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

Повышение производительности, энергоэффективности и надежности КНС в рамках существующих производственных площадей

На четвертой стадии разработки нефтяных месторождений происходит увеличение отбора жидкости из продуктивных пластов нефтяных месторождений и появляется потребность в увеличении производительности кустовых насосных станций (КНС). Производственные программы по капитальному строительству и реконструкции объектов формируются и корректируются с учетом финансовых возможностей предприятия. Возникает необходимость решать задачи по увеличению мощности объектов в рамках существующих производственных площадей без строительства или реконструкции.

В данной статье рассмотрены возможности повышения производительности, а также энергоэффективности и надежности объектов поддержания пластового давления нефтегазодобывающих предприятий на примере КНС-1 Киенгопского месторождения. В частности, были испытаны и внедрены насосы типа ЦНСп с оппозитным расположением рабочих колес, повышена мощность электроприводов, проведена автоматизация технических процессов на КНС.

25.09.2017 Инженерная практика №06/2017
Обухов Семен Леонидович Начальник управления поддержания пластового давления ОАО «Удмуртнефть»
Сотиков Дмитрий Николаевич Начальник ОППД УППД ОАО «Удмуртнефть»
Колесников Валерий Владимирович Мастер УППД ОАО «Удмуртнефть»

В 2008 году на объекте КНС-1 Киенгопского месторождения была достигнута максимальная производительность проектного оборудования в объеме 21 600 м3/сут, при этом разработка месторождения требовала увеличения объемов закачки. Для достижения поставленной цели было проведено исследование существующих мощностей системы ППД: во-первых, была оценена возможность водоподготовки УПН и проведены расчеты пропускной способности трубопроводной системы; кроме того, было оценено техническое состояние энергосети и электродвигателей СТД-12502Р-УХЛ4; и, наконец, была рассмотрена возможность модернизации гидравлической части эксплуатируемых высоконапорных насосов ЦНС 180-1422.

Проведенный технический аудит подтвердил наличие потенциала насосной станции. При этом наиболее рентабельным решением оказалось совершенствование действующего оборудования посредством модернизации существующего парка насосов.

МОДЕРНИЗАЦИЯ КНС

Изменение технических параметров действующего насосного оборудования системы ППД производили при его капитальном ремонте. Увеличить производительность удалось без изменения габаритных и присоединительных размеров насоса при сохранении существующего электропривода.

Рис. 1. Проектирование рабочего колеса
Рис. 1. Проектирование рабочего колеса

В ходе модернизации были установлены подшипники с охлаждением перекачиваемой средой и спроектирована проточная часть насоса под новые характеристики за счет изменения параметров D1, b2, D2 (увеличение диаметров рабочих колес; ширины, угла и высоты каналов) (рис. 1).

В результате модернизации насосов ЦНС 180-1422 их единичная производительность была повышена со 180 до 220 м3/ч, что, в свою очередь, привело к увеличению суммарной мощности КНС-1 Киенгопского месторождения на 6000 м3/сут. Такой эффект был достигнут благодаря повышению гидравлического КПД насосов и использованию резервов мощности электродвигателей.

Отрицательным эффектом модернизации стало снижение наработки насосов на отказ по причине повышения нагрузки на гидравлическую часть. В 2012 году в результате поиска нового современного оборудования, обладающего не только высокими показателями производительности и энергоэффективности, но и высоким ресурсом работы, было принято решение о проведении на КНС-1 опытно-промышленных испытаний (ОПИ) насоса с оппозитным расположением рабочих колес (РК) ЦНСп-240-1422 производства АО «Гидромашсервис».

ИСПЫТАНИЯ НАСОСОВ С ОППОЗИТНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ РК

Рис. 2. Насос с оппозитным расположением рабочих колес
Рис. 2. Насос с оппозитным расположением рабочих колес

Оппозитное расположение РК (рис. 2) позволяет разгрузить ротор от осевых сил и исключить из конструкции насоса узел гидропяты. Разгрузка остаточного осевого усилия, действующего на ротор, осуществляется с помощью гидродинамического самоустанавливающегося упорного подшипника (рис. 3).

