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

Решения ООО «ПК «Борец» для повышения эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин

За последнее время специалистами ООО «ПК «Борец» была разработана широкая гамма технических решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда, в том числе малодебитных и осложненных скважин.

В предлагаемой Вашему вниманию статье представлен краткий обзор некоторых из этих инноваций, среди которых энергоэффективные УЭЦН; установки винтовых насосов с вентильными двигателями; газопреобразователи; УЭЦН уменьшенных габаритов; серия станций управления «БОРЕЦ-15»; фильтры входные – модули щелевые для ЭЦН и ЭВН, а также система предупреждения солеотложений и система удаленного мониторинга погружного оборудования «Борец WEB-SCADA».

29.04.2017 Инженерная практика №01-02/2017
Кокунин Евгений Иванович Начальник технического департамента ООО «ПК «Борец»

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ УЭЦН

Энергоэффективные УЭЦН разработаны компанией «Борец» как для низкодебитных (до 50 м3/сут), так и для высокодебитных (до 1000 м3/сут) скважин. Это оборудование прошло успешные испытания на месторождениях ряда нефтедобывающих предприятий, в том числе в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». В 2015 году на объекты этой компании было поставлено более 20 комплектов энергоэффективных УЭЦН «Борец», внедрение которых обеспечило в среднем 35%-ную экономию электроэнергии (рис. 1, 2).

Рис. 1. Сравнительная оценка КПД УЭЦН для низкодебитных скважин
Рис. 1. Сравнительная оценка КПД УЭЦН для низкодебитных скважин
Рис. 2. Сравнительная оценка КПД энергоэффективных и стандартных УЭЦН для высокодебитных скважин
Рис. 2. Сравнительная оценка КПД энергоэффективных и стандартных УЭЦН для высокодебитных скважин

Повышенная энергоэффективность установок ЭЦН «Борец» достигается за счет использования новых энергоэффективных насосов с более высоким (по сравнению со стандартными насосами) КПД и вентильных электродвигателей, которые также обладают увеличенным КПД и пониженным энергопотреблением по сравнению с асинхронными приводами (табл. 1).

Таблица 1. Сравнение характеристик стандартной и энергоэффективной установок ЭЦН для дебитов до 50 м3/сут
Таблица 1. Сравнение характеристик стандартной и энергоэффективной установок ЭЦН для дебитов до 50 м3/сут

Эти факторы позволяют существенно снизить затраты на электроэнергию (рис. 3).

Рис. 3. Снижение удельного энергопотребления
Рис. 3. Снижение удельного энергопотребления

ВЕНТИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Как было отмечено, ключевой компонент энергоэффективных установок «Борец» – вентильный электродвигатель. Погружные вентильные электродвигатели признаны нефтяниками наиболее эффективным приводом для установок механизированной добычи нефти благодаря высоким значениям КПД (более 90%), коэффициенту мощности cos (более 0,95), сниженному на 10-15% энергопотреблению, меньшим (более чем в два раза) габаритам (рис. 4, 5).

Рис. 4. Вентильные электродвигатели для установок ЭЦН и ЭВН
Рис. 4. Вентильные электродвигатели для установок ЭЦН и ЭВН
Рис. 5. Преимущества вентильного электродвигателя по сравнению с асинхронным
Рис. 5. Преимущества вентильного электродвигателя по сравнению с асинхронным

Конструкторская служба ООО «ПК «Борец» постоянно работает над совершенствованием существующих моделей двигателей и разработкой новых типоразмеров. За последнее время линейка вентильных двигателей дополнилась новыми образцами. Сейчас выпускается следующий номенклатурный ряд электродвигателей этого типа:

  • тихоходные вентильные двигатели с частотой вращения 250-2000 об/мин, применяемые для комплектации установок винтовых насосов;
  • стандартные двигатели с частотой вращения до 3900 об/мин – для УЭЦН;
  • высокооборотные двигатели (до 6000 об/мин) – для установок, использующих электроцентробежные насосы, изготовленные по технологии МИМ (MIM, Metal Injection Molding).

УСТАНОВКИ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ С ВЕНТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Благодаря своим преимуществам вентильные двигатели открывают принципиально новые возможности применения установок механизированной добычи в скважинах с трудноизвлекаемыми запасами, с природными и техногенными осложнениями.

Солеотложения, мехпримеси, высокий газовый фактор приводят к ощутимому снижению эффективности основных способов механизированной добычи, таких как УЭЦН, УШГН и УШВН (рис. 6). Указанные осложнения наиболее сильно влияют на работу УЭЦН, делая этот вид добычи экономически невыгодным. ПК «Борец» предлагает альтернативный вариант – установки одновинтовых насосов (КПД винтового насоса в среднем на 25% превышает КПД ЭЦН) с тихоходным вентильным приводом (табл. 2-4).

Таблица 2. Характеристики одновинтовых насосов «Борец»
Таблица 2. Характеристики одновинтовых насосов «Борец»
Таблица 3. Условия применения винтовых насосов
Таблица 3. Условия применения винтовых насосов

Использование на малодебитном фонде установок винтовых насосов с вентильным приводом, помимо прочих преимуществ, обеспечивает устойчивую подачу пластовой жидкости без потери напора за счет возможности регулирования частоты вращения насоса. Кроме того, в процессе работы винтовой насос не создает высоковязких водонефтяных эмульсий, образование которых характерно для ЭЦН, что существенно влияет на их работоспособность.

Таблица 4. Варианты комплектации винтовых насосов с опорными модулями
Таблица 4. Варианты комплектации винтовых насосов с опорными модулями

Совокупность преимуществ УЭВН в итоге снижает удельное потребление электроэнергии и, следовательно, уменьшает общие затраты на эксплуатацию нефтедобывающего оборудования. В ходе сравнительных испытаний на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» установки винтовых насосов с вентильным приводом показали снижение потребления электроэнергии на 80% по сравнению с УЭЦН, на 25% – по сравнению с УШГН и на 17% – по сравнению с УШВН.

СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ «БОРЕЦ–15»

Отличительная особенность энергоэффективных УЭЦН и УЭВН «Борец» – применение в их составе универсальной частотно-регулируемой СУ – собственной разработки компании. Универсальная станция управления «Борец-15» предназначена для управления асинхронными и вентильными двигателями и защиты их в установках ЭЦН и ЭВН. Станция обеспечивает работу этих установок в различных скважинных условиях и включает функции автоматического перезапуска, частотного регулирования, расклинивания, подхвата и остановки турбинного вращения, удаления газовых пробок и другие.

В станции управления «Борец-15» используются контроллеры КАСКАД-НТ или АРГУС. В конструкции станции «Борец-15-1200» вместо медных шин используются алюминиевые, предусмотрено снижение мощности силовых модулей и уменьшено число конденсаторов в накопителе и фильтре, что позволяет повысить надежность работы станции. На базе СУ «Борец-15-1200» разработаны станции на 1000 и 1600 А.

В начале 2017 года были успешно проведены испытания станции «Борец-15-400» для тихоходного вентильного двигателя, используемого в установках винтовых насосов.

Таблица 5. Основные характеристики СУ Борец-15
Таблица 5. Основные характеристики СУ «Борец-15»

УЭЦН УМЕНЬШЕННОГО ГАБАРИТА

Для использования в колоннах боковых стволов скважин Компания предлагает установки ЭЦН уменьшенных габаритов – УЭЦН 4У и УЭЦН 2А.

Рис. 7. Габаритные размеры узлов УЭЦН 4У
Рис. 7. Габаритные размеры узлов УЭЦН 4У

Установка ЭЦН 4У с максимальным поперечным габаритом 96,2 мм предназначена для работы в эксплуатационных колоннах с условным наружным диаметром 114, 120 и 127 мм и внутренним диаметром от 99 мм. Данное оборудование производится ООО «ПК «Борец» серийно и является альтернативой УЭЦН габаритной группы 3А.

