Разработка классификатора опасных внешних воздействий на элементы колонны НКТ, используемых в добывающих скважинах, оборудованных УЭЦН и УСШН на месторождениях нефтедобывающих компаний

РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАТОРА ОПАСНЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЭЛЕМЕНТЫ КОЛОННЫ НКТ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖНАХ, ОБОРУДОВАННЫХ УЭЦН И УСШН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ КОМПАНИЙ

Для разработки классификатора опасных внешних воздействий на элементы колонн НКТ, используемых в добывающих скважинах на месторождениях нефтедобывающих компаний необходима следующая информация:

условия хранения НКТ; условия транспортировки НКТ, монтажа и демонтажа колонн НКТ в нагнетательных скважинах; условия эксплуатации колонн НКТ в нагнетательных скважинах на месторождениях нефтедобывающих компаний;

На основании полученной объективной информации будет разработан классификатор опасных внешних воздействий на элементы колонн НКТ на стадиях их хранения, транспортирования, монтажа и эксплуатации, являющийся базовой основой для разработки технических требований к НКТ с внутренним защитным покрытием, используемым в добывающих и нагнетательных скважинах на месторождениях нефтедобывающих компаний

Жизненный цикл элементов НКТ нефтедобывающих компаниях должен быть разделен на 5 стадий, обозначаемые соответствующими буквенными шифрами:

Х - Хранение/складирование; Т – Транспортировка; МД - Монтаж/демонтаж; Э –Эксплуатация; О - Операции технологические;

Внешние воздействия на элементы колонн НКТ на различных стадиях их жизненного цикла в нефтедобывающих компаниях должны быть разделены на 4 группы, обозначаемые буквенными шифрами:

Т (Т.1, Т.2 … Т. i) – Воздействия тепловые; М (М.1, М.2 … М. i) – Воздействия силовые; Ф (Ф.1, Ф.2 … Ф. i) – Воздействия фрикционные (воздействие потока жидкости или перемещающихся в колонне НКТ твердых контртел); С (С.1, С.2 … С. i) – Воздействия эксплуатационных и технологических сред или их отдельных компонентов;

Буквенная комбинация характеризует конкретную стадию жизненного цикла и конкретный вид воздействия на этой стадии:

Х. Т – на стадии хранения/складирования воздействия тепловые (Х. Т.1, Х. Т.2 … Х. Т.i); Х. М – на стадии хранения/складирования воздействия cиловые (Х. М1, Х. М.2 … Х. М.i); Х. С –  на стадии хранения/складирования воздействия сред или их отдельных компонентов (Х. С.1, Х. С.2 ... Х. С. i); Т. С – на стадии транспортировки воздействия сред или их отдельных компонентов (Т. С.1, Т. С.2 …Т. С. i); Т. М – на стадии транспортировки воздействия силовые (Т. М.1, Т. М.2 …Т. М.i); Т. С – на стадии транспортировки воздействия сред или их отдельных компонентов (Т. С.1, Т. С.2 …Т. С. i); Э. Т – на стадии эксплуатации воздействия тепловые (Э. Т.1, Э. Т.2 … Э. Т.i); Э. М – на стадии эксплуатации воздействия силовые (Э. М.1, Э. М.2 … Э. М.i); Э. Ф – на стадии эксплуатации воздействия фрикционные (Э. Ф.1, Э. Ф.2 … Э. Ф.i); Э. С – на стадии эксплуатации воздействия сред или их отдельных компонентов (Э. С.1, Э. С.2 … Э. С. i); О. Т – на стадии операций технологических воздействия тепловые (О. Т.1, О. Т.2 … О. Т.i); О. М – на стадии операций технологических воздействия силовые (О. М.1, О. М.2 …О. М.i); О. Ф – на стадии операций технологических воздействия фрикционные (О. И.1, О. И.2 … О. И.i); О. С – на стадии операций технологических воздействия сред или их отдельных компонентов (О. С.1, О. С.2 … О. С.i).

  На  различных  стадиях  жизненного цикла элементы колонн НКТ подвергаются одновременно всем трем видам воздействия: тепловому (Т), силовому (М), фрикционному (Ф) и среды (С). Данные сочетания относятся к опасным видам воздействия и обозначаются суммой буквенно-цифровых комбинаций:

Т. Т + Т. М – на стадии транспортировки (Т) одновременно воздействия тепловые (Т) и силовые (М);

Э. Т + Э. М + Э. Ф + Э. С – на стадии эксплуатации (Э) одновременно воздействия тепловые (Т), механические (М), фрикционные (Ф) и среды или ее отдельных компонентов (С);

О. Т + О. М + О. Ф + О. С – на стадии операций технологических (О) одновременно воздействия тепловые (Т), силовые (М), фрикционные (Ф) и среды или ее отдельных компонентов (С).

