Меркушев Юрий Михайлович Генеральный директор ООО «Ижнефтепласт»

При эксплуатации ЭЦН на малодебитном фонде часто происходят отказы, связанные с перегревом насоса, клином и оплавлением изоляции кабеля, а также засорением рабочих органов насоса солями и мехпримесями. При эксплуатации ЭЦН в периодическом режиме наблюдаются отказы из-за заклинивания ступиц рабочих колес в парах трения от солеотложений. Рост числа отказов по перечисленным причинам обусловлен как конструкционными особенностями существующих малопроизводительных ЭЦН, так и нестабильностью динамического уровня малодебитных скважин.

ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ

Снижение динамического уровня вызывает падение давления на приеме насоса, интенсивное разгазирование и уменьшение плотности перетекающей пластовой жидкости. Это в свою очередь приводит к нарушению перетока, срыву подачи, существенному повышению температуры и перегреву установки, а также к интенсивному износу трущихся поверхностей ЭЦН. В результате происходят заклинивание насоса, снижение сопротивления изоляции системы кабель — двигатель или разгерметизация установки вследствие выхода из строя торцовых уплотнений гидрозащиты.

Снижение давления, интенсивное разгазирование и резкое повышение температуры пластовой жидкости приводят также к выпадению солей, в первую очередь карбоната кальция, в начале первой и в конце последней секций насоса. Применение газосепараторов, с одной стороны, решает проблему разгазирования, с другой, — приводит к уменьшению концентрации СО₂ в пластовой жидкости, что снижает растворимость карбонатов и вызывает их отложение на рабочих органах ЭЦН. К тому же комплектация ЭЦН газосепаратором существенно увеличивает стоимость всей установки.

Отложению солей и мехпримесей в значительной степени способствуют также малое сечение, высокая адгезия и низкие антикоррозионные свойства проточных каналов металлических рабочих органов существующих малопроизводительных насосов.

ЭФФЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОАДГЕЗИОННЫХ ЭЦН

Низкоадгезионные ЭЦН благодаря своим конструкционным особенностям позволяют в значительной мере решать перечисленные проблемы с меньшими затратами (см. «Конструкционные особенности рабочих органов низкоадгезионных ЭЦН»). В начале первой секции расположены диспергирующие ступени с рабочими колесами открытого типа. Далее располагаются ступени с полимерными рабочими колесами и комбинированными направляющими аппаратами, проточная часть которых также выполнена из полимера. Через каждый метр расположены промежуточные подшипники.

Высокая точность изготовления и малый вес полимерных рабочих колес (в 5-6 раз меньше металлических) в сочетании с промежуточными подшипниками обеспечивают высокую сбалансированность вращения вала во всем диапазоне регулируемых частот двигателя, что обеспечивает, во-первых, уменьшение износа радиальных пар трения за счет сохранения постоянного зазора между трущимися поверхностями, во-вторых, — снижение вероятности падения оборудования в забой.

Малый вес ротора обеспечивает уменьшение пусковых токов и плавный пуск двигателя.

Высокая чистота проточных каналов и низкая адгезия материала позволяют увеличить КПД на 2-4% и уменьшить температуру нагрева пластовой жидкости.

Применение рабочих колес с удлиненной ступицей ввиду низкой адгезии полимерной поверхности к солям и АСПО значительно уменьшает вероятность заклинивания в области радиальных пар трения, особенно при периодическом режиме эксплуатации УЭЦН, а также снижает фрикционный износ радиальных пар трения в условиях высокой (более 85%) обводненности пластовой жидкости.

Использование в ЭЦН рабочих колес с импеллерами, а также предвключенных диспергирующих ступеней в начале первой секции обеспечивает устойчивую работоспособность ЭЦН при содержании свободного газа на приеме насоса до 60%.

Применение промежуточных подшипников из твердых сплавов обеспечивает работоспособность ЭЦН при концентрации абразивных частиц до 500 мг/л и твердости частиц до 7 баллов по шкале Мооса.

