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

Адаптация работы УВНП (УШВН) к промысловым условиям

Для сегодняшних задач разработки малодебитных месторождений и сокращения себестоимости добычи, в том числе с использованием технологии «интеллектуальная» скважина, большое значение приобретает возможность полуавтоматической или автоматической адаптации работы скважинного оборудования к изменяющимся условиям добычи. В частности, работающее в составе «интеллектуальной скважины» оборудование должно обеспечивать необходимый диапазон изменения подачи установки.

Установки штанговых винтовых насосов (УШВН) марки УВНП разрабатывались с учетом этих требований и предназначены для эксплуатации и освоения скважин для добычи нефти и откачки пластовой жидкости.

19.05.2019 Инженерная практика №01/2010
Брот Александр Робертович Pуководитель группы по винтовым насосам ООО «ВНИИБТ — Буровой инструмент»

Общий вид УВНП
Общий вид УВНП

Общий вид УВНП аналогичен другим образцам подобного оборудования — это поверхностное оборудование и погружное оборудование (см. «Общий вид УВНП»). При этом одним из основных элементов рассматриваемого способа добычи нефти служит штанговая колонна, протяженность которой может доходить до 2000 м.

Для получения максимального КПД установки необходимо минимизировать затраты мощности, связанные с ее вращением. Основным условием получения максимального КПД установки и повышения надежности ее работы в целом является низкая частота вращения штанговой колонны. Именно поэтому установки нашего производства отличаются низкой частотой вращения штанговой колонны — от 10 оборотов в минуту, тогда как аналогичные установки работают с частотами вращения от 100 об/мин. То есть по нижнему пределу мы снизили частоту вращения в 10 раз.

Поверхностный привод УВНП, серийный образец
Поверхностный привод УВНП, серийный образец

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОТЛИЧИЯ УВНП

Работоспособность установки при низких частотах вращения обеспечена путем применения запатентованной конструкции поверхностного привода с большим кинематическим отношением и запатентованного многозаходного профиля рабочих поверхностей винтового погружного насоса (см. «Поверхностный привод УВНП, серийный образец»).

Привод обеспечивает низкие частоты вращения выходного вала, низкий крутящий момент на валу электродвигателя и высокий крутящий момент на валу привода. Низкая тяговая нагрузка на клиноременную передачу, большое количество ступеней клиноременной передачи при минимальном количестве шкивов. Установка также отличается малым весом и малыми габаритами.

Преимущества многозаходных профилей винтовых насосов УВНП
Преимущества многозаходных профилей винтовых насосов УВНП

Преимущества многозаходных профилей винтовых насосов марки УВНП заключаются в более жесткой напорной характеристике при низких частотах вращения, увеличенном рабочем объеме, а также в уменьшенных осевом и радиальном габаритах (см. «Преимущества многозаходных профилей винтовых насосов УВНП»).

Насос винтовой погружной, серийный образец
Насос винтовой погружной, серийный образец

Благодаря этим свойствам УВНП сохраняют свою работоспособность при низких частотах вращения винта, имеют широкий диапазон регулирования подачи у конкретного типоразмера, что определяет эксплуатационные преимущества как при эксплуатации одной скважины, так и при организации движения насосов по разным скважинам за счет взаимозаменяемости и снижения резервов. УВНП также отличают высокий объемный КПД, малый вес и осевые размеры (см. «Насос винтовой погружной, серийный образец»).

Низкий рабочий диапазон частот вращения штанговой колонны определяет основные, на наш взгляд, эксплуатационные преимущества установок. Это, в частности, малые потери мощности на вращение штанг в жидкости и, соответственно, высокая энергоэффективность. Откачку пластовой жидкости можно осуществлять с уровня без большого погружения и с минимальным противодавлением на пласт. Есть возможность оперативно и с минимальной трудоемкостью регулировать подачу установки. Наши установки позволяют с минимальными потерями откачивать пластовую жидкость высокой вязкости и с большим газосодержанием, а также со значительным содержанием мехпримесей. Обеспечивается создание постоянной депрессии на пласт за счет самовсасывающей способности винтового насоса.

АДАПТАЦИЯ К МЕНЯЮЩИМСЯ УСЛОВИЯМ ПРОМЫСЛА

Конструкции УВНП отличается рядом особенностей, которые обеспечивают адаптацию нашего оборудования к изменяющимся условиям промысла. Это, в частности, широкий диапазон регулирования производительности установки, в узком диапазоне изменения частоты вращения.

Работающее в составе «интеллектуальной скважины» оборудование должно обеспечивать необходимый диапазон изменения подачи установки. Данная установка это позволяет сделать. Высокий объемный КПД винтового насоса при регулировании производительности, изменении напора остается практически неизменным, благодаря чему нам не нужно учитывать регулировочные характеристики, что также упрощает процесс регулирования и подбора необходимых параметров.

Еще одна особенность — обеспечение максимального дебита скважин за счет минимального погружения под динамический уровень жидкости и создание постоянной депрессии на пласт.

И, наконец, оперативность изменения параметров работы за счет малой инерционности штанговой колонны при низких частотах вращения. Данный показатель важен потому, что если мы говорим о регулировании, то мы должны понимать, что технически эта задача решается достаточно простыми средствами без дополнительных отрицательных последствий.

Вращательный характер штанг, а не возвратно-поступательный, как у ШСНУ, также более предпочтителен при изменении характера движения, так как в этом случае снимаются очень многие проблемы, которые характерны для возвратно-поступательного движения.

