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

УВН недостает универсальности

УВН традиционно применяются для добычи высоковязкой нефти из скважин с небольшими дебитами. Дополнительными ограничениями их использования служат высокая внутрискважинная температура, повышенное содержание в добываемой жидкости ароматических углеводородов и в определенных случаях мехпримесей. При этом производители нередко идут по пути еще большего углубления специализации УВН, например, приспосабливают установку только к высоким температурам. А причиной отказа УЭВН в такой ситуации часто становится другой осложняющий фактор.

Исходя из этого основное направление совершенствования УВН можно определить как повышение универсальности установок, в частности, за счет совершенствования конструкции насосов и оптимизации качественных характеристик их «слабого звена» – эластомера. Такое мнение в беседе с редакцией «Инженерной практики» высказал Алексей ЛАЗАРЕВ, начальник производственного отдела ОАО «РМНТК «Нефтеотдача» ОАО «Зарубежнефть».

25.01.2019 Инженерная практика №08/2010
Журнал «Инженерная практика»

Ред.: Алексей Борисович, сегодня все нефтедобывающие компании, применяющие УВН, различаются по соотношению установок с погружным и верхним приводом. С чем связана такая ситуация?

А.Л.: Самый короткий ответ на этот вопрос звучит так: «так исторически сложилось…». А если серьезно, то, по моему мнению, соотношение установок с погружным и верхним приводом в России и странах СНГ, прежде всего в Казахстане, во многом определяется тем, в какой период компания начала внедрять винтовые насосы. Так, в большинстве компаний, которые приступили к внедрению УВН 15 – 20 лет назад, преобладает верхний привод. Это были импортные установки винтовых насосов знаменитых производителей. В то время отечественная промышленность не производила штанги, специально предназначенные для передачи крутящего момента, соответственно насосы и сам верхний привод также не выпускались. Но в России производились УВН с погружным приводом, которые не выпускали за рубежом: четырехполюсный ПЭД на 1500 об/мин, сдвоенный винтовой насос для компенсации осевых нагрузок. Таким образом, с большой уверенностью можно сказать, что все УВН с верхним приводом были зарубежного производства, а с погружным – отечественного. Такая ситуация с установками винтовых насосов сохраняется и по сей день.

Закупка импортного винтового насоса с якорем, штанг зарубежного производства с центраторами и собственно самого верхнего привода делала комплект УШВН примерно в 2 – 3 раза дороже по сравнению с отечественной установкой с погружным приводом при производительности около 100 м3/сут. и глубине спуска 1200 м. Эта разница в цене, наверное, и объясняет то, что на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения, где фонд скважин с УВН превосходил по численности фонд УВН всех других месторождений в России вместе взятых, предпочтение было отдано погружному приводу.

Кроме того, на выбор компаний оказывает влияние близость сервисных баз по обслуживанию электропогружных установок. Традиционно на этих базах на должном уровне обеспечивается обслуживание УЭВН с погружным приводом с установкой некоторых дополнительных стендов, чего нельзя сказать о насосах с верхним приводом.

Несомненно, оказывают влияние и такие факторы, как дебит, глубина, кривизна и другие характеристики скважин. Так, на скважинах с высокими дебитами более оправдано применение УЭВН с погружным приводом, тогда как на малых дебитах чаще делается выбор в пользу установок с верхним приводом.

Еще одним фактором можно считать особенности техобслуживания установок. Так, если техобслуживание УЭВН с погружным приводом практически не отличается от техобслуживания УЭЦН, то в случае УШВН с верхним приводом требуется специализированный сервис.

Иногда на выбор влияет и вопрос энергоснабжения насосного оборудования. Дело в том, что УШВН с верхним приводом на самой нижней границе отбора отличаются меньшим энергопотреблением по сравнению с установками с погружным двигателем – речь идет о показателях 6 – 7 и 15 – 20 кВт соответственно.

За рубежом почти все установки винтовых насосов, применяемые для добычи нефти, имеют верхний привод. Причина простая – отсутствие высокомоментного малооборотистого погружного двигателя, который может обеспечить самому винтовому насосу высокий ресурс. Попытки использовать «обычные» двигатели со специальными редукторами успехом не увенчались. Но все же УЭВН у иностранцев с недавнего времени начали появляться, и все благодаря разработанному в России вентильному двигателю. В то же время некоторые именитые зарубежные разработчики насосного оборудования пытаются сейчас возродить идею применения в составе УЭВН редукторов. Время покажет, каким будет результат.

