Сухотеплый Вадим Петрович Начальник сервисной службы ООО «РИТЭК-ИТЦ»

Количество скважин, эксплуатируемых УЭЦН и УЭВН с вентильными приводами конструкции и производства ООО «РИТЭК-ИТЦ», выросло с 74 в 2003 году до 1129 в 2010 году. В 2010 году в скважинах, оборудованных УЭЦН, эксплуатировалось 918 вентильных приводов, УЭВН — 211 приводов.

Вентильные приводы обладают совокупностью характеристик, позволяющих не только снизить энергопотребление УЭЦН, но и решить ряд технологических задач, например, таких, как добыча нефти из малодебитных скважин.

При работе УЭЦН с малой и нестабильной подачей асинхронный ПЭД из-за нарушений нормативных скоростей потоков охлаждающей жидкости представляет собой «слабое звено» системы установка — пласт, тогда как ВД в тех же условиях функционируют гораздо более эффективно (см. «Энергетические и тепловые характеристики асинхронных и вентильных приводов УЭЦН»).

Отбор продукции установками погружных электронасосов с малой подачей сегодня осуществляется тремя основными способами. Во-первых, посредством применения ЭЦН с малыми подачами — 15, 18, 20 и 25 м³/сут и работой в левой части характеристики Q — H. Во-вторых, переходом на периодическую эксплуатацию скважин. В-третьих, внедрением УЭВН. Вентильные двигатели позволяют эффективно эксплуатировать малодебитные скважины с использованием всех перечисленных технологий (см. «Преимущества приводов на основе вентильных электродвигателей при эксплуатации скважин с малыми дебитами»).

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН УЭЦН С ВД В ПОСТОЯННОМ РЕЖИМЕ

Широко распространено мнение о том, что периодический способ эксплуатации — это вынужденная мера, на которую следует идти только в случае, когда скважина непригодна для эксплуатации в непрерывном режиме.

Внедрение ВД позволяет перевести скважины из периодического режима в постоянный. Первыми начали использовать преимущества вентильных приводов при эксплуатации малодебитных скважин в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь», где значительное число скважин эксплуатировалось в периодическом режиме. Замена в УЭЦН асинхронных электродвигателей на вентильные позволила перевести часть скважин на непрерывную эксплуатацию с обеспечением относительно высоких наработок (см. «Сведения о работе КП ВД в УЭЦН производительностью до 20 м³/сут в ООО «ЛУКОЙЛПермь» на 11.06.10»).

Сегодня ВД в составе УЭЦН5-25 эксплуатируются в ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь», ОАО «РИТЭК», ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтегаз» с текущими наработками до 1350 суток.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН УЭЦН С ВД В ПЕРИОДИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Сегодня мнение о неэффективности периодической эксплуатации не столь категорично. Появились методы эксплуатации УЭЦН, которые хоть и называются «повторно-кратковременный», «метод циклических отборов», но по сути являются методами периодической эксплуатации. Применяемые в рамках этих методов режимы отбора продукции скважин позволяют для определенной их категории повысить эффективность добычи.

Ранее периодический способ эксплуатации скважин считался неэффективным. Это мнение было основано не только на том, что при данном способе отбор продукции скважин меньше, чем при непрерывном, но и на том, что из-за многократных запусков при больших значениях пусковых токов и динамических нагрузок на узлы УЭЦН происходит снижение ресурса ПЭД и кабеля. С появлением станций управления с плавным запуском и возможностью регулировать частоту вращения эти недостатки перестали быть определяющими в технологии периодической эксплуатации.

При периодической эксплуатации асинхронный ПЭД работает практически без охлаждения потоком откачиваемой из пласта жидкости, в связи с чем возможен его перегрев и, как следствие, снижение ресурса. Вентильный двигатель имеет более низкую температуру перегрева обмотки, чем асинхронный (у ВД ΔТ = 20-25°С, у ПЭД ΔТ = 40-45°С), а, как известно, ресурс изоляции снижается вдвое на каждые 10°С повышения ее температуры.

В настоящее время ВД нашего производства используются в 50 скважинах ОАО «ТНК-Нягань», оборудованных УЭЦН и работающих в режиме МЦО с нестабильным притоком, высоким газовым фактором, осложненных солеотложениями. Используется насос с номинальной подачей, в 2-3 раза превышающей подачу насоса, который ранее использовался для отбора продукции при непрерывной работе УЭЦН. Внедрение этой технологии в ОАО «ТНК-Нягань» позволило в два раза и более повысить наработки оборудования УЭЦН и снизить расход электроэнергии на 40-60% без снижения добычи (см. «Сведения о работе КП ВД в УЭЦН производительностью до 20 м³/сут на Талинском месторождении ОАО «ТНК-Нягань»; «Результаты эксплуатации КП ЭЦН ВД в ОАО «ТНК-Нягань»).

ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ

В отдельных случаях установки винтовых насосов выступают единственно возможной техникой добычи высоковязкой нефти. На сегодняшний день подавляющая часть такого фонда эксплуатируется установками винтовых насосов с поверхностным приводом. Рабочий диапазон частот вращения винтовых насосов с поверхностным приводом, широко применяемых в нефтедобыче, находится в интервале 100-500 об/мин. Некоторые производители даже ограничивают верхнее значение частоты вращения уровнем 350 об/мин.

