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

Результаты испытания и внедрения энергосберегающих технологий в ОАО «Удмуртнефть»

ОАО «Удмуртнефть» эксплуатирует месторождения на поздней стадии разработки, и с точки зрения повышения эффективности производства для Компании сегодня особенно важно успешное внедрение новых технологий. В предлагаемой Вашему вниманию статье проанализирован опыт и результаты внедрения в ОАО «Удмуртнефть» энергосберегающих технологий в области механизированной добычи нефти, поддержания пластового давления, а также электро и теплоснабжения.

23.03.2016 Инженерная практика №03/2016
Вешняков Алексей Сергеевич Руководитель группы по повышению энергоэффективности и энергосбережению ОАО «Удмуртнефть»

Новые энергосберегающие технологии в  ОАО «Удмуртнефть» внедряются по трем направлениям. Во-первых, это механизированная добыча. В данной области после успешных опытно-промысловых испытаний (ОПИ) перешли к широкому тиражированию технологии стеклопластиковых штанг. В 2015 году прошли ОПИ штангового насоса двойного действия (НДШ-57/38) и интеллектуальных станций управления для УШГН, а в планах ОПИ на 2016 год значится штанговый насос типа СПМ для малодебитных скважин.

Во-вторых, системы ППД, для которых основным объектом испытаний и широкого тиражирования стали насосы с оппозитным расположением рабочих колес ЦНСп-240-1422-2ИТ и ЦНСп-120-14222ИМТ.

Еще одно направление внедрения энергосберегающих технологий – это электро и теплоснабжение. В этой области мы недавно завершили испытания противонакипного устройства «Экофор».

Рис. 1. Вклад новых технологий в выполнение ПЭС 2016-2020 гг.
Рис. 1. Вклад новых технологий в выполнение ПЭС
2016-2020 гг.

В целом вклад новых технологий в реализацию Программы энергосбережения (ПЭС) Общества на 2016-2020 годы трудно переоценить (рис. 1): благодаря их внедрению экономия электроэнергии в области механизированной добычи должна составить 23%, а в области ППД – 46%.

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ШТАНГИ

Применяемые сегодня в ОАО «Удмуртнефть» насосные стеклопластиковые штанги (ШНС) состоят из стеклопластикового тела со стандартными металлическими концами и оборудованы центраторами (рис. 2). Помимо основной цели внедрения данной технологии – исключения коррозии штанг, – было достигнуто снижение нагрузки на электродвигатель благодаря меньшему весу стеклопластиковых штанг. Последнее обстоятельство обеспечивает значительную экономию электроэнергии.

Рис. 2. Стеклопластиковые насосные штанги
Рис. 2. Стеклопластиковые насосные штанги
Рис. 3. Экономия электроэнергии за счет использования ШНС
Рис. 3. Экономия электроэнергии за счет
использования ШНС
Рис. 4. Компоновки насосных штанг
Рис. 4. Компоновки насосных штанг

Проведенный на трех скважинах эксперимент показал, что удельное потребление электроэнергии после внедрения стеклопластиковых штанг взамен стальных при прочих равных условиях (типоразмер ШГН, глубина спуска, параметры откачки) снизилось в среднем на 10% (рис. 3).

Вплоть до 2015 года на нашем фонде скважин применялись компоновки из равного числа стеклопластиковых (сверху) и стальных (снизу для утяжеления) штанг. Но в связи с успешным завершением ОПИ начали внедряться колонны, на 90% состоящие из ШНС (рис. 4). Основная цель увеличения доли ШНС в подвесках также заключается в снижении вероятности отказов компоновок по причине коррозии.

Как следует из динамограмм работы УШГН с компоновками насосных штанг различных типов, при использовании подвесок с 90%-ной долей ШНС происходит выраженное растяжение колонны. Как показали наши расчеты, за счет удлинения штанг коэффициент подачи насоса снижается на 25% (рис. 5). Данные потери возможно скомпенсировать за счет увеличения параметров откачки.

Рис. 5. Динамограммы работы УШГН с компоновками штанг различных типов
Рис. 5. Динамограммы работы УШГН с компоновками штанг различных типов

НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Глубинный невставной штанговый насос (НГН) двойного действия типа НДШ-57/38 производства ООО «ЭЛКАМ» с точки зрения производительности может служить альтернативой УЭЦН-60 и УЭЦН-80 (рис. 6).

Рис. 6. Невставной глубинный насос двойного действия НДШ-57/38
Рис. 6. Невставной глубинный насос двойного действия НДШ-57/38

Насос типа НШД несколько больше по габаритам, чем стандартный насос типа НН-57, но фактически в два раза меньше по длине, чем ЭЦН-80 (рис. 7). Это обстоятельство оказывается крайне важным для реализации потенциала скважин с техническими ограничениями по эксплуатационным колоннам.