Рис. 3. Гидродинамический самоустанавливающийся упорный подшипник
Рис. 3. Гидродинамический самоустанавливающийся упорный подшипник

Важным аргументом в пользу внедрения насосов ЦНСп-240-1422 стало то, что они обладают аналогичными ЦНС 180-1422 габаритными и присоединительными размерами и работают с тем же электродвигателем мощностью 1250 кВт. Кроме того, насосы отличаются высокими КПД и надежностью. По результатам ОПИ была разработана и реализована программа технического перевооружения КНС-1 – замены модернизированных насосов на ЦНСп.

За пять лет эксплуатации насосы подтвердили заявленный ресурс работы и энергоэффективность. Вместе с тем, за этот период были выполнены четыре внеплановых ремонта упорного подшипника.

Причинами внеплановых ремонтов стали неисправность электродвигателя (осевое перемещение ротора электродвигателя вследствие электромагнитных нарушений, 2012 год, период ОПИ) и в трех случаях – обрыв стопорных винтов, фиксирующих диск (47) упорного подшипника по причине нарушения размерной цепочки при проведении ТО (2016 год).

Опыт эксплуатации показал, что насосы с оппозитным расположением рабочих колес сложнее в эксплуатации и требуют высокой квалификации персонала при их обслуживании и выполнении ремонтов.

ПОВЫШЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рис. 4. Рабочая характеристика насоса ЦНСп-240-1422
Рис. 4. Рабочая характеристика насоса ЦНСп-240-1422

Параллельно проводились мероприятия по увеличению мощности существующих электроприводов СТД-1250 для возможности смещения напорно-расходных характеристик насоса «вправо» в рабочем интервале, заявленном заводом изготовителем. В 2012 году с целью увеличения мощности электродвигателей со 1250 до 1390 кВт напряжение питающей электросети подняли на 5% до 6300 В, что позволило увеличить производительность насосов до 260–270 м3/ч, не снижая их рабочего напора (рис. 4, 5).

Рис. 5. Рабочая характеристика синхронного электродвигателя
Рис. 5. Рабочая характеристика синхронного электродвигателя

Разрешенное напряжение электродвигателей установлено в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок.

Таким образом, в 2016 году была достигнута максимальная производительность насосной станции на уровне 32 000 м3/сут (рис. 6). Насосные агрегаты эксплуатируются на максимально возможных режимах, предусмотренных  заводами-изготовителями.

Рис. 6. Динамика производительности КНС-1 Киенгопского м/р
Рис. 6. Динамика производительности КНС-1 Киенгопского м/р

АВТОМАТИЗАЦИЯ КНС

Одним из ключевых элементов повышения надежности оборудования стало усиление контроля параметров работы, что в современных условиях достигается, прежде всего, за счет максимальной автоматизации технических процессов.

Насосные агрегаты на КНС-1 оснащены системой автоматического контроля и регистрации параметров работы насосного агрегата «АСКИР» (рис. 7), которая позволяет вести непрерывный мониторинг работы насосных агрегатов, контролировать вибрационные параметры, определять КПД и удельный расход электроэнергии насосного агрегата в онлайн-режиме, а также архивировать информацию для возможности проведения анализа и прогнозирования работы насосной станции.

Рис. 7. Система «АСКИР» на КНС-1 Киенгопского м/р
Рис. 7. Система «АСКИР» на КНС-1 Киенгопского м/р

На основании полученных данных проводится ремонт оборудования по его техническому состоянию.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ДАЛЬНЕЙШИЕ ОПИ

Перечисленные мероприятия позволили повысить производительность станции на 48%, снизить удельное потребление электроэнергии с 7,2 до 5,9 кВт-ч/м3 и существенно повысить надежность эксплуатации объекта. Наработка насоса ЦНСп 240-1422 зав. №1, установленного в 2012 году, достигла 37 300 ч, КПД снизился на 3% (по паспорту – до 1% в год). Уровень вибрации насосного агрегата во всех ортогональных направлениях не превышает 7 мм/с.

