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

Энергоэффективное оборудование для системы ППД производства ГК «Система-Сервис»

В качестве альтернативы насосам типа ЦНС, широко применяемым в системе поддержания пластового давления (ППД) российских и зарубежных нефтяных компаний, ООО «УК «Система-Сервис» предлагает использовать горизонтальные насосные установки (ГНУ) собственного производства, обладающие рядом технических и эксплуатационных преимуществ. К таковым относятся более высокий КПД, низкое энергопотребление, простота и удобство монтажа и др. ГНУ могут применяться на месторождениях как отдельно, так и в составе блочных кустовых насосных станций (БКНС), рассчитанных на эксплуатацию в различных погодно-климатических условиях и оснащенных различными системами автоматизации и контроля, включая станцию управления  с частотным преобразователем.

Помимо ЦНС и ГНУ, в системе ППД месторождений также могут использоваться плунжерные насосные агрегаты объемного действия. На основе полученного опыта эксплуатации данных агрегатов зарубежных производителей ООО «УК «Система-Сервис» готовит выпуск насосов объемного действия собственного производства.

24.09.2017 Инженерная практика №06/2017
Данилов Олег Валерьевич Заместитель главного инженера ООО «Сервис НПО» ООО «УК «Система сервис»

Рис. 1. Горизонтальные насосные установки производства ООО «УК «Система-Сервис»
Рис. 1. Горизонтальные насосные установки производства ООО «УК «Система-Сервис»

Начиная с 1998 года ООО «УК «Система-Сервис» занимается обслуживанием, ремонтом и изготовлением ГНУ для систем ППД нефтяных месторождений. На сегодняшний день параметрический ряд выпускаемых ГНУ состоит более чем из 30 установок производительностью от 350 до 1500 м3/сут и напором от 800 до 2000 метров (рис. 1, 2). По сравнению с широко применяемыми в нефтяной отрасли насосами типа ЦНС горизонтальные насосные установки обладают рядом преимуществ. Прежде всего, это более высокий КПД, а также простота и удобство монтажа-демонтажа составных узлов агрегата при проведении капитального ремонта за счет меньших габаритов и массы. Существенную экономию времени и средств обеспечивает отсутствие необходимости регулировки вкладышей подшипников и торцовых уплотнений, а также центровки агрегата при замене насосной секции.

Рис. 2. Типовая схема и типоразмеры ГНУ
Рис. 2. Типовая схема и типоразмеры ГНУ

Так, к примеру, мы готовы произвести и поставить ГНУ с расходом 1000 м3/сут и КПД до 69%, то есть на 19% превышающим КПД стандартного ЦНС-40. При этом потребляемая мощность ГНУ будет меньше, чем у ЦНС, примерно на 84 кВт (рис. 3).

Рис. 3. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1000-1500 и ЦНС 40-1400
Рис. 3. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1000-1500 и ЦНС 40-1400

В свою очередь, ГНУ производительностью 1500 м3/сут также превосходят агрегаты ЦНС-63 по напорно-расходным и другим характеристикам – при номинальной подаче их КПД на 9% выше, а потребляемая мощность на 83 кВт меньше, чем у ЦНС-63 (рис. 4).

Рис. 4. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1500-1500 и ЦНС 63-1400
Рис. 4. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1500-1500 и ЦНС 63-1400

На данный момент до 30% себестоимости добычи нефти в ПАО «Татнефть» составляют энергозатраты на привод насосов, применяющихся в системе ППД. Поэтому мы предлагаем установки, позволяющие достичь реального снижения затрат на электроэнергию. По сравнению с ЦНС использование ГНУ дает 10-17%-ное снижение затрат на электроэнергию, при этом расходы на обслуживание снижаются в среднем на 52%. Таким образом, содержание (владение) ГНУ в течение одного года обходится примерно на 11-16% дешевле при сроке окупаемости установки 10-12 месяцев.

На рис. 5 представлена сравнительная диаграмма, иллюстрирующая среднюю наработку ГНУ, насосов малого расхода (МНА 40-60 м3/ч) и насосов большого расхода (БНА 180 м3/ч). Видно, что наработка ГНУ до капитального ремонта с каждым годом растет, что говорит о растущей надежности изготавливаемых нами агрегатов. По итогам 2016 года наработка наших ГНУ составила 11985 часов.

Рис. 4. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1500-1500 и ЦНС 63-1400
Рис. 4. Напорно-расходная характеристика ГНУ 1500-1500 и ЦНС 63-1400

БЛОЧНЫЕ КУСТОВЫЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

ГНУ могут использоваться на месторождениях как отдельно, так и в составе БКНС, также изготавливаемых ООО «УК «Система-Сервис». БКНС представляет собой сборную конструкцию из нескольких отдельных блоков-контейнеров, каждый из которых в комплекте со смонтированным внутри оборудованием может быть доставлен заказчику железнодорожным или автомобильным транспортом (рис. 6).