  Так как интенсивность влияния каждого вида внешнего воздействия на потребительские свойства элементов колонн НКТ существенно зависит от его численного значения, выявленный интервал изменения численных значений каждого вида воздействия на разных стадиях жизненного цикла был разбит на ряд нормированных диапазонов, обозначенных следующими шифрами:

Т-1; Т-2; Т-3; Т-4 –нормированные диапазоны численных значений  воздействий тепловых, определяющих интенсивность их влияния  на НКТ и муфты к ним,  соответственно нормальные, повышенные; интенсивные, жесткие.

М- 1; М- 2; М- 3; М- 4 – нормированные диапазоны численных значений воздействий силовых, определяющие интенсивность их влияния  на НКТ и муфты к ним,  соответственно нормальные, повышенные; интенсивные, жесткие.

Ф- 1; Ф- 2; Ф- Ф; И- 4 – нормированные диапазоны численных значений  воздействий фрикционных, определяющие интенсивность их влияния  на НКТ и муфты к ним,  соответственно нормальные, повышенные; интенсивные, жесткие

C- 1; C- 2; C- 3 – нормированные диапазоны качественных и количественных характеристик сред или их отдельных компонентов, определяющих интенсивность их влияния  на НКТ и муфты к ним, соответственно  нормальные, повышенные, интенсивные,

Таблица 1

Общая информация по колонне НКТ

Колонна НКТ
№	Наименование параметра	Значение
1	Внутренний диаметр эксплуатационной обсадной колонны, Шо. к., мм
2	Внутренний диаметр НКТ, Ш­НКТвн., мм
3	Внутренний диаметр муфт, Ш­мвн., мм
4	Наружный диаметр НКТ, Ш­НКТнар., мм
5	Наружный диаметр муфт, Ш­мнар., мм
6	Длинна колонны НКТ, LНКТ, м
7	Динамический уровень продукции скважины, Lдин., м
8	Инклинометрия скважины, оборудованной колонной НКТ	В форме документа MC Excel
9	Расход транспортируемой среды, Q, м3/сут
Скважины, эксплуатируемые СШНУ:
10	Форма и размеры используемых скребков
11	Материал скребков
12	Масса одного скребка, Mскр.., г
13	Форма и размеры используемых центраторов
14	Материал центраторов
15	Масса одного центратора, Mцтр., г

Таблица 2

Виды и характеристики внешних воздействий на элементы колонны НКТ при хранении, транспортирования и СМР

Колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Значение
Х. Хранение	Т. Тепловые воздействия
Х. Т.1	Минимально допустимая  климатическая  температура,  ,°С
Х. Т.2	Максимально допустимая климатическая температура,  ,°С
Т. Транспортировка	Т. Тепловые воздействия
Т. Т.1	Минимально допустимая климатическая  температура по СНиП,  ,°С
Т. Т.2	Максимально допустимая климатическая  температура по СНиП, ,°С
М. Силовые воздействия
Т. М.1	Максимально допустимая стрела прогиба при транспортировке  , мм
МД.  Монтаж / Демонтаж	Т. Тепловые воздействия
МД. Т.1	Минимально допустимая климатическая  температура  ,  ,°С	по СНиП с учетом местных административных отклонений
МД. Т.2	Максимально допустимая климатическая  температура, ,°С	по СНиП с учетом местных административных отклонений
М. Силовые воздействия
МД. М.1	Максимально допустимая стрела прогиба при монтаже / демонтаже  , мм
МД. М.2	Максимально допустимый момент свинчивания, Мсвингч., кНм	по ГОСТ 633-80 и ГОСТ Р 52203-2004

Таблица 3

Виды и характеристики внешних воздействий на колонну НКТ при выполнении технического обслуживания

Колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Значение
ТО.  Техническое обслуживание	Т. Тепловые воздействия
ТО. Т.1	Максимальная температура при  периодической обработке колонны НКТ  горячей нефти, ,°С
ТО. Т.2	Максимальное количество обработок горячей нефтью в год, Nн / максимальная продолжительность одной обработки, tон
ТО. Т.3	Максимальная температура при  периодической обработке колонны НКТ горячим паром, ,°С
ТО. Т.4	Максимальное количество обработок горячим паром в год, Nп / максимальная продолжительность одной обработки, tоп
ТО. Т.5	Максимальная температура при термохимической обработке призабойной зоны скважины для повышения КИН, Тотх
ТО. Т.6	Максимальное количество термохимических обработок призабойной зоны скважины в год, Nпр / максимальная продолжительность одной обработки, tопр
М. Силовые воздействия
ТО. М.1	Максимальная растягивающая нагрузка, действующая на колонну НКТ при срыве пакера, , кН

Продолжение таблицы 3

Колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Значение
ТО.  Техническое обслуживание	С. Воздействие компонентов среды
ТО. С.1	Виды химических реагентов и их концентрация в горячей нефти при очистке призабойной зоны скважины от АСПО, %
ТО. С.2	Состав пара при  периодической обработке колонны НКТ горячим паром, %
ТО. С.3	Виды химических реагентов и их концентрация при очистке призабойной зоны скважины от отложений минеральных солей, %
ТО. С.4	Виды химических реагентов и их концентрация при обработке призабойной зоны скважины для повышения КИН, %

Таблица 4

Виды и характеристики внешних воздействий на элементы колонны НКТ при эксплуатации УЭЦН и СШНУ

Элементы колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Способ эксплуатации
УЭЦН	СШНУ
Э.  ЭКСПЛУАТАЦИЯ	Т. Тепловые воздействия
Э. Т.1	Минимальная  рабочая температура транспортируемой среды по колонне НКТ, ,°С
Э. Т.2	Максимальная  рабочая температура транспортируемой среды по колонне НКТ  с учетом местного нагрева силового кабеля, ,°С
Э. Т.3	Максимальная температура транспортируемой среды при подогреве греющим кабелем, Тгр. каб. ,°С	Отсутствует
М. Силовые воздействия
Э. М.1	Максимальная растягивающая нагрузка, действующая на колонну НКТ, Pmax, кН
Э. М.2	Минимальная растягивающая нагрузка, действующая на колонну НКТ, Pmin, кН
Э. М.3	Максимально допустимая стрела прогиба при эксплуатации  , мм

Продолжение таблицы 4

Элементы колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Способ эксплуатации
УЭЦН	СШНУ
Э.  ЭКСПЛУАТАЦИЯ	Циклические нагрузки:
Э. М.5	Амплитуда цикла,,МПа	Отсутствуют
Э. М.6	Частота циклов в минуту, n, цикл/мин.	Отсутствуют
Э. М.7	Максимальное внутреннее давление в колонне НКТ,  МПа
Э. М.8	Максимальное внешнее давление, действующее на колонну НКТ,  МПа
Э. М.9	Максимальное количество сбросов давления в колонне НКТ в течение года,
Ф. Фрикционные воздействия
Э. Ф.1	Средняя скорость движения скребка, , м/с
Э. Ф.2	Количество повторных проходов при однократной очистке,
Э. Ф.3	Максимальное количество очисток в год, Nо
Воздействие потока абразивосодержащей жидкости на колонну НКТ:
Э. Ф.4	Максимальная скорость потока в колонне, , м/с
Э. Ф.5	Максимальная концентрация  мех. примесей, , мг/дм3

Продолжение таблицы 4

Элементы колонны НКТ
КОД	ВОЗДЕЙСТВИЯ	Способ эксплуатации
УЭЦН	СШНУ
Э.  ЭКСПЛУАТАЦИЯ	С. Воздействие компонентов среды
Э. С.1	Максимальная обводненность нефти, %
Э. С.2	Минимальная обводненность нефти, %
Э. С.3	Минерализация транспортируемой продукции скважины, %
Э. С.4	Состав и концентрация механических примесей транспортируемой продукции, %
Э. С.5	Максимальное содержание хлоридов в транспортируемой среде, %
Э. С.6	Максимальное содержание свободного углеводородного газа в транспортируемой среде, %
Э. С.7	Максимальное содержание сероводорода в транспортируемой среде, Н2S, %
Э. С.8	Максимальное содержание двуокиси углерода в транспортируемой среде, СО2,  %
Э. С.9	Максимальное содержание оксида серы в транспортируемой среде, SO2,  %
Э. С.10	Максимальная динамическая вязкость транспортируемой среды, мmax, Па*с
Э. С.11	Минимальная динамическая вязкость транспортируемой среды, мmin, Па*с