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

Опыт внедрения НПУ-ВД-М на месторождениях АО «РИТЭК»

Установки погружного бесштангового плунжерного насоса с вентильным приводом (НПУ-ВД-М) были изготовлены АО «ПАРМ-ГИНС» по заказу АО «РИТЭК» в рамках НИОКР. По сравнению с УШГН эти установки характеризуются увеличенным коэффициентом подачи насоса, меньшим расходом электроэнергии в процессе работы, меньшей металлоемкостью и рядом эксплуатационных преимуществ.

В результате ОПИ НПУ-ВД-М, проведенных на скважинах АО «РИТЭК» в 2013-2016 годах, в среднем удалось увеличить коэффициент подачи насоса в 2,5 раза и снизить потребление электроэнергии в 2,6 раза. Положительные результаты применения достигнуты и при эксплуатации НПУ-ВД-М в ТПП «Волгограднефтегаз», ТПП «ТатРИТЭКнефть» и ТПП «РИТЭК-Уралойл». 

13.05.2017 Инженерная практика №01-02/2017
Амиров Андрей Назимович Начальник отдела добычи нефти и газа АО «РИТЭК»
Скрицкий Дмитрий Владимирович Инженер отдела добычи нефти и газа АО «РИТЭК»

В настоящее время во многих нефтедобывающих районах России в связи с истощением запасов длительно разрабатываемых месторождений наблюдается тенденция роста числа малодебитных скважин.

Опыт работы показывает, что одним из самых надежных насосов для добычи жидкости из скважин с малым и средним дебитом служит плунжерный насос. Несмотря на то, что подбор оборудования проводится с использованием современных методик и программных средств, эксплуатация скважин с СШНУ сопровождается отказами подземного оборудования, большая часть которых приходится на обрывы/отвороты насосных штанг, истирание НКТ штангами. Кроме того, подавляющее большинство УШГН на сегодняшний день работает с асинхронными двигателями, КПД которых не превышает 80%. Дополнительные нагрузки от колонны штанг и высокие значения пусковых моментов вынуждают использовать для станков-качалок двигатели повышенной мощности.

В АО «РИТЭК» с 2007 года велась разработка установки погружного бесштангового плунжерного насоса с вентильным электродвигателем (НПУ-ВД). С 2012 года с привлечением специалистов АО «ПАРМ-ГИНС» (г. Волгоград) в рамках договоров на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ (НИОКР) проведены работы по модернизации и совершенствованию конструкции установки.

Установка НПУ-ВД предназначена для насосной добычи нефти из скважин с малым и средним дебитом жидкости, вязкостью нефти до 200 сП и глубиной спуска глубинно-насосного оборудования (ГНО) до 1700 м. Для подъема жидкости используется скважинный плунжерный насос, под которым находится привод, состоящий из вентильного двигателя с протектором.

В качестве передаточного звена, преобразующего вращение двигателя в поступательное движение плунжера насоса, применяется редуктор типа «винт-гайка». Компоновка, длина которой составляет 11-13 м, монтируется на устье скважины, а ее спуск производится аналогично спуску УЭЦН (рис. 1, 2).

Рис. 1. Схема установки НПУ-ВД-М
Рис. 1. Схема установки НПУ-ВД-М
Рис. 2. Принцип работы установки НПУ-ВД-М
Рис. 2. Принцип работы установки НПУ-ВД-М

К основным преимуществам НПУ-ВД-М по сравнению с УШГН следует отнести отсутствие колонны штанг, меньшую металлоемкость, отсутствие наземного привода ШГН (станка-качалки), возможность работы в скважинах с аномальной кривизной ствола, увеличенный коэффициент подачи насоса, а также возможность экономии электроэнергии за счет применения вентильных синхронных электродвигателей меньшей мощности. Указанные преимущества обеспечивают возможность снижения капитальных и операционных затрат при применении ГНО.

Рис. 3. Экономия электроэнергии при использовании НПУ-ВД-М по сравнению с УШГН
Рис. 3. Экономия электроэнергии при использовании НПУ-ВД-М по сравнению с УШГН

Большинство УШГН сегодня работают с асинхронными двигателями, КПД которых не превышает 80%, а коэффициент мощности (cosφ) составляет 0,7-0,8. Использование балансиров станка-качалки позволяет компенсировать вес штанг, но заставляет установку работать в переменном циклическом режиме. Изменение мощности двигателя при этом соответствует конфигурации синусоиды – при ходе вверх и вниз двигатель УШГН загружен (синяя сплошная кривая на рис. 3). Особенно значительны потери мощности, когда качалка разбалансирована или коэффициент наполнения насоса ниже 0,9. При этом пики нагрузок при ходе вниз и вверх отличаются, и потери мощности могут достигать 30% (красная сплошная кривая на рис. 3).