Рис. 6. Блочные кустовые насосные станции (БКНС)
Рис. 6. Блочные кустовые насосные станции (БКНС)

На рис. 7 показаны основные элементы конструкции БКНС производства нашей компании. Стены и потолочная конструкция блока-контейнера собираются из сэндвич-панелей с утеплителем из негорючего материала. Здание оснащается грузоподъемными механизмами, автоматическими системами отопления и приточно-вытяжной вентиляции в едином блоке с газоанализатором, искусственным освещением, охранно-пожарной сигнализацией.

Рис. 7. Элементы конструкции БКНС
Рис. 7. Элементы конструкции БКНС

БКНС рассчитаны на работу в условиях, нормированных для умеренного и холодного макроклиматических районов. Эксплуатация может осуществляться на открытом воздухе под воздействием любых атмосферных факторов в широком диапазоне рабочих температур: от -60 до +40°С.

Рис. 8. Технологический отсек БКНС
Рис. 8. Технологический отсек БКНС

Каждая БКНС состоит из двух отсеков: технологического и аппаратного. В технологическом отсеке размещаются насосные агрегаты (ГНУ). Также возможна установка ЦНС, либо альтернативного оборудования, предложенного заказчиком. Оборудование монтируется на жестком рамном основании блока-контейнера и обвязывается подводящим и напорным трубопроводами (рис. 8).

Рис. 9. Состав аппаратного отсека БКНС
Рис. 9. Состав аппаратного отсека БКНС

В аппаратном отсеке или в отдельно стоящем блоке возможно размещение станции управления с преобразователем частоты или с устройством плавного пуска напряжением 0,4 и 6 кВ (рис. 9).

Станция управления в составе БКНС позволяет производить ручное включение и отключение электродвигателя установки, обеспечивает его защиту по технологическим параметрам, а в случае применения преобразователя частоты можно поддерживать заданный уровень давления жидкости на выкиде насоса или расход в автоматическом режиме. Также при помощи станции управления осуществляется передача данных различным системам верхнего уровня АСУ ТП.

Среди основных преимуществ использования БКНС нашего производства можно назвать отсутствие необходимости строительства капитальных зданий; возможность трансформации за счет увеличения или уменьшения количества блоков со смонтированным внутри оборудованием; возможность перемонтажа на другие площадки; широкий диапазон напорно-расходных характеристик; возможность дистанционного управления и контроля параметров; максимальную степень соответствия индивидуальным требованиям заказчика и действующим нормативно-техническим документам; высокий уровень надежности и эксплуатационной технологичности.

Все предлагаемые БКНС сертифицированы на соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза.

Отметим также, что ООО «УК «Система-Сервис» выполняет полный комплекс работ по изготовлению БКНС, начиная с разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, трубной и электрической обвязки БКНС и заканчивая настройкой станции управления КИПиА, запуском, выводом на режим и контролем работы насосных установок. Также мы предлагаем гарантийно-техническое обслуживание оборудования в течение установленного гарантийного срока, проводим обучение персонала и консультирование специалистов компании-заказчика по вопросам эксплуатации оборудования.

БКНС производства ООО «УК «Система-Сервис» эксплуатируются в нефтяных компаниях Татарстана, Сибири, Калмыкии, Казахстана и Калининградской области. В соответствии с техническими требованиями заказчиков за весь период изготовлено 18 БКНС в комплекте с ГНУ (в различной комплектации) и 70 единиц ГНУ.

Рис. 10. Примеры реализации проектов по изготовлению и поставке БКНС в 2016 г.
Рис. 10. Примеры реализации проектов по изготовлению и поставке БКНС в 2016 г.

На рис. 10 показаны примеры проектов, реализованных нашей компанией за последний год. В верхней части представлена БКНС с тремя ГНУ производительностью 1500-1100 м3/сут, оборудованная шкафами технологической защиты, высоковольтным плавным пуском и подпорными насосами. Проект выполнен по заказу НГДУ «Нурлатнефть» ПАО «Татнефть».

В нижней части показана блочная кустовая насосная станция с четырьмя ЦНС со шкафами технологической защиты и станцией управления (заказчик – ООО «УПТЖ для ППД»).

Также на стадии пуско-наладочных работ находится БКНС с тремя ЦНС-300-300 со шкафами технологической защиты и тремя насосами НКА-150-150 со станциями управления, оснащенными частотными преобразователями. Данный проект реализуется для НГДУ «Ямашнефть» ПАО «Татнефть».