Ред.: В чем, по вашему мнению, заключается сегодня основной недостаток УВН?

А.Л.: На наш взгляд, он связан с наличием в конструкции УВН эластомера, из которого изготавливается обойма насоса. Эластомер – причина ограничений эксплуатации УВН по температуре. Так, в среднем УВН может эксплуатироваться при температуре 90°С, в отдельных случаях – до 130°С. Экзотические типы эластомеров, рассчитанные на 170 – 200°С, честно говоря, пока вызывают недоверие и скорее всего будут более-менее надежно работать только при условии практически полного отсутствия других осложняющих факторов. К тому же ресурс при таких температурах в любом случае будет ниже, чем при добыче «холодной» нефти.

На самом деле существуют эластомеры, успешно работающие в различных типах погружного оборудования при намного больших температурах и с различными параметрами среды, но у винтовых насосов для добычи нефтегазожидкостной смеси есть в этом отношении свои особенности.

Наличие эластомера также не позволяет эксплуатировать УВН в условиях высокого содержания ароматических углеводородов, столь характерных для легкой нефти: эластомер разбухает и установка отказывает. Для эластомера опасно значительное содержание абразивных мехпримесей. Хотя считается, что ВН как раз и позволяют успешно решать проблему подъема продукции с высокой КВЧ. Известны примеры внедрения частичек абразива в обойму-эластомер насоса, что приводило к образованию абразивной поверхности, которая истирала хромированное покрытие винта, и соответственно к преждевременному отказу оборудования, а сам эластомер при воздействии абразива приходил в негодность.

Набухание эластомера нередко вызывает и высокий газовый фактор. Вместе с тем УВН не подвержены срыву подачи из-за высокого содержания свободного газа в отличие от УЭЦН и УСШН. Винтовому насосу, как никакому другому типу насосов, противопоказан периодический режим работы – каждая остановка, а точнее запуск, да если еще это происходит в высоковязкой холодной среде с высокой плотностью, может снижать ресурс эластомера (погружной двигатель в данном случае это отдельная тема) до 10 – 15%. Эластомер также является препятствием для создания установок винтовых насосов с большими напорами. Только относительно недавно был перейден рубеж в 2000 – 2200 м. Проходят промысловые испытания малопроизводительные установки с напором 2500 м.

Ред.: Можно ли в таком случае считать работу над улучшением качества эластомера основным направлением совершенствования УВН?

А.Л.: Да, и в настоящее время производители активно работают над решением этой проблемы. Но у некоторых отечественных изготовителей УВН эта работа сводится к закупке винтовых пар импортного производства.

Кроме того, существует еще одно немаловажное направление совершенствования УВН – уход от узкой «специализации» этих установок и повышение их универсальности, обеспечение возможности работы в скважинах с несколькими осложняющими факторами.

Крупные производители, имеющие большой опыт в производстве винтовых пар, предлагают достаточно широкую линейку эластомеров, ориентированных на различные условия эксплуатации. Это хорошо. Но у этой медали есть и оборотная сторона. Установка может исправно работать лишь в условиях одного-двух осложняющих факторов, тогда как на практике таких факторов обычно больше. Так, сегодня, если насос подобран под высокую вязкость нефти, а в процессе эксплуатации скважины значительно повысилась обводненность, то производительность насоса снижается. Если УВН подобран специально для работы в условиях высоких внутрискважинных температур, то его использование проблематично при высоком содержании ароматических углеводородов в добываемой жидкости, и наоборот. Такова природа сегодняшних эластомеров, используемых для изготовления ВН.

Ред.: В настоящее время эксперты отмечают рост стоимости УВН на рынке. Можно предположить, что эта тенденция связана с попытками совершенствования их конструкций…

А.Л.: Да, это верное предположение. Чтобы обеспечить более высокую наработку на отказ, производители вкладывают дополнительные средства в ОПИ, закупают более дорогие и качественные комплектующие. Все это в совокупности увеличивает себестоимость установок.