Рис. 4. Мощность УШГН и НПУ-ВД-М
Рис. 4. Мощность УШГН и НПУ-ВД-М

Мощность вентильного двигателя НПУ-ВД-М составляет 6 кВт, КПД – 0,89, при этом его работа не так сильно зависит от коэффициента загрузки, как в случае асинхронного двигателя. Конструкция вентильного двигателя такова, что длина его холостого хода (коэффициент мощности) равна единице при любой нагрузке, а величина пускового тока отсутствует. При ходе вниз привод насоса опускается под весом жидкости на холостом ходу, в результате чего потребление электроэнергии опускается до минимальной величины (рис. 3). В то же время возникновение дополнительных нагрузок от колонны штанг и высоких значений пусковых моментов вынуждает использовать для станков-качалок двигатели повышенной мощности (рис. 4).

Таблица. Технические характеристики НПУ-ВД-М
Таблица. Технические характеристики НПУ-ВД-М

Номинальная подача насоса при использовании установки НПУ-ВД-М составляет от 2 до 23 м3/сут, максимальный напор – 1700 м, частота вращения вала привода – от 500 до 1500 мин-1, максимальная длина хода плунжера – 1400 м (см. таблицу).

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПИ НПУ-ВД-М

В течение 2013-2016 годов проведены четыре этапа ОПИ НПУ-ВД-М. После каждого этапа испытаний оценивалась работоспособность конструкции установки, проводились доработки технических узлов и элементов, повышалась наработка на отказ. В результате удалось снизить потребление электроэнергии в 2,6 раза (среднее суточное потребление энергии НПУ-ВД-М – 28 кВт-ч) и увеличить коэффициент подачи насоса в 2,5 раза. Максимальная наработка на

  • доработка конструкции насоса и увеличение длины хода;
  • уменьшение габарита установки для эксплуатационных колонн меньшего диаметра;
  • работа установки в «интеллектуальном» режиме.
Рис. 5. Работа узла винт-гайка в составе установки НПУ-ВД-М
Рис. 5. Работа узла винт-гайка в составе установки НПУ-ВД-М

ВЫВОДЫ

Очевидно, что преимущества установки состоят в подъеме пластовой жидкости плунжерным насосом без системы штанг, а это, в свою очередь, позволит спускать установку как в скважины, подходящие для ШГН, но осложненные обрывами/отворотами штанг, истиранием НКТ штангами, так и имеющие большую кривизну ствола, где применение ШГН невозможно. Кроме того, вывод установки НПУ-ВД-М на рабочий режим эксплуатации не требует периодических остановок для охлаждения двигателя, как при выводе на режим установки ЭЦН.

Промысловые испытания показали, что перспективная область применения установки НПУ-ВД-М – малодебитные скважины с дебитом не более 15 м3/сут и напором до 2000 метров. Конечно, полного совмещения преимуществ УЭЦН и УШГН достичь не удастся, но очевидно, что существует большой фонд скважин, эксплуатация которых целесообразна данной установкой.

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
Новые технологии механизированной добычи компании «Шлюмберже» для осложненных скважинных условий
ОПИ новой техники и технологий в области добычи нефти на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №09/2017

Инженерная практика

Выпуск №09/2017

Механизированная добыча. Трубопроводный транспорт
Эксплуатация осложненного фонда скважин: оборудование, реагенты, методики, ОПИМониторинг работы механизированного фонда скважин, одновременно-раздельная эксплуатацияОборудование и технологии для эксплуатации малодебитных скважин и скважин малого диаметраИспытания высокотемпературных систем погружной телеметрииПроизводство погружных вентильных двигателейДиагностика трубопроводов установками на основе ультразвуковых датчиков
Ближайшее совещание
Механизированная добыча
Осложненный фонд — 2017
Производственно-техническая конференция

Эксплуатация осложненного фонда скважин ‘2017

14-16 ноября 2017 г., г. Тюмень
Анализ опыта и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений в области работы с фондом скважин, эксплуатация которых осложнена различными факторами (коррозия, солеотложения, мехпримеси, АСПО и гидраты, высокая вязкость продукции, высокий газовый фактор, технические ограничения и др.), работа с часто ремонтируемым фондом скважин, организационные решения.
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» 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 («АМАКС Премьер-отель») в рамках авторского курса С. Балянова.