Рис. 11. Насосные агрегаты объемного действия
Рис. 11. Насосные агрегаты объемного действия

ПЛУНЖЕРНЫЕ НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

Еще один тип энергоэффективных и высокопроизводительных насосных агрегатов, способный заменить собой как ЦНС, так и ГНУ, – это плунжерные насосные агрегаты объемного действия. В 2011-2013 годах ПАО «Татнефть» было закуплено несколько таких насосов производства немецких компаний WEPUKO и KAMAT (рис. 11).

К основным преимуществам данных насосных агрегатов относятся высокий КПД насосов и агрегатов в целом и, как следствие, низкое энергопотребление, а КПД насоса сохраняется на прежнем уровне даже при изменении его подачи. Среди недостатков стоит отметить высокую стоимость оборудования в связи с тем, что заводы-изготовители размещаются в Германии, а по агрегатам KAMAT еще и невысокую надежность.

В марте 2010 года в ПАО «Татнефть» была разработана долгосрочная целевая программа по ресурсосбережению на период до 2020 года. Одной из ее составляющих стала принятая компанией «Концепция реконструкции и развития системы ППД на период 2011-2015 гг.», в рамках которой в декабре 2011 года в двух дочерних обществах были внедрены два плунжерных насосных агрегата производства WEPUKO (КНС-86а НГДУ «Елховнефть») и KAMAT (КНС-4 НГДУ «Альметьевнефть»).

В конце 2013 года в эксплуатацию введены еще три насосных агрегата WEPUKO на КНС-86 и 175 НГДУ «Елховнефть» и на КНС-131 НГДУ «Лениногорскнефть», а также два насосных агрегата KAMAT на КНС-5 и 67 НГДУ «Альметьевнефть». В 2015 году на КНС-80 НГДУ «Елховнефть» был смонтирован и запущен в работу еще один насосный агрегат WEPUKO.

Таблица 1. Показатели работы насосных агрегатов объемного действия
Таблица 1. Показатели работы насосных агрегатов объемного действия

"Рис.

Из представленных насосов наиболее высокие показатели по энерго-эффективности достигнуты при эксплуатации агрегатов WEPUKO: при КПД, равном 85,6%, удельное электро-потребление насоса составило 3,2 кВт-ч/м3 закачки (табл. 1). Сравнение напорных характеристик насосных агрегатов типа ЦНС, ГНУ и объемного действия (WEPUKO, KAMAT) приведено на рис. 12. В данном случае видно, что работа насосных агрегатов объемного действия в пределах всей рабочей зоны остается более стабильной. При этом КПД насосов объемного действия в рабочей зоне также значительно выше, чем у конкурентов (рис. 13).

Рис. 13. Значения КПД насосных агрегатов ГНУ, ЦНС, KAMAT и WEPUKO номинальной производительностью 40 м3/ч и напором 1400 м
Рис. 13. Значения КПД насосных агрегатов ГНУ, ЦНС, KAMAT и WEPUKO номинальной производительностью 40 м3/ч и напором 1400 м
Рис. 14. Отечественные насосные агрегаты объемного действия
Рис. 14. Отечественные насосные агрегаты объемного действия

В связи с высокой стоимостью плунжерных насосных агрегатов объемного действия KAMAT и WEPUKO был выполнен поиск отечественных производителей, изготавливающих насосные агрегаты со схожими техническими и эксплуатационными характеристиками. Оказалось, что насосные агрегаты, которые можно отнести к аналогам немецкого оборудования, сегодня выпускают ООО «Завод «Синергия» (г. Пермь) и ООО «Байкал» (Тверская область) (рис. 14).

В рамках проекта по изготовлению и внедрению насосных агрегатов объемного действия производства ООО «Байкал» на объектах ПАО «Татнефть» на КНС-8 и КНС-10 НГДУ «Бавлынефть» был произведен монтаж плунжерного насосного агрегата УНГ1-690. Результаты внедрения показали, что КПД насоса УНГ1690 составил 90,7%, что на 40% выше, чем у ЦНС, при удельном расходе электроэнергии 1,8 кВт-ч/м3, в 3,2 раза более низком, чем у ЦНС-40 (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительные характеристики насосных агрегатов объемного действия
Таблица 2. Сравнительные характеристики насосных агрегатов объемного действия