Исследования, проведенные ООО «Ижнефтепласт» совместно с ООО «РН-УфаНИПИнефть» на моделях пластовых жидкостей Мамонтовского и Приобского месторождений ООО «РН-Юганскнефтегаз», показали, что солеотложения кальцита на рабочих органах из полимера ЖКП без применения ингибиторов значительно меньше, чем на рабочих органах из металлопорошка ЖГР1Д15:

• на модели пластовой жидкости Мамонтовского месторждения — в 20-35 раз;
• на модели пластовой жидкости Приобского месторождения — в 12-19,8 раза.

При применении ингибитора «Акватек 511 М» в диапазонах 20-50 мг/л интенсивность солеотложений на полимерных рабочих органах по сравнению с металлическими снижается в еще большей степени:

• для Мамонтовского месторождения — в 76-152 раза;
• для Приобского месторождения — в 28-60 раз. Таким образом, можно сделать вывод, что на месторождениях, где нет интенсивного солеотложения, низкоадгезионные ЭЦН можно применять без ингибитора.

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОАДГЕЗИОННЫХ ЭЦН НА МАЛОДЕБИТНОМ ФОНДЕ СКВАЖИН ООО «ЛУКОЙЛ — ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ»

Малопроизводительные низкоадгезионные ЭЦН 530 поставляются в ООО «ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь» с 2007 года (см. «Средние текущие наработки и наработки на отказ в «ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь» по ТПП», «Гидродинамические характеристики ступени ЭЦН 5-30»). По данным на 11 мая 2010 года в общем фонде компании эксплуатировались 144 ЭЦН 5-30 производства ООО «Ижнефтепласт».

В ТПП «Когалымнефтегаз» находятся в эксплуатации 82 установки. По состоянию на 1 марта 2010 года отказы по причине засорения солями и мехпримесями составляли 15%, в то время как среднее значение по ТПП «Когалымнефтегаз» — 30%. По солевому фонду отслеживается работа установок в 22 скважинах, где все предыдущее оборудование отказало по причине солеотложений.

По состоянию на июнь 2010 года в работе находятся 8 установок с текущей наработкой 525 суток, тогда как у предыдущего оборудования наработка на отказ составляла всего 140 суток. При этом нужно отметить, что в шести из восьми скважинах ингибирование не применялось. По данным скважинам средняя текущая наработка составляет 477 суток, тогда как НнО предыдущего оборудования составила всего 167 суток.

СНО по 14 отказавшим установкам составила 373 суток, предыдущего оборудования — 140 суток. Из-за засорения солями и мехпримесями отказало 28% установок, в то время как отказы предыдущего оборудования составили 100%.

В настоящее время в ТПП «Когалымнефтегаз» низкоадгезионные ЭЦН 5-30 эксплуатируются в скважинах, осложненных солеотложениями, с удельным расходом ингибитора ХПС в 2 раза меньшим, чем для обычного оборудования.

Кроме этого, в ТПП «Когалымнефтегаз» действует программа «Испытания № 01-ПМ-2008 по применению низкоадгезионных ЭЦН в солевом фонде скважин без применения ингибитора», где ранее применялся ингибитор ХПС-005. В настоящее время на 23.08.2010 г. из 15 насосов отказало 6 по различным эксплуатационным причинам (3 — клин из-за солеотложений, 2 — снижение подачи из-за солеотложений, 1 — негерметичность НКТ). Средняя наработка на отказ составляет 181 сутки, а предыдущего оборудования — 146 суток, текущая наработка девяти работающих установок составляет 553 суток, в то время как предыдущего оборудования — 438 суток.

Таким образом, применение малопроизводительных низкоадгезионных ЭЦН производства «Ижнефтепласт» в области добычи нефти из малодебитных осложненных скважин обеспечивает увеличение наработок, уменьшение эксплуатационных затрат, снижение стоимости ремонта и закупочных цен оборудования.