USD 63.7185

-0.09

EUR 70.7594

+0.03

BRENT 64.37

+0.09

AИ-92 42.38

-0.01

AИ-95 46.06

+46.06

AИ-98 51.5

0

ДТ 47.9

+0.04

6 мин
378

Объемные насосы «Новомет» - новое решение для добычи нефти

Запасов легкой нефти, как в России, так и в мире с каждым годом  становится все меньше. Добыча вязкой нефти требует нетрадиционного уникального подхода. Какие решения предлагают российские производители оборудования?

По мере продолжающегося роста добычи лёгкой нефти доля тяжелой в структуре запасов углеводородов будет возрастать. Во многих промышленно развитых странах мира тяжелая, вязкая нефть рассматривается в качестве основной базы развития нефтедобычи на ближайшие годы. По прогнозам ведущих мировых аналитиков, динамика добычи такого сырья в перспективе будет иметь положительный тренд.

Иными словами, как в ближайшем, так и отдаленном будущем добыча вязкой нефти приобретает ключевое значение.

 Традиционные способы добычи вязкой нефти

Традиционно в таких условиях используются установки штанговых глубинных насосов (УШГН) и винтовых насосов (УВН). Но применение первых на начальном этапе строительства площадки и размещения оборудования требует больших капитальных затрат. А для вторых необходимо подбирать тип эластомера для каждой скважины, что увеличивает номенклатуру изделий и количество ошибок при подборе. Применение штанг для привода также ограничивает использование этих установок в горизонтальных скважинах.

Предлагаемое решение

Одним из путей решения проблемы является применение объемных насосов с приводом от погружного электродвигателя. Во-первых, отпадает необходимость строительства инфраструктуры скважины, во-вторых, при отсутствии эластомера не требуется индивидуальный подбор насоса.

Проблемы, возникающие при добыче вязкой нефти традиционными способами: плунжерными или винтовыми насосами, можно решить применив погружной насос объемного действия, который получал бы энергию от погружного электродвигателя. В качестве насоса выбран многоступенчатый пластинчатый насос оригинальной конструкции [патент РФ № 2495282] с расположением пластинок в статоре. Общий вид ступени показан на рис. 1.

Объемно-роторный насос пластинчатого типа (далее ОРНП) в сборе показан на рис. 2. Преимущества этого насоса, перед плунжерными и винтовыми, состоят в следующем:

- не используются эластомеры;

- насос может создавать практически любой требуемый напор (путём подбора необходимого кол-ва ступеней);

- может применяться в горизонтальных скважинах.

- проведенные испытания показали возможность его применения для перекачивания высоковязкой нефти, вплоть до 5000 сСт.


Рис. 1. Общий вид ступени ОРНП


Рис. 2 Общий вид  многоступенчатого пластинчатого насоса

Успешные  испытания опытного экземпляра привели к разработке и изготовлению такого типа насоса в 2-х габаритах. АО «Новомет-Пермь» производит ОРНП в 5 и 5А габаритах. Характеристика каждого насоса представлена ниже.

Характеристика ОРНП5-10 

Изначально, данный насос спроектирован и изготовлен в 5 габарите и направлен для эксплуатации низкодебитных скважин. Совместно с низкооборотным электродвигателем 117 мм,  ОРНП5-10 может применяться для э/к от 140 мм.

Характеристики насоса представлены в табл. 1.

Этот насос прошел все заводские испытания, в том числе ресурсные с песком. Для увеличения ресурса элементы насоса выполнены из износостойких материалов.

В том числе насос прошел опытно-промышленные испытания в различных нефтяных компаниях, как в России, так и за рубежом.

Таблица 1. Характеристики ОРНП5


Хотелось бы отметить, что объемные насосы имеют лучшие характеристики при работе на вязкой жидкости. Проведенные испытания подтвердили это.

Напорно-расходные характеристики на разной вязкости, в пересчете на одну ступень, приведены на рис. 3, 4. Видно, что при увеличении вязкости жидкости  напор монотонно растет при одном и том же расходе жидкости (из-за уменьшения утечек через зазоры). КПД  от вязкости жидкости изменяется также монотонно – при  увеличении вязкости растет.


Рис. 3 Напорно-расходная характеристика ступени ОРНП5 на воде (750 об/мин)


Рис. 4. НРХ ступени ОРНП5 на жидкости вязкостью 100 сСт (750 об/мин)

Характеристики ОРНП5А-50

В продолжении развития данного типа насоса  разработан ОРНП в 5А габарите c подачей до 50 м3/сут.Как и предшественник, насос в этом габарите прошел все заводские испытания и находится на стадии проведения опытно-промышленных испытаний в разных компаниях  в России, и зарубежом.

Как и в 5 габарите элементы ступени насоса выполнены из износотойких материалов.

Характеристики  насоса представлены в табл. 2.

Таблица 2. Краткая характеристика ОРНП5А-50


Испытания на разной  жидкости подтвердили лучшую характеристику насоса на жидкости большей вязкости. Напорно-расходные характеристики на разной вязкости, в пересчете на одну ступень, приведены на рис. 5, 6. Видно, что при увеличении вязкости жидкости  напор  растет при одном и том же расходе жидкости (из-за уменьшения утечек через зазоры). Из этого следует вывод, что при работе на вязкой жидкости, нам необходимо применять меньшее кол-во ступеней, соответственно стоимость насоса будет ниже.


