Актуальные решения для поддержания пластового давления, утилизации попутного газа и перекачки жидкостей от АО «Новомет-Пермь»

Oil & Gas Article
selected by
energybase

Рис. 1. Блочные насосные станции на базе ГНУ с наземным электродвигателем – БНС
Рис. 1. Блочные насосные станции на базе ГНУ с наземным электродвигателем — БНС

Оборудование для поддержания пластового давления как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнениях АО «Новомет-Пермь» производит с 2001 года.

В зависимости от условий эксплуатации, горизонтальные установки комплектуются либо наземным, либо погружным электродвигателем. Также заказчикам предлагается установки перевернутого типа и установки в шурфовом исполнении с верхним асинхронным или погружным электродвигателем.

Отличительная черта продукции ГК «Новомет» — активное использование инновационных технологий. В первую очередь, в сфере борьбы с осложняющими факторами, в том числе — мехпримесями, отложениями солей, коррозией и другими.

Автор: Дмитрий Хлебов, ведущий инженер-конструктор отдела нестандартного оборудования, АО «Новомет-Пермь»

В настоящей статье вашему вниманию предлагается обзор решений компании, предназначенных для работы в осложненных условиях.

Сегодня наиболее актуальными вариантами решения проблем в сфере ППД являются:

  1. Блочные насосные станции
  2. Дожимные насосные станции
  3. Станции водогазового воздействия
  4. Мобильные насосные станции
  5. Станции очистки и подготовки воды
  6. Установки на базе насосов ЦНС

1. БНС (блочные насосные станции)

В состав БНС (Рис.1) входят: насосная установка, технологические трубопроводы (подводящий и напорный), система АСУТП, система отопления и вентиляции, пожарная сигнализация и система пожаротушения. Могут быть реализованы все вспомогательные системы, которые необходимы заказчику. Двигатель, а так же остальное оборудование могут быть общепромышленного или взрывозащищенного исполнения.

К настоящему времени освоены установки с входным давлением до 20 МПа.

Производительность одного насосного агрегата может достигать 6300 м3/сут, давление на входе — 20 МПа, на выходе — 35 МПа. При увеличении объема перекачиваемой жидкости (свыше 6300 м3/сут) устанавливается несколько агрегатов насосных параллельно. При необходимости увеличения напора устанавливается дополнительная секция насоса.

Мощность приводного двигателя может достигать 1 МВт и выше.

2. Дожимные насосные станции

Главное отличие дожимных насосных станций (Рис.2) на базе горизонтальных насосных установок с погружным электродвигателем (ПЭД) от установок с наземным приводом — то, что вместо наземного асинхронного электродвигателя применяется погружной электродвигатель серийного производства «Новомет».

Рис. 2. Дожимные насосные станции на базе ГНУ с погружным электроприводом – БНСП
Рис. 2. Дожимные насосные станции на базе ГНУ с погружным электроприводом — БНСП

Основное назначение данной установки — повышение закачки непосредственно на кустовой площадке. Ее можно использовать при тех же условиях, что и установки на базе наземного электродвигателя.

Основными плюсами конструкции установки являются:

  • полная герметичность, т.к. отсутствует торцовое уплотнение, следовательно, отсутствуют утечки жидкости во внешнюю среду (привод насоса собран в герметичном кожухе), не требуется обслуживание;
  • все оборудование серийного производства «Новомет», а значит — сжатые сроки поставки/ремонта/замены оборудования. Наличие сервисных баз как на территории России, так и ближнего, и дальнего зарубежья;
  • отсутствие тепловыделения (т.к. все оборудование в колонне/кожухе омывается перекачиваемой средой).

3. Горизонтальная насосная установка (ГНУ) с погружным электроприводом

В кожухе, который представляет из себя обсадную колонну, располагается приводная часть насоса:

  • электродвигатель с системой телеметрии,
  • гидрозащита, которая предохраняет ПЭД от попадания в него жидкости,
  • входной модуль, который, как и в установках с наземным приводом, служит для передачи крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса с одновременной подачей жидкости.

Схематично установка показана на рис. 3.

Рис. 3. Горизонтальная насосная установка с погружным электроприводом
Рис. 3. Горизонтальная насосная установка с погружным электроприводом

К выкидному фланцу входного модуля пристыковывается насос, в котором и создается необходимое давление жидкости.

Подобные установки предлагаются и в «энергоэффективном» исполнении с погружным вентильным электродвигателем. В этом случае заказчик получает следующие преимущества:

  • Снижение энергозатрат до 25−30%;
  • Увеличенное значение КПД
  • Установка до двух раз компактнее
  • Есть возможность плавного регулирования частоты вращения электродвигателя от 3000 до 6000 об/мин

Существует возможность «врезки» установки в существующий технологический трубопровод, в котором необходимо повысить давление до 35 МПа. При этом отсутствует необходимость в фундаменте («врезка» не является объектом капитального строительства), монтаж происходит быстро. Дожимная установка выполнена на базе серийного оборудования. (Рис.4).

