АО «Новомет-Пермь» — инновационная компания, ее специалисты находятся всегда в поиске новых, более совершенных решений для нефтедобычи.
В среднем в год в работе находятся около 80 новых проектов, почти половина из которых — проекты по разработке новых ступеней ЭЦН или совершенствованию характеристик существующих серийных моделей. О наиболее значимых из них хотелось бы поговорить в этой статье.
Авторы:
- Михаил Сидоров, Начальник отдела маркетинга АО «Новомет-Пермь»
- Константин Савельев, Заместитель главного конструктора по ЭЦН АО «Новомет-Пермь»
1. ColibriESP — УЭЦН сверхмалого габарита, монтируемые на грузонесущем кабеле без бригады подземного ремонта скважин
Задача осуществления монтажа УЭЦН без бригады и оборудования подземного ремонта скважин, пожалуй, одна из самых интригующих за последние несколько лет. Специалисты «Новомет» разработали, испытали и внедрили в промысловых условиях оборудование и технологию монтажа за одну операцию, без предварительной подготовки колонны НКТ или усложнения конструкции верхнего заканчивания скважины.
Насосная установка спускается в скважину на специальном грузонесущем кабеле, который также отвечает за подвод питания к электродвигателю и передачу данных системы телеметрии. Установка благодаря сверхмалым габаритам (от 55 мм) монтируется внутри стандартной колонны НКТ. Все соединения новой УЭЦН — бесфланцевые. Простая конструкция данного соединения не требует дополнительной квалификации монтажников и существенно ускоряет монтаж. Данная технология позволяет провести спуск в скважину со скоростью до 1 м/с, и сократить время на замену УЭЦН до 5−7 раз.
Установка поставляется вместе с комплектом заканчивания скважины (пакерной компоновкой, клапанами безопасности и обратными клапанами), позволяющим монтировать УЭЦН за одну СПО с привлечением минимума наземного оборудования и персонала. Монтаж осуществляется с помощью автокрана (кран-борта), спуск — с помощью геофизического подъемника или лебедки, установленной стационарно или на автомобильном шасси.
Запорно-фланцевая арматура оборудуется дополнительными противовыбросными устройствами и быстроразъемным соединением лубрикатора (опционально). Это позволяет проводить монтаж и спуск ЭЦН без глушения скважины, без привлечения сил и техники бригады КРС.
На момент подготовки статьи для технологии ColibriESP уже разработан и испытан целый ряд насосных ступеней в габаритах 2, 2А и 3 с номинальной частотой вращения 8500 об/мин (Таблица 1). Максимальная подача установки для эксплуатационной колонны 73 мм (наружный диаметр ЭЦН — 55 мм) составляет 150 м3/сут, а для колонны 114 мм (наружный диаметр ЭЦН — 81 мм) — 930 м3/сут. Максимальный напор — 3500 метров.
Таблица 1. Типоразмеры ColibriESP
| Габарит | Наружный диаметр ЭЦН | НКТ, дюймов | Типоразмеры ступеней (подача указана при 2910 об/мин) | Номинальная частота вращения | Номинальные подачи при номинальной частоте | Максимальный напор |
| 2 | 55 мм | 2 7/8 | 2−282−50 | 8500 об/мин | 80 м3/сут150 м3/сут | 3500 м |
| 2а | 68 мм | 3 ½ | 2А-202А-302А-502А-100 | 8500 об/мин | 60 м3/сут90 м3/сут150 м3/сут300 м3/сут | 3500 м |
| 3 | 81 мм | 44 ½ | 3−253−403−803−1403−2003−320 | 8500 об/мин | 70 м3/сут120 м3/сут230 м3/сут400 м3/сут580 м3/сут930 м3/сут | 3500 м |
2. Новая линейка УЭЦН для малодебитных скважин
Малодебитные УЭЦН позволяют стабильно работать в диапазоне подач 8 — 40 м3/сут., обладают повышенной надежностью, меньшей длиной и массой по сравнению с серийными аналогами.
При разработке малодебитных УЭЦН специалисты компании «Новомет» применили технологию Power-Save, главные принципы которой — применение насосных ступеней с повышенным КПД, приводимых с помощью погружного вентильного электродвигателя, и работа на повышенных частотах вращения (до 6000 об/мин). Аналогичная технология применяется в энергоэффективных УЭЦН «Новомет», но в данном случае ее применение обусловлено помимо снижения энергопотребления решением несколько иной задачи.
Накопленная статистика внедрения как серийных, так и энергоэффективных установок показывает, что уровень КПД влияет не только на затраты электроэнергии, но и напрямую — на надежность оборудования. Была выявлена корреляция паспортных значений КПД насоса и двигателя со средней наработкой оборудования.
Это может объясняться тем фактом, что энергия, не затраченная непосредственно на подъем жидкости, идёт на ее нагрев и нагрев оборудования, вибрацию, износ. Это, в конечном счёте, и приводит к снижению наработки. Таким образом, применение в установке насоса и двигателя с повышенными КПД (через эти узлы обычно происходит до 90% энергопотерь) ведет к синергетическому эффекту как снижения затрат электроэнергии, так и к росту надежности.
- Уровень КПД малодебитных ступеней «Новомет» значительно превосходит КПД отечественных и импортных аналогов.
- За счет высокого КПД и сниженной мощности удалось добиться значительного снижения перегрева перекачиваемой жидкости.
