Оптимизация технологических процессов



Внедрение энергоэффективных технологий при добыче нефти и оборудования для повышения эффективности эксплуатации скважин в дивизионе «Система-Сервис»
С целью оптимизации технологических процессов, сохранения конкурентоспособности и экономии средств Заказчика, дивизион «Система-Сервис» ведет постоянную работу по разработке и внедрению энергоэффективных технологий при добыче нефти и оборудования для повышения эффективности эксплуатации скважин. Согласно ГОСТ Р 56624-2020 на скважинные установки устанавливаются четыре индикатора энергетической эффективности (ИЭЭФ). Оборудование с более высоким ИЭЭФ имеет конкурентные преимущества (снижение затрат на электроэнергию) и позволяет Заказчику снизить стоимость владения установки.
В дивизионе освоено производство погружных вентильных электродвигателей в габаритах 81 и 117 мм для комплектации УЭЦН с самым высоким ИЭЭФ — е3. Погружные вентильные электродвигатели обладают такой же мощностью, как асинхронные двигатели, но с меньшими массогабаритными показателями и более высокими значениями
КПД — 90 % в 81 габарите и 93 % в 117 габарите. Применение ВЭД дает возможность снизить энергопотребление до 30 %. На данное изделие имеется патент на полезную модель. Для обеспечения стабильной работы, управления и защиты погружными асинхронными и вентильными электродвигателями разработаны универсальные станции управления с выходным током 250, 400 и 630 А с собственной разработкой программного обеспечения. При работе с погружным вентильным электродвигателем станция управления следит за положением ротора, подавая напряжение определенной полярности на соответствующую пару обмоток таким образом, чтобы возбуждаемое в статоре магнитное поле увлекало за собой ротор, заставляя его вращаться. Частота вращения ротора регулируется величиной коммутируемого к обмоткам ротора постоянного напряжения. При этом частота коммутаций подстраивается под изменение частоты вращения ротора.
Вентильными электродвигателями габарита 81 мм комплектуют УЭЦН 2А и 3 габарита.
Данные установки применяют на скважинах:
  • с техническими ограничениями (пластыри, смещение колонны НКТ), в горизонтальных скважинах с углом отклонения от вертикали 90°;
  • с интенсивностью набора кривизны 4° на 10 м при спуске и 15° на 10 м в зоне подвески;
  • в боковых стволах для эффективной добычи нефти и в составе байпасных систем Y-tool и компоновок ОРЭ;
  • с малым диаметром эксплуатационной колонны 88 мм.
Для эксплуатации осложненного фонда скважин предлагаются электровинтовые насосы с погружным низкооборотным электродвигателем Система-Сервис (ЭДСС) собственного производства (рис. 1).
Рис. 1. ЭДСС для осложненного фонда скважин
Электродвигатель ЭДСС относится к индукторным электродвигателям с переменным магнитным сопротивлением. В данном электродвигателе отсутствуют в пакете ротора медные стержни (как в асинхронном ЭД) и постоянные магниты (как в вентильном ЭД). Частота вращения ЭДСС позволяет применять стандартный штанговый винтовой насос (ШВН). Для стыковки ШВН с погружным приводом используется адаптер. Электродвигатели ЭДСС производства ГК «Система-Сервис» эксплуатируются в ПАО «Татнефть», ННК и НК Республики Казахстан. Средняя наработка 973 дня. Максимальная наработка 2 377 суток. МРП увеличилось на 9 % (в сравнении с 2022 годом). На данное изделие имеется патент на полезную модель.
При замене УШГН (УШВН) на УЭВН с ЭДСС снижение энергопотребления составило 20 %.
Если сравнить существующие установки для добычи нефти, то, приняв во внимание такие преимущества, как отсутствие отказов, связанных с применением штанг, возможность точного регулирования отбора жидкости в широком диапазоне, добыча нефти с осложняющими эксплуатацию факторами и многие другие преимущества, можно с уверенностью сказать, что УЭВН с ЭДСС является наиболее эффективной установкой (табл. 1).
Табл. 1. Преимущества УЭВН с ЭДСС
В таблице 2 представлены преимущества ЭДСС по сравнению с вентильным электродвигателем: точность регулирования, простая конструкция ротора, низкое колебание динамического уровня и исключение срыва подачи при максимально высокой депрессии на пласт.
Внедрение электродвигателей ЭДСС производства ГК «Система-Сервис» началось в 2015 году в Татнефти, в малых нефтяных компаниях и в нефтяных компаниях Республики Казахстан.
Результаты внедрения УЭВН с ЭДСС:
  • увеличение дебита (по ряду скважин дебит вырос до 13 м3/сут);
  • увеличение наработки на отказ (средняя ННО увеличилась с 318 до 973 суток, по 7 скважинам средняя ННО увеличилась с 117 до 1 278 суток);
  • снижение удельного энергопотребления (20 %, по ряду скважин в 2–3 раза);
  • эффективная эксплуатация скважин с углом наклона ствола от вертикали 90–93°;
  • с содержанием механических примесей до 15 г/литр.
С целью эксплуатации скважин с повышенным содержанием механических примесей предлагаются электроцентробежные насосы (далее ЭЦН) «пакетной» сборки в габарите 5 и 5А, которые позволяют эксплуатировать скважины с содержанием механических примесей до 1 000 мг/л или увеличить наработку на отказ на фонде скважин УЭЦН в 2 раза.
С целью поддержания пластового давления и достижения максимальных показателей отбора нефти из пласта «Система-Сервис» предлагает горизонтальные насосные установки (ГНУ) производительностью до 3 000 м3/сут (рис. 2).
Рис. 2. Горизонтальная насосная установка
Данные установки комплектуются регулируемым приводом от 40 до 70 Гц. Основным достоинством применения ГНУ с частотным регулированием является получение широкого диапазона необходимых напорно-расходных характеристик в наивысшей точке КПД путем изменения частоты вращения, что способствует снижению потребления электроэнергии по сравнению с работой агрегата с отклонением от номинала в правой или левой рабочих зонах. Уменьшается износ шайб насосной секции из-за трения, за счет работы колес в промежуточном положении между аппаратами, что способствует эксплуатации насоса в оптимальном режиме и увеличению наработки оборудования. Установки могут поставляться в составе блочной кустовой насосной станции (БКНС) под ключ.
Заключение
Дивизион «Система-Сервис» продолжает вести в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ политику по улучшению качественных свойств изготавливаемого оборудования — повышение КПД и эксплуатационной надежности, целью которых является снижение электропотребления на 20–30 % по сравнению с серийно выпускаемыми аналогами отечественного и зарубежного производства и повышение наработки при эксплуатации.
Россия, РТ, г. Альметьевск
ул. Базовая, 2
+7 (8553) 38-94-00, 31-84-94
info@sistemaservis.ru
system.tagras.ru
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88