Факторные модели ресурсо-энергетической эффективности малых типоразмеров электроцентробежных насосов в задачах оптимизации режима и параметров обустройства непрерывного малодебитного фонда скважин

Abstract

Актуальность работы заключается в необходимости учета факторов ресурсно-энергетической эффективности малых типоразмеров при определении параметров обустройства скважин непрерывного фонда. Ранее опубликованная факторная модель динамики освоения эксплуатационного ресурса в условиях стационарной эксплуатации дополняется моделями снижения КПД для малых типоразмеров и потенциала наработки. Вводятся факторы непроизводственных затрат ресурса, связанные с отклонением от номинала производительности, заглублением насоса и перегревом силовой установки. Цель: определение оптимальных параметров обустройства для конструктивно подобных, но отличающихся по потенциалу производительности скважин, включая малодебитный (до 50 м3/сут.) и высокодебитный фонд (от 80 м3/сут.), по критерию приведённой суточной прибыли. Объект: нефтяная скважина, обустроенная электроцентробежным насосом. Методы: материального баланса, гидростатики, численного моделирования и вычислительного анализа. Результаты и выводы. Проведен поиск оптимальных параметров обустройства при фиксированном уровне подвески насоса для скважин с разными потенциалами производительности на полном жизненном цикле. Рассчитаны основные показатели ресурсно-энергетической эффективности, такие как относительная доля сокращения потенциала наработки и приведенная доля суточной прибыли. Показана важность учета введенных деструкций по коэффициенту полезного действия и потенциалу наработки на отказ. Выводы. Использование маломощных электроцентробежных насосов для скважин малодебитного фонда осложнено пониженными ресурсного-энергетическими характеристиками. При оценке эффективности выбранных параметров обустройства необходимо принимать во внимание понижение коэффициента полезного действия для малых типоразмеров и снижение потенциала наработки при увеличении числа ступеней и секций в сборке насоса. В принятых предположениях оптимальный, с точки зрения ресурсно-энергетической эффективности, типоразмер ступени, как правило, превышает на некоторую долю потенциал производительности скважины

Relevance. Necessity to take into account the factors of resource and energy efficiency of small sizes when determining the parameters of continuous well arrangement. The models of efficiency reduction for small sizes and operating potential supplement the previously published factor model of the dynamics of operational resource development under steady-state operation conditions. Introduced factors of non-productive resource costs associated with deviation from the nominal capacity, deepening of the pump and overheating of the power unit. Aim. To determine optimal parameters of arrangement for structurally similar, but differing in productivity potential, wells, including low-yield (up to 50 m3/day) and high-yield (from 80 m3/day) wells, according to the criterion of reduced daily profit. Methods. Material balance, hydrostatics, numerical modeling and computational analysis. Results and conclusions. Search of optimal parameters of arrangement at a fixed level of pump suspension for wells with different productivity potentials at full life cycle was carried out. The authors calculated the main indicators of resource and energy efficiency, such as, relative fraction of reduction in workover potential and present fraction of daily profit. The paper shows the importance of taking into account the introduced destructions on the coefficient of efficiency and the potential of time-on-failure. Conclusions. The use of low-powered electric centrifugal pumps for wells of low-debit fund is complicated by the reduced resource-energy characteristics. At estimation of efficiency of the chosen parameters of arrangement it is necessary to take into account lowering of efficiency coefficient for small standard sizes and decrease of runtime potential at increase of number of stages and sections in pump assembly. Under the assumed assumptions, the optimal stage size, in terms of resource and energy efficiency, usually exceeds the well productivity potential by some fraction