Инновационные разработки в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМь»

Инновационные разработки  в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМь»

Инновация — это не всякое новшество или нововведение, а только такое, которое серьёзно повышает эффективность действующей системы

История инновации началась еще несколько лет назад. У  нее были закономерные предпосылки. Дело в том, что значительная часть  скважин «ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ» относится к разряду низкодебитных. Собственно говоря, это особенность нефтяной отрасли Прикамья, часть месторождений которой находится на поздней стадии разработки.

 

Что такое низкодебитная скважина? Это, если подходить очень упрощенно, «колодец», в забойной части которого из окружающего пласта медленно собирается нефть. Ее забирает штанговый глубинный насос. Поработает сутки, а то и несколько часов, выкачает накопленную нефть и стоит в ожидании следующей «порции». И вместе с ним стоит оборудование, расположенное на поверхности, станок-качалка с мощным, до 30 кВт высокооборотным электродвигателем. То есть откачка нефти производится периодически.

Из малодебитных, дающих приток жидкости менее 5 т/сутки скважин, добыча нефти осуществляется преимущественно станками-качалками с асинхронным нерегулируемым приводом. Для обеспечения оптимального режима отбора нефти требуется подбирать строго определенное количество качаний балансира, при котором производительность насоса близка к дебиту скважины. Существующая система электропривода не позволяет получать число качаний ниже четырёх в минуту. Следовательно, нельзя снизить производительность глубинного насоса до значения, необходимого для эксплуатации малодебитных скважин в непрерывном режиме. Поэтому в настоящее время малодебитные скважины вынуждены работать в циклическом режиме, когда откачка жидкости из скважины производится периодически.

 Достоинством циклического  режима является возможность  добычи нефти при существующей  системе электропривода без дополнительных  затрат на переоборудование скважины. Основной недостаток циклического  режима - уменьшение добычи нефти  из скважины. Кроме того, при циклическом  режиме необходим более мощный  электродвигатель, увеличиваются динамические  нагрузки на все элементы кинематической  цепи станка-качалки, возникают  дополнительные технические и  организационные проблемы, обусловленные  частыми пусками и остановками  станка.

Для повышения нефтеотдачи малодебитные скважины необходимо переводить в непрерывный режим работы. Эффективность непрерывного режима работы малодебитных скважин подтверждена многочисленными исследованиями на различных скважинах. Для перевода скважины из циклического режима работы в непрерывный необходимо уменьшить число качаний станка. Работы в этом направлении ведутся давно, но результаты пока далеки от требуемых. Предлагаемые варианты приводят к усложнению конструкции и требуют переделок станка-качалки, имеют проблемы с размещением дополнительных звеньев. Кроме того, из-за дополнительных звеньев снижаются надёжность и долговечность привода, возрастают затраты на покупку, ремонт и обслуживание.

Низкоскоростные многополюсные  асинхронные двигатели малой  мощности по массогабаритным и энергетическим показателям значительно уступают быстроходным машинам. Поэтому крупными сериями выпускаются только двигатели  с малым числом полюсов на частоту  вращения 3000, 1500, 1000 и 750 оборотов в минуту. Для таких машин накоплен большой  практический опыт и рекомендации по выбору электромагнитных нагрузок, определению  основных размеров, а также разработаны  инженерные методы расчета рабочих  и пусковых характеристик.

Из-за низких массогабаритных  и энергетических показателей многополюсные  асинхронные двигатели применяются  сравнительно редко. Вместе с тем, в  отдельных случаях применение низкоскоростных  двигателей малой мощности оказывается  вполне экономически оправданным. Одним  из вариантов использования низкоскоростных  многополюсных асинхронных двигателей является электропривод станков-качалок  для добычи нефти из малодебитных скважин.

В качестве решения проблемы увеличения добычи жидкости из скважин с малым дебитом предложена разработка низкоскоростных, со скоростью вращения 100-300 об/мин. асинхронных электродвигателей малой мощности, которые совместно с клиноременной передачей и редуктором, используемыми в настоящее время на станках-качалках, позволяют   получить частоту хода плунжера насоса в требуемом диапазоне. Одновременно с этим данные электродвигатели обладают эксплуатационными и стоимостными показателями, не уступающими аналогичным показателям штатных асинхронных электродвигателей.

