Амадеев Руслан Ринатович Начальник отдела добычи нефти и газа ТПП «Покачевнефтегаз»

Более 10 лет назад по техническим условиям ОАО «ЛУКОЙЛ» началась разработка вентильных двигателей с использованием в роторе постоянных магнитов. У вентильных двигателей (ВД) в роторе нет замкнутой обмотки (см. «Различия между асинхронным и вентильным ПЭД»). По информации разработчика и производителя ВД — компании «РИТЭК-ИТЦ», разница в КПД между ЭЦН и ВД одной мощности составляет от 5% до 8% (см. «Сравнительные показатели КПД вентильных и асинхронных двигателей»).

Среди преимуществ вентильных двигателей перед асинхронными можно назвать более высокие значения КПД, незначительные изменения КПД и сosφ при изменении нагрузки двигателя и при колебаниях напряжения, меньший нагрев электродвигателя, более эффективную работу с переменными нагрузками, возможность плавного пуска, а также снижение потерь мощности в кабеле. Кроме того, вентильные двигатели оказываются наиболее удачным решением для применения на скважинах, в которых необходимо изменять депрессию на пласт, а также на скважинах, где потенциально возможно снижение пластового давления (новые скважины с несформировавшейся системой ППД).

Основных недостатков у ВД два: во-первых, их высокая стоимость и, во-вторых, необходимость использования станций управления одного производителя — производителя ВД.

ЭКСПЕРИМЕНТ С ЗАМЕНОЙ ПЭД

На этапе принятия решения по внедрению ВД в 2009 году в ТПП «Кагалымнефтегаз» провели эксперимент. Были выбраны три скважины, где на тот момент насосы работали в пределах номинальной рабочей зоны по производительности с асинхронными двигателями. На скважины установили счетчики потребления электроэнергии, и после 10-14 суток замеров установки извлекли. Затем асинхронные ПЭД (ЭДУ) заменили на комплексные приводы с ВД (КПВД), не меняя сами насосы, НКТ и кабель, и установки вновь спустили в сква-жины. По результатам нескольких замеров провели сравнение показателей (см. «Замер потребляемой мощности при эксплуатации ЭДУ и КПВД»)

Минимальная экономия электроэнергии составила порядка 5 кВт на скважину. Другие показатели отражены в таблице (см. «Результаты замеров потребляемой мощности в ТПП «Когалымнефтегаз»). Дебит, набор и мощность пересчитываются по известным формулам от частоты вращения электродвигателя (см. «Зависимость дебита, напора и потребляемой мощности от частоты вращения электродвигателя»).

Далее мы отслеживали, как меняется дебит по жидкости, а также потребление электроэнергии при уменьшении частоты вращения двигателя на 7,5-8% (см. «Зависимость изменения Qж и потребленной электроэнергии от оборотов электродвигателя по скважинам ТПП «Покачевнефтегаз»). Как мы видим, при изменении числа оборотов на 7-8% порядок изменения дебита имеет также прямую зависимость, а количество потребляемой электроэнергии меняется более чем в 2-3,5 раза.

ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ КПВД

При принятии программы повышения энергоэффективности в ОАО «ЛУКОЙЛ» на 2010-2012 годы именно наше предприятие ТПП «Кагалымнефтегаз» было выбрано площадкой по широкомасштабному внедрению КПВД с последующей оценкой эффективности данного оборудования.

Существующий фонд асинхронных двигателей мы разделили на три группы мощности: 1) менее 32 кВт; 2) 32-64 кВт; и 3) более 64 кВт (см. «Распределение фонда скважин по типоразмерам асинхронных ЭД»). Такая градация была выбрана в связи с тем, что данный производитель выпускает линейку ВД мощностью от 32 до 64 кВт включительно. Внедрение планируется достаточно масштабным. До конца 2011 года мы предполагаем расширить фонд УЭЦН с КПВД производства «РИТЭК-ИТЦ» до 646 скважин (см. «Перспективы внедрения УЭЦН с ВД»).

НАДЕЖНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ

Вентильные приводы в ТПП единично внедрялись с 2002 года, и вся история внедрения, включая 2009 год, не говорит нам о серьезных проблемах с отказами ВД (см. «Информация по отказам ВД на 01.01.10 г.»). Можно отметить четыре отказа с наработкой 12 суток: два по заводскому браку самих электродвигателей и еще два по заводскому браку систем погружной телеметрии (снижение надежности изоляции). Остальные отказы с качеством оборудования не связаны.

Из числа спущенных 117 ВД на сегодняшний момент некоторые скважины отработали уже почти 600 суток и остаются в эксплуатации, а по скважине 9075 Покачевского месторождения текущая наработка превышает 1500 суток.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ

На основе замеров в ТПП «Кагалымнефтегаз» были проведены несложные расчеты по экономии энергоресурсов при замене одного асинхронного электродвигателя на вентильный номинальной мощностью 32 кВт (см. «Снижение энергопотребления при замене ПЭД 32 на ВД 32»). С полученными данными сопоставили разницу в стоимости по тендеру второго полугодия 2009 года (см. «Сравнение стоимости оборудования КПВД и асинхронного погружного электродвигателя, в текущих ценах»). Позднее цены были снижены производителями ПЭД обоих типов, но соотношение стоимости осталось прежним.

Сопоставление по 2009 году показывает незначительную экономию по фонду — всего 30 тыс. рублей, но это объясняется действовавшим тарифом в размере 1,76 руб./кВт·ч. Если же учесть предполагаемый рост тарифов на электроэнергию, то уже в ближайшей перспективе экономия будет весьма весомой (см. «Прогнозные показатели экономии за счет замены в УЭЦН ПЭД на ВД»). Цифры представлены без учета возможной динамики цен на оборудование.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Текущий опыт эксплуатации ВД подсказывает нам, что в отсутствие блоков ТМС предпочтительно подбирать насосы, исходя из первоначальной частоты вращения вала 2500-2600 об/мин., так как в этом случае остается запас по увеличению оборотов при износе оборудования.

Вместе с тем более перспективным следует считать использование в комплекте с ВД погружного блока забойной телеметрии для работы скважины в так называемом «интеллектуальном режиме». В этом случае установка сама добавляет или убавляет обороты и держит оптимальные параметры забойного давления, давления на приеме насоса и температуру двигателя.