- Снижение перегрева положительным образом сказывается на эксплуатационной надежности и наработке УЭЦН, что подтверждается накопленным опытом эксплуатации
Сегодня «Новомет» выпускает линейку малодебитного оборудования на базе ступени 5−20Э (КПД 46%). Дополнительно ведутся разработки ступени 5−7Э и 5−10Э. На одном из вариантов 5−10Э удалось получить КПД на уровне 40%, 5−7Э — 33%. Цель данной разработки — получить производительность 12−15м3/сут. при частоте вращения более 3600 об/мин. Наилучшие характеристики оборудование показывает при эксплуатации на частотах вращения от 4000 об/мин и выше (табл. 2).
Таблица 2. Типоразмеры малодебитных УЭЦН «Новомет»
| Базовая ступень | Установка | Номинальная частота вращения | Напорна ступень, м | КПД% |
| 5−7Э | ВНН5−7Э (2910) | 2910 | 3,75 | 33 |
| ВНН5−10Э (4160/7Э) | 4160 | 7,66 | 35 | |
| ВНН-15Э (6000/7Э) | 6000 | 15,9 | 38 | |
| 5−10Э | ВНН5−10Э (2910) | 2910 | 3,45 | 40 |
| ВНН5−15Э (4365/10Э) | 4365 | 7,77 | 43 | |
| ВНН5−20Э (5820/10Э) | 5820 | 13,81 | 46 | |
| 5−20Э | ВНН5−20Э (2910/20Э) | 2910 | 3,66 | 46 |
| ВНН5−25Э (3640/20Э) | 3640 | 5,72 | 48 | |
| ВНН5−30Э (4370/20Э) | 4370 | 8,23 | 49 | |
| ВНН5−35Э (5100/20Э) | 5100 | 11,2 | 50 |
Благодаря сниженному перегреву и высокой надежности, малодебитные УЭЦН рекомендованы к применению в скважинах часто ремонтируемого фонда, скважинах с частыми отказами по солеотложению, а также для вывода на постоянный режим из периодической и кратковременной циклической эксплуатации.
3. Насосы ЭЦН с расширенной рабочей зоной
ImpalaESP — новая насосная установка, разработанная и выпускаемая специалистами «Новомет» для устойчивой работы в скважинах с нестабильным притоком, резкими его скачками и падающей добычей (например, в сланцевых пластах, низкопроницаемых коллекторах, месторождениях на поздней стадии разработки), исключая при этом необходимость подъема и замены оборудования при изменении темпов добычи.
Специально спроектированная геометрия проточной части ступени ImpalaESP обеспечивает низкое значение осевой силы во всем диапазоне подач, за счет чего и достигается более широкая рабочая область. УЭЦН может быть выполнена в плавающей сборке, что снижает закупочную стоимость для заказчиков. Установка комплектуется как вентильным, так и асинхронным электродвигателем, что позволяет работать с типовыми станциями управления без частотного преобразователя.
На сегодня проведены ресурсные испытания и готовы к промысловому внедрению насосы плавающей схемы сборки с диапазоном подач 70−360 м3/сут (номинальная подача 280 м3/сут, 5А габарит). 20 установок ImpalaESP проходят опытно-промышленные испытания в Аргентине.
Кроме того, «Новомет» выпускает целый ряд более традиционных насосов, также доступных в исполнении с расширенной рабочей зоной (табл.3). В этом случае широкий диапазон обеспечивается схемами сборки, более устойчивыми к повышенному износу и абразиву — пакетной и компрессионной.
Таблица 3. Типоразмеры УЭЦН с расширенной рабочей зоной «Новомет» с пакетной и компрессионной схемами сборки
| Габарит | Типоразмер | Наружный диаметр | Диапазон подач | КПД |
| 5 | ВННР5−500 | 92 мм (3.62 дюйма) | 125−600 м3/сут | 66% |
| ВННР5−60 | 92 мм (3.62 дюйма) | 10−80 м3/сут | 58% | |
| ЭЦНР5−140Э | 92 мм (3.62 дюйма) | 35−180 м3/сут | 65% | |
| ЭЦНР5−210Э | 92 мм (3.62 дюйма) | 55−250 м3/сут | 60% | |
| ЭЦНР5−320Э | 92 мм (3.62 дюйма) | 80−400 м3/сут | 67% | |
| ЭЦНР5−400Э | 92 мм (3.62 дюйма) | 100−480 м3/сут | 66% | |
| 5А | ВННР5А-100Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 30−160 м3/сут | 67% |
| ВННР5А-100Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 30−160 м3/сут | 65% | |
| ВННР5А-165Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 45−200 м3/сут | 65% | |
| ЭЦНР5А-320Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 80−400 м3/сут | 70% | |
| ЭЦНР5А-410Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 105−500 м3/сут | 73% | |
| ЭЦНР5А-500Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 125−600 м3/сут | 71% | |
| ВННР5А-700 | 103 мм (4.06 дюйма) | 175−900 м3/сут | 62% | |
| ЭЦНР5А-200Э | 103 мм (4.06 дюйма) | 50−245 м3/сут | 65% | |
| 7А | ЭЦНР7А-300Э | 136 мм (5.35 дюйма) | 75−420 м3/сут | 67% |
| ЭЦНР7А-500Э | 136 мм (5.35 дюйма) | 300−700м3/сут | 70% | |
| ЭЦНР7А-750Э | 136 мм (5.35 дюйма) | 200−900 м3/сут | 78% | |
| ЭЦНР7А-1000Э | 136 мм (5.35 дюйма) | 250−1300 м3/сут | 73% | |
| ЭЦНР7А-1600Э | 136 мм (5.35 дюйма) | 400−2000 м3/сут | 79% |
первоисточник: https://www.novomet.ru/