Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Опыт эксплуатации одновинтовых насосных установок на месторождениях НГДУ «Талаканнефть» ОАО «Сургутнефтегаз»

Разбуривание и ввод в эксплуатацию скважин краевых зон месторождений НГДУ «Талаканнефть» ОАО «Сургутнефтегаз» постепенно привели к росту малодебитного фонда скважин с УЭЦН. По этой причине еще в 2012 году в рамках реализации инновационного плана компании мы приступили к опытно-промышленным испытаниям одновинтовых насосных установок с низкоскоростным вентильным приводом производства ООО ПК «Борец». После получения положительных результатов ОПИ данный способ эксплуатации скважин получил дальнейшее развитие как позволяющий решить проблему сверхнормативного энергопотребления УЭЦН на малодебитном фонде и перевести скважины периодического фонда на непрерывную добычу.
Хотя универсальной и исчерпывающей альтернативой УЭЦН-15 в силу дороговизны и других факторов установки ЭВН с вентильным приводом не стали, винтовые насосы продолжают и, по всей видимости, будут и в дальнейшем использоваться в НГДУ «Талаканнефть» для решения названных выше задач при эксплуатации малодебитных скважин.

09.07.2017 Инженерная практика №03/2017
Дроган Николай Юрьевич Заместитель начальника ЦИТС НГДУ «Талаканнефть» ОАО «Сургутнефтегаз»

Рост малодебитного и периодического фондов скважин на месторождениях НГДУ «Талаканнефть», прежде всего, обусловлен вовлечением в разработку зон с низкими коллекторскими свойствами пластов и отсутствием компенсации отборов из-за несформированной системы ППД. Рост данных фондов также связан с постепенным снижением коэффициента продуктивности скважин, достигнутого при освоении после бурения, либо изначальным недостижением вводимыми из бурения скважинами проектной продуктивности.

Рис. 2. Структура фонда УЭЦН НГДУ «Талаканнефть» со сверхнормативным потреблением электроэнергии на добычу жидкости
Рис. 2. Структура фонда УЭЦН НГДУ «Талаканнефть» со сверхнормативным потреблением электроэнергии на добычу жидкости
Рис. 1. Структура фонда УЭЦН по энергопотреблению
Рис. 1. Структура фонда УЭЦН по энергопотреблению

В настоящее время 17% скважин фонда работают со сверхнормативным удельным потреблением электроэнергии. Наибольшую часть этой категории фонда (34%) составляют скважины, оснащенные ЭЦН-15 (КПД ступени 24%), работающие в постоянном и периодическом режимах (рис. 1, 2).

Помимо энергетической составляющей, не менее остро стоит проблема достоверности замеров дебита скважин периодического фонда. С развитием системы мониторинга энергопотребления механизированного фонда скважин ОАО «Сургутнефтегаз» данная проблема стала еще более очевидной, в связи с чем возникла необходимость поиска альтернативного, более энергоэффективного оборудованная в диапазоне малых расходов.

УЭВН С НИЗКОСКОРОСТНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ  ДВИГАТЕЛЕМ

Маркировка одновинтовых насосных установок, поставляемых в НГДУ «Талаканнефть», отличается от распространенной системы обозначения УЭЦН. Вместо оптимального напора используется максимальный динамический напор, соответствующий максимальному давлению, которое может развить насосная пара в скважинных условиях. Так, например, маркировка установки ЭОВНБ 5-10-2000 означает, что ее максимальный динамический напор составляет около 2000 м при производительности 10 м3/сутки. При этом зона работы с оптимальным КПД насоса находится в пределах от 1000 до 1600 м, то есть оптимальный напор будет составлять также около 1300 м, а производительность – около 15 м3/сут, что соответствует ЭЦНД 5-15-1300.

Одновинтовые насосные агрегаты отличаются от УЭЦН как типом привода, так и типом насоса (рис. 3). В качестве привода используется низкоскоростной вентильный электродвигатель (ВЭД) с рекомендуемым диапазоном частоты вращения ротора от 350 до 750 об/мин при технически реализованном диапазоне от 250 до 1000 об/мин. В качестве насоса используется рабочая пара «резинометаллическая обойма – металлический винт», КПД которой (в зависимости от типоразмера) находится в пределах от 40 до 44%.

Рис. 3. Схема конструкции и устройство основных узлов одновинтовой насосной установки на основе низкоскоростного вентильного привода производства ООО ПК «Борец»
Рис. 3. Схема конструкции и устройство основных узлов одновинтовой насосной установки на основе
низкоскоростного вентильного привода производства ООО ПК «Борец»
Рис. 4. Контактные напряжения при работе пары винт-эластомер
Рис. 4. Контактные напряжения при работе пары винт-эластомер

В НГДУ «Талаканнефть» поставляются установки с винтами производства компании Каechele из стали с износостойким покрытием и обоймой из высоконитрилового каучука с маслобензостойкими и износостойкими характеристиками, рассчитанные на максимальную температуру откачиваемой жидкости 80°С (см. таблицу, рис. 4, 5). Основные требования завода-изготовителя при эксплуатации данного оборудования включают запрет на запуск УЭВН на закрытую задвижку, запрет на регулирование расхода штуцером и исключение промывок лифта в случае отсутствия промывочного клапана.