Рис. 5. Напорно-расходная характеристика ступени ОРНП5А на воде (1000 об/мин).


Рис. 6.Напорно-расходная характеристика ступени ОРНП5А на жидкости вязкостью   100 сСт  (1000 об/мин).

Комплектация ОРНП

Комплектация установки стандартная, как для УЭЦН, отличие в том, что применяется низкооборотный электродвигатель с частотой вращения от 100-1500 об/мин.
Основные элементы установки представлены на рис. 7

Рис. 7 Комплектация ОРНП


Сравнение мощности ОРНП, ЭЦН и ПВЭДН от частоты вращения

Проведен анализ сравнения мощности ОРНП, ЭЦН и ПВЭДН от частоты вращения (см. рис. 8,9).
Как видно, зона рабочих частот ЭЦН ограничена мощностью электродвигателя (правая граница) и необходимо создаваемым напором – не менее 20% от номинального (левая граница).При этих границах диапазон изменения подачи составляет 30%.ОРНП работоспособен в широком диапазоне частот, верхняя граница ограничена долговечностью конструкции ступеней – 1000 об/мин, нижняя граница ограничена подачей насоса – 100 об/мин (см. рис. 9). При этом мощности электродвигателя достаточно во всем диапазоне частот вращения.При этих границах диапазон изменения подачи ОРНП больше в 3 раза, чем у ЭЦН (см. рис. 9).


Рис. 8 Зависимость напора, мощности ЭЦН и мощности ПВЭДН от частоты вращения


Рис. 9 Зависимость напора, мощности ОРНП и мощности ПВЭДН от частоты вращения

Опыт внедрения с погружным электродвигателем

На сегодняшний день мы имеем большой опыт внедрения ОРНП в разных компаниях  в России и зарубежом. 

В табл. 3 представлены наработки ОРНП в разных компаниях (данные на 20.05.2019 г.).

Таблица 3 Опыт внедрения ОРНП


Хотелось бы  остановиться на внедрении  оборудования на Восточно-Мессояхском месторождении.

Известно, что это месторождение осложнено выносом большого кол-ва мехпримесей до 1600 мг/л. При этом вязкость жидкости порядка 300 сСт и температура жидкости 16°С.

Даже в таких условиях  успешно завершились опытно-промышленные испытания.

ОРНП – решение для замены винтовых насосов с приводом от штанг

ОРНП может использоваться для замены винтовых насосов с приводом от штанг.
Данное решение позволит уменьшить риски невозможности запуска (т.к. отсутствует эластомер, момент страгивания  ниже). Ниже представлена краткая характеристика ОРНП при вращении от верхнего привода.

Таблица 4 Краткая характеристика ОРНП с наземным приводом 

Схема оборудования представлена на рис. 10.

 Процедура монтажа стандартная:

1.    Монтаж противоотворотного анкера с МС ОРНП и спуск данного оборудования  на НКТ;

2.    Фиксация противоотворотного анкера  путем поворачивания НКТ;

3.    Спуск насосных штанг с якорем шлицевым до соединения с МС ОРНП;

4.    Подгонка штанг на устье для соединения с приводом.

Учитывая положительный опыт эксплуатации данного типа насосов при больших частотах вращения, наработка данного оборудования  при частотах вращения 100-400 об/мин будет только больше.


Рис. 10 Схема ОРНП с приводом от наземного электродвигателя.

 

Заключение

Подводя итог сказанному, отметим:

В АО «Новомет-Пермь» для добычи вязкой нефти предложена оригинальная конструкция объемно-роторного насоса, которая имеет ряд преимуществ перед другими видами машин объемного типа. Путем подбора необходимого числа ступеней данный насос может создавать практически любой требуемый напор, применяться в  скважинах с горизонтальным участком.

Напор ОРНП на вязкой жидкости на порядок выше, чем у аналогичных малодебитных центробежных насосов. В отличие от них, напор данного насоса с увеличением вязкости растет. Благодаря новому оборудованию удастся сократить затраты на добычу нефти вообще, и особенно – на добычу вязкой нефти.

Широкий диапазон регулирования частоты вращения позволяет регулировать подачу в широком диапазоне в отличие от ЭЦН.

Отсутствие эластомера в конструкции насоса позволяет делать более простой подбор насоса для скважин.

Ввиду отсутствия эластомера насос работоспособен до температуры 170°С.

При проведении ОПИ в ООО"ЛУКОЙЛ-Пермь" достигнуто снижение удельного энергопотребления на 1 м3 добываемой продукции в 2,6 раза по сравнению с предыдущей эксплуатацией ЭЦН.

Установки ОРНП производства АО «Новомет-Пермь» успешно проходят эксплуатацию на многочисленных месторождениях России и зарубежом. При этом максимальная наработка превысила 1400 суток.


Полная версия доступна после покупки

Авторизироваться
Читайте также
Система Orphus