Причины и методы борьбы с заклиниванием штанговых глубинных насосов

Заклинивание ШГН — кошмар нефтедобычи! Разбираем коварные причины и даем крутые лайфхаки по спасению скважин без дорогих ремонтов.

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.

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. Ингибирование скважинной жидкости

    Регулярная дозировка деэмульгаторов, ингибиторов коррозии и солеотложений на прием насоса предотвращает образование нерастворимых осадков, которые являются главной причиной «органического» заклинивания ШГН.

  9. 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.

  10. 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.