Созданный в «ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ» совместно с учеными ПНИПУ дугостаторный двигатель, умножающий добычу нефти из малодебитных скважин, прошел испытание временем. Недавно проведенная проверка подтвердила его эффективность

 

Подобного оборудования, тем  более воплощенного в «железе» и  испытанного на практике, в стране больше нет. Пермский дугостаторный низкооборотный двигатель малой мощности разработан в качестве альтернативы существующему электромотору в приводе станка-качалки. С помощью первого же экспериментального образца, для проверки теоретических расчетов внедренного в свое время в ЦДНГ № 10, на Кокуйском месторождении на одной из скважин был увеличен дебит более чем в два раза.

Показатели трех дугостаторных двигателей, установленных позднее в ЦДНГ № 6 также соответствуют расчетным.

Таким образом результатами внедрения разработки являются обеспечение непрерывного режима добычи нефти штанговыми глубинными насосами из малодебитных скважин, повышение КПД привода станка-качалки. Существенно уменьшилась мощность электромеханического преобразователя установки, снизились нагрузки на подшипники в подшипниковых щитах вала ротора. Это означает повышение их долговечности и, следовательно, увеличение срока службы станка-качалки.

В современных условиях неблагоприятной геолого-технологической структуры запасов нефти, характерной для нефтяной промышленности Российской Федерации, а также в результате истощения месторождений наблюдается тенденция перехода многих добывающих скважин в разряд малодебитных. Количество малодебитных скважин постоянно возрастает из-за перехода месторождений в завершающую стадию разработки, ввода в эксплуатацию месторождений с низкопродуктивными пластами, расконсервации ранее законсервированных малодебитных скважин, обусловленной ростом мировых цен на нефть. Созданный на базе низкоскоростного ДАД электропривод станка-качалки, обладая приемлемыми энергетическими показателями, позволяет наиболее простым и дешевым способом переводить малодебитные нефтяные скважины в непрерывный режим работы. Таким образом можно добиться увеличения добычи нефти в несколько раз.  Разработка стала импульсом для очередной инновационной идеи по созданию безредукторного привода станка-качалки. Теоретические и практические сложности на этом пути большие, но объединение усилий ученых, нефтяников и производственников поможет с ними справиться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидропривод ПШСНГ «Гейзер».

В ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» приступили к реализации уникального проекта — внедрению технологии интеллектуального промысла, самостоятельно управляющего процессом добычи нефти в зависимости от текущих условий. Опытной площадкой для инновации, способной полностью изменить отечественную концепцию добычи «черного золота», стал куст № 923 Кокуйского месторождения, обслуживанием которого занимается ЦДНГ № 10

 

Основную часть срока  жизни скважин добыча нефти осуществляется установками штанговых скважинных насосов. Гидропривод ШСН позволяет  не только снизить затраты на монтаж и эксплуатацию оборудования, но и  увеличить нефтеотдачу при разработке остаточных и трудноизвлекаемых запасов нефти.

Первый опытный образец  этого гидропривода был установлен в ноябре 2009 года на скважине № 1291 Кокуйского месторождения ЦДНГ № 10 ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Второй смонтировали рядом два месяца спустя. Оба агрегата отработали весь период без сбоев, хотя температура во время испытаний порой достигала минус 45 градусов! Один из приводов остановился лишь однажды, когда из-за сильных морозов произошло аварийное отключение электроэнергии. Но сразу после восстановления электроснабжения «Гейзер» самотестировался и вновь запустился в работу. Как показал детальный анализ, новый гидропривод, собранный из импортных комплектующих, оказался намного надежней всех предыдущих. Он стабилизировал работу скважины, исключил простои по причине срыва подачи, увеличил коэффициент наполнения насоса.

После этого уместно привести и ряд других преимуществ «Гейзера»  над станком-качалкой: меньшую металлоемкость, отсутствие массивных и подвергающихся износу вращающихся механических узлов, плавное бесступенчатое регулирование  частоты качаний. Данный гидропривод  не требует специального фундамента и за считанные часы устанавливается  прямо на устье скважины.

      В мировой  практике гидропривод штанговых  насосов нашел широкое применение  вследствие возможности задания  оптимального закона движения  плунжера скважинного (глубинного) насоса. За счет этого достигается  увеличение коэффициента заполнения  насоса, особенно при высоком  содержании газа в скважинной  жидкости. Гидропривод при относительно  малой массе установок также  позволяет эксплуатировать штанговые  насосы с длиной хода штока  до 10 м. При этом  увеличивается  время равномерного течения извлекаемой  нефти и снижается гидродинамическое  сопротивление течению вязкой  жидкости в пласте, повышается  коэффициент извлечения. Кроме того, вследствие высокого кпд гидропривода, снижаются затраты энергии по  сравнению с электроцентробежными  насосами при дебетах до 50 м3в  сутки.