Таблица 1. Технические характеристики УЭВН с низкоскоростным вентильным двигателем
Таблица 1. Технические характеристики УЭВН с низкоскоростным вентильным двигателем
Рис. 5. Эластомер УЭВН в разрезе
Рис. 5. Эластомер УЭВН в разрезе

Среди заявленных преимуществ вентильных электродвигателей перед асинхронными – более высокий КПД (91-92% против 83,5-84,5%), меньшие значения пусковых токов, возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне и малые габариты (длина и масса меньше на 40%).

ОБЪЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ И ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ УЭВН

На данный момент с помощью УЭВН эксплуатируются всего 22 скважины, из них пять установками ЭОВН 5-10-2000 и 17 – установками ЭОВН 5-6-2000 (рис. 6). Такой малочисленный парк оборудования объясняется тем, что внедрение в основном проводилось после оценки производительности при продолжительной эксплуатации скважин в условиях сформированной закачки. Установки внедрялись преимущественно для сокращения периодического фонда скважин.

Рис. 6. Причины внедрения и динамика роста фонда скважин с УЭВН
Рис. 6. Причины внедрения и динамика роста фонда скважин с УЭВН

Средняя текущая наработка спущенных в скважины УЭВН составляет 435 сут при минимальной наработке 10 сут, а максимальной – 1185 суток (рис. 7).

Рис. 7. Текущая наработка УЭВН
Рис. 7. Текущая наработка УЭВН

На рис. 8 представлена статистика отказов одновинтовых компоновок. Один отказ установки ЭОВН 510-2000 с наработкой 762 сут произошел по причине отсутствия циркуляции вследствие интенсивных солеотложений (галиты) в лифте НКТ.

Рис. 8. Причины отказов и наработка УЭВН
Рис. 8. Причины отказов и наработка УЭВН

Еще два отказа – из-за отсутствия подачи в установках ЭОВН 5-6-2000 (наработка 15 сут) и ЭОВН 510-2000 (наработка 44 сут) по причине отказа рабочей пары эластомер-винт. В одном из случаев подача отсутствовала сразу после спуска, в другом – был получен отказ по причине нарушения технологии эксплуатации.

Шесть отказов произошли из-за нарушения изоляции (R-0) ВЭД на одной установке ЭОВН 5-6-2000 (наработка 202 сут) и на пяти установках ЭОВН 5-102000 (средняя наработка 85 сут). Данные отказы не были связаны с нарушением технологии эксплуатации. В условиях сложной логистики и отсутствия специализированного оборудования в Восточной Сибири детально причина снижения сопротивления изоляции ВЭД после отказа по месту не выявлялась, оборудование было отправлено для разбора на базу ЦБПО ЭПУ в Западной Сибири. Следует отметить что все установки работали в условиях пластовых температур 12-16°C.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ОДНОВИНТОВЫХ НАСОСОВ

К наиболее актуальным для НГДУ «Талаканнефть» технологическим и эксплуатационным преимуществам насосных агрегатов с вентильным приводом можно отнести их подтвержденную на практике энергоэффективность (в среднем удельный расход электроэнергии при внедрении установок был снижен на 15 кВт-ч/т, или 57%), а также возможность удаленного регулирования подачи и смены режимов работы установки с помощью контроллера «АРГУС» станции управления производства ООО ПК «Борец», в котором используется интерфейс RS-485 с протоколом Modbus-RTU (рис. 9).

Рис. 9. Распределение типоразмеров УЭЦН НГДУ «Талаканнефть» по удельному расходу электроэнергии на добычу жидкости
Рис. 9. Распределение типоразмеров УЭЦН НГДУ «Талаканнефть» по удельному расходу электроэнергии на добычу жидкости

Из недостатков мы отметили для себя следующие. Во-первых, стоимость УЭВН примерно в два раза выше стоимости УЭЦН аналогичного типоразмера. Во-вторых, при внедрении УЭВН неоднократно происходили засорение и отказ промывочного клапана КПНБ-73. Установки приходилось поднимать по причине отсутствия подачи и исключать из компоновки оборудования промывочный клапан. После этого установка спускалась обратно и успешно запускалась в работу. Начиная с 2014 года вместо клапана КПНБ-73 в компоновку низа УЭВН мы стали устанавливать обратный клапан КОШ-73 и клапан фонтанирования КФ-73 (рис. 10). Следовательно, необходимо дополнительно повысить надежность оборудования, в том числе за счет комплектации более надежным промывочным клапаном.

