гидромеханических, которые разработанны в различных организациях для различных условий эксплуатации. Особый интерес представляют конструкции пакеров, которые раскрываются давлением силовой жидкости. Они более надежно перекрывают ствол скважины [3]. Однако большинство конструкций таких пакеров разработаны для проведения тампонажных работ в скважине или для гидроразрыва продуктивных пластов и не могут без изменения конструкции применяться при проведении откачек жидкости из скважин погружными насосами, поскольку пакер должен раскрываться той же силовой жидкостью, которая используется для привода гидропоршневых насосов. Поэтому необходимо разделить операции по раскрытию пакера и удержанию его гидравлической обоймы в раскрытом положении при работе гидропоршневого насоса. Кроме того каналы пакера должны свободно без больших гидравлических сопротивлений пропускать добываемую и приводную силовую жидкость.


   С учетом выявленных достоинств и недостатков существующих конструкций пакеров разработана усовершенствованная схема пакера которая показана на рисунке 2.



   Гидравлический пакер опускается в скважину на колонне силовых труб. При спуске насос упирается в верхний переходник (1) корпуса пакера (на рис не показано) и при этом золотник (13) перекрывает выходной канал силовой жидкости в скважину, а золотниковая пружина пакера (12), преодолевая давление столба жидкости, удерживает золотник в верхнем положении и открывает каналы для прохода силовой жидкости в пакер.После спуска пакера и насоса на необходимую глубину наземным приводным насосом по силовым трубам подается определенное количество силовой жидкости, которая, пройдя через гидродвигатель насоса не включает его в работу, а поступает в полость пакера и разжимает резиновый элемент (15), который плотно прижимается к стенкам скважины. Затем гидронасос (6) опускается до установки его хвостовика в специальное седло (7). При этом упор (3) перемещает золотник пакера вниз, перекрывает отверстия для прохода силовой жидкости в пакер и удерживает пакер в раскрытом положении.
   После раскрытия пакера наземным приводным насосом по силовым трубам подается увеличенное количество силовой жидкости, необходимое для включения в работу гидродвигателя погружного насоса и начинается процесс откачки.
После окончания откачки гидронасос приподнимается, упор освобождает золотник, который под воздействием пружины перемещается в верхнее положение. Давление жидкости на резиновый элемент пакера уменьшается и он возвращается в исходное положение.
   При выполнении научной работы подобрана методика расчета рабочих параметров усовершенствованного пакера. Выбраны конструктивные и рассчитаны рабочие параметры пакера. Выполнен сборочный чертеж разработанного пакера.
На рисунке 3 приведена анимированная схема работы пакера в скважине. Показаны циклы спуска пакера в скважину, раскрытия манжет под действием силовой жидкости, подъем жидкости из скважины, транспортировка пакера на поверхность.




   Разработанный гидравлический пакер универсальный и поэтому его можно использовать как при использовании в качестве подъемной колонны металлических труб, так и в случае использования в качестве подъемного трубопровода ствола незакрепленной скважины. Таким образом, погружной насос можно использовать без спуска в скважину подъемных труб( рис 4 а), с подъемными трубами, но с изоляцией продуктивного горизонта от вышележащих водо-нефтеносных горизонтов( рис 4 б), с изоляцией извлекаемой из продуктивного горизонта жидкости от силовой жидкости, предназначенной для привода гидродвигателя погружного насоса(рис 4 в).