Для повышения энергоэффективности и надежности работы КНС в ОАО «Удмуртнефть» регулярно проводятся ОПИ нового оборудования (табл. 1). Проведение ОПИ дает толчок не только развитию технологий, но и приобретению новых знаний персоналом кустовых насосных станций и специалистами, занимающимися совершенствованием системы поддержания пластового давления.

Таблица 1. Опытно-промысловые испытания насосного оборудования в ОАО «Удмурнефть»
Таблица 1. Опытно-промысловые испытания насосного оборудования в ОАО «Удмурнефть»

Важно отметить, что с начала работы по повышению производительности в 2008 году, а затем и по повышению энергоэффективности и надежности кустовых насосных станций компания «Удмуртнефть» была ориентирована на внедрение оборудования отечественного производства (табл. 2). Время показало правильность выбранного пути.

Таблица 2. Оборудование КНС
Таблица 2. Оборудование КНС

Опыт эксплуатации оборудования ОАО «Удмуртнефть» показывает, что оборудование отечественных производителей (насосы, электродвигатели, системы автоматизации) соответствуют высоким требованиям производительности, энергоэффективности, надежности при эксплуатации кустовых насосных станций. Максимальная загрузка оборудования не снижает его ресурса, заявленного заводом-изготовителем, при соблюдении требований эксплуатации. Для обеспечения надежной работы оборудования требуется мониторинг параметров работы в режиме онлайн, а также архивация полученных данных для проведения анализа и прогноза работы оборудования.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: : Семен Леонидович, ваше оборудование демонстрирует очень большие наработки. Режим работы ваших агрегатов постоянный или циклический?
Семен Обухов:: Мы стараемся допускать минимальное количество запусков – остановок. Насосы работают согласно паспортным характеристикам. Это основные факторы, обеспечивающие большую наработку.
Вопрос: Вы говорите, что поменяли 180-е насосы на 240-е. А 240-е были исполнены в габаритах 180-х или увеличенные?
С.О.: Нет, они полностью в габаритах 180-х.
Вопрос: Вы говорите про модернизацию насосного оборудования, а было ли изменение диаметров водоводов?
С.О.: Безусловно, да. Мы увеличили диаметр приемного трубопровода, а также сети разводящих водоводов. Все делалось в комплексе, хотя и не сразу.
Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Мероприятия по повышению энергоэффективности эксплуатации объектов системы ППД В ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»
НПФ «Пакер»: 25 лет – 25 шагов построения культуры производства в российской компании
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №10/2017

Инженерная практика

Выпуск №10/2017

Промысловый трубопроводный транспорт
Актуализация нормативно-технической базы трубопроводного транспортаРезультаты испытаний новых марок сталей, защитных покрытий и химреагентовТрубопроводный транспорт высоковязкой нефтиОценка способов защиты стыков сварных соединенийДиагностика и эксплуатация неметаллических трубопроводных системОсобенности углекислотной коррозии и антикоррозионной защиты газопроводов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
ОРЭ — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

ОРЭ '2017. Практика применения технологий ОРД и ОРЗ, проектирования и интеллектуализации разработки многопластовых месторождений

Мероприятие перенесено на 16-18 апреля 2018 г., г. Москва
Обсуждение в кругу руководителей и специалистов в области разработки месторождении и эксплуатации механизированного фонда скважин результатов новых ОПИ и эксплуатации скважинных компоновок для ОРЭ, геофизического оборудования для раздельного учета и методик мониторинга параметров добычи, систем управления для ОРЭ и перспектив развития данного направления.
Общая информация Планируется
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — февраль 2018
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

12 – 16 февраля 2018 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.