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

Внедрение энергоэффективных насосов ЦНСП-240-1422-2ИТ в ОАО «Удмуртнефть»

Современное насосное оборудование для нефтегазового комплекса должно соответствовать целому ряду требований, основные из которых – это эффективность, экономичность и эксплуатационная надежность. И насосы систем поддержания пластового давления (ППД) исключения не составляют. При этом в системах ППД самым энергозатратным видом оборудования по-прежнему остаются центробежные насосы. Как показывает практика, из общего объема потребляемой электроэнергии при добыче нефти на системы ППД приходится более 30%, из которых порядка 60-70% потребляют именно насосы типа ЦНС.

В 2012 году на КНС-1 Киенгопского месторождения ОАО «Удмуртнефть» в эксплуатацию был введен насос ЦНСп240-1422-2ИТ, позволивший значительно снизить удельное потребление электроэнергии. Это насос новой конструкции с оппозитным расположением рабочих колес производства ЗАО «Гидромашсервис», который может составить конкуренцию энергоэффективному оборудованию, предлагаемому такими ведущими мировыми производителями, как Sulzer и Flowserve. По результатам успешных испытаний опы.тного образца было принято решение о разработке программы технического перевооружении КНС-1 Киенгопского месторождения и полном переходе на ЦНСп-240-1422-2ИТ.

08.07.2015 Инженерная практика №06-07/2015
Обухов Семен Леонидович Начальник управления поддержания пластового давления ОАО «Удмуртнефть»
Колесников Дмитрий Владимирович Заместитель начальника Управления эксплуатации трубопроводов – Главный инженер УЭТ ПАО «Оренбургнефть»

Рис. 1. Технические характеристики насоса с оппозитным расположением рабочих колес
Рис. 1. Технические характеристики насоса с оппозитным расположением рабочих колес
Рис. 2. Удельное потребление электроэнергии насосных агрегатов КНС-1 Киенгопского м/р
Рис. 2. Удельное потребление электроэнергии насосных агрегатов КНС-1 Киенгопского м/р

Насосы с оппозитным расположением рабочих колес – это новое поколение оборудования, предназначенного для использования в системе ППД. По состоянию на 01 июня 2015 года наработка опытного ЦНСп240-1422-2ИТ, внедренного в ОАО «Удмуртнефть» в 2012 году, составляет 21312 часов. При этом достигнутые после установки технические характеристики соответствуют заявленным заводом-изготовителем значениям (рис. 1).

Установочные размеры и потребляемая ЦНСп-2401422 мощность позволяют заменять им ЦНС-180-1422 с электродвигателем мощностью 1250 кВт. Опыт показывает, что только заменой насоса можно увеличить производительность всего насосного агрегата примерно на 30%. В свою очередь сохранение электродвигателя прежней мощности позволяет значительно снизить удельное энергопотребление. Так, удельное потребление электроэнергии насоса ЦНСп-240-14222ИТ оказалось значительно ниже, чем у модернизированных насосов ЦНС-180/240-1422, установленных на КНС-1 Киенгопского месторождения (рис. 2).

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ НАСОСОВ С ОППОЗИТНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧИХ КОЛЕС

Наиболее распространенным способом уравновешивания осевой силы в насосах секционного типа на сегодняшний день остается автоматическое уравновешивание ротора с помощью специального узла разгрузки – гидропяты (рис. 3). Однако компенсация осевой силы с помощью гидропяты сопровождается значительными объемными потерями: до 10% перекачиваемой жидкости через трубопровод разгрузки возвращается на прием насоса.

Рис. 3. Гидравлическая пята
Рис. 3. Гидравлическая пята
Рис. 4. Насос с оппозитным расположением групп рабочих колес
Рис. 4. Насос с оппозитным расположением групп рабочих колес

Исключение узла гидроразгрузки привело к созданию насоса совершенно новой конструкции – с оппозитным расположением рабочих колес (рис. 4). В данной конструкции рабочие колеса одностороннего входа насаживаются на вал, причем одна группа колес направлена входными воронками противоположно входным воронкам другой группы (по  принципу «спина-к-спине»). В результате осевые силы обеих групп рабочих колес взаимно уравновешиваются, а остаточные осевые усилия воспринимаются упорным подшипником. За счет отсутствия гидропяты снижается удельное энергопотребление и увеличивается КПД насосов.

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ НАСОСНОГО АГРЕГАТА

В большинстве случаев рабочий интервал характеристик насосов типа ЦНС находится в пределах 0,81,2 номинальной производительности, что соответствует максимальному КПД насоса. Рабочий интервал ЦНСп-240-1422-2ИТ (рис. 5) смещен до пределов 0,51 номинальной производительности, в так называемую «левую зону» рабочего диапазона. Следовательно, максимальная производительность соответствует номинальной – 240 м3/ч. Такое ограничение объясняется тем, что мощности электродвигателя (1250 кВт  при Uном = 6000 В) недостаточно для эксплуатации насосного агрегата в «правой зоне».

