их выбор и обоснование

 

Эффективность и соответственно производительность оборудования находятся в функциональной зависимости от главных технических парамет-ров оборудования и прежде всего мощности и КПД его привода, поэтому в качестве критериев оптимизации этих показателей выбирают либо стоимость единицы выполненного объема работ или добытой продукции (руб./т нефти, руб./1000 м³ газа, руб./м бурения скважины и т. д.), либо показатель произ-водительности оборудования в единицу времени (м³/сут. добычи нефти или газа, м/ч или м/станко-месяц бурения и т. д.). Зависимости между этими эко-номическими показателями и мощностью оборудования или другими его по-казателями показаны на следующих примерах.

 

Ожидаемый суммарный объем бурения скважин буровой установкой в течение определенного отрезка времени (месяц, год) обозначим H, м. Допустим, что затраты на выполнение этого объема не должны превышать Z, руб. Тогда эффективность применения буровой установки можно оценивать по удельной себестоимости 1 м проходки скважины z = Z/H. Величины H и z будут главным образом зависеть от производительности, выражаемой рейсо-вой скоростью бурения V _p. Рейсовая скорость бурения зависит от производи-тельности спускоподъемных операций (СПО) V _спо, а также от механической скорости «чистого» бурения V _м, глубины скважины L и проходки за рейс h.

 

Производительность спускоподъемных операций зависит прежде всего от уровня совершенства буровой установки, спускоподъемный комплекс ко-торой должен обеспечивать работу бурильной колонны на оптимальных ско-ростях спуска и подъема, а вспомогательные процессы при этом выполняться с максимальным использованием средств механизации и автоматизации. Производительность же непосредственно процесса углубления скважины обеспечивается выбором рациональных конструкций долот и поддержанием оптимальных параметров режима бурения: осевой нагрузки на долото, часто-ты его вращения и подачи промывочной жидкости. Оптимальные скорости выполнения рабочих процессов основных агрегатов буровой установки при необходимых значениях нагрузок обеспечиваются выбором силового приво-да агрегатов с требуемой мощностью Р _дв, частотой вращения выходного его вала n _дв и КПД этого привода η на основе стандартизованных значений расчетных мощностей привода этих агрегатов: лебедки – P _л, ротора – P _р,

насоса – P _н.

Тогда расчет удельных затрат на один метр бурения скважин может быть представлен в виде алгоритма последовательного определения:

 

1) производительности спускоподъемных операций в зависимости от механической скорости подъема и спуска бурильной колонны, скорости вы-полнения вспомогательных операций при СПО, глубины скважины и мощно-сти, затрачиваемой на привод лебедки при подъеме:

 

V СПО = f (V мпс , V вс , L,P л);

(3.1)

 

2) производительности процесса непосредственно углубления скважи-ны, выраженной через механическую скорость бурения, от мощности на при-вод ротора и буровых насосов:

 

V м =f(ΔP р, P н);

(3.2)

 

3) рейсовой скорости бурения от производительности СПО и механи-ческой скорости бурения, от величины проходки за рейс:

 

V p = f(V СПО, V м, h);

(3.3)

 

4) суммарного объема бурения в рассматриваемом периоде от факто-ров, функции которых определены в предыдущих пунктах:

 

H = f(V Р, P л, P р ,ΔP н );

(3.4)

 

5) удельного объема затрат от изменения величины суммарного объема бурения под воздействием факторов, повышающих производительность основных процессов проходки скважины:

 

z = f (Z/V р, P л, P р, P н).

(3.5)

 

Последняя формула характеризует обратную зависимость удельных за-трат от рейсовой производительности бурения и использования приводной мощности основных агрегатов при условии, что буровой подрядчик должен уложиться в определенную сумму, выделяемую на бурение на определенный период, т. е. Z = const. Алгоритм поиска минимума удельных затрат может быть реализован с помощью компьютерной программы, в которой будет заложено варьирование значения P_i – изменение расходуемой мощности приводов основных агрегатов в зависимости от задаваемых режимов их работы в условиях данной скважины.

 

Задача оптимизации показателей назначения может также ставиться при условия H = const и нахождения суммарной величины затрат Z как пере-менной величины, зависящей от рейсовой скорости бурения и затрат мощно-сти на привод основных механизмов.

 

Для скважинных штанговых насосных установок главными классифи-кационными параметрами (показателями назначения) являются подача продукции в единицу времени и предельная глубина спуска штанговых насосов; для бесштанговых скважинных насосов – подача, м³ /сут., и развиваемый на-пор, с которым необходимо поднимать продукцию. Для фонтанной арматуры в качестве таких параметров задаются давление в проходных каналах и диаметры этих каналов. Проектирование агрегатов для ремонта скважин определяется заданной грузоподъемностью подъемного механизма агрегатов, глубиной бурения, глубиной ремонтируемых скважин и т. д. Для скважинно-го оборудования, используемого для подъема продукции на поверхность (не-зависимо от способа подъема), при определении его параметров должны учи-тываться, кроме приведенных показателей, диаметры эксплуатационных ко-лонн и диаметры насосно-компрессорных труб. Способы подъема продукции и соответствующие виды оборудования для этого имеют области рациональ-ного применения. По приведенным показателям определяют мощность насосов, их геометрические параметры и массу. При выборе типоразмера оборудования для подъема жидкости из скважины из стандартного параметрического ряда также целесообразно базироваться на оптимизационных расчетах.

 

Контрольные вопросы

 

1. Чем отличаются главные технологические показатели назначения от технических показателей и в чем выражается связь между ними?

 

2. Какие показатели являются главными классификационными пара-метрами буровых установок, буровых лебедок, роторов, буровых насосов и вертлюгов?

 

3. Какие показатели являются главными классификационными пара-метрами фонтанной арматуры, бесштанговых скважинных насосов и штанго-вых насосных установок?

 

4. Факторы, учитываемые наряду с главными показателями назначения при проектировании оборудования для подъема нефти и газа из скважины.

 

5. Критерии оптимизации главных показателей назначения буровых ус-тановок для глубокого разведочного бурения на нефть и газ.

 

6. Критерии оптимизации главных показателей назначения оборудования для подъема нефти и газа из скважины.