   При использовании любой предложенной схемы пакер опускается в скважину на колонне силовых труб (бурильных труб диаметром 42 или 50мм) одновременно с погружным гидропоршневым насосом. Конструкция пакера позволяет разделить операции по раскрытию пакера и удержанию его гидравлической обоймы в раскрытом положении при работе гидропоршневого насоса. Для сборки и разборки пакера не требуются специальные инструменты и приспособления. Сборка и разборка осуществляется с помощью стандартного комплекта ремонтно-слесарного инструмента [4]. При ремонте, обслуживании, транспортировки и хранении нет  никаких специальных требований и ограничений. Перед началом эксплуатации устройства выполняется разборка механизма с последующей смазкой всех резьбовых соединений, во избежание их последующего заклинивания, а также смазки золотников. Так же необходимо проконтролировать степень износа уплотнительных элементов и шарового клапана, и при необходимости выполнить их замену [5]. После выполнения всех перечислимых операций пакер собирается с приведением его в транспортное положение.
   Порядок эксплуатации заключается в следующем: устройство укладывается на приемный мост, затем в верхнюю часть пакера, переходник, в котором нарезана замковая резьба З-50, навинчивается муфта бурового замка и пакер поднимают элеватором и опускают в скважину. После спуска пакера на необходимую глубину подается силовая жидкость и пакер раскрывается, прижимаясь к стенкам скважины или подъемных труб (в зависимости ль применяемой схемы). Затем силовые трубы опускаются, хвостовик  гидронасоса сдвигает золотник, который перекрывает отверстие в пакера. Наземным приводным насосом по силовым трубам подается рабочая жидкость и пакер. Включается гидродвигатель и начинается процесс откачки. При этом упор удерживает золотник в нижнем положении. При работе гидронасоса жидкость из скважины засасывается через обратный клапан  и каналы в пакере. После окончания откачки гидронасос приподнимается, упор освобождает золотник , который под воздействием пружины перемещается в верхнее положение. Давление жидкости на резиновый элемент пакера уменьшается и он устанавливается в исходное положение.
   После эксплуатации устройство необходимо промыть от частиц раствора, оставшегося в нем после применения, а затем высушить и хранить в сухом, защищенном от дождя (снега) месте [6]. Для обслуживания устройства достаточно двух человек буровой бригады, машиниста и помощника машиниста буровой установки. При эксплуатации предлагаемого устройства следует руководствоваться общепринятыми правилами техники безопасности работ на производстве. Никаких специальных правил и приемов безопасной работы с созданным механизмом не требуется ( 4).
   При работе механизма исключается возможность отрицательного влияния устройства на окружающую среду, а так же не требуются ни каких специальных мер защиты [7]. При сборке уплотнителя все зазоры между манжетами необходимо устранить. При этом зазор недолжен быть более 15 мм. Этот зазор регулируется путем подбора манжет. После окончания оборки пакера необходимо проверить герметичность резьбовых соединений путем проведения гидравлического испытания на давление 7 МПа. Эксплуатация пакера должна производиться с соблюдением действующих в геологоразведке правил безопасности. Перед началом работ обслуживающий персонал должен хорошо изучать конструкцию пакера и инструкцию по его эксплуатации. При спуске, установке и извлечении пакера подъемное сооружение у скважины должно быть оборудовано индикатором веса. Перевозка, погрузка и разгрузка пакера должны осуществляться в соответствии с правилами перевозки, погрузки и разгрузки длинномерных грузов. Во время перевозки пакер должен быть закреплен, чтобы не перемещался [8].
   При спуске пакера строго запрещается превышать скорость 0,5 м/с (1 труба за 15—20с), так как в случае внезапной остановки пакера, талевая система резко разгружается и создает опасность для работающих. При перерывах в спуско-подъемных операциях затрубное пространство и трубы должны быть закрыты с целью исключения попадания посторонних предметов в скважину. Насосные агрегаты, используемые при посадке пакера, должны быть установлены на расстоянии не менее 10 м от устья скважины и поставлены так, чтобы кабины не были обращены к устью скважины. Запрещается производить работы у скважины под давлением пара. Перед проведением ремонтных работ на устье скважины подводящие линии должны быть герметично закрыты и давление снижено (до нуля). Резьбовые соединения пакера, колонны труб, устьевой арматуры должны быть смазаны термостойкой герметизирующей смазкой (на основе графита).
  

Использование таких схем позволяет снизить металлоемкость скважины, поскольку в скважину на большую глубину не опускаются одна или даже несколько колонн труб, а это, в конечном счете, приводит снижению стоимости проведения откачек.
Схемы без металлических подъемных труб целесообразно применять не только при добыче жидких полезных ископаемых (воды или нефти) с глубины 1000м и более, а и при гидрогеологических исследованиях в скважинах, например при разведке угольных месторождений. Однако использование такой схемы затруднено из-за отсутствия надежных пакеров, которые срабатывают без упора хвостовика в забой скважины.


В данный момент магистерская работа находится на стадии разработки. После декабря 2011 года полный текст работы можно получить у автора или научного руководителя.


1. Казак А. С. Погружные поршневые бесштанговые насосы с гидроприводом. – Л.: Гостоптехиздат, 1961.
2. Неудачин Г. И., Пилипец В. И., Фоменко В. С., Зыбинский П. В. Погружной бесштанговый насос для откачки жидкости из скважин. – Москва: «Разведка и охрана недр», 1976, № 9.
3. Неудачин Г. И., Пилипец В. И. Погружной бесштанговый насос для подъема воды из буровых скважин. «Гидротехника и мелиорация», № 7, 1981.
4. Пилипец В. И. Насосы для подъема жидкости. Учебное пособие с грифом Минвуза. - Донецк: 2000 – 244 с.
5. Авторские свидетельства СССР № 307177, кл. Е 21 В 33/12, 1971.
6. Богданов Н. А. Погружные центробежные насосы для добычи нефти. - М. Недра, 1968г.
7. Неудачин Г. И., Пилипец. В. И. Разработка гидрокачалки для привода штанговых насосов – М.: ЦНИИЭИУголь, №12, 1976.
8. Неудачин. Г. И.., Пилипец. В. И Погружной пневматический насос. - М.: ЦНИИЭИУголь, №27, 1976

 Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел