USD 75.1941

+0.27

EUR 88.6313

-0.23

BRENT 43.11

-0.26

AИ-92 43.26

-0.12

AИ-95 47.43

+0.07

AИ-98 53.19

+0.01

ДТ 47.48

+0.04

14 мин
1677

Расширяя горизонты: новые разработки Новомет в области электроцентробежных насосов

                                


Москва, 24 авг - ИА Neftegaz.RU. 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.



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.


Sheme_Colibri


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 габарит

55 мм

2 7/8

2-28

2-50

8500 об/мин

80 м3/сут

150 м3/сут

3500 м

2а габарит

68 мм

3 1/2

2А-20

2А-30

2А-50

2А-100

8500 об/мин

60 м3/сут

90 м3/сут

150 м3/сут

300 м3/сут

3500 м

3 габарит

81 мм

4

4 1/2

3-25

3-40

3-80

3-140

3-200

3-320

8500 об/мин

70 м3/сут

120 м3/сут

230 м3/сут

400 м3/сут

580 м3/сут

930 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.


 срез Новомет малогабаритная установка


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

Напор

на 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.


ImpalaESP


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%

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%

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%



4. Энергоэффективные установки «Geyser» для водозаборных скважин и геотермальной энергетики.


УЭЦН, предназначенные для подъема геотермальных вод – новое направление компании, но одно из приоритетных.


Специалисты «Новомет» применили существующие технологии ЭЦН, доказавшие свою надежность и эффективность при эксплуатации высокодебитных и высокотемпературных нефтяных скважин, и применили ряд ноу-хау, специально разработанных в ходе проекта.


Теперь данная технология применима к еще более суровым, экстремальным условиям добычи геотермальных вод. Новая установка получила название «Geyser».


Помимо повышенной надёжности всех основных узлов и способности работать при температуре перекачиваемой жидкости до 200°С, «Geyser» позволяет экономить заказчикам до 50% затрачиваемой электроэнергии, что особенно важно для геотермальных электростанций, главный бизнес которых – выработка и продажа электроэнергии.

Для производства энергии требуется энергия!

Установки «Geyser» в Турции и Исландии позволили сократить до 50% затрат электроэнергии при добыче геотермальной воды по сравнению с оборудованием, применявшимся раннее.


УЭЦН «Geyser»

На сегодняшний день предлагается 6 типоразмеров УЭЦН «Geyser» с подачами от 4000 до 12 000 м3/сут и КПД до 77%. Установки комплектуются как асинхронными, так и вентильными двигателями мощностью до 1,2 МВт.


УЭЦН «Geyser»


Пилотной площадкой для промышленных испытаний данного оборудования стала Турция. Всего в скважинах этой страны находятся более 30 установок с максимальной наработкой 470 суток. Температура добываемой жидкости находится в пределах 150 – 180°С. В 2020 году началось внедрение УЭЦН «Geyser» в Исландии.


5. Центробежные насосные системы для перекачки жидкости и поддержания пластового давления.

Насосы типа ЦНС предназначены для закачки в нефтеносные пласты пресных и нефтепромысловых вод, а также для перекачки воды, нефти и нефтепродуктов. Приводом для насосов служат промышленные асинхронные наземные электродвигатели.


Отличительные особенности данных насосов – больший (по сравнению с УЭЦН) габарит ступеней (диаметр), но значительно меньшая длина. Это удобно, так как данные насосные системы размещаются горизонтально на поверхности земли (фундаменте), либо устанавливаются в блок-бокс с системами автоматизации, вентиляции и грузоподъемными механизмами.


Хлебов стенд ЦНС


Кроме того, данные насосы обладают более высокой производительностью (для сравнения: серийные электроцентробежные насосы перекачивают до 6300 м3/сут, Geyser – до 12 000 м3/сут, а новые насосы ЦНС – до 20000 м3/сут.).

На данный момент компанией Новомет разработаны, изготовлены и успешно испытаны ступени для насосов ЦНС (как отдельные ступени, так и насосы ЦНС в сборе) с номинальными подачами 70, 120, 210, и 670 м3/час и выше. Результаты испытаний показали значение КПД до 84% (табл. 4).


