авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Разработка методов повышения надежности эксплуатации подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК ПРИ РЕМОНТЕ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Специальность: 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы в нефтяной и газовой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в Сургутском институте нефти и газа - Филиале Федерального бюджетного государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет».

Научный консультант - д.т.н., проф. Данилов Олег Федорович.

Официальные оппоненты: д.т.н. Джафаров Керим Исламович,

гл. науч. сотрудник Центра повышения

эффективности экспл. газовых месторожд.

и ПХГ ООО «Газпром ВНИИГАЗ»;

д.т.н., проф. Молчанов Александр Георгиевич, зав. каф. технической механики РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина;

д.т.н., проф. Лягов Александр Васильевич,

гл. специалист Отдела строительства

скважин ООО «БашНИПИнефть».

Ведущая организация - ООО «ВолгоУрал НИПИгаз», г. Оренбург.

Защита состоится « » 2012 г. в 13 часов 30 минут

на заседании диссертационного совета Д 511.001.02, созданного на базе ООО «Газпром ВНИИГАЗ», по адресу: 142717, Московская обл., Ленинский район, пос. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2 этаж, конференц-зал ОНТЦ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Автореферат разослан _____________ 2012 г.

Ученый секретарь Курганова

диссертационного совета, Ирина Николаевна

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В нашей стране многие месторождения добычи углеводородного сырья находятся на поздних стадиях разработки. При этом количество добываемой нефти определяется состоянием ствола скважины, спускаемого оборудования и призабойной зоны. В настоящее время в Ханты-Мансийском автономном округе, где добывается более половины всей нефти России, простаивает около 19000 скважин. Ежегодно более 60% нефтяных скважин требуют текущего и капитального ремонта, 20% - профилактического осмотра. Только по ОАО «Сургутнефтегаз» для восстановления продуктивности ежегодно проводится капитальный ремонт более трети и текущий ремонт более половины скважин эксплуатационного фонда. Работы по ремонту скважин связаны с их глушением, осуществлением спускоподъемных операций скважинного оборудования и выполняются с использованием подъемных установок. Эффективность ремонтных работ нефтегазовых скважин по интенсификации притока пластового флюида к скважине, зависит от степени надежности работы подъемных установок и обеспеченности ими бригад ремонта скважин. Подъемные установки, как и любая другая техника, в процессе работы отказывают, что приводит к простою бригад и к увеличению продолжительности ремонта скважин. Простои бригад ремонта скважин, вызванные отказами подъемных установок, остаются высокими (составляют до 30% от остальных причин простоев), особенно при выполнении капитального ремонта скважин. Для сокращения простоев бригад и, соответственно, сроков ремонта скважин нефтегазодобывающие предприятия увеличивают парк подъемных установок, содержат резервные установки, что приводит к увеличению затрат на добычу нефти. Для прогнозирования отказов подъемных установок необходима информация о работоспособности основных узлов и механизмов, а для предупреждения - эффективная система поддержания их работоспособного состояния. В настоящее время не исследованы факторы, влияющие на работоспособность подъемных установок, а также отсутствуют методы повышения надежности их эксплуатации, что определяет актуальность темы диссертационной работы.





Цель диссертационной работы разработка эффективных методов и управленческих решений повышения надежности эксплуатации подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин.

Основные задачи исследования:

- определение показателей безотказности основных узлов и механизмов подъемных установок, используемых при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири;

- исследование нагруженности узлов и механизмов подъемных установок при выполнении различных видов капитального ремонта скважин;

- разработка методики определения и корректировки нормативов поддержания работоспособного состояния подъемных установок, используемых при капитальном ремонте скважин;

- оценка влияния эксплуатационной надежности подъемных установок на работоспособность и рентабельность скважины;

- разработка методов повышения эффективности использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин путем оптимизации их парка с учетом условий и продолжительности эксплуатации и сокращения простоев.

Научная новизна полученных результатов.

Предложен комплексный подход к решению проблемы эффективного использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин, включающий повышение их эксплуатационной надежности, принятие управленческих решений в обеспечении бригад ремонта скважин подъемными установками и ресурсном обеспечении фонда оборотных узлов и механизмов для ремонта подъемных установок на скважине.

Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние видов капитального ремонта скважин на работоспособность узлов и механизмов подъемных установок.

Разработаны методика и алгоритм обоснования нормативов технических обслуживаний подъемных установок, используемых при текущем и капитальном ремонте нефтегазовых скважин. Предложена корректировка нормативов технического обслуживания в зависимости от условий эксплуатации подъемных установок.

Установлена степень влияния эксплуатационной надежности подъемных установок, используемых при ремонте, на работоспособность и рентабельность скважин.

Защищаемые положения.

1. Параметры математической модели, характеризующие безотказность основных узлов и механизмов подъемных установок, используемых при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири, позволяющие прогнозировать их эксплуатационную надежность.

2. Экспериментально-теоретическое обоснование влияния видов капитального ремонта скважин на работоспособность узлов и механизмов подъемных установок, обеспечивающее необходимость учета нагруженности их работы.

3. Методика определения и корректировки периодичности технического обслуживания подъемных установок, используемых при капитальном ремонте скважин, позволяющая управлять расходованием их ресурса.

4. Математическая модель взаимосвязи работоспособности скважины и подъемных установок, используемых при ремонте, позволяющая оценить степень влияния эксплуатационной надежности подъемных установок на рентабельность скважины.

5. Методы повышения эффективности использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин:

- имитационная модель и алгоритм количественного обоснования парка подъемных установок с учетом условий и продолжительности эксплуатации для обеспечения эффективной работы бригад ремонта скважин, позволяющая уменьшить простои бригад ремонта скважин;

- имитационная модель, позволяющая сократить продолжительность устранения отказов, и алгоритмы формирования фонда оборотных узлов и механизмов для устранения отказов подъемных установок на скважине.

Практическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке и корректировке нормативов технического обслуживания подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин в условиях Западной Сибири. Использование разработанных нормативов и их корректировка обеспечивает повышение эксплуатационной надежности подъемных установок и позволяет управлять расходованием их ресурса.

Управленческие решения по обеспечению бригад ремонта скважин подъемными установками и формированию фонда оборотных узлов и механизмов, алгоритмы и методики расчета, повышающие эффективную работу бригад ремонта скважин, использованы нефтегазодобывающими управлениями ОАО «Сургутнефтегаз». Практическая значимость основных результатов диссертации подтверждена соответствующими актами внедрения.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются на кафедре «Эксплуатация транспортных и технологических машин» Сургутского института нефти и газа (филиала ТюмГНГУ) при проведении занятий по подготовке и переподготовке специалистов нефтегазового направления.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительные оценки на семинарах и конференциях: международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации специальной нефтегазопромысловой техники» (Тюмень 1996); международной научно-практической конференции «Проблемы адаптации техники к суровым условиям» (Тюмень 1999); научно-технической конференции «Проблемы транспорта в Западно-Сибирском регионе Сибири» (Тюмень 2001); научно-технической конференции «Транспортные проблемы Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень 2002); научно-технической конференции «Наука и производство: параметры взаимодействия» (Сургут 2003); научно-технической конференции «Транспортные проблемы Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень 2003); научно-технической конференции Оренбургского государственного университета «Автотранспортные системы» (Оренбург 2004); региональной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ТюмГНГУ «Инновации и эффективность производства» (Сургут 2006); международной научно-технической конференции Санкт-Петербургского политехнического университета «Современные проблемы проектирования и эксплуатации транспортных и технологических систем» (Санкт-Петербург 2006); региональной научно-техническая конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень 2006); межвузовской научно-практической конференции «Ф.К. Салманов в истории развития нефтегазового комплекса ХМАО-Югры» (Сургут 2007); всероссийской научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень 2008); совместном заседании кафедр «Эксплуатация транспортных и технологических машин», «Нефтегазовое дело» Сургутского института нефти и газа, филиала Тюменского государственного нефтегазового университета (Сургут, 2011); совместном заседании кафедр «Бурение нефтяных и газовых скважин», «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», «Сервис автомобилей и технологических машин» Тюменского государственного нефтегазового университета (Тюмень 2012).

