Савельев Игорь Александрович Начальник технологического отдела по эксплуатации УЭЦН ООО «Алмаз»

В начале 2006 года с целью увеличения межремонтного периода работы УЭЦН и повышения технологичности изготовления рабочих органов погружных установок руководство группы компаний «Алмаз» приняло решение о необходимости разработки штампосварных насосных ступеней ЭЦН из нержавеющей стали, которые превосходили бы ступени из чугуна и полимера по наработке и ни в чем не уступали бы оборудованию, изготовленному с применением нирезиста первого типа.

Перед разработчиками были поставлены следующие задачи: изготовление рабочих органов УЭЦН из листа нержавеющей стали штамповкой (поскольку именно этот метод признан самым высокопроизводительным); достижение высокого коэффициента использования листового материала и минимально возможной высоты рабочих ступеней для установки большего числа ступеней в насосную секцию; обеспечение стойкости к абразивным компонентам пластовой жидкости и небольшого веса в целях снижения вибрации в процессе эксплуатации. В числе прочих требований значились также сохранение минимальной шероховатости проточной части для уменьшения образования АСПО; комбинирование самых разных материалов (в зависимости от условий эксплуатации), обеспечение экологичности производства и низкого процента списания при эксплуатации, а также повышение рабочего ресурса ступеней.

ПРОИЗВОДСТВО ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ И ДОРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

В том же 2006 году были разработаны первые пробные образцы ступеней из нержавеющей стали штампосварной конструкции пятого габарита номинальной производительностью 80 м³/сутки. Образцы установили в секцию ЭЦН для снятия напорных-расходных характеристик на стенде. Специально для их изготовления завод приобрел прессы для штамповки, обрабатывающие центры и сварочное оборудование для контактной сварки.

В феврале 2007 года были разработаны двухопорные ступени из нержавеющей стали серий 5-50, 5-80 и 5-100, а также пара трения из стали БрАЖ/40Х13 (рис. 1). Весь 2007 год прошел в многочисленных экспериментах, направленных на обкатку технологии серийного выпуска, и квалификационных испытаниях.

В апреле 2008 года была создана двухопорная ступень 5-125, а в конце года завершились опытно-промысловые испытания насосов со ступенями из нержавеющей стали, а также были разработаны и утверждены технические условия «Рабочие органы для погружных центробежных насосов из нержавеющей стали» (рис. 2).

ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

В самый разгар кризиса 2008-2009 годов насосы со ступенями из нержавеющей стали производства ООО «Алмаз» стали массово применяться в установках, предоставленных нефтяным компаниям по схеме суткопроката. Тогда же удалось выявить основные слабые стороны первых опытных образцов ступеней. Так, вследствие ненадежности развальцовки лопаток ступени рассыпались на составные части. Кроме этого, отмечался износ втулки рабочего колеса из БрАЖ/40Х13.

Для устранения выявленных недостатков была внедрена технология фиксации лопаток сваркой в среде аргона и лазерной сваркой. С этой целью предприятие закупило сварочные посты и лазерную сварочную установку ОКБ «Булат» LRS-150А. Материал втулки рабочего колеса был изменен на нирезист, а для изготовления аппаратов направляющих и рабочих колес были применены стали марок 40Х13 и 08Х17Т.

По итогам испытаний на износ, проведенных на стенде ООО «ИМАШ-Ресурс», мы приняли решение о переходе к пакетной сборке оборудования, что позволило исключить преждевременный износ опорных шайб под влиянием осевой силы. В направляющий аппарат был установлен отбойник, который позволил повысить стойкость ступеней к повышенному износу при выносе механических примесей. При изготовлении некоторых ступеней был применен импеллер. Все это позволило отработать технологии и повысить качество изготовления рабочих органов УЭЦН из нержавеющей стали.

В 2009-2015 годах насосы со ступенями из нержавеющей стали производства группы компаний «Алмаз» широко применялись на объектах таких нефтяных компаний, как ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз», ОАО «Негуснефть» и др. (рис. 3).

По заданию нефтяных компаний специалисты ООО «ГРЭЙ» в течение трех месяцев 2013 года проводили сбор статистических данных по списанию рабочих органов ЭЦН, который показал низкий процент списания оборудования и подтвердил его износостойкость. По результатам разбора было также отмечено, что высокая чистота поверхности проточных каналов позволяет ступени «самоочищаться» от солевых и парафиновых отложений. Средняя наработка на отказ по ступеням и средний процент их отбраковки представлены на рис. 4 и в табл. 1-3.

В соответствии с протоколом технического совещания в ОАО «НК «Роснефть» для проведения оценки износостойкости рабочих органов из нержавеющей стали производства ООО «Алмаз» в сравнении с нирезистом первого типа образцы были направлены в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Данные испытания, проводившиеся в период с 21 по 26 мая 2014 года, были завершены успешно: по итогам исследований ступени были рекомендованы к внедрению, также получено положительное заключение РГУ НГ.

Стоимость владения погружным насосом пятого габарита производительностью 100 м³/сут и напором 2000 м со ступенями из нирезиста по сравнению с ЭЦН со ступенями из нержавеющей стали представлена на рис. 5 и 6. Видно, что при эксплуатации насосов согласно техническим условиям завода-изготовителя (5,5 лет) стоимость владения насосом с нержавеющими ступенями производства ООО «Алмаз» на 50% ниже, чем для аналогичного насоса со ступенями из нирезиста.

В заключение отметим, что реализация данного проекта потребовала больших вложений. Однако результаты внедрения подтверждают выполнение абсолютно всех задач, которые были поставлены перед разработчиками.