Хлебов Дмитрий Геннадьевич Ведущий инженер-конструктор конструкторского бюро поддержания пластового давления и стендового оборудования АО «Новомет-Пермь»

К отличительным особенностям наземных установок для систем ППД производства АО «Новомет-Пермь» и блочных насосных станций на их основе следует отнести практичную модульную конструкцию блок-бокса и наличие современной системы автоматизации. Установки данного типа характеризуются высокой фактической наработкой (более 1000 сут), длительным периодом между плановыми ремонтами (до 365 сут), а также простотой монтажа и пусконаладки оборудования, которые занимают обычно не более 1421 суток. Каждая станция проходит сборку и  полноценные комплексные испытания на испытательном полигоне предприятия-изготовителя и только после этого переводится в транспортное положение и отгружается заказчику. За счет применения частотного регулирования работа насоса поддерживается в точке максимального значения КПД.

Электродвигатель в составе БНС для систем ППД подбирается в зависимости от значений давления на входе. Если диапазон давлений составляет от 0,04 до 15 МПа, то установка комплектуется наземным электродвигателем, а при более высоком давлении (до 21 МПа) – погружным. В обоих случаях мощность БНС составляет до 1000 кВт и более, напор – до 3500 метров. Также хочется отметить, что в связи с модернизацией узла подвода (появилась возможность восприятия давления на входе до 15 МПа) отпала необходимость использовать УЦГН на основе погружного электродвигателя, что существенно уменьшает габариты УЦГН и БНС.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С НАЗЕМНЫМ И ПОГРУЖНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

В состав горизонтальных установок с наземным электродвигателем входят также насос, эластичная муфта и узел подвода, в который жидкость подается через подводящий трубопровод (рис. 1). Для увеличения производительности БНС можно параллельно установить несколько насосных агрегатов. Подводящий трубопровод оснащен байпасной линией, что позволяет производить ремонтные работы и замену узлов оборудования без остановки насосной установки.

На рис. 2 представлена горизонтальная установка с погружным электродвигателем мощностью 500 кВт, производительностью до 4000 м³/сут и с высоким давлением на входе в насос, предназначенная для закачки жидкости в продуктивные нефтяные пласты с целью поддержания пластового давления, также может использоваться для транспортировки жидкости и повышения давления закачки непосредственно на кустовой площадке. Основное ее преимущество заключается в отсутствии утечек закачиваемой жидкости во внешнюю среду. Как и в предыдущем случае, производительность установки возрастает при параллельном подключении нескольких насосных агрегатов.

УСТАНОВКИ ПЕРЕВЕРНУТОГО ТИПА

Насосные установки перевернутого типа (УЭЦНПТ) предназначены для закачки в пласт пресных, пластовых и сточных нефтепромысловых вод. Данные установки изготавливаются на базе серийного оборудования АО «Новомет-Пермь», что существенно сокращает срок производства и способствует повышению качества сервисного обслуживания. Применение установки перевернутого типа позволяет снизить затраты на строительство и эксплуатацию высоконапорных коммуникаций, что, в свою очередь, повышает надежность, экологическую безопасность и снижает убытки от порыва водовода.

Компоновки комплектуются двумя насосами – ЭЦН5А500Э-2100 (верхний) и ЭЦНПТ5А-225Э-2000 (нижний) – ПЭД с двусторонним выходом, погружным расходомером и изолирующим пакером с проходом для жидкости. На рис. 3 представлены различные варианты применения данных установок для систем ППД месторождений. Установки могут применяться для одновременного подъема жидкости на поверхность и закачки рабочего агента в нижележащий пласт.

Внедрение данного оборудования началось в 2010 году. За прошедшие пять лет заказчикам поставлено более 40 комплектов УЭЦНПТ. На данный момент все они находятся в работе, максимальная текущая наработка составляет 840 суток (табл. 1).

СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ

Для управления всеми технологическими процессами применяется станция управления (СУ) (рис. 4). С помощью СУ можно производить пуск и остановку электродвигателей в штатном режиме, регулировать частоту вращения электродвигателя насоса, контролировать рабочие параметры насосных установок, выполнять аварийную остановку при нарушении работы агрегатов, архивировать и хранить данные, а также передавать информацию на пульт диспетчера (рис. 5). Станции управления собираются из комплектующих Siemens, ABB, Shneider Electric и других производителей с мировым именем. Программное обеспечение изготавливается под индивидуальные требования заказчика, а удобный и интуитивно-понятный интерфейс позволяет оператору без длительного обучения немедленно приступить к эксплуатации станции.

На рис. 6 показана БНС, смонтированная на одном из месторождений ТПП «Ухтанефтегаз» (ООО  «ЛУКОЙЛ-Коми). Конструкция станции – модульная, что позволяет транспортировать ее автомобильным или железнодорожным транспортом с соблюдением всех правил перевозки грузов. БНС устанавливается на специальный быстровозводимый фундамент из металлических профилей. Поскольку станции поставляются в максимальной готовности («под ключ»), сроки монтажных и пусконаладочных работ составляют, как правило, не более 14 суток.

