Энергоэффективное оборудование для системы ППД производства ГК «Система-Сервис»
В качестве альтернативы насосам типа ЦНС, широко применяемым в системе поддержания пластового давления (ППД) российских и зарубежных нефтяных компаний, ООО «УК «Система-Сервис» предлагает использовать горизонтальные насосные установки (ГНУ) собственного производства, обладающие рядом технических и эксплуатационных преимуществ. К таковым относятся более высокий КПД, низкое энергопотребление, простота и удобство монтажа и др. ГНУ могут применяться на месторождениях как отдельно, так и в составе блочных кустовых насосных станций (БКНС), рассчитанных на эксплуатацию в различных погодно-климатических условиях и оснащенных различными системами автоматизации и контроля, включая станцию управления с частотным преобразователем.
Помимо ЦНС и ГНУ, в системе ППД месторождений также могут использоваться плунжерные насосные агрегаты объемного действия. На основе полученного опыта эксплуатации данных агрегатов зарубежных производителей ООО «УК «Система-Сервис» готовит выпуск насосов объемного действия собственного производства.
Начиная с 1998 года ООО «УК «Система-Сервис» занимается обслуживанием, ремонтом и изготовлением ГНУ для систем ППД нефтяных месторождений. На сегодняшний день параметрический ряд выпускаемых ГНУ состоит более чем из 30 установок производительностью от 350 до 1500 м3/сут и напором от 800 до 2000 метров (рис. 1, 2). По сравнению с широко применяемыми в нефтяной отрасли насосами типа ЦНС горизонтальные насосные установки обладают рядом преимуществ. Прежде всего, это более высокий КПД, а также простота и удобство монтажа-демонтажа составных узлов агрегата при проведении капитального ремонта за счет меньших габаритов и массы. Существенную экономию времени и средств обеспечивает отсутствие необходимости регулировки вкладышей подшипников и торцовых уплотнений, а также центровки агрегата при замене насосной секции.
Так, к примеру, мы готовы произвести и поставить ГНУ с расходом 1000 м3/сут и КПД до 69%, то есть на 19% превышающим КПД стандартного ЦНС-40. При этом потребляемая мощность ГНУ будет меньше, чем у ЦНС, примерно на 84 кВт (рис. 3).
В свою очередь, ГНУ производительностью 1500 м3/сут также превосходят агрегаты ЦНС-63 по напорно-расходным и другим характеристикам – при номинальной подаче их КПД на 9% выше, а потребляемая мощность на 83 кВт меньше, чем у ЦНС-63 (рис. 4).
На данный момент до 30% себестоимости добычи нефти в ПАО «Татнефть» составляют энергозатраты на привод насосов, применяющихся в системе ППД. Поэтому мы предлагаем установки, позволяющие достичь реального снижения затрат на электроэнергию. По сравнению с ЦНС использование ГНУ дает 10-17%-ное снижение затрат на электроэнергию, при этом расходы на обслуживание снижаются в среднем на 52%. Таким образом, содержание (владение) ГНУ в течение одного года обходится примерно на 11-16% дешевле при сроке окупаемости установки 10-12 месяцев.
На рис. 5 представлена сравнительная диаграмма, иллюстрирующая среднюю наработку ГНУ, насосов малого расхода (МНА 40-60 м3/ч) и насосов большого расхода (БНА 180 м3/ч). Видно, что наработка ГНУ до капитального ремонта с каждым годом растет, что говорит о растущей надежности изготавливаемых нами агрегатов. По итогам 2016 года наработка наших ГНУ составила 11985 часов.
БЛОЧНЫЕ КУСТОВЫЕ НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
ГНУ могут использоваться на месторождениях как отдельно, так и в составе БКНС, также изготавливаемых ООО «УК «Система-Сервис». БКНС представляет собой сборную конструкцию из нескольких отдельных блоков-контейнеров, каждый из которых в комплекте со смонтированным внутри оборудованием может быть доставлен заказчику железнодорожным или автомобильным транспортом (рис. 6).
