ГЕОЛОГИЯ И НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ

Рис. 8. Схема информационного (мини) ГРП в горизонтальном участке ствола скважины с близко расположенными водоносными горизонтами

Обозначения: 1 горизонтальный участок скважины, 2 продуктивный пласт, 3 эксплуатационная колонна, и цементное кольцо 4 за эксплуатационной колонной, 5

хвостовик, 6 центраторы, 7 колонна насосно-компрессорных труб, 8 обводненный горизонт, 9 цементное кольцо за хвостовиком, 10 пробка мостовая разбуриваемая, 11 пакер, 12 жидкость проппантоносителя с ГКЖ-11Н, 13 расклинивающий материал на основе опоки предварительно насыщенный ГКЖ-11Н, 14 обводненный пропласток.

Рис. 9. Схема основного ГРП в горизонтальном участке ствола скважины с близко расположенными водоносными горизонтами

Обозначения: 1 - ствол скважины; 2 - продуктивный пласт; 3 - эксплуатационная колонна; 4 - цементное кольцо за эксплуатационной колонной; 5 хвостовик; 6 центраторы; 7 – колонна насосно-компрессорных труб; 8 обводненный горизонт; 9 - цементное кольцо за хвостовиком; 10 - пробка мостовая разбуриваемая; 11 - пакер; 12 - жидкость проппантоносителя в составе ЭТС-40 и проппант на основе опоки, предварительно насыщенный ЭТС40; 13 расклинивающий материал на основе опоки предварительно насыщенный ГКЖ-11Н, 14 обводненный пропласток.

341

При проведении работ в такой последовательности, даже если произойдет прорыв трещины в обводненный горизонт, образуется блокирующий селективный экран для пластовых вод. За счет содержания как в жидкости проппантоносителя, так и в самих проппантах этилсиликата ЭТС-40, а в отдаленных участках трещины, за счет содержания в жидкости проппантоносителя, так и в самих проппантах ГКЖ-11Н.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.В результате проведенного анализа выявлено, что наибольшей эффективностью ограничения водопритока при операциях ГРП обладают технологии, основанные на применении составов позволяющих управлять фазовой проницаемостью.

2.Разработан состав жидкости проппантоносителя, компоненты которой обеспечивают создание селективного водоизоляционного экрана при сохранении реологических свойств и минимальных затратах на реагенты.

3.Применение опоки в качестве расклинивающего материала, совместно с разработанным двухкомпонентным составом на основе ЭТС40 и ГКЖ-11Н позволяет создать селективный водоизоляционный экран непосредственно в трещине гидроразрыва по всей ее длине.

Список литературы

1.Зденко К. Технологии ГРП: использование модификаторов относительной проницаемости [Текст] // Журнал о технологиях ТНК-ВР «Новатор» 2008.

№23.С.22-26.

2.Долгушин В.А. Результаты исследований составов на основе кремнийорганических соединений и совершенствование технологий их применения при производстве водоизоляционных работ / В.А. Долгушин, А.А. Земляной, Г.П. Зозуля // Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов – Тюмень, ТюмГНГУ – 2012. – С.112-120.

3.Долгушин В.А. Разработка и исследование физико-механических свойств проппантов со специальными свойствами // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2013. № 7. С. 41-44.

342

АНОДИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Коленчин Н.Ф., Кусков В.Н., Юдина Е.В., Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень

Изделия из сплавов алюминия широко используют в различных отраслях промышленности: авиастроении, строительстве, машиностроении, электротехнике, микроэлектронике и т.д. Это обусловлено не только характеристиками самого алюминия, но и возможностью создания на его поверхности оксидной пленки с различными функциональными характеристиками. Наиболее отработанным и широко распространенным в промышленности является анодирование в водных растворах кислот и щелочей [1]. Рост оксида осуществляется в результате окисления поверхностного слоя сплава при прохождении постоянного электрического тока.

В нефтегазовом машиностроении также начинают применять анодированные алюминиевые сплавы [2, 3]. Этому благоприятствует тот факт, что они обладают высокими коррозионной стойкостью и чистотой поверхности, на них отсутствуют искрообразование и парафиноотложение, а их износостойкость можно повысить до уровня (или выше) стальных материалов, используемых в настоящее время.

Анодировали образцы сплава Д16 размерами 30х30х2 мм при температуре (0 ± 1) 0С, продувая через электролит воздух с содержанием 3 мг/л, концентрация серной кислоты - от 1 до 10 мас. %. Анодирование образцов выполнили по режиму падающей мощности при начальном напряжении 75 В в течение 60 мин.

Использовали четыре различные технологии воздействия на электро-

лит:

№1 – барботаж (продувка) электролита воздухом;

№2 - барботаж электролита озоно-воздушной смесью;

№3 - барботаж электролита озоно-воздушной смесью с одновременным ультразвуковым воздействием частотой 2,2· 106 Гц;

№4 - барботаж электролита озоно-воздушной смесью с одновременным ультразвуковым воздействием частотой 2,2· 106 Гц и вибрацией в вертикальной плоскости с частотой от 100 до 300 Гц.

Микротвердость HV оксидных покрытий измеряли на поперечных шлифах с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузке на индентор 0,49 Н (в работе указано среднее значение 5 – 7 измерений), толщину – металлографически на микроскопе МИМ-7 и толщиномером «Константа К-7». Износостойкость определяли по уменьшению толщины покрытия при скольжении со смазкой контр-тела из стали ШХ9 со скоростью 0,5 м/с и нагрузке 49 Н. Рентгеноструктурные исследования выполнили на дифрактометре ДРОН-3 в СоКα-излучении.

343

На рис. 1 приведена толщина оксидных покрытий, полученных в 5 %- ной серной кислоте по указанным выше технологиям.

Рис. 1. Толщина оксидных покрытий на сплаве Д16, полученных в течение 60 мин в 5 %-ной серной кислоте

по указанным выше технологиям

Установлено, что введение озона в смесь с воздухом увеличивает конечную толщину оксида алюминия на 45 - 53 %. Применение ультразвукового воздействия на электролит снижает интенсивность формирования оксидного покрытия, и конечная толщина покрытия за 60 мин анодирования оказывается меньше на 10 – 13 %. По-видимому, покрытие уплотняется под действием ультразвукового воздействия или происходит кавитационный износ его внешней поверхности.

Результаты определения величин микротвердости и износа оксидных покрытий, полученных при анодировании с начальным напряжением 75 В по различным технологиям приведены на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Величина микротвердости анодных покрытий на сплаве Д16, полученных по указанным выше технологиям

344

Использование при анодировании продувки электролита озоновоздушной смесью позволяет повысить микротвердость покрытия с 5,10 ГПа (по технологии № 1) до 6,90 ГПа (по технологии № 2), т.е. дает прирост 35 %. Дополнительное воздействие ультразвука (по технологии № 3) обеспечивает еще 18 %-ное повышение микротвердости (до 8,15 ГПа).

Рис. 3. Величина износа анодных покрытий на сплаве Д16, полученных по указанным выше технологиям

Повышение микротвердости покрытия с обогащением озоном газовой смеси и ультразвуковым воздействием обусловлено увеличением кристаллической составляющей (γ-Al2O3) в покрытии до 79 %. При этом доля аморфной составляющей в покрытии уменьшилась, о чем свидетельствует сокращение на рентгенограмме гало в интервале углов 2θ = 20 – 40 0. Это значительно увеличивает износостойкость анодных покрытий: в 1,7 раза по сравнению с покрытиями, полученными по технологии № 2, и в 3,7 раза по сравнению с покрытиями, полученными по технологии № 1. Приведенные результаты свидетельствуют о перспективности использования ультразвука в сочетании с барботажем электролита озоно-воздушной смесью при анодировании алюминия и его сплавов. При этом содержание серной кислоты в электролите можно снизить с 20 % (наиболее часто применяемая на практике концентрация H2SO4) до 2,5 – 5,0 %.

Применение вибрации уменьшает толщину, микротвердость и износостойкость оксидного покрытия по сравнению с технологией № 3. Предположительно, происходит «расфокусировка» ультразвуковой волны, что снижает энергетическое воздействие кавитационных пузырьков на поверхность растущего оксида. Это может быть обусловлено изменением толщины и строения двойного электрического слоя на границе твердого тела с электролитом.