Рис. 5. Рабочая характеристика ЦНСп-240-1422-2ИТ
Рис. 5. Рабочая характеристика ЦНСп-240-1422-2ИТ

Зачастую при эксплуатации насосных агрегатов качеству электроэнергии и величине напряжения, подаваемого на электродвигатель, не уделяется должного внимания. Между тем, оно далеко не всегда соответствует номинальному значению (6000 В для электродвигателей типа СТДМ-1250). Согласно «Правилам технической эксплуатации установок потребителей» подача напряжения для оптимальной работы электродвигателя должна находиться в пределах от 100 до 105% от номинального значения (6000-6300 В).

Энергетическая инфраструктура КНС-1 Киенгопского месторождения позволяет поддерживать на электродвигателях насосных агрегатов напряжение 6300 В. Такое увеличение напряжения в допустимых пределах позволило повысить производительность насосного агрегата ЦНСп-240-1422-2ИТ до 275 м3/час. Это стало возможным благодаря увеличению активной мощности в электродвигателе. Необходимую мощность на валу электродвигателя мы рассчитывали по формуле:

где Q – производительность насоса, м3/ч; H – напор насоса, м; ρ – плотность жидкости, кг/м3; ηнас – КПД насоса.

Напор насоса H определялся с учетом фактической плотности перекачиваемой жидкости (1135 кг/м3 – плотность закачиваемой КНС-1 подтоварной воды):

где P2 – давление на выкидной линии насоса, Па; P1 – давление на приеме насоса, Па; ρ – плотность жидкости, кг/м3. Далее высчитывалась активная мощность электродвигателя:

где U – напряжение, В; I – сила тока, А; ηэд – КПД электродвигателя; cosφ – коэффициент мощности.

Рис. 6. Определение рабочей точки насоса
Рис. 6. Определение рабочей точки насоса

По рассчитанным параметрам была определена рабочая точка на рабочей характеристике насоса (рис. 6). Повышение напряжения до 6300 В позволяет эксплуатировать агрегат в «правой зоне» рабочего диапазона, не доступной ранее из-за недостатка мощности на валу. При этом не превышаются номинальные значения токовых нагрузок, температуры обмоток ротора и статора электродвигателя. Непрерывный автоматизированный контроль параметров работы насоса и электродвигателя ведется с помощью системы «АСКИР» (Автоматизированная система сбора и регистрации технологических параметров, рис. 7) и контроллеров типа ТРМ, что снижает вероятность отказов и гарантирует заявленный ресурс работы насоса и электродвигателя.

Рис. 7. Система АСКИР на КНС-1 Киенгопского м/р
Рис. 7. Система АСКИР на КНС-1 Киенгопского м/р

ПЕРСПЕКТИВЫ НАСОСОВ С ОППОЗИТНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ РАБОЧИХ КОЛЕС

В настоящий момент в ОАО «Удмуртнефть» реализуется программа внедрения ЦНСп-240-1422-2ИТ: на КНС-1 уже установлены четыре насоса с оппозитным расположением рабочих колес, в течение 2015 года ожидается поставка еще двух таких насосов. Все установленные насосы характеризуются высокими показателями энергоэффективности и надежности.

На июнь 2015 года запланировано начало опытно-промысловых испытаний насоса с оппозитным расположением рабочих колес ЦНСп-120-1422-2ИТ в ЦППД-1 ОАО «Удмуртнефть».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Внедрение энергосберегающих технологий для систем ППД // URL: http://neftegaz.ru/science/view/886
  2. Насос ЦНС-240-1422-2ИТ. Руководство по эксплуатации.
  3. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Конструкции и расчет центробежных насосов высокого давления. – М.: Машиностроение, 1971. – 304 с.
  4. Правила технической эксплуатации установок потребителей. Приказ Минэнерго РФ от 13 января 2003 г. № 6 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей».
Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Энергоэффективное насосное оборудование для систем ППД
Оборудование АО «Новомет-Пермь» для систем ППД
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №05/2018

Инженерная практика

Выпуск №05/2018

Промысловые трубопроводыМеханизированная добыча
Особенности и нормативная база в области эксплуатации и ремонта подводных трубопроводовДиагностика, мониторинг и обеспечение безаварийной эксплуатации промысловых трубопроводов, защитные покрытияПроектирование, строительство и ремонт стальных и полимерных трубопроводовОПИ глубинно-насосного оборудования и НКТ с защитными покрытиями, эксплуатация неметаллических НКТРеагенты и внутрискважинное оборудование для механизированной добычи нефти в осложненных условияхПодготовка нефти. Внедрение ГИС
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Трубопроводный транспорт
Коррозия 2018
Международная производственно-техническая конференция

КОРРОЗИЯ – 2018: Эффективные методы работы с фондом скважин, осложненным коррозией, эксплуатация промысловых нефтегазопроводов и водоводов в условиях высокой коррозионной активности

27-29 августа 2018 г., г. Казань, конференц-зал «Габдулла Тукай»
Задачей Конференции является обмен опытом и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений и технологий в области работы с фондом скважин, осложненных коррозионным фактором и анализ применения современных методов и технологий для сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения в условиях высокой коррозионной активности.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис – сентябрь 2018
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

10 – 14 сентября 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.