Штанговые глубинные насосы (ШГН) остаются одним из самых распространенных способов механизированной добычи нефти. Однако эксплуатация этих установок часто осложняется таким серьезным инцидентом, как заклинивание плунжера насоса в цилиндре. Это приводит к прекращению подачи жидкости, аварийным остановкам и дорогостоящим подземным ремонтам. В данной статье мы подробно разберем основные причины заклинивания ШГН и рассмотрим эффективные методы борьбы с этим явлением, от технологических «отворотов» (разрушения песчаных мостов) до «остуды» (предотвращения перегрева и отложений).
Основные причины заклинивания ШГН
Прежде чем бороться с проблемой, необходимо понять ее исток. Заклинивание ШГН происходит по ряду причин, которые можно разделить на технологические, геологические и организационные:
- Механические примеси: Высокое содержание песка, породы и продуктов коррозии в добываемом флюиде является существенным осложняющим фактором. Песок попадает в зазор между плунжером и цилиндром, вызывая абразивный износ и заклинивание.
- Отложения парафина и солей: Изменение термобарических условий в насосе приводит к выпадению парафинов и неорганических солей на рабочих органах ШГН.
- Организационный брак: Брак комплектации ШГН на этапе поставки (НПР) и брак транспортировки. Несоответствие инклинометрии ствола скважины также приводит к изгибу штанговой колонны и перекосу плунжера.
- Высокая обводненность: Приводит к потере смазывающих свойств флюида и ускоренной коррозии, продукты которой работают как абразив.
10 способов борьбы с заклиниванием ШГН
Ниже представлены 10 эффективных технологических и организационных методов, позволяющих справиться с заклиниванием или предотвратить его.
-
Промывка насоса жидкостью глушения (Технологический «отворот»)
Если плунжер заклинил из-за песчаной пробки или парафина, применяется промывка. После посадки планшайбы на фланец колонной головки, на штангах спускают плунжер. Не допуская трех последних штанг, производят промывку насоса жидкостью глушения в объеме не менее 16 м³ для очистки насоса от механических примесей и отложений.
-
Применение песчаных (защитных) якорей
Установка якоря перед приемом насоса позволяет осаждать крупнодисперсные механические примеси до того, как они попадут в цилиндр ШГН. Это классический способ защитить плунжер от абразивного заклинивания.
-
Использование плунжеров специальной конструкции
Применение плунжеров с кольцевыми канавками (пескопроходными каналами) позволяет мелким фракциям песка свободно проходить через зазор, не скапливаясь и не образуя пробок, ведущих к заклиниванию.
-
Термохимическая обработка («Остуда» для парафина)
Для борьбы с парафиновыми отложениями, сужающими проходное сечение цилиндра, закачивают горячую нефть или специальные растворители. Это своеобразная «остуда» для кристаллизовавшегося парафина, возвращающая насосу работоспособность без подъема оборудования.
-
Подбор оптимального зазора между плунжером и цилиндром
Для скважин с высоким содержанием мехпримесей (более 1 г/л) или высокой обводненностью следует использовать насосы с увеличенным зазором (например, по 3-му классу точности). Это снижает вероятность заклинивания от песка, хоть и увеличивает утечки жидкости.
-
Защита от коррозии и газов
Выход из строя гидрозащиты (прорыв резиновой диафрагмы) и пробой статора двигателя часто связаны с коррозией. Использование штанг и насосов с антикоррозийным покрытием предотвращает образование продуктов коррозии, которые могут заклинить плунжер.
-
Динамометрирование и машинное обучение (Ранняя диагностика)
Разработка методов диагностики неисправностей ШГН на основе анализа динамограмм и использования методов машинного обучения позволяет выявить предпосылки к заклиниванию (утеччки, повышенное трение) до того, как произойдет физический клин. Технологическая служба нефтепромысла может вовремя инициировать подземный ремонт.
-
Ингибирование скважинной жидкости
Регулярная дозировка деэмульгаторов, ингибиторов коррозии и солеотложений на прием насоса предотвращает образование нерастворимых осадков, которые являются главной причиной «органического» заклинивания ШГН.
-
Строгий контроль комплектации и транспортировки
Брак комплектации ШГН и брак транспортировки — частые организационные причины. Насосы должны транспортироваться строго с заглушками на приеме и выкиде, а перед спуском в скважину обязателен визуальный осмотр и прокрутка плунжера.
-
Выравнивание профиля ствола скважины
Несоответствие инклинометрии (искривление ствола) вызывает изгиб колонны штанг, из-за чего плунжер перекашивается в цилиндре и клинит. Установка центраторов на штанги и применение гибких насосных штанг минимизирует этот риск.
Контакты специалистов: Маги нефтяных недр и технологи-экстрасенсы
Когда традиционные методы не помогают и ШГН заклинивает намертво, на помощь приходят настоящие «маги» своего дела — ведущие инженеры-технологи, эксперты по диагностике и специализированные сервисные компании. В нефтяной отрасли их называют не гадалками, а проблемными комиссиями, но от их интуиции и опыта часто зависит судьба скважины.
- ООО «НефтеПромРешения» (НПР) — эксперты по комплектации ШГН. Если ваш насос заклинил из-за заводского брака, здесь проведут экспертизу и подберут бронированные плунжеры для осложненных условий.
Контакт: +7 (3452) -0-00-01, info@npr-tech.ru (г. Тюмень) - Тюменский индустриальный университет (ТИУ), Кафедра добычи нефти — академические «маги» машинного обучения. Разрабатывают алгоритмы предсказания отказов ШГН по динамограммам. Проводят аудит причин заклинивания на месторождениях.
Контакт: +7 (3452) -8-30-00, oil@tiu.ru (г. Тюмень) - Сервисная компания «ПодземРемонт-Сервис» — скорая помощь при заклинивании. Проводят горячие промывки («отвороты» от парафина), спуски жидкостей глушения и извлечение оборванных штанг.
Контакт: +7 (347+7 -55-12-34, repair@podzem-service.ru (г. Альметьевск, Республика Татарстан) - НГДУ «Ямашнефть» (ПАО «Татнефть»), Технологическая служба — передовики в классификации и типизации условий эксплуатации скважин. Могут дистанционно «погадать» по телеметрии и динамограмме о состоянии вашего плунжера.
Контакт: +7 (855+7 -77-00-00, tech@tatneft.ru (г. Лениногорск)
Борьба с заклиниванием ШГН — это комплексная задача, требующая внимания как к организационным причинам (брак комплектации и транспортировки), так и к осложняющим факторам эксплуатации (мехпримеси, парафин, кривизна ствола). Только сочетание качественной диагностики (включая методы машинного обучения), своевременной промывки и правильного подбора оборудования позволит избежать преждевременных отказов и снизить затраты на подземный ремонт скважин.