345

Технологию анодирования с применением озоно-воздушной смеси опробовали на реальных изделиях. Испытания на нефтяных промыслах анодированных деталей из сплава Д16 (обойм подшипников скольжения, защитных рубашек и межсекционных уплотнений насосов системы поддержания пластового давления) показали хорошие результаты: длительность эксплуатации в агрессивных средах при отсутствии ударных нагрузок выросла практически в два раза по сравнению с серийно изготовленными. Толщина оксидного покрытия на корпусе шестеренчатого насоса из сплава АЛ9 составила 30 - 40 мкм. После эксплуатационных испытаний в течение 2200 ч (3 месяца круглосуточно) величина износа составила 20 - 26 мкм, в то время как у серийных корпусов – 148 – 163 мкм после 1248 - 1560 ч работы.

Выводы

1.Установлено, что введение озона в воздушную смесь для барботажа электролита при анодировании алюминиевого сплава Д16 в 5 %-ном водном растворе серной кислоты увеличивает конечную толщину оксидного покрытия на 45 - 53 %, а одновременные ультразвуковое воздействие и продувка электролита озоно-воздушной смесью – только на 30 – 35 %, однако в последнем случае микротвердость покрытия повышается до 8,15 ГПа. Дополнительное применение вибрации уменьшает толщину и микротвердость оксидного слоя.

2.Повышение микротвердости покрытия на алюминии и его сплавах с обогащением озоном газовой смеси обусловлено уменьшением доли аморфной составляющей и увеличением кристаллической составляющей

(γ-Al2O3) в покрытии до 79 %. Износостойкость анодных покрытий на сплаве Д16, полученных по технологии № 3, увеличилась в 1,6 раза по сравнению с покрытиями, полученными по технологии № 2, и в 3,6 раза по сравнению с покрытиями, полученными по технологии № 1. Результаты свидетельствуют о перспективности использования ультразвука в сочетании с продувкой электролита озоно-воздушной смесью при анодировании алюминия и его сплавов.

3.Эксплуатационные испытания анодированных деталей нефтегазового оборудования из сплава Д16 показали увеличение длительности их функционирования в два раза, а из сплава АЛ9 – более чем в пять раз по сравнению с серийными.

Список литературы

1.Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1991. 380 с.

2.Коленчин Н.Ф., Кусков В.Н. Увеличение срока эксплуатации нефтепромыслового оборудования за счет замены материала // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 1 (2). С. 456 – 458.

3.Федоров В.А., Кан А.Г., Максутов Р.А. Поверхностное упрочнение нефтегазопромыслового оборудования методом микродугового оксидирования.- М.: ВНИИОЭНГ, 1989. 48 с.

346

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГОТОВНОСТИ ПРИ ВНЕПЛАНОВЫХ АВАРИЙНЫХ РЕМОНТАХ УСТАНОВОК

СКВАЖИН

Пяльченков Д.В., Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень

При моделировании рассматривалась система, при которой проводятся плановые профилактики с допуском возникновения ситуации аварийного ремонта. Данная методика предполагает, что в системе возможно проведение плановых предупредительных профилактик и аварийных ремонтов, и индикация появившегося отказа происходит мгновенно.

Восстановительные работы проводятся в следующей очередности.

Вмомент начала работы планируется проведение профилактики. Если система не отказала к назначенному моменту, то проводится плановая профилактика, средняя длительность которой равна Тп. В случае отказа системы раньше намеченного срока в момент отказа производится аварийный ремонт, который длится в среднем Та. В момент окончания восстановительных работ последующая профилактика перепланируется и весь процесс обслуживания повторяется. Предполагается также, что в момент проведения профилактики и ремонтов система неработоспособна.

Методика заключается в расчете оптимальных величин показателей качества функционирования и оптимальных периодов профилактик - коэффициента готовности, минимальных удельных издержек и максимальной удельной прибыли – при различных исходных моделях.

Рассматриваемая система состоит из определенного числа работоспособных скважин, на анализе совокупности показателей которых можно вывести общие закономерности. В свою очередь, эти закономерности не являются абсолютными и могут подвергаться изменениям. В рассматриваемом случае моделируемыми величинами являются показатели времени планового и аварийного ремонтов скважин компании «Роснефть-Пурнефтегаз», находящихся на Тарасовском месторождении. Исследования показали, что внеплановые ремонты оборудования скважин с насосным оборудованием в большинстве случаев подчиняются распределению Вейбулла. Данное распределение имеет два определяющих параметра – коэффициенты распределения a и b. Эти коэффициенты получают расчетным путем при обработке показателей фактической наработки на отказ некоторой выборки скважин.

