Опыт внедрения УЭВН в компании «ЛУКОЙЛ»
ОАО «ЛУКОЙЛ» применяются регулируемые электроприводы на основе ВЭД для УЭЦН и УЭВН. Внедрение винтовых насосов на скважинах Компании началось в 1986 году и было обусловлено, главным образом, разработкой залежей нефти с высокой вязкостью. В настоящее время винтовыми насосами оборудовано около 3% фонда скважин Компании.
Основная часть фонда скважин ОАО «ЛУКОЙЛ» (25 068 единиц) оборудована УЭЦН и УСШН, на УЭВН приходится чуть более 700 скважин, или 3% фонда (см. «Структура среднедействующего фонда ОАО «ЛУКОЙЛ»). В скважинах Компании работают порядка 500 винтовых насосов с погружным приводом и около 200 – с поверхностным. Кроме того, активно внедряются УЭЦН, оборудованные вентильными двигателями (см. «Динамика роста количества скважин, эксплуатируемых УЭЦН и УЭВН с вентильным приводом в ОАО «ЛУКОЙЛ», 2003 – 2009 гг.»).
Внедрение УЭВН началось в 1986 году с началом освоения пермо-карбоновых залежей высоковязкой нефти Усинского месторождения «ЛУКОЙЛ-Коми». В 2004 году винтовые насосы начали внедряться на Осинском месторождении ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь». В этом году УЭВН внедряются на скважинах Озерного месторождения ОАО «РИТЭК». Подбор УЭВН ведется с помощью программы «Автотехнолог», разработанной в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.
ПРЕИМУЩЕСТВА УЭЦН И УЭВН С ВЭД
Для внедрения УЭВН в Компании выбраны скважины с дебитом 7 – 100 м3/сут., вязкостью добываемой жидкости 500 – 900 МПа·с и содержанием мехпримесей до 400 мг/л. Применение УЭВН с поверхностным приводом оправдано при эксплуатации скважин с низким динамическим уровнем, в условиях низкого пластового давления и низкого коэффициента продуктивности, при высоком (до 50%) содержании свободного газа на приеме насоса.
Если проводить сравнение УЭВН и УЭЦН, то последние могут эксплуатироваться в условиях более высоких температур (до 150°С), но со значительно меньшей вязкостью добываемой продукции и более низким содержанием мехпримесей – не более 200 мг/л. При увеличении обводненности продукции до 80% целесообразен перевод скважин с УЭВН на УЭЦН.
При использовании УЭЦН с ПЭД при добыче высоковязких нефтей наблюдаются высокие значения рабочих и пусковых токов (Iпуск > 5 Iн). Это приводит кповышенному расходу электроэнергии и перегреву двигателя, что, в свою очередь, снижает ресурс установки. Недостаточный диапазон регулирования частоты вращения с сохранением стабильного момента не позволяет использовать ПЭД в качестве привода для УЭВН с диапазоном регулирования частоты вращения до 700 об/мин.
Применение УЭВН с ВЭД дает возможность, во-первых, снизить энергозатраты за счет более высокого КПД (91 – 92%) и меньших значений рабочих токов, а также регулирования частоты вращения. Во-вторых, появляется возможность повысить ресурс установки, так как более низкие рабочие токи уменьшают вероятность перегрева двигателя. В-третьих, можно добиться оптимизации отбора продукции посредством регулирования частоты вращения и работы УЭЦН в циклическом режиме.
Таким образом, благодаря низкой частоте вращения при стабильном высоком моменте можно экономить электроэнергию и повышать ресурс установок погружных винтовых насосов.
НЕДОСТАТКИ УЭВН
УЭВН представляют собой более дорогостоящее оборудование по сравнению с УЭЦН. Также для них характерны более высокие эксплуатационные затраты: в условиях месторождений «ЛУКОЙЛ-Коми» превышение составляет более чем 1,5 раза.
Среди недостатков УЭВН следует отметить и относительно низкие показатели по наработке на отказ. Так, средний показатель по «ЛУКОЙЛ-Коми» составляет 280 суток, тогда как наработка по УЭЦН превышает 430 суток. Относительно более высокие показатели наработки (более 450 суток) характерны для УЭВН импортного производства, в частности, немецкой компании Netzsch. На сегодняшний день по данным насосам, эксплуатирующимся в ТПП «ЛУКОЙЛ-Усинскнефтегаз», максимальная наработка на отказ приближается к 1400 суткам.
Гарантируемые поставщиками УЭВН наработки на отказ также ниже, чем в среднем по УЭЦН. Так, для УЭВН производства завода «Борец» гарантийная наработка составляет 180 суток, «Ливгидромаш» – 150 суток, тогда как гарантийная наработка по УЭЦН составляет в среднем 365 суток. Такая ситуация связана с более жесткими условиями, в которых эксплуатируются винтовые насосы. Кроме того, «слабым звеном» УЭВН является эластомер, разрушение которого чаще всего становится причиной отказа установки. Это касается и насосов Netzsch (60% отказов по причине «износ эластомера»). С этой точки зрения УЭВН с поверхностным приводом обладают преимуществом по сравнению с насосами, оборудованными погружным двигателем. В частности, эксплуатация насоса при низких оборотах (100 об/мин) ротора снижает вероятность износа эластомера в скважинах с высокой вязкостью нефти.
ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
На скважинах «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь» и «ЛУКОЙЛ-Коми» проводились промысловые испытания, направленные на выявление возможности экономии электроэнергии при эксплуатации УЭВН с вентильным приводом. Сравнительные испытания на скважинах показали возможность экономии электроэнергии до 20%. Однако последующие эксперименты по оценке энергоэффективности вентильного и асинхронного двигателей, проведенные в ОКБ БН «КОННАС» совместно с КБ «НОВОМЕТ-Пермь» в октябре 2010 года, оказались менее оптимистичными. Они, в частности, выявили экономию в пределах 7 – 10%. Данный эксперимент проводился с УЭЦН-500, использовался асинхронный двигатель и ВЭД аналогичного типоразмера (40 кВт). В ближайшем будущем в рамках эксперимента планируется провести аналогичные сравнительные испытания с более мощными двигателями – 100, 200 кВт, что позволит получить дополнительные данные о возможностях экономии электроэнергии.
Следует отметить, что первоначально при внедрении УЭВН вопрос экономии электроэнергии был второстепенным, основной акцент делался на возможность изменения частоты вращения электродвигателя при эксплуатации скважины. Однако сегодня значимость энергосбережения при эксплуатации УЭВН растет.
ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ИЛИ ИМПОРТНЫЕ?
Большая часть УЭВН, применяемых в Компании, отечественного производства. В настоящее время проводятся ОПИ импортных установок, в частности, насосов производства Netzsch. Однако, несмотря на то, что установкам импортного производства присущи более высокие показатели по наработке на отказ, они обладают существенными недостатками: даже при наработке на отказ в 500 суток суммарные затраты (инвестиционные и операционные) значительно превышают аналогичные затраты на отечественные насосы. Другой недостаток – поставка запчастей занимает более длительное время. Кроме того, иностранный производитель зачастую не может обеспечить сервисное сопровождение своих УЭВН. В настоящее время сервис зарубежных УЭВН осуществляется своими силами. По нашим оценкам, на данном этапе это эффективнее по сравнению с возможным привлечением внешнего сервиса.
Что касается планов по внедрению УЭВН на среднесрочную перспективу, то лавинообразного роста не ожидается. Предполагается, что в обозримом будущем прирост фонда УЭВН будет составлять около 20 единиц в год.
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.