Рис. 10. Внедрение обратного клапана и клапана фонтанирования вместо КПНБ
Рис. 10. Внедрение обратного клапана и клапана фонтанирования вместо КПНБ

Третий недостаток заключается в невозможности проведения ремонта ЭВН силами ЦБПО ЭПУ ОАО «Сургутнефтегаз». Допуск «зазор-натяг» для каждой винтовой пары индивидуален и подбирается заводом-изготовителем.

Итогом развития способа добычи с помощью УЭВН стало формирование новой категории малодебитных скважин, работающих в постоянном режиме. Данные скважины отличает низкая скорость движения жидкости внутри колонны НКТ, в результате чего сила трения между жидкостью и парафинами, смолами становится ниже силы сцепления с колоннами НКТ, что приводит к интенсивному образованию АСПО и повышению затрат на депарафинизацию. С целью сокращения затрат на депарафинизацию в НГДУ «Талаканнефть» весь фонд этих скважин было решено оснастить установками прогрева скважин.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ УЭВН

Экономический эффект от внедрения УЭВН с регулируемым вентильным приводом в добывающих скважинах, рассчитанный на основе снижения затрат на оплату электроэнергии и мощности за счет низкого энергопотребления данного оборудования, за 10 мес 2016 года составил 1,345 млн руб. (рис. 11). В среднем удельный расход электроэнергии на добычу жидкости при внедрении УЭВН сократился на 15 кВт-ч/т, или 57%, а потребляемая электроэнергия – на 157 кВт-ч/сут, или 73%.

Рис. 11. Энергетический эффект от внедрения УЭВН
Рис. 11. Энергетический эффект от внедрения УЭВН

В ходе эксплуатации одновинтовых насосных установок с низкоскоростным вентильным приводом в НГДУ «Талаканнефть» удалось подтвердить их высокую энергоэффективность. Фонд, оснащенный данным оборудованием, будет планомерно увеличиваться. В первую очередь, установки будут использоваться для сокращения числа скважин, эксплуатирующихся в периодическом режиме, и УЭЦН, работающих со сверхнормативным потреблением электроэнергии, а также в введенных после бурения скважинах Алинского и Восточно-Алинского месторождений с подтвержденным притоком в диапазоне от 6 до 12 м3/сутки.

Делать выводы о причинах отказа, необходимости повышения надежности и обеспечения равноресурсности оборудования можно будет только по результатам разбора отказавших единиц, выполненного совместно с представителями завода-изготовителя.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Реплика: Николай Юрьевич, у меня два предложениярекомендации по использованию одновинтовых насосов, о которых Вы рассказали. Вы совершенно правы, когда говорите о том, что их можно эксплуатировать при высоком газосодержании (от 50 до 90%). Но мой вам совет: никогда этого не делайте, потому что в течение двух часов у вас сгорит пластичная обойма. Безопасная эксплуатация установки (и охлаждение обоймы) обеспечивается при содержании газа на уровне 25-30%.
И второй комментарий, относительно высокой стоимости установок. Должно быть, вы используете систему опорного узла, которая стоит почти половину насосной установки производства ООО ПК «Борец». Если вы возьмете за основу сдвоенный одновинтовой насос, то в этом случае не будет необходимости использовать дорогой опорный узел, и затраты на оборудование сократятся.
Реклама Дисковый фильтр производства АО «Новомет-Пермь» помог увеличить наработку УЭЦН в семь раз!
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Испытания УЭЦН с рабочими колесами из жидкокристаллических полимеров на фонде скважин, осложненных солеотложением
Эксплуатация малодебитного фонда на примере скважин НГДУ «Нижнесортымскнефть» ОАО «Сургутнефтегаз»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №08/2017

Инженерная практика

Выпуск №08/2017

Строительство и ремонт скважин. Механизированная добыча. ППД и трубопроводы. Энергообеспечение
Изоляция продуктивных горизонтов и ликвидация проницаемых зон при буренииСистемы очистки бурового раствора и ВЗД с новым профилемЭксплуатация скважин с боковыми стволами и осложненного фондаОчистка сточных вод и скважинное оборудование для ППДЗащита промысловых трубопроводов от внутренней коррозииКоммерческий учет электроэнергии и газаТехнологии выработки тепловой и электроэнергии
Ближайшее совещание
Подготовка нефти и газа, Утилизация ПНГ
Подготовка — 2017
Производственно-техническая конференция

Сбор, подготовка и транспорт продукции скважин Утилизация попутного нефтяного газа ‘2017

10-12 октября 2017 г., г. Казань
Обмен опытом и анализ внедрения новых подходов, технологий, оборудования и химреагентов в области эксплуатации систем сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды, а также в области утилизации попутного нефтяного газа. Особое внимание будет уделено таким вопросам, как снижение содержания серы в нефти; повышение качества подготовки подтоварной воды перед закачкой в пласт, новые технологии разрушения стойких водонефтяных эмульсий, подготовка и транспорт нефти с высоким содержанием АСПВ.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — ноябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

20-24 ноября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми (отель «Урал») в рамках авторского курса С.Балянова.