На основании полученного опыта эксплуатации и ремонта как зарубежных (немецких), так и отечественных насосных агрегатов объемного действия руководство Группы компаний «Система-Сервис» приняло решение о начале собственного производства насосных агрегатов объемного действия. Выпуск первого опытного насосного агрегата УНГ запланирован на середину 2017 года.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Олег Валерьевич, когда вы сравнивали значения КПД насосов ЦНС и ГНУ, вы рассматривали характеристики новых насосов или после капремонта?
Олег Данилов: Мы сравнивали новые насосы. Приведенные мною цифры – это результаты испытаний насосной секции и нового насоса ЦНС-40 производительностью 1400 м3/сут производства АО «Воткинский завод». У ЦНС значение КПД по паспорту составляет 50%, а КПД нашей насосной станции – 69%, то есть 19%-ная разница, о чем было сказано выше.
Вопрос: Известно, что ЦНС с низкими расходными характеристиками (ЦНС-25, ЦНС-40), действительно, характеризуются низкими КПД. Но у ЦНС с большим расходом (ЦНС-180, ЦНС-240 и выше) КПД, напротив, значительно выше. Поэтому вопрос следующий: до какого значения расходной характеристики выгоднее применять ГНУ, а после какого значения следует переходить на использование ЦНС?
О.Д.: Дело даже не в расходных характеристиках. Модельный ряд насосов ЦНС, конечно, шире, чем у горизонтальных насосных установок. Пока что мы производим ГНУ с максимальной производительностью 1500 м3/сут (теоретически – до 2000 м3/сут), что сопоставимо с показателями работы ЦНС-63 и ЦНС-120.
Для того чтобы конкурировать, например, с ЦНС-180, который мы сами ремонтируем, КПД которого после капремонта на нашем испытательном стенде достигает 74%, необходимо применять совершенно другие рабочие органы. В этом отношении мы, в частности, сотрудничаем с ООО «Насосы ППД». Пока в нашем параметрическом ряде таких насосов нет.
Но если сравнивать насосы с невысокой производительностью, такие как ЦНС40 и ЦНС-25, то КПД насосов в составе ГНУ все же выше. Как я и сказал, 69% по сравнению с 50% у ЦНС.
Вопрос: Почему вы решили начать собственное производство плунжерных насосов объемного действия?
О.Д.: Когда принималось решение о переходе на энергоэффективные насосы, мы рассматривали продукцию как отечественных, так и зарубежных производителей. Но при сопоставимой стоимости КПД российских насосов был ниже, чем у зарубежных аналогов. Поэтому остановились на WEPUKO и KAMAT. Но потом экономическая ситуация изменилась, валюта подорожала, и обслуживание немецких насосов стало очень дорогим, а контракт был уже подписан. И сам собой возник вопрос о возврате к работе с продукцией отечественных производителей. Мы стали сотрудничать с ООО «Завод «Синергия» (г. Пермь), купили у них насосы производительностью 500 и 1000 м3/сут. Конструкция этих насосов во многом повторяла конструкцию насосного агрегата KAMAT, с которым мы очень сильно намучились. И при эксплуатации отечественных насосных агрегатов даже в гарантийный период мы сталкивались практически с такими же проблемами, как при использовании насосов KAMAT, то есть причины выходов из строя были примерно идентичными.
По опыту эксплуатации мы знаем сильные и слабые стороны (узлы) обоих насосов, поэтому решили взять от каждого только лучшее и соединить это все в насосном агрегате собственного производства.
Вопрос: Это оборудование предназначено только для внутреннего использования (на объектах ПАО «Татнефть») или со временем вы планируете выйти на рынок и начать поставки насосов внешним заказчикам?
О.Д.: Новые насосы планируется сначала «обкатать» на месторождениях ПАО
«Татнефть». Если результаты этих испытаний окажутся положительными, в дальнейшем начнем предлагать оборудование и другим компаниям.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Комплексный подход к анализу системы заводнения и ее совершенствованию
Мероприятия по повышению энергоэффективности эксплуатации объектов системы ППД В ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №11/2017

Инженерная практика

Выпуск №11/2017

Механизированная добыча нефти: интеллектуализация, осложнения, энергоэффективность, сервис
Концепция интеллектуального месторождения ПАО «ЛУКОЙЛ»Интеллектуализация нижнего уровня скважинТехнологии эксплуатации осложненного и малодебитного фонда скважин, скважин малого диаметраИндексация энергетической эффективности в обозначениях погружных электродвигателейСкважинная расходометрияТрубопроводы из композитных материалов, промысловая техника
Ближайшее совещание
Трубопроводный транспорт
Трубопроводы — 2018
7-я Производственно-техническая конференция

Промысловые трубопроводы ‘2018. Обеспечение целостности и эффективности систем промыслового транспорта

13-14 февраля 2018 г., г. Пермь
Опыт и способы сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения по причине коррозии, а также повышение эффективности транспорта высоковязких нефтей, предотвращение гидратообразования в газосборных сетях, модернизация ДНС и компрессорных станций, применение трубной продукции из различных сплавов и полимерных материалов, трубопроводной арматуры, технологий сварки и ремонта трубопроводов.
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.