К примеру, не так давно появились более совершенные конструкции – установки одновинтовых насосов с погружным приводом. Огромный скачок вперед дал винтовым насосам погружной малооборотистый вентильный двигатель, который первыми разработали специалисты «РИТЭК-ИТЦ». Также существуют установки с металлической обоймой, конструкция которых избавляет установку от всех «эластомерных проблем». Есть двухвинтовые цельнометаллические насосы, статор которых даже по своей геометрии не имеет ничего общего с обоймой традиционных ВН. Но дороговизна этого оборудования пока не позволяет внедрять его массово.

Ред.: Не секрет, что одним из спорных вопросов, связанных с применением вентильных двигателей для привода насосных установок, в том числе и винтовых с погружным приводом, выступает масштаб экономии электроэнергии. Эксперты называют цифры от 5 до 20 – 30%.

Какие показатели, на ваш взгляд, ближе к реальному положению дел?

А.Л.: Безусловно, в самой конструкции вентильного двигателя, который является синхронной машиной, заложена экономия. Ее обеспечивает постоянное магнитное поле, которое не нужно генерировать. Плюс специальные высокоэффективные алгоритмы управления. И экономия гарантировано составляет 6 – 7% – это собственно разница в КПД асинхронного и вентильного двигателей.

Когда называют цифры 20 – 30%, как правило, имеют в виду дельту с ранее работавшей в скважине установкой – с асинхронным двигателем на других оборотах, а соответственно в других режимах. На мой взгляд, сравнивать разные установки, работающие в разных режимах, не вполне корректно. Хотя отчасти соглашусь с некоторыми очень уважаемыми мной разработчиками вентильных двигателей, которые все 20 – 30% экономии приписывают ПЭД на постоянных магнитах: некоторые режимы откачки, при которых такая высокая экономия была достигнута, с асинхронными ПЭД реализовать было бы просто невозможно ни с «частотниками», ни уж тем более без них. Дело тут не только в оборотах.

Ред.: Как вы в целом оцениваете предложение УВН на рынке и какие компании могли бы назвать в качестве основных игроков?

А.Л.: На мой взгляд, предложение на рынке сегодня не только удовлетворяет текущие потребности со стороны добывающих компаний, но и несколько превышает их.

Что касается игроков, то на рынке поставщиков полнокомплектных установок, с одной стороны, присутствуют крупнейшие мировые компании, такие как Weatherford, Cameron, KUDU, Netzch, Centrilift (Baker Hughes), с другой – отечественные производители, среди которых можно назвать заводы «Борец», «Электон», «РН-КНО» (альянс «РИТЭК-ИТЦ» и Netzch). На рынке комплектующих и узлов (причем важнейших) для УВН можно выделить такие компании-производители насосов и винтовых пар, как Kaechele, «Ливгидромаш», «ВНИИБТ», «Завод имени Гаджиева». На рынке погружных приводов для УЭВН ожидается появление нового игрока – «Новомет» готов к проведению промысловых испытаний собственного высокомоментного вентильного двигателя на 250 оборотов. Многочисленные зарубежные компании предлагают электрои гидроприводы для УШВН.

Ред.: Уступают ли отечественные установки импортным аналогам по качеству?

А.Л.: Сравнивать, пожалуй, можно лишь сами насосы, поскольку, как я уже говорил, за рубежом преимущественно производятся установки с верхним приводом, а в России с погружным. Часто ВН отечественного производства можно назвать таковыми очень условно изза значительного количества импортных комплектующих, причем ключевых.

К примеру, «Борец», самостоятельно изготавливая опорные узлы и гидрозащиты, нередко винтовые пары для производства насосов закупает у немецкого Kaechele. Интересен в этом плане и «Электон», для которого изготовление УЭВН в свое время стало весьма неожиданным направлением деятельности. Сегодня завод занимается главным образом сборкой УЭВН, самостоятельно изготавливая в основном наземное энергетическое оборудование – станции управления, а также погружную телеметрию. При этом предприятию удалось прийти к интересным и недорогим решениям, например таким, как пусковая муфта. Есть и другие интересные перспективные разработки, которые должны позволить комплектовать ВН асинхронными ПЭД, получая высокий ресурс установки в целом и широкие возможности управления подачей. Если говорить о главной составляющей ВН – эластомере, то нужно признать, что на сегодняшний момент зарубежная продукция лучше отечественной, хотя прогресс у российских разработчиков есть.