На рис. 7 показаны основные элементы конструкции БКНС производства нашей компании. Стены и потолочная конструкция блока-контейнера собираются из сэндвич-панелей с утеплителем из негорючего материала. Здание оснащается грузоподъемными механизмами, автоматическими системами отопления и приточно-вытяжной вентиляции в едином блоке с газоанализатором, искусственным освещением, охранно-пожарной сигнализацией.
БКНС рассчитаны на работу в условиях, нормированных для умеренного и холодного макроклиматических районов. Эксплуатация может осуществляться на открытом воздухе под воздействием любых атмосферных факторов в широком диапазоне рабочих температур: от -60 до +40°С.
Каждая БКНС состоит из двух отсеков: технологического и аппаратного. В технологическом отсеке размещаются насосные агрегаты (ГНУ). Также возможна установка ЦНС, либо альтернативного оборудования, предложенного заказчиком. Оборудование монтируется на жестком рамном основании блока-контейнера и обвязывается подводящим и напорным трубопроводами (рис. 8).
В аппаратном отсеке или в отдельно стоящем блоке возможно размещение станции управления с преобразователем частоты или с устройством плавного пуска напряжением 0,4 и 6 кВ (рис. 9).
Станция управления в составе БКНС позволяет производить ручное включение и отключение электродвигателя установки, обеспечивает его защиту по технологическим параметрам, а в случае применения преобразователя частоты можно поддерживать заданный уровень давления жидкости на выкиде насоса или расход в автоматическом режиме. Также при помощи станции управления осуществляется передача данных различным системам верхнего уровня АСУ ТП.
Среди основных преимуществ использования БКНС нашего производства можно назвать отсутствие необходимости строительства капитальных зданий; возможность трансформации за счет увеличения или уменьшения количества блоков со смонтированным внутри оборудованием; возможность перемонтажа на другие площадки; широкий диапазон напорно-расходных характеристик; возможность дистанционного управления и контроля параметров; максимальную степень соответствия индивидуальным требованиям заказчика и действующим нормативно-техническим документам; высокий уровень надежности и эксплуатационной технологичности.
Все предлагаемые БКНС сертифицированы на соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза.
Отметим также, что ООО «УК «Система-Сервис» выполняет полный комплекс работ по изготовлению БКНС, начиная с разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, трубной и электрической обвязки БКНС и заканчивая настройкой станции управления КИПиА, запуском, выводом на режим и контролем работы насосных установок. Также мы предлагаем гарантийно-техническое обслуживание оборудования в течение установленного гарантийного срока, проводим обучение персонала и консультирование специалистов компании-заказчика по вопросам эксплуатации оборудования.
БКНС производства ООО «УК «Система-Сервис» эксплуатируются в нефтяных компаниях Татарстана, Сибири, Калмыкии, Казахстана и Калининградской области. В соответствии с техническими требованиями заказчиков за весь период изготовлено 18 БКНС в комплекте с ГНУ (в различной комплектации) и 70 единиц ГНУ.
На рис. 10 показаны примеры проектов, реализованных нашей компанией за последний год. В верхней части представлена БКНС с тремя ГНУ производительностью 1500-1100 м3/сут, оборудованная шкафами технологической защиты, высоковольтным плавным пуском и подпорными насосами. Проект выполнен по заказу НГДУ «Нурлатнефть» ПАО «Татнефть».
В нижней части показана блочная кустовая насосная станция с четырьмя ЦНС со шкафами технологической защиты и станцией управления (заказчик – ООО «УПТЖ для ППД»).
Также на стадии пуско-наладочных работ находится БКНС с тремя ЦНС-300-300 со шкафами технологической защиты и тремя насосами НКА-150-150 со станциями управления, оснащенными частотными преобразователями. Данный проект реализуется для НГДУ «Ямашнефть» ПАО «Татнефть».
ПЛУНЖЕРНЫЕ НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ
Еще один тип энергоэффективных и высокопроизводительных насосных агрегатов, способный заменить собой как ЦНС, так и ГНУ, – это плунжерные насосные агрегаты объемного действия. В 2011-2013 годах ПАО «Татнефть» было закуплено несколько таких насосов производства немецких компаний WEPUKO и KAMAT (рис. 11).