Все вышеописанные показатели имеют прямое влияние на период оптимального проведения ТОР скважин, который характеризует МРП.

Врезультате расчетов было получено следующее: ухудшение условий в модели (увеличение времени аварийного ремонта при неизменном времени профилактики) напрямую негативно влияет на величину коэффи-

347

циента готовности. Изменение же времени профилактического ремонта при неизменном времени аварийного ремонта приводит к возрастанию коэффициента готовности. На практике это означает, что с увеличением времени на профилактику фонда скважин увеличится межремонтный период и, как следствие, возрастут показатели нефтедобычи.

Было выяснено в ходе предшествующих данной работе исследований, в параметрах распределения Вейбулла наибольшую роль играет коэффициент b. Данный коэффициент используется также при расчетах оптимального времени проведения ТОР. При сравнительно небольшом различии в коэффициенте a и при достаточно большом в коэффициенте b законов распределения для штанговых и электроцентробежных насосов величина наработки на отказ значительно отличается. Данный факт объясняется различиями как в конструкции установок, так и условиями эксплуатации.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что для скважин, эксплуатируемых насосными установками в условиях Тарасовского месторождения, эффективно увеличивать время профилактических ремонтов, так как достигнутый эффект от увеличения вследствие этого времени безотказной работы будет больше, чем прибыль от бездействия скважин.

Список литературы

1.Пяльченков Д.В. Моделирование показателей надежности скважинного оборудования с помощью алгоритма «гибели и размножения» // Интернет-журнал «Науковедение». 2013 №5 (18) [Электронный ресурс].-М. 2013. – Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/09tvn513.pdf, свободный – Загл. с экрана.

2.Пяльченков Д.В. Моделирование показателей надежности нефтяных насосных установок с применением резервирования // Интернет-журнал «Науковедение». 2013 №5 (18) [Электронный ресурс].-М. 2013. – Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/59tvn513.pdf, свободный – Загл. с экрана.

3.Методы обеспечения надежности эксплуатации скважинного оборудования [Текст] / Р. Я. Кучумов, В. А. Пяльченков, Д. В. Пяльченков ; ТюмГНГУ. - Тюмень

:ТюмГНГУ, 2005. - 148 с.

4.Пяльченков Д.В. Применение резервирования при моделировании показателей надежности электроцентробежных насосных установок. // Современные проблемы науки и образования - 2014.-№6. (приложение "Технические науки"). - C. 3

5.Пяльченков Д. В. Применение метода "гибели и размножения" при моделировании показателей надежности скважинного оборудования. // Современные проблемы науки и образования - 2014.-№6. (приложение "Технические науки"). - C. 4

6.Пяльченков Д.В. Моделирование оптимального количества резервных элементов скважинного оборудования при выборе вероятности безотказной работы в качестве показателя надежности. // Современные проблемы науки и образования - 2014.-№6. (приложение "Технические науки"). - C. 17

7.Пяльченков Д.В. Оценка показателей безотказности на основе непараметрического метода. // Современные проблемы науки и образования - 2014.-№6. (приложение "Технические науки"). - C. 21

348

8. Пяльченков Д. В. Моделирование коэффициента готовности при внеплановых аварийных ремонтах установок скважин. // Современные проблемы науки и образования - 2014.-№6. (приложение "Технические науки"). - C. 35

349

Научное издание

ГЕОЛОГИЯ И НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО МЕГАБАССЕЙНА

(опыт, инновации)

Материалы Девятой Международной научно-технической конференции

(посвященной 100-летию со дня рождения Протозанова Александра Константиновича)

10–11 декабря 2014 г.

Том 1 Бурение и разработка

нефтяных и газовых месторождений

В авторской редакции

Составитель: С. Н. Кропчева

Дизайн обложки: А. В. Клеменко

Подписано в печать 01.12.2014. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 22. Тираж 100 экз. Заказ № 1188.

Библиотечно-издательский комплекс федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет». 625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.

Типография библиотечно-издательского комплекса. 625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.

350