В установке используются концевые детали ЭЦН уменьшенного размера, гидрозащита ПБ86АУ модернизированной конструкции с закрепленным на ней кабельным удлинителем, которая не выступает за габариты двигателя. Удлинитель изготовлен из специально разработанного кабеля ЭПОП 3х6 с изоляцией EPDM и бронепокровом из ленты Monel уменьшенного габарита (рис. 7).

Одна из последних разработок ПК «Борец» – установка ЭЦН 2А – включает в себя следующие компоненты:

  • ЭЦН в 69-мм исполнении на базе ступеней 2А-70 и 2А-100;
  • входной модуль;
  • газостабилизирующие устройства;
  • гидрозащиту ПБ69А (габарит корпуса 69 мм);
  • дополнительный модуль, обеспечивающий смещение осей двигателя и протектора на 5 мм;
  • вентильный электродвигатель мощностью до 90 кВт (частота вращения 6000 об/мин) с диапазоном регулирования от 3000 до 6000 об/мин;
  • кабельный удлинитель УБУ-6;
  • погружной блок телеметрии СПТ-4БП-81 в габарите 81 мм.

Габарит установки в максимальном сечении составляет 81 мм, что позволяет осуществлять ее монтаж в скважины с минимальным внутренним диаметром эксплуатационной колонны 89 мм. Конструкция узлов установки предусматривает эксплуатацию в горизонтальных скважинах (рис. 8).

Рис. 8. Комплектация и основные характеристики узлов УЭЦН 2А
Рис. 8. Комплектация и основные характеристики узлов УЭЦН 2А

ГАЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Газопреобразователи «Борец» серии ГПРБ предназначены для повышения эффективности эксплуатации скважин установками погружных центробежных насосов в условиях высокого содержания попутного газа в откачиваемой среде. ГПРБ представляет собой комбинацию элементов газосепаратора вихревого серии ГСВБ и фазопреобразователя типа 3, состоящего из осевых ступеней. Устройство обеспечивает стабильную работу установок, при содержании: свободного газа на входе до 85%, механических примесей в откачиваемой среде до 1 г/л и температуре до 170°С.

Газопреобразователи разработаны в габаритах 5 и 5А в износостойком и износо-коррозионно-стойком исполнениях, без осевой опоры вала и отвечают всем техническим требованиям нефтяных компаний.

ФИЛЬТР ЩЕЛЕВОЙ – МОДУЛЬ ВХОДНОЙ (ФЩ-МВБ) ДЛЯ ЭЦН И ЭВН

Разработка входного модуля ЭЦН с щелевым фильтром была вызвана необходимостью защиты рабочих органов насосов при работе в скважинах с высоким содержанием мехпримесей.

ФЩ-МВБ предназначен для комплектации ЭЦН габаритных групп 5 и 5А в скважинах с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм и 124,3 мм соответственно. Использование данного модуля позволяет:

  • снизить гидравлические потери;
  • повысить ресурс работы фильтра за счет использования защищенной от пластовой жидкости пары трения (радиальных подшипников);
  • исключить вероятность засорения внутренней полости фильтра отфильтрованными мехпримесями.

К середине марта 2017 года российским нефтяным компаниям было поставлено более 150 комплектов щелевых фильтров. Максимальная наработка на отказ составила 590 суток. За период эксплуатации отказов по причине выхода из строя фильтра щелевого – модуля входного зафиксировано не было.

Для комплектации УЭВН в Компании разработан специальный модуль ФЩ-МВБ для винтовых насосов габаритных групп 5 и 5А. Отличие данной модификации состоит в том, что она предназначена для работы в скважинах после проведения в них гидроразрывов пласта (ГРП). Это изделие унифицировано с серийным входным модулем винтового насоса, и их сочленение осуществляется в условиях сервисных баз.

СИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ (СПС)

СПС предназначена для непрерывной защиты погружного скважинного оборудования от отложений минеральных солей при работе в скважинах, подверженных солеотложениям, и в скважинах с высоким газовым фактором (рис. 9).

Рис. 9. Принцип работы системы предупреждения солеотложений (СПС)
Рис. 9. Принцип работы системы предупреждения солеотложений (СПС)

Защита погружного оборудования от солеотложений обеспечивается непрерывным воздействием на добываемую пластовую жидкость электромагнитного поля специального вида, за счет чего предотвращается отложение солей в погружном насосном оборудовании.

К ключевым отличиям СПС от аналогов можно отнести высокую выходную мощность и надежность.

В зависимости от проводимости скважиной жидкости выходная мощность электромагнитных импульсов СПС может достигать 1500 Вт и более. Эффективность СПС возрастает с увеличением обводненности скважины. Применение современных технических решений и специализированных высоконадежных компонентов обеспечивает значительный ресурс при температуре пластовой жидкости до 150°С, а также защиту устройства СПС от нештатных режимов работы. В зависимости от конкретных скважинных условий СПС может поставляться в вариантах, обеспечивающих надежную работу при температуре до 120 или 150°С.

Режим работы СПС может быть оптимизирован под конкретные условия работы, вплоть до адаптации к характеристикам отдельной скважины. При этом электропитание и передача данных не требуют развертывания дополнительных линий связи.

Наличие встроенных каналов телеметрии с помощью наземной аппаратуры обеспечивает полный контроль работы СПС в скважине и позволяет проводить анализ характеристик работы насосного оборудования в режиме реального времени.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Для оперативного решения проблем, возникающих в процессе эксплуатации погружного оборудования, специалистами ООО «ПК «Борец» разработана и активно используется интеллектуальная система управления (ИСУ) скважиной с электропогружными установками компании «Борец». Ключевой элемент системы – программный продукт «Борец WEB-SCADA», который способен обеспечить контроль работы оборудования на удаленных месторождениях, кустах и скважинах.

«Борец WEB-SCADA» гарантирует дистанционный контроль работы оборудования в режиме реального времени из любой точки мира с поддержкой интерфейса на разных языках, быструю реакцию на любые изменения параметров процесса добычи, регулирование работы установки (включение/выключение и изменение частоты вращения), добавление и изменение считываемых параметров контроллера, диагностику неисправностей и предотвращение отказов установки (рис. 10).

Рис. 10. Схема организации информационной системы «Борец WEB-SCADA»
Рис. 10. Схема организации информационной системы «Борец WEB-SCADA»
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
Опыт успешного применения объемных винтовых насосов в механизированной добыче
УЭЦН с широкими каналами в проточной части для малодебитных скважин с высоким содержанием механических примесей
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №05/2017

Инженерная практика

Выпуск №05/2017

Повышение энергоэффективности добычи нефти.Одновременно-раздельная эксплуатация
Организационные мероприятияИспытания СУ ЧРП УЭЦН с обводным контактором (байпасом) для прямого пускаВентильные двигатели повышенного напряженияКомпоновки для ОРЭ (ОРД, ОРДиЗ, ОРЗ, ВСП)Компоновки с резервной УЭЦН«Виртуальный расходомер» для систем ОРЭСтупени ЭЦН двухопорной конструкцииВыявление высокопродуктивных объектов
Ближайшее совещание
Капитальный ремонт скважин, Разработка месторождений
ОВП — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

Ограничение водопритока ‘2017

27-28 июня 2017 г., г. г. Москва, МВЦ «Крокус Эскпо», Павильон 3, конференц–зал 2
Обмен опытом и анализ эффективности методов и технологий предотвращения и снижения обводнения продукции скважин на всех этапах разработки месторождения — начиная с проектирования системы разработки месторождений с учетом геологических условий и обеспечения качественного цементирования строящихся скважин и заканчивая технологиями РИР.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — июнь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

26 - 30 июня 2017 г., г. Москва
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. Москве в рамках авторского курса С. Балянова.