Вместе с тем надо отметить, что эффективная эксплуатация установок винтовых насосов с поверхностным приводом (УВНПП) ограничивается рядом факторов, в частности, прочностью приводных штанг, особенно в наклонных и сильно искривленных скважинных колоннах. В таких скважинах целесообразно использовать установки погружных винтовых электронасосов, которые, правда, пока не получили широкого распространения из-за отсутствия высоконадежного и сравнительно недорогого низкооборотного привода.

Ведущие мировые производители погружных установок — Baker Hughes (установка Centrilift), Schlumberger (REDA) — и другие компании предлагают на рынке привод винтовых насосов, состоящий из стандартного асинхронного ПЭД и понижающего редуктора, установленного между насосом и двигателем. Однако в силу низкого ресурса редуктора, обусловленного невозможностью его обслуживания в процессе эксплуатации, и габаритов, ограничивающих возможности его размещения в ЭК, приводы УЭВН с редукторами не получили широкого распространения при использовании в пятии шестидюймовых колоннах.

Замена в УЭВН существующего привода, состоящего из асинхронного ПЭД и понижающего редуктора, на регулируемый низкооборотный электродвигатель, который напрямую обеспечивает требуемую частоту вращения насоса, могла бы существенно повысить надежность погружного насосного агрегата. Однако до настоящего времени погружной асинхронный электродвигатель, который бы работал стабильно в регулируемом интервале частоты вращения 250-1000 об/мин, создать не удалось.Попытки использовать редукторы производства ОАО «Борец» и обеспечить регулирование частоты вращения асинхронных электродвигателей в диапазоне 1000 об/мин и менее с помощью ПЧ производства ЗАО «Электон» закончились безрезультатно.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН, ОБОРУДОВАННЫХ УЭВН С ВВД

Независимость момента от частоты ВД при регулировании частоты вращения позволила «РИТЭК-ИТЦ» создать первый в мире безредукторный низкооборотный высокомоментный ПЭД для привода погружных винтовых насосов. Их внедрение началось в 2003 году на скважинах ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», где ранее в качестве приводов использовались асинхронные четырехполюсные электродвигатели с частотой вращения 1380 об/мин. Низкооборотный высокомоментный вентильный электродвигатель (ВВД) сегодня представляет собой безальтернативный вариант приводов установок погружных винтовых насосов. По состоянию на июнь 2010 года УЭВН с ВВД эксплуатировались в 211 скважинах общества.

Создание низкооборотных ВВД по срокам опередило появление на российском рынке низкооборотных прямоточных винтовых насосов, поэтому мы предлагаем применять низкооборотный вентильный привод в комплекте со сдвоенными винтовыми насосами производства ОАО «Ливгидромаш». Последние рассчитаны на номинальную частоту вращения 1380 об/мин. На стенде ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» были сняты характеристики этих насосов при частоте вращения ниже номинальной (см. «Напорные характеристики и КПД ЭВН производства ОАО «Ливгидровмаш», полученные при тестировании на стенде производства ОАО «Борец»). Конечно, при снижении частоты вращения напор сдвоенных насосов ЭВН в отличие от одноточных снижается из-за роста перетоков, однако в некоторых случаях его величина оказывается достаточной для подъема продукции и ее транспортировки до ГЗУ. Например, характеристика Q — H насоса ЭВН5-63-1500 при частоте вращения 500 об/мин практически совпадает с таковой насоса ЭВН5-25-1500, работающего с серийным асинхронным четырехполюсным ПЭД с частотой вращения 1380 об/мин. При этом КПД ЭВН5-63-1500 и установки при напорах до 1000 м выше КПД ЭВН5-25-1500.

При использовании в составе УЭВН насосов с номинальной подачей 12, 16 и 25 м³/сут при номинальной частоте вращения 1380 об/мин путем снижения частоты вращения можно снизить подачу до требуемой величины (см «Сведения об эксплуатации ЭВН производительностью 12-25 м³/сут в ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»).

Снижение частоты вращения ЭВН, эластомерная обойма винтовой пары которых выполнена из материала не самого высокого качества, обеспечило существенное повышение НнО с 750 до 1450 суток.

Кроме широкого применения сдвоенных винтовых электронасосов отечественного производства, у компании есть опыт эксплуатации высоконапорных прямоточных одновинтовых насосов зарубежного и российского производства.

Повсеместному внедрению импортных винтовых насосов препятствует их относительно высокая стоимость. Причем дорогостоящими являются не только сами насосы, но и дополнительные опорные узлы, которые не требуются для ЭВН сдвоенного типа.

Несколько российских компаний занимаются разработкой таких насосов в течение нескольких лет, однако их продукция не нашла применения в промышленных масштабах. В декабре 2008 года в ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» были начаты промысловые испытания винтовых насосов, разработанных и изготовленных ОАО «Завод им. Гаджиева» — предприятия с большим опытом производства судовых насосов. Получены положительные результаты: НнО одного из насосов, находящегося в подконтрольной эксплуатации, по состоянию на июнь 2010 года достигла 555 суток. В мае 2010 года в ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» в эксплуатацию запущены в комплекте с низкооборотными вентильными электродвигателями еще пять таких установок.

Таким образом, с появлением высоконадежных российских прямоточных винтовых насосов эффективность эксплуатации УЭВН с низкооборотным вентильным электродвигателем должна повыситься.