Ред.: Насколько актуально, по вашему мнению, развитие сервисного обслуживания УВН в рамках структур заводов-производителей установок?

А.Л.: Конечно, это направление актуально, ведь любой производитель стремится получить максимальный контроль над работой своего оборудования! Только в этом случае обеспечивается прямая работа производителя со

своим оборудованием без посредников, и он может увидеть слабые места в конструкции и т.д. и оперативно, а главное правильно, отреагировать. При этом производителю гораздо удобнее оказывать сервис УВН какому-либо новому заказчику, когда у него в этом регионе уже имеется своя база сервисного обслуживания. В том случае, когда встает вопрос о создании сервисной базы «с нуля» специально для обслуживания винтовых установок, то об этом компания-производитель может задуматься только при сколько-то значительных объемах работ. Скажем, при обслуживании 30-ти и более скважин и контракте, предусматривающем сотрудничество на среднесрочный период, хотя бы от трех лет.

Надо заметить, что наличие сервисной базы – серьезное конкурентное преимущество компании-производителя УВН. Добывающая компания с большой вероятностью предпочтет поставщика, располагающего сервисной базой. Причем не только при прочих равных, но и в случае, если альтернативное «бессервисное» предложение оборудования будет более привлекательным по соотношению цена/качество. Конечно, в случае ВИНК, располагающих собственным сервисом УВН, это конкурентное преимущество не сработает.

Если говорить о других направлениях сервиса УВН, то в настоящее время перспективным видится развитие прокатных схем.

Ред.: Следует ли ожидать в обозримом будущем заметного роста применения УВН?

А.Л.: Не думаю, что будет происходить существенный рост. У этих установок остается довольно узкая ниша применения – фонд скважин с высоковязкой нефтью. Этот фонд в стране довольно скромен по масштабам, и сколько-то серьезных предпосылок для изменения ситуации пока не предвидится. В отдельных случаях с помощью винтовых насосов будут решать проблемы с «песком» и «газом».

Некоторый рост внедрения установок, возможно, будет идти за счет совершенствования их эксплуатационных характеристик и соответствующего расширения ниши применения.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
1570 суток безотказной работы винтового насоса для добычи нефти ООО «ВНИИБТ-БИ»
Опыт применения вентильных ПЭД в ООО «РН-Юганскнефтегаз»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №05-06/2020

Инженерная практика

Выпуск №05-06/2020

Добыча и транспорт нефти. Защита от коррозии. Строительство и ремонт скважин. Наземное оборудование.
Опыт применения трубопроводов из инновационных и альтернативных материалов в ПАО «ЛУКОЙЛ»Байпасные испытания труб из стали 07ХНД («Северкор») на объекте ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»Защита скважинного оборудования и трубопроводов от коррозииСварка биметаллических и нержавеющих трубОПИ тихоходного дифференциального привода нового образцаСтроительство и ремонт скважин с применением обсадных колонн из стеклопластика в ПАО «Татнефть»Перспективы применения электроосмотической сушки ЭД в условиях АО «Самаранефтегаз»
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Подготовка нефти и газа, Поддержание пластового давления, Разработка месторождений
ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ 2020
Восточно-Сибирский нефтегазовый технологический форум

ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ ‘2020. Эффективные технологии разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений

26-28 августа 2020 г., г. Иркутск
26 - 28 августа 2020 года ООО «Инженерная практика» проводит в городе Иркутске в Конференц-зале Отеля «Кортъярд Иркутск Сити-Центр» «Восточно-Сибирский нефтегазовый технологический форум: ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ ‘2020. Эффективные технологии разработки и эксплуатации нефтегазовых месторождений». Мероприятие носит рабочий характер и направлено на обсуждение применения лучших практик в области разработки и эксплуатации месторождений Восточной Сибири среди экспертов вертикально-интегрированных компаний, научных центров, поставщиков технологий, производителей оборудования и нефтепромысловой химии. Планируется посещение производственных объектов Региона
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис – сентябрь 2020
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

7-11 сентября 2020 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 рамках авторского курса С. Балянова.