Вариант оснащения «интеллектуальной» скважины с УВНП

КОМПЛЕКТАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ» СКВАЖИНЫ

В случае оснащения «интеллектуальной» скважин, установка винтового насоса дополнительно снабжается приборами измерения динамического уровня жидкости и подачи (см. «Вариант оснащения «интеллектуальной» скважины с УВНП»). Станция управления должна быть оборудована частотным преобразователем.

В соответствии с заданной программой поддерживаются требуемые параметры работы системы «пласт — скважина — насос». Так же, в соответствии с заданным управляющим фактором варьируем частоту вращения винта погружного насоса — в зависимости от изменяющихся условий, регулируется подача установки УВНП. Это приводит к изменению динамического уровня жидкости в скважине и условий притока пластовой жидкости в скважину.

Таким образом, основные особенности, определяющие возможность использования УВНП в составе интеллектуальных скважин — это наличие аппаратноприборного комплекса, проведение измерений и задание управляющего фактора.

С точки зрения работы оборудования, естественно, станция управления позволяет нам отслеживать параметры работы установки, отключать ее в случае создания аварийных ситуаций или в ситуациях, которые могут привести к аварийным случаям.

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ

Эксплуатационная привлекательность применения УВНП складывается из нескольких параметров. Установки обеспечивают максимальную рентабельность при эксплуатации малодебитных и осложненных скважин за счет минимальной энергоемкости, низких капитальных и эксплуатационных затратах. УВНП позволяют повышать отбор нефти из скважин путем перевода скважин из периодического режима работы на постоянный на основе применения экономически оправданного типоразмера УВНП, соответствующего параметрам работы скважины. Легко сочетаются с интеллектуальной системой управления. Особенности конструкции и кинематики УВНП обеспечивают высокую эффективность при эксплуатации скважин, в которых применение других способов невозможно или нерентабельно.

Все поставляемые заказчикам насосы проходят проверку на соответствие напорным характеристикам. Вот здесь представлены краткие характеристики. В настоящий момент мы можем поставлять заказчикам установки с напором до 2000 метров и с подачей до 340 м3/сут. с меньшим напором. Очень широк диапазон по вязкости жидкости, по мехпримесям и по газосодержанию.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Газосодержание 60% — это на приеме или это газовый фактор?
Александр Брот: Это газосодержание на приеме. Но 60% — это тоже не максимальная цифра, может быть и больше. Надо смотреть по условиям.
Вопрос: В «Татнефти» есть установка для ОРД с двумя винтовыми насосами. Вы таких проработок еще не делали?
А.Б.: Пока не делали, мы пока думаем об этом.
Вопрос: Сколько типов эластомеров используются в УВНП, и какое максимальное содержание сероводорода и углекислого газа какие эластомеры могут держать?
А.Б.: На сегодняшний момент мы используем порядка пяти эластомеров. Но мы постоянно работаем в данном направлении, у нас принята специальная программа на предприятии по разработке новых типов эластомеров, потому что в последнее время появились новые возможности, появились новые наполнители, которые позволяют существенно расширить данный диапазон. Есть опыт эксплуатации с содержанием сероводорода 4,5 г/л.
По СО2 у нас конкретных данных нет. Потому что у нас не было достоверных данных по тому, в каких условиях работает оборудование. Только в последние несколько лет эксплуатационные предприятия начали более тщательно подходить к этим вопросам и проводить соответствующие замеры.
Вопрос: Какова максимальная температура?
А.Б.: Максимальная температура — 140–150°С. Это температура жидкости плюс температура, которую мы закладываем на нагрев оборудования.
Реплика: Это по жидкости откачиваемой, да? Температура общая?
А.Б.: Да, по откачиваемой жидкости.
Вопрос: Какова средняя наработка на отказ по винтовым насосам, насколько она сопоставима с зарубежными аналогами? И какие виды отказов наиболее распространены?
А.Б.: Как и у всех винтовых насосов, наиболее слабым звеном УВНП остается резиновая часть — эластомер. Наработка на отказ у нас в среднем считается — год. Максимальная наработка — три года. Какие пути повышения? Если раньше у нас не было технологической возможности делать установки с запасом по напорности, то сейчас у нас такие технологические возможности есть. Зарубежные поставщики оборудования всегда говорят о том, что превышение максимальных напорных характеристик насоса над эксплуатационными должно быть 30–40%. На сегодняшний момент у нас есть такая технологическая возможность, и насосы с напором 1200 метров, которые мы поставляем, на самом деле на стендах показывают до 2000 метров. То есть, соответственно, если речь идет о насосе в 2000 метров, то он тоже на стенде дает гораздо больше.
Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Кабельные глубинные комплексы для исследования скважин с ОРЭ: разработка, внедрение, сервис
«Интеллектуальные» скважины
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №09/2019

Инженерная практика

Выпуск №09/2019

Трубопроводная арматура. Мехдобыча. Ремонт скважин. Наземная инфраструктура
Технические требования и импортозамещение в области устьевой, фонтанной и трубопроводной арматурыПроизводство моноблочного устьевого оборудования, ЗРА, ТПА высокого давления, предохранительной арматурыВходной контроль трубопроводной и запорно-регулирующей арматурыОткачка газа из затрубного пространства, добыча нефти в осложненных условияхПрименение установок поточного обессоливания нефти в АО «Самаранефтегаз»Эффективность добавок с конденсированным микрокремнеземом для тампонажных растворов