На Приобском месторождении ООО «Газпромнефть-Хантос» была установлена БНСП 1700-350 – станция на базе насосной установки с приводом на основе погружного электродвигателя (давление на входе – 190 атм, на выходе – 225 атм) (рис. 7).

МОДУЛЬНАЯ УСТАНОВКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НАСОСА

Наряду с обозначенными выше видами оборудования сегодня мы также производим и поставляем горизонтальные модульные установки на базе центробежных насосов (УЦГН) (рис. 8). Модульная конструкция позволяет без проблем производить замену двигателя, убирать или добавлять дополнительные секции насоса и тем самым повышать напор установки.

За счет универсальной конструкции на раму может быть смонтирован любой двигатель (независимо от мощности), а также любой насос (независимо от длины и габарита). Высота насоса регулируется с помощью опор, которые передвигаются вдоль оси.

По умолчанию установка поставляется в корпоративном цвете АО «Новомет-Пермь», однако, по требованию заказчика может быть выполнена в любом другом цвете.

Данные установки поставляются начиная с 2002 года. За это время различным заказчикам, включая зарубежные компании, было поставлено 83 УЦГН и изготовленных на их основе БНС. Несколько  блочных насосных станций (БНС3х3000-700 Buzachi Operating LTD) были отгружены одной из нефтедобывающих компаний Республики Казахстан (рис. 9). Оборудование обладает следующими характеристиками: номинальная производительность одной установки составляет 3000 м³/сут, номинальное давление на выкиде насоса – 7 Мпа (700м), давление на входе насоса – 0,038 МПа (3,8 м), диаметр подводящего трубопровода – 250 мм. БНС укомплектованы асинхронным электродвигателем производства компании АВВ.

СТАНЦИЯ ДЛЯ ВОДОГАЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

В конце 2014 года в АО «Новомет-Пермь» поступил заказ от одной из основных российских нефтедобывающих компаний на изготовление станции для утилизации попутного газа и закачки водогазовой жидкости в пласт. В рамках данного проекта была сконструирована и построена станция со следующими характеристиками: производительность закачивающего насоса – 1600 м³/сут, давление на выкиде – 14,5 МПа (1450 м), давление на входе в насос – 7 МПа, производительность по газовой составляющей – до 20 000 м³/сут, мощность электродвигателя – 500 кВт (рис. 10, 11, табл. 2).

В соответствии с требованиями заказчика оборудование было изготовлено во взрывозащищенном исполнении (В1А) и оснащено энергоблоком (комплектной трансформаторной подстанцией) мощностью 250 кВт. На входе в закачивающий насос установлен эжектор, в который под давлением от 11 до 19 МПа поступает вода (рис. 12). В это же время (параллельно) подается газ. Образовавшаяся в результате смешения фаз водогазовая смесь поступает на вход насосной установки.

Эжектор также произведен АО «Новомет-Пермь», технические параметры его работы приведены в табл. 3.

СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

На данный момент фонд обслуживаемых нашей компанией горизонтальных насосных установок насчитывает 32 единицы (табл. 4). В частности, это 12 УЦГН открытого типа, смонтированные в 2002-2003 годах на Кокуйском и Логовском месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Все установки в настоящее время находятся в работе.

На Шумовском, Чернушинском, Уньвенском, Курбатовском и Альняшском месторождениях с 2004 года эксплуатируются в общей сложности 10 БНС. По состоянию на ноябрь 2014 года наработка установок ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» с момента сдачи в эксплуатацию составляет более 4000 суток.

На Южно-Ягунском (ТПП «Когалымнефтегаз») и Когалымском (ООО «ЛУКОЙЛ-АИК») месторождениях установки были введены в эксплуатацию в 2012 и 2010 годах соответственно. Претензий к работе оборудования также нет.

Говоря о причинах отказов оборудования на фонде ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», стоит отметить, что наиболее уязвимым элементом обслуживаемых установок стал узел подвода, выходивший из строя в результате усталостного разрушения и среза шлицев на муфте, слома вала, а также утечек в торцовом уплотнении (табл. 5). В ряде случаев отсутствие напора и забивание каналов проходной части аппарата и рабочих колес (по причине плохой подготовки воды) приводили к выходу насоса из строя.

По результатам комиссионного разбора и детального анализа каждого случая отказа было принято решение о замене шлицев и муфт, а в нормативные документы внесено требование об обязательной ревизии и чистке торцового уплотнения узла подвода при проведении плановых ТО. До заказчика были доведены сведения о некачественной подготовке воды, проведены работы по восстановлению и проверке работоспособности защит (табл. 6).

В заключение хотелось бы обозначить общие проблемы при обслуживании установок. В первую очередь, это некачественное обслуживание оборудования предыдущими компаниями-подрядчиками (в результате возникла необходимость восстановления станций управления, защиты узлов датчиков). Во-вторых, трудности с поиском и приобретением ЗИП производства Centrilift. И, в-третьих, это засорение фильтров мехпримесями вследствие низкого качества подготовки воды.