          При эксплуатации скважин периодического  фонда технология добычи с  применением гидропривода ШСН  позволяет повысить дебет скважин  до 40% и перевести скважины в  постоянный фонд. Вследствие малой  массы (в 5-10 раз меньше станка-качалки)  гидропривод может устанавливаться  без специального фундамента, в  том числе на заболоченных  и обводняемых почвах.

          С 2001 года в России действует  ГОСТ Р 51763-2001 "Приводы штанговых скважинных насосов", гармонизированный с ИСО 10431-97 "Промышленность нефтяная и газовая. Насосные установки" и API Spec 11E "Станки-качалки". Этот ГОСТ предусматривает требования к гидроприводу ШСН и разработан с целью создания и внедрения нетрадиционных конструкций, заменяющих классические станки-качалки.

        Основной  проблемой широкого внедрения  гидропривода ШСН являются требования  ГОСТ Р 51763-2001 в части надежности, по которой они не должны уступать станкам-качалкам. Высокое качество и надежность обеспечивается применением современных технических решений в области электронно-гидравлических систем, строгим контролем качества производства и поставщиков комплектующих. Выполнение этих условий позволило ООО "ПСМ-Импэкс",              г. Екатеринбург создать соответствующую ГОСТ конструкцию автоматизированного гидропривода и организовать его промышленное производство.

          В настоящее время гидроприводы  серии "Гейзер" с номинальным  усилием на штоке 8 и 12 т при  ходе штока до 3,5 м прошли успешные испытания в ООО "Лукойл-Пермь".  Разработан типоразмерный ряд гидроприводов с номинальным усилием на штоке от 6 до 16 т и ходом штока от 0,5-2 до 6 м. Разработаны также конструкции мобильной установки для оперативной диагностики скважин, для одновременной эксплуатации нескольких ШСН и для одновременно-раздельной эксплуатации двух нефтеносных пластов.

         Пример исполнения гидропривода  с номинальным усилием 12 т.  Гидростанция размещена в укрытии,  расположенном вне взрывоопасной  зоны скважины согласно "Правилам  безопасности в нефтяной и  газовой промышленности " ПБ 08-624-03. Мачта позволяет монтировать  гидроцилиндр на любой тип  устьевой арматуры без разборки  последней. Она имеет опорную  раму, устанавливаемую на устьевую площадку. Конструкция гидропривода и мачт защищена патентами РФ.

Гидропривод «Гейзер», разработанный  уральской компанией НПП «ПСМ-Импэкс», состоит из двух основных частей: силового гидроцилиндра, монтируемого на 5-метровой мачте, закрепленной прямо над устьевой арматурой, и блок-бокса с находящимися внутри него маслостанцией и станцией управления. Главная «изюминка» новинки заключалась в наличии интеллектуальной электронной системы управления, уникальное программное обеспечение которой позволяло плавно регулировать число двойных ходов ШГН в широком диапазоне значений. Для того чтобы «перестроить» оборудование на другой режим работы, теперь достаточно одного нажатия клавиши.

После успешно проведенных  испытаний руководство нефтедобывающего предприятия заявило о дальнейшем развитии проекта, главной целью  которого становилось создание принципиально  нового комплекса добычи нефти, позволяющего проводить мониторинг и дистанционное  управление технологическим процессом  в режиме реального времени, с  минимальным участием обслуживающего персонала. Таким образом, одновременно с внедрением смелой технологической  инновации «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» приближалось к решению важного для развития всей нефтедобывающей отрасли страны вопроса повышения производительности труда на нефтепромыслах, долгое время пребывавшего в «листе ожидания».

Первым шагом на пути реализации проекта стала организация так  называемого интеллектуального  куста из пяти скважин, расположенных  на том же Кокуйском месторождении. Причем наряду с одиночными там был опробован и гидропривод кустового исполнения — с одним аппаратным блоком на две скважины.

В январе 2011 года оборудование приступило к работе, а уже весной на кусте были установлены стационарные эхолоты и система видеонаблюдения. Теперь контролировать работу оборудования — следить за динамическим уровнем  жидкости в скважине, линейным давлением  и давлением в затрубном пространстве; производить визуальный контроль состояния скважины и косвенный расчет дебита жидкости по динамограмме; управлять числом качаний и задавать периодичность снятия динамограммы — стало возможным на расстоянии.

Интересно, что функции  дистанционного контроля и управления были реализованы не только на пульте оператора, но и на мобильном телефоне обходчика. Для этого в районе отсутствия устойчивой сотовой связи  был организован беспроводной широкополосный доступ по стандарту WI-FI.