С точки зрения энергетики у «РН-Юганскнефтегаза» есть ряд проблем, требующих своего решения. Это в первую очередь возрастающий перегруз подстанций в регионах деятельности предприятия и всевозрастающие сложности выполнения ГТМ на энергодефицитных месторождениях. Часто выполнение ГТМ возможно только при условии остановки высокообводненных скважин. Соответственно это влечет увеличение доли бездействующего и зачастую рентабельного фонда скважин на месторождениях компании. Немало трудностей связано и со значительным снижением потенциалов скважин в процессе выхода на псевдоустановившийся режим. Потенциалы изменяются на 40% и более в течение двух месяцев. Также к проблемам энергообеспечения относятся случаи одностороннего износа рабочих органов ЭЦН (несмотря на то, что по инклинометрии глубина подвески соответствует регламенту), что в процессе эксплуатации приводит к дополнительному потреблению электроэнергии. Мы видим решение данных проблем в применении ЭЦН в энергоэффективном исполнении, снижении металлоемкости и длины УЭЦН.

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДИЗАЙНА ЭЦН

Для начала в программе RosPUMP мы провели оценку нескольких вариантов энергоэффективного дизайна ЭЦН. В качестве объекта для подбора ЭЦН была выбрана скважина с высокой обводненностью (95%) продукции. В данный момент в скважину на глубину 2431 м спущен насос DN5800-1910 на 73-мм НКТ. Максимальная производительность насоса — 749 м³/сут — ограничена мощностью комплектуемого ПЭД — 268 кВт и запасом прочности вала насоса (2%). Мы смоделировали результаты смены данного насоса на два других — REDA DN5800-1592 и SN8500-1757 (рис. 1–4). Достичь максимального отбора (840 м3/сут) можно при эксплуатации SN8500, однако рабочая точка насоса оказывается в крайней левой зоне, а удельное потребление электроэнергии неоправданно высоко. Оптимальным вариантом оказалось применение в этой скважине насоса REDA DN5800-1592, спущенного на 89-мм НКТ на глубину 2080 м. В этом варианте при той же производительности, что у базового насоса достигается экономия электроэнергии в 19 кВт-ч, или 166440 кВт-год. Кроме того, запас прочности вала насоса составит 12% при загрузке двигателя на 81% и остается резерв для увеличения производительности до 806 м³/сут.

Далее при тех же условиях мы выполнили сравнение двух других насосов одинаковой производительности (159 м3/сут): REDA DN1400 с газосепаратором (объем свободного газа в насосе — 20%) и высокооборотного насоса ЭЦН_МИМ (90-300)-2300 без газосепаратора (количество газа — 29% при допустимом газосодержании 50%). Опытно-промышленная эксплуатация последнего запланирована на июнь этого года в «РН-Юганскнефтегазе» на вновь вводимых скважинах с ГРП. Насос DN1400 был выбран для сравнения с насосом производства ООО «Инпромтех» из-за минимального потребления электроэнергии по сравнению с насосами других компаний. При равной производительности потребляемая мощность ЭЦН_МИМ на 6,9 кВт-ч меньше: 55,1 против 62 кВт-ч (рис. 5–7). Сделан вывод о том, что экономия электроэнергии при спуске ЭЦН_МИМ составит 70956 кВт в год.

Затем мы провели сравнение работы одного и того же насоса (ЭЦНА(К)5-45), спущенного в скважину на НКТ разного диаметра: 73 и 60 мм (рис. 8). Эффективнее как с точки зрения энергопотребения, так и с точки зрения дебита показала себя эксплуатация насоса на НКТ меньшего диаметра: дебит от фонтанирования составил 6 м3/сут против 5,1 м3/сут, а экономия электроэнергии за счет снижения необходимого дополнительного напора для обеспечения максимального отбора продукции составила 0,6 кВт-ч. Больший фонтанный дебит по колонне меньшего диаметра достигается благодаря эффекту проскальзывания газа в трехфазном потоке. На рис. 9 и 10 представлена напорно-расходная характеристика насоса, спущенного соответственно на 73и 60-мм НКТ. Таким образом, уменьшение диаметра НКТ позволит не только сэкономить массу НКТ на 6,89 т, но и сократить потребляемую электроэнергию на 5256 кВт в год.

И наконец, последний расчет, который мы провели, — это сравнение насосов одного производителя (в данном случае выбран завод «Борец») разного типоразмера: ЭЦНД5А-400-2242 и ЭЦНМИК5А-320-1630 (рис. 11–13). Из представленных рисунков видно, что увеличение рабочей частоты позволяет снизить типоразмер насоса с ЭЦНД5А-400 до ЭЦНМИК5А-320, а также уменьшить номинальный напор насоса (с 2242 до 1630 м) и номинальную мощность ПЭД (с 220 до 160 кВт). Кроме того, можно сократить длину УЭЦН, а значит, и риск эксплуатации насоса в искривленном участке ствола, и как следствие, минимизировать вероятность клина или одностороннего износа рабочих аппаратов УЭЦН, а также ликвидировать такое осложнение, как повышенная вибрация. Запас прочности стандартного вала при эксплуатации ЭЦНМИК5А-320 составляет 13%, тогда как для ЭЦНД5А-400 прочности стандартного вала недостаточно и необходимо использование высокопрочного вала. В итоге при такой замене экономия электроэнергии составит 189216 кВт в год.

ВЫВОДЫ

Таким образом, каждая скважина по своим характеристикам индивидуальна (PVT-свойства, конструкция ЭК, добычный потенциал и др.), поэтому применение какого-либо шаблонного дизайна УЭЦН даже для отдельной группы скважин не представляется возможным.

Для увеличения энергоэффективности необходимо рассматривать не только ЭЦН различных производителей, но и возможность снижения номинального типоразмера насоса за счет увеличения частоты, что в свою очередь позволит снизить металлоемкость и длину УЭЦН, что также минимизирует риски по одностороннему износу.

Энергоэффективность насоса необходимо рассматривать при условиях эксплуатации насоса в рабочей точке, близкой к оптимальной рабочей зоне, при достижении максимального добычного потенциала.

Рассмотренные энергосберегающие решения также позволяют добиться экономии за счет снижения стоимости оборудования (уменьшение типоразмера ЭЦН, снижение диаметра НКТ при фонтанировании, увеличение ресурса УЭЦН за счет минимизации случаев одностороннего износа).

Общая экономия денежных средств за счет экономии электроэнергии в представленных вариантах составит 722 тыс. руб. в год.