К основным преимуществам данных насосных агрегатов относятся высокий КПД насосов и агрегатов в целом и, как следствие, низкое энергопотребление, а КПД насоса сохраняется на прежнем уровне даже при изменении его подачи. Среди недостатков стоит отметить высокую стоимость оборудования в связи с тем, что заводы-изготовители размещаются в Германии, а по агрегатам KAMAT еще и невысокую надежность.
В марте 2010 года в ПАО «Татнефть» была разработана долгосрочная целевая программа по ресурсосбережению на период до 2020 года. Одной из ее составляющих стала принятая компанией «Концепция реконструкции и развития системы ППД на период 2011-2015 гг.», в рамках которой в декабре 2011 года в двух дочерних обществах были внедрены два плунжерных насосных агрегата производства WEPUKO (КНС-86а НГДУ «Елховнефть») и KAMAT (КНС-4 НГДУ «Альметьевнефть»).
В конце 2013 года в эксплуатацию введены еще три насосных агрегата WEPUKO на КНС-86 и 175 НГДУ «Елховнефть» и на КНС-131 НГДУ «Лениногорскнефть», а также два насосных агрегата KAMAT на КНС-5 и 67 НГДУ «Альметьевнефть». В 2015 году на КНС-80 НГДУ «Елховнефть» был смонтирован и запущен в работу еще один насосный агрегат WEPUKO.
Из представленных насосов наиболее высокие показатели по энерго-эффективности достигнуты при эксплуатации агрегатов WEPUKO: при КПД, равном 85,6%, удельное электро-потребление насоса составило 3,2 кВт-ч/м3 закачки (табл. 1). Сравнение напорных характеристик насосных агрегатов типа ЦНС, ГНУ и объемного действия (WEPUKO, KAMAT) приведено на рис. 12. В данном случае видно, что работа насосных агрегатов объемного действия в пределах всей рабочей зоны остается более стабильной. При этом КПД насосов объемного действия в рабочей зоне также значительно выше, чем у конкурентов (рис. 13).
В связи с высокой стоимостью плунжерных насосных агрегатов объемного действия KAMAT и WEPUKO был выполнен поиск отечественных производителей, изготавливающих насосные агрегаты со схожими техническими и эксплуатационными характеристиками. Оказалось, что насосные агрегаты, которые можно отнести к аналогам немецкого оборудования, сегодня выпускают ООО «Завод «Синергия» (г. Пермь) и ООО «Байкал» (Тверская область) (рис. 14).
В рамках проекта по изготовлению и внедрению насосных агрегатов объемного действия производства ООО «Байкал» на объектах ПАО «Татнефть» на КНС-8 и КНС-10 НГДУ «Бавлынефть» был произведен монтаж плунжерного насосного агрегата УНГ1-690. Результаты внедрения показали, что КПД насоса УНГ1690 составил 90,7%, что на 40% выше, чем у ЦНС, при удельном расходе электроэнергии 1,8 кВт-ч/м3, в 3,2 раза более низком, чем у ЦНС-40 (табл. 2).
На основании полученного опыта эксплуатации и ремонта как зарубежных (немецких), так и отечественных насосных агрегатов объемного действия руководство Группы компаний «Система-Сервис» приняло решение о начале собственного производства насосных агрегатов объемного действия. Выпуск первого опытного насосного агрегата УНГ запланирован на середину 2017 года.
ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ
Для того чтобы конкурировать, например, с ЦНС-180, который мы сами ремонтируем, КПД которого после капремонта на нашем испытательном стенде достигает 74%, необходимо применять совершенно другие рабочие органы. В этом отношении мы, в частности, сотрудничаем с ООО «Насосы ППД». Пока в нашем параметрическом ряде таких насосов нет.
Но если сравнивать насосы с невысокой производительностью, такие как ЦНС40 и ЦНС-25, то КПД насосов в составе ГНУ все же выше. Как я и сказал, 69% по сравнению с 50% у ЦНС.
По опыту эксплуатации мы знаем сильные и слабые стороны (узлы) обоих насосов, поэтому решили взять от каждого только лучшее и соединить это все в насосном агрегате собственного производства.
«Татнефть». Если результаты этих испытаний окажутся положительными, в дальнейшем начнем предлагать оборудование и другим компаниям.
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.