Противопесочные клапаны для защиты скважинного насосного оборудования в условиях высокого пескопроявления

Пескопроявление является одним из самых частых осложнений при скважинной добыче твердых полезных ископаемых методом подземного скважинного выщелачивания и одной из основных причин отказов глубиннонасосного оборудования. Для снижения негативного воздействия пескопроявления при добыче урана с применением технологии подземного скважинного выщелачивания используются различные технологические мероприятия и технические средства, связанные с регулированием и оптимизацией режима работы насосного оборудования, темпа отбора жидкости, а также с применением технических устройств в виде песочных фильтров и песочных якорей. Эти мероприятия и рекомендации в большинстве своем успешно работают только в режимах непрерывной эксплуатации скважин. С ростом числа месторождений, находящихся на завершающей стадии разработки, вопрос пескопроявления становится все более актуальным, так как из-за низкого дебита скважины они часто переводятся на режим периодической эксплуатации, что способствует образованию песчаных пробок над насосом. При последующем запуске это может привести к заклиниванию насоса или обрыву штанг. Высокая интенсивность выноса песка из откачных скважин при добыче продуктивных растворов урана связана с тем, что глубина откачных скважин незначительна (порядка 400—600 м), и их забои располагаются преимущественно на глубинах, характерных для слабосцементированных песчаных пластов. Перечисленные проблемы требуют создания не только эффективных внутрискважинных устройств по предотвращению попадания песка на прием насоса, но также устройств по предотвращению образования песчаных пробок над ним. Предложены новые конструкции противопесочных клапанов для бесштанговых и штанговых насосных установок с регулируемым параметром их активации в зависимости от концентрации механических примесей в откачиваемой жидкости и времени их седиментации, что позволяет сбрасывать в затрубное пространство наиболее высококонцентрированную часть столба жидкости из насоснокомпрессорных труб. Это также способствует уменьшению энергозатрат и снижению нагрузки на привод насоса при последующем запуске скважины. Применение их на практике позволит снизить эксплуатационные расходы, связанные с отказами оборудования и увеличить межремонтный период эксплуатации скважин.

Мырзахметов Б. А., Нуркас Ж. Б., Токтамисова С. М., Крупник Л. А. Противопесочные клапаны для защиты скважинного насосного оборудования в условиях высокого пескопроявления // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 12. – С. 125–136. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-125-136.

Мырзахметов Бейбит Абикенович¹ — канд. техн. наук, доцент, профессор,
Нуркас Жасулан Болатжанулы¹ — научный сотрудник,
Токтамисова Салтанат Махмутовна¹ — студент PhD, научный сотрудник, e-mail: salta.mahmood@gmail.com,
Крупник Леонид Андреевич¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор-исследователь,
¹ Институт металлургии и промышленной инженерии, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, Казахстан.

Токтамисова С.М., e-mail: salta.mahmood@gmail.com.

1. Шмидт А. А. Повышение эффективности эксплуатации скважин, осложненных содержанием мехпримесей в продукции: Автореф. дис. … канд. техн. наук. — Уфа: СамГТУ, 2007. — 25 с.

2. Латыпов Б. М. Техническое обеспечение устойчивости работы штанговой винтовой насосной установки в малодебитных скважинах, осложненных пескопроявлением: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. — Уфа: УГНТУ, 2014. — 133 с.

3. Chen J., Chen S., Altunbay M. M., Tyurin E. A new method of grain size determination for sand-control completion applications // SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, 10—12 February, Lafayette, Louisiana, USA. 2010. Pp. 683—692. DOI: 10.2118/128011-MS.

4. Султанов Б. З., Орекешев С. С. Проблемы добычи и внутрипромыслового транспорта нефти с высоким содержанием песка / Новоселовские чтения: материалы 2-й международной научно-технической конференции. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. — С. 45—47.

5. Nurkas Z., Ubaidollauly B. Case Study: enhancing PCP performance through the complex failure analysis of more than 200 wells // SPE Canada Heavy Oil Technical Conference: SPE Canada Unconventional Resources Conference. Canada, 13—14 March. 2018. DOI: 10.2118/189732-MS.

6. Мырзахметов Б. А., Нуркас Ж. Б., Султабаев А. Е., Калиев Б. З. Особенности эксплуатации скважин в условиях высокого пескопроявления (на примере месторождения «Северные Бузачи») // Oil & Gas Journal Russia. — 2018. — № 10. — С. 60—65.

7. Смольников С. В., Топольников А. С., Уразаков К. Р., Бахтизин Р. Н. Методы защиты насосного оборудования для добычи нефти от механических примесей. — Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. — 41 с.

8. Netzhanova A., Bae W., Arystanbay R. A Case study on optimization of PCP operations for production increase in an unconsolidated sandstone reservoir (Russian) // SPE Annual Caspian Technical Conference and Exhibition. 12—14 November, Astana, Kazakhstan. 2014. DOI: 10.2118/172285-RU.

9. Бахтизин Р. Н., Смольников Р. Н. Особенности добычи нефти с высоким содержанием механических примесей // Нефтегазовое дело. — 2012. — № 5. — С. 159—169. http:// ogbus.ru/article/view/osobennosti-dobychi-nefti-s-vysokim-soderzhaniem-mexanicheskixprimesej.

10. Казаков Д. П. Повышение эффективности эксплуатации скважин электроцентробежными насосами после гидравлического разрыва пласта (на примере Вынгапурского разрыва пласта): Автореф. дисс. … канд. техн. наук. — Уфа: ОАО НПФ «Геофизика», 2010. — 26 с.

11. Шашкин М. А. Применяемые в ТПП «Лангепаснефтегаз» методы защиты для снижения негативного влияния механических примесей на работу ГНО // Инженерная практика. — 2010. — № 2. — С. 26—31.

12. Султанов Б. З., Орекешев С. С. Вопросы выноса песка в процессе эксплуатации нефтяных скважин // Нефтегазовое дело. — 2005. — № 1. — 13 с. http://ogbus.ru/article/view/ voprosy-vynosa-peska-v-processe-ekspluatacii-neftyanyx-skvazhin.

13. Савацки Р., Уэрта М., Лондон М., Меца Б. Холодная добыча на западе Канады: шаг вперед в первичной добыче нефти // RogTech. — 2010. — № 20. — С. 68—74.

14. Рыбак Б. М. Анализ нефти и нефтепродуктов. — М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1962. — 887 с.

15. United States Patent «Valve with shuttle» № US 9 027 654 В2.

16. Мырзахметов Б. А., Крупник Л. А., Бейсенов Б. С., Токтамисова С. М. Применение струйных насосов и средств защиты от пескопроявления при откачке продуктивных растворов урана // Безопасность труда в промышленности. — 2018. — № 7. — С. 74—80. DOI: 10.24000/0409-2961-2018-7-74-80.

17. Gao G., Dang R., Nouri A., Jia H., Li L., Feng X., Dang B. Sand rate model and data processing method for non-intrusive ultrasonic sand monitoring in flow pipeline // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. Vol. 134. Pp. 30—39. DOI: 10.1016/j.petrol.2015.07.001.