Рис. 4. Дожимная установка. Структурная схема оборудования
Рис. 4. Дожимная установка. Структурная схема оборудования

4. Как использовать попутный нефтяной газ (ПНГ)?

Данная проблема остается достаточно актуальной для российских НК. Мы предлагаем простое и надежное ее решение (Рис. 5−7).

С помощью нашего оборудования можно использовать ПНГ, и получать прибыль от внедрения данного метода в производство.

Рис. 5. Станции для водогазового воздействия на пласт
Рис. 5. Станции для водогазового воздействия на пласт

Предлагается схема из двух-трех насосов, один из которых струйный. Следует отметить, что в данной разработке принял участие профессор Департамента недропользования и нефтегазового дела Инженерной академии РУДН., д.т.н. А.Н.Дроздов.

В зависимости от газосодержания в смеси используется либо мультифазный, либо центробежный насос, который направляет смесь в струйный насос. В последнем происходит прочное соединение фаз «жидкость-газ», при этом совершается «подсос» дополнительного количества газа. Если после этого создаваемого напора недостаточно, то устанавливается дополнительная секция насоса, которая обеспечит необходимый напор.

Помимо основного и струйного насосов станция содержит резервные элементы, оснащена системой КИПиА, вентиляцией и пожаротушением. Станции выполняются на базе серийно выпускаемых насосов АО «Новомет-Пермь».

В одном из реализованных проектов подача воды с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ) при работе стации составила 1600 м3/сут, подача ПНГ — 2000−20000 м3/сут. Благодаря работе станции произведена утилизация ПНГ, а также достигнуто повышение нефтеотдачи пласта (ПНП).

Рис. 6. Схема работы БНС ВГВ «Новомет»
Рис. 6. Схема работы БНС ВГВ «Новомет»
Рис. 7. Перекачка попутного газа
Рис. 7. Перекачка попутного газа

5. Мобильные БНС

Для решения задачи оптимизации эксплуатационных затрат специалисты подразделения ГК «Новомет» в Эквадоре1 разработали мобильную систему, выполненную на базе горизонтальной насосной установки, смонтированной на платформе автомобильного шасси. (Рис. 8−9).

Рис. 8. Мобильные БНС
Рис. 8. Мобильные БНС

Система включает в себя весь необходимый набор трубопроводов, клапанов, и фланцев для быстрого развертывания установки на месторождении.

Какие плюсы получает заказчик в этом случае?

  • мобильность
  • максимально-сжатые сроки подключения к существующим системам
  • максимально быстрый запуск установки

Три подобные системы были установлены на месторождении Eden в Эквадоре в марте 2018 года.

Рис. 9. Запуск мобильных БНС в Эквадоре
Рис. 9. Запуск мобильных БНС в Эквадоре

6. БРИФы

При помощи блоков распределения измерения и фильтрации (БРИФ) производится очистка пластовой воды или другой технологической жидкости от мехпримесей, осуществляются дозированная закачка ингибитора и распределение воды по скважинам системы ППД (Рис.11−12).

Рис. 10. Блок распределения, измерения и фильтрации БРИФ
Рис. 10. Блок распределения, измерения и фильтрации БРИФ

В составе блок-бокса БРИФ размещаются один или два каскада очистки, система дозирования (ингибирования), автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП), а также вспомогательные системы грузоподъемных механизмов, отопления, освещения, вентиляции и др.

Рис. 11. Системы и приборы БРИФ
Рис. 11. Системы и приборы БРИФ

Оборудование выполняется как открытого исполнения, так и в блок-боксе. Предусмотрены все необходимые заказчику вспомогательные системы (отопление, освещение, вентиляция, грузоподъемные механизмы и др.).

7. Ступени ЦНС для систем ППД

Системы ППД нефтяных месторождений характеризуются высокой энергоемкостью. На их долю приходится не менее 30% общего электропотребления в нефтедобыче. В целях снижения энергопотребления НК внедряют энергосберегающее оборудование для систем ППД, в частности, энергосберегающие насосы с высоким КПД.

Рис. 12. Высокоэффективные насосные системы. Насосные установки на базе насосов ЦНС
Рис. 12. Высокоэффективные насосные системы. Насосные установки на базе насосов ЦНС

На данный момент компанией «Новомет-Пермь» разработаны, изготовлены и успешно испытаны ступени для насосов ЦНС (как отдельно ступени, так и насосы ЦНС в сборе) для систем ППД с номинальными подачами 70, 120, 210 и 670 м3/час и выше (Рис. 12 — 17).

Рис. 13. Полученные характеристики ступеней 670 и 210 м³/час
Рис. 13. Полученные характеристики ступеней 670 и 210 м³/час
Рис. 14. Полученные характеристики ступеней 120 и 70 м³/час
Рис. 14. Полученные характеристики ступеней 120 и 70 м³/час

Результаты испытаний показали значение КПД до 84%.

Для сравнения: если ступень центробежного насоса перекачивает 6300м3/сут, то ступень ЦНС (670×24) — 16080 м3/сут (!).

Ведется активная работа по заключению договора на ОПИ с нефтяными компаниями.

1 Novomet Ecuador