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 41 научной работе, в том числе в 37 статьях (из них 18 в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ). Изданы две монографии, зарегистрированы две программы расчетов в Реестре программ для ЭВМ.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников (201 наименование). Работа изложена на 343 страницах машинописного текста, содержит 67 таблиц, 83 рисунка и 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, приведена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, определена структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу видов и объемов подземных ремонтов нефтегазовых скважин на примере ОАО «Сургутнефтегаз», а также приведен анализ эффективности работ бригад ремонта скважин. Исследованиям в области эксплуатации и ремонта скважин посвящены работы ученых российских научных школ: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, Тюменского ГНГУ, Уфимского ГНТУ, Ухтинского ГТУ, Краснодарского ГТУ, ООО «БашНИПИнефть», ОАО «СургутНИПИнефть», ОАО «ВНИИнефть», ООО «ТюменНИИгипрогаз», ОАО «СибНИИНП», ООО «Газпром ВНИИГАЗ», ООО «ВолгоУралНИПИгаз», труды которых являются основополагающими в решении методологических вопросов строительства, эксплуатации и ремонта нефтегазовых скважин.

Проанализированы причины простоев бригад капитального ремонта скважин и установлено (рис.1), что значительная часть простоев бригад связана с отказами подъемных установок и недостаточным обеспечением ими.

Отказы подъемных установок при выполнении ремонта скважин происходят вследствие изменения их технического состояния в процессе эксплуатации.

 Причины простоев бригад-0

Рис. 1. Причины простоев бригад капитального ремонта скважин

В работах Г.В. Крамаренко, Ф.Н. Авдонькина, Е.С. Кузнецова и др. показано, что на интенсивность изменения технического состояния машин особое влияние оказывают нагрузки, возникающие при их работе.

Анализ существующей системы поддержания работоспособности техники выявил необходимость обоснования нормативов технического обслуживания подъемных установок и корректировки их в зависимости от условий эксплуатации. Работоспособное состояние техники зависит не только от условий, но и от продолжительности ее эксплуатации. Отказы подъемных установок приводят к простоям бригад ремонта, увеличивая тем самым сроки ремонта скважин. Продолжительность устранения отказов подъемных установок при работе на скважинах зависит от многих факторов, в том числе и от наличия фонда оборотных узлов и механизмов. В настоящее время для обоснования необходимого фонда оборотных узлов и механизмов используются различные методы, основанные на теории восстановления, управления запасами и другие. Широкое распространение получил метод расчета, основанный на потоке отказов деталей и узлов машин и теории игр.

Проведенный анализ позволил определить основные направления повышения эксплуатационной надежности и эффективности использования подъемных установок при ремонте нефтегазовых скважин.

Вторая глава посвящена исследованию надежности (безотказности) узлов и механизмов широкого круга подъемных установок, используемых при текущем и капитальном ремонте скважин: КВ 210В, КВ 210Б, А60/80, А50М, АР32/40, УПА-40С. Для восстановления плотности вероятности отказов, эмпирических данных наработок на отказ, используются как параметрические, так и непараметрические модели, основанные на использовании метода Парзена - Розенблатта. Исследования показали, что для описания плотности вероятности отказов параметрические и непараметрические модели дают различия, не превышающие одного процента в квантилях наработок, соответствующих малым значениям вероятностей отказов (0,05 - 0,15). Для описания плотности вероятности отказов узлов и механизмов обследованных подъемных установок используются параметрические модели. Наработки на отказ (рис.2) обследованных узлов и механизмов подъемных установок согласуются с параметрическим законом распределения Вейбулла.

 Гистограмма и теоретический закон-1

Рис. 2. Гистограмма и теоретический закон распределения наработок на отказ шасси подъемной установки КВ 210Б

Для обследованных подъемных установок выявлены узлы и механизмы, имеющие низкую эксплуатационную надежность. Например, для установок КВ 210Б, используемых при бурении горизонтальных стволов скважин (рис.3), таковыми являются следующие составляющие: труба плавающая, клапан включения, гидромотор, гидропривод шарового клапана и др.

 Проценты отказов узлов и механизмов-2

Рис. 3. Проценты отказов узлов и механизмов верхнего оборудования подъемной установки КВ 210Б

Для основных узлов и механизмов перечисленных подъемных установок определены показатели безотказности и параметры законов распределения наработок на отказ. В таблице 1 приведены показатели безотказности некоторых узлов подъемных установок АР32/40.

Таблица 1

Показатели безотказности узлов подъемных установок АР32/40



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.