Рис. 7. Габариты насосов разных типов
Рис. 7. Габариты насосов разных типов

По принципу действия (рис. 8) установка представляет собой сочетание стандартного НН-57 (снизу) и НН-38 (сверху).

Рис. 8. Принцип работы НДШ-57/38
Рис. 8. Принцип работы НДШ-57/38
Рис. 9. Различия в удельном энергопотреблении
Рис. 9. Различия в удельном энергопотреблении

Результаты ОПИ НДШ-57/38 на одной из скважин Чутырского месторождения показывают снижение удельного энергопотребления в два раза по сравнению с применявшимся прежде ЭЦН (рис. 9).

К сожалению, наряду с указанными преимуществами НДШ обладает одним существенным недостатком – необходима доработка конструкции для устранения причин подклиниваний при ходе полированного штока вниз. Так как внедрение насосов данного типа в ОАО «Удмуртнефть» обладает большим потенциалом, мы продолжаем ОПИ технологии и взаимодействуем с производителем в отношении доработок.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СУ УШГН

Еще один напрямую относящийся к повышению энергоэффективности проект в области нефтедобычи связан с внедрением интеллектуальных станций управления (ИСУ) УШГН. В настоящее время мы завершили масштабные испытания бездатчиковых ИСУ и станций с наземными датчиками семи производителей (табл. 1). Плюсами в таблице отмечены завершенные испытания.

Таблица 1. Испытания интеллектуальных СУ УШГН
Таблица 1. Испытания интеллектуальных СУ УШГН

Станции испытываются на скважинах, осложненных высоким содержанием газа на приеме насоса, работой в режиме АПВ, интенсивным образованием эмульсии и отложением АСПВ. Принято три критерия успешного прохождения станциями испытаний. Во-первых, это реализация режима автоадаптации УШГН под заданный коэффициент подачи насоса с увеличением или сохранением объема текущей добычи нефти. Во-вторых, алгоритм автоадаптации работы УШГН должен обеспечивать установление оптимального режима периодической эксплуатации (обеспечение максимальной депрессии на пласт) или вывод скважины из периодического режима в постоянный режим работы с увеличением текущей добычи жидкости. И, наконец, третий критерий – фактическая реализация «интеллектуальной» составляющей в работе скважины, а также простота настройки ИСУ.

Предварительные данные замеров энергопотребления по участвующим в ОПИ скважинам показывают снижение энергопотребления скважинами под управлением некоторых ИСУ вплоть до 43% по сравнению со «стандартными» СУ.

Рис. 10. Штанговый насос для малодебитных скважин типа СПМ, ООО «ЭЛКАМ»
Рис. 10. Штанговый насос для малодебитных скважин типа СПМ, ООО «ЭЛКАМ»

ШГН ДЛЯ МАЛОДЕБИТНЫХ СКВАЖИН

Последний проект, реализация которого была начата в декабре 2015 года, связан с испытаниями специального ШГН для малодебитного фонда скважин. Особенность этого насоса типа СПМ производства ООО «ЭЛКАМ» состоит в том, что вместо плунжера в его конструкции используется шток (рис. 10). При движении колонны штанг вниз шток вытесняет жидкость из камеры ШГН в НКТ. Это обеспечивает приблизительно двукратное снижение нагрузки на головку балансира СК. Фактическая максимальная нагрузка соответствует только весу колонны штанг.

Рис. 11. Конструкция СПМ
Рис. 11. Конструкция СПМ

Конструкция и технические характеристики насоса представлены на рис.11 и в табл. 2. Минимальная подача насоса – порядка 0,5 м3/сут – делает его применимым при эксплуатации скважин периодического фонда (табл. 3).

Таблица 2. Технические характеристики СПМ 24
Таблица 2. Технические характеристики СПМ 24
Таблица 3. Показатели подачи насоса
Таблица 3. Показатели подачи насоса
Рис. 12. Технические характеристики ЦНСп-240-1422-2ИТ
Рис. 12. Технические характеристики ЦНСп-240-1422-2ИТ

НАСОСЫ СИСТЕМЫ ППД

В части повышения энергоэффективности системы ППД основной упор был сделан на замену насосов типа ЦНС. С осени 2012 года мы внедряем насосы типа ЦНСп-240 (АО «Гидромашсервис») с оппозитным расположением рабочих колес. Это новое поколение оборудования. По состоянию на 1 октября 2015 года наработка первого смонтированного насоса составила уже 24000 ч, и все заявленные производителем характеристики подтверждаются (рис. 12) Более того, такие показатели, как производительность и КПД, на практике оказались выше паспортных.

Рис. 13. Внедрение ЦНСп-240-1422-2ИТ
Рис. 13. Внедрение ЦНСп-240-1422-2ИТ

Удельное потребление электроэнергии ЦНСп-2401422-2ИТ составляет 5,45 кВт-ч/м3, тогда как УРЭ модернизированного ЦНС 180/240-1422 в среднем остается на уровне 6,6 кВт-ч/м3. Для привода насоса ЦНСп-240-1422-2ИТ используется стандартный двигатель СТДМ-1250, но замена насоса обеспечивает рост производительности установки на 30% (рис. 14).

Рис. 15. Удельное потребление э/э насосными агрегатами КНС-1 Киенгопского м/р
Рис. 14. Удельное потребление э/э насосными агрегатами КНС-1 Киенгопского м/р

Наиболее распространенным способом уравновешивания осевой силы в насосах секционного типа на сегодняшний день остается уравновешивание ротора с помощью специального узла разгрузки (гидропяты), что и оказывается одним из основных недостатков классической конструкции ЦНС с точки зрения энергоэффективности. Компенсация осевой силы с помощью гидропяты сопровождается значительными объемными потерями – до 10% перекачанной жидкости возвращаются через трубопровод разгрузки на прием насоса. Конструкция ЦНСп с оппозитным расположением рабочих колес исключает необходимость в узле гидроразгрузки (рис. 15).

Рис. 14. Недостатки классической конструкции ЦНС и конструкция ЦНСп с оппозитным расположением РК
Рис. 15. Недостатки классической конструкции ЦНС и конструкция ЦНСп с оппозитным расположением РК
Рис. 16. Результаты ОПИ ЦНСп-120-1422-2ИМТ
Рис. 16. Результаты ОПИ ЦНСп-120-1422-2ИМТ

Ротор ЦНСп уравновешивается за счет установки двух групп рабочих ступеней противоположно друг к другу по принципу «спина к спине». Осевая сила, возникающая в первой группе ступеней, компенсируется осевой силой, возникающей во второй группе ступеней, а остаточное осевое усилие воспринимается упорным подшипником. За счет отсутствия гидропяты снижается удельное энергопотребление и увеличивается КПД. Фактические данные подтверждают, что УРЭ ЦНСп-240 значительно ниже, чем у модернизированного ЦНС-180/240 (рис. 16).

Таким образом, на данный момент можно утверждать, что внедрение ЦНСп-240-1422-2ИТ позволило увеличить производительность насосной станции на 1200 м3/сут при сохранении проектных габаритов оборудования и электро-инфраструктуры и снижении УРЭ на 10%. Для эксплуатации насоса в зоне максимальной производительности («правой» зоне) требуется увеличение мощности электродвигателя (более 1250 кВт).

На данный момент на объектах ОАО «Удмуртнефть» уже работают пять таких агрегатов, и мы планируем расширять их применение. Кроме того, мы испытали аналогичный насос меньшего типоразмера – ЦНСП120, также с пониженным УРЭ (рис. 16).

ПРОТИВОНАКИПНОЕ УСТРОЙСТВО

Рис. 17. Противонакипное устройство «ЭКОФОР»
Рис. 17. Противонакипное устройство «ЭКОФОР»

Еще одним способом сбережения ТЭР в котельных стало внедрение противонакипного устройства «Экофор» производства ООО «Инновации-Евросервис» (рис. 17). Принцип действия устройства состоит в приложении к подверженным образованию накипи поверхностям нагрева (стенкам котлов) токоотводящего электрического потенциала, достаточного для нейтрализации электростатической составляющей силы адгезии коллоидных частиц и ионов, образующих накипь.

Рис. 18. Удаление отложений на поверхностях нагрева
Рис. 18. Удаление отложений на поверхностях нагрева

Термин «токоотводящий электрический потенциал» означает переменный потенциал, нейтрализующий двойной электрический слой на границе металла и пароводяной среды, содержащей соли жесткости, приводящие к образованию накипи (патент РФ № 2503747 от 10.01.2014 г.). Энергопотребление устройства составляет 90 ВА.

В конце 2015 года в ходе ОПИ подтвердилась эффективность устройства в отношении удаления накипи (рис. 18). Кроме того, на 1% снизился расход топлива (природного газа). Таким образом, ОПИ были признаны успешными и было предложено применять «Экофор» в котельных с повышенным содержанием железа в питательной воде.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Результаты проведения опытно промысловых испытаний гидропривода ШГН с функцией рекуперации электроэнергии на фонде ПАО «Оренбургнефть»
Использование специализированного ПО для расчета энергопотребления на механизированном фонде скважин
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.