Таблица 4. Типоразмеры насосов ЦНС производства «Новомет».

Типоразмер (подача указана в м3/час)

Диапазон подач, м3/сут

Напор на ступень при номин. подаче

КПД

ЦНС14-70

1200 - 2100

45 м

75%

ЦНС16-120

2160 - 3600

69 м

79%

ЦНС16-210

3840 - 6240

69 м

84%

ЦНС16-670

12000 - 20400

80 м

78%


 

Ступени насосов ЦНС производятся на новом литейном производстве «Новомет» с применением технологии литья в холодно-твердеющие смеси (ХТС). Литьё осуществляется в одноразовые песчаные формы, напечатанные на 3D-принтере собственной разработки.

 


6. Модернизированные и новые типоразмеры насосов ЭЦН.

В линейке ЭЦН 7А габарита разработаны модернизированные насосы 7А-300Э1 и 7А-500Э1. Их отличие от существующих серийных заключается в большей напорности, т.е. в большем напоре, создаваемом насосом длиной 1 метр. Повышение напорности составило внушительные 39% для 7А-300Э1 и 36% для 7А-500Э1. Это означает, что в сравнении с предыдущими серийными ЭЦН данные насосы будут в 1,3 раза короче и легче. Также за счет более низкой осевой силы данные насосы могут эксплуатироваться с содержанием механических примесей 500 г/л в плавающем исполнении.


Дополнительно были спроектированы новые типоразмеры в данной линейке 7А-150 и 7А-2500, которые по российским производителям на данный момент не имеют аналогов (табл. 5).


По трем типоразмерам ступеней (ЭЦН4-100М, ЭЦН5А-400М, ЭЦН5А-500М) проведена оптимизация напорно-расходной характеристики - повышение напора и увеличение КПД в точке, соответствующей номинальной подаче насоса.


Для повышения надежности насосов ВНН5А-80, был разработан модернизированный вариант с увеличенным диаметром вала (с 14 до 17 мм). Характеристика насоса при этом сохранилась на прежнем уровне: диапазон подач - 60-100 м3/сут, КПД - 58%, напорность на номинальной подаче – 260 м/м.


Модернизированные ступени ЭЦН заменят ступени предыдущей генерации и в каталоге, и при всех поставках заказчикам.


Таблица 5. Модернизированные и новые типоразмеры насосов ЭЦН «Новомет».

Типоразмер

Заменяемый аналог

Суть улучшения

Диапазон подач

КПД, %

Напорность насоса на номинальной частоте, м/м

ЭЦН4-100М

ЭЦН4-100

Оптимизирована напорно-расходная характеристика

75-125 м3/сут

61%

150

ЭЦН5А-400М

ЭЦН5А-400

Оптимизирована напорно-расходная характеристика

300-500 м3/сут

64%

107

ЭЦН5А-500М

ВНН5А-500

Оптимизирована напорно-расходная характеристика

375-625 м3/сут

65%

79,5

ВНН5А-80М

ВНН5А-80

Увеличен диаметр вала с 14 до 17 мм

60-100 м3/сут

58%

260

ВНН7А-300Э1

ЭЦН7А-300Э

Увеличение напорности

75-420 м3/сут

66%

430 (было 309)

ВНН7А-500Э1

ЭЦН7А-500Э

Увеличение напорности

125-720 м3/сут

66.5%

309 (было 226)

ЭЦН7А-150

Новый типоразмер

40-175 м3/сут

55,8%

390 – 2910об/мин; 1560 – 5820об/мин

ЭЦН7А-2500

Новый типоразмер

1500-3000 м3/сут

70%

71



Мы рассмотрели далеко не все инновационные разработки компании, касающиеся электроцентробежных погружных насосов. В следующих статьях мы продолжим разговор об оборудовании, которое призвано решать проблемы нефтяников – будь то механические примеси или вязкая нефть. Оборудование и технологии для осложненных условий добычи – приоритетное направление деятельности АО «Новомет-Пермь».


Михаил Сидоров

Начальник отдела маркетинга

АО «Новомет-Пермь»

Константин Савельев

Заместитель главного конструктора по ЭЦН

АО «Новомет-Пермь»

Автор: