CC BY
382
УДК 622.235
ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ ПРОМЫСЛОВОГО СБОРА И ТРАНСПОРТА НЕФТИ
Азат Альбертович Нургалиев
Нефтегазодобывающее управление «Ямашнефть» Открытого Акционерного общества «Татнефть», 423450, Россия, г. Альметьевск, ул. Чапаева, 4а-42, начальник ЦДНГ-2, тел. (917)391-07-47, e-mail: naa@tatneft.ru.
Ленар Тависович Хабибуллин
ОАО «Татойлгаз», 423450, Россия, г. Альметьевск, ул. Тимирязева, 17, главный специалист по ремонту скважин, тел. (917)266-55-40, e-mail: linarrt@tatoilgas.ru
С 2013 года на объектах НГДУ «Ямашнефть» началась реализация программы по внедрению объемных винтовых насосных установок производства ООО «ПермИнженирингГрупп». Целью данной программы является снижение затрат на потребляемую электроэнергию и обеспечение равномерного поступления сырья. Предлагаемая насосная установка, относится к машинам объемного (гидростатического) действия, применение которой позволяет осуществлять процесс перекачивания жидкости с низкой частотой вращения приводного вала, обладают хорошими рабочими характеристиками (в том числе по энергопотреблению).
Ключевые слова: объемные винтовые насосы, снижение затрат на электроэнергию, обеспечение равномерного поступления сырья.
ASSESSMENT OF POSITIVE DISPLACEMENT SCREW PUMPS IN THE SYSTEM OF FIELD GATHERING AND TRANSPORTATION OF OIL
Azat A. Nurgaliev
Yamashneft Oil and Gas Production, TATNEFT Group, 423450, Russia, Almetyevsk, 4a Chapaeva St., Apt. 42, Head of TSDNG-2, tel. (917)391-07-47, e-mail: naa@tatneft.ru
Lenar T. Khabibullin
Tatoilgaz JSC, 423450, Russia, Republic of Tatarstan, Almetyevsk, 17 Timiryazeva St., Apt. 65, Chief Well Repairman, tel. (917)266-55-40, e-mail: linarrt@tatoilgas.ru
Since 2013 Yamashneft company has been implementing program on introduction of volumetric screw pump units manufactured by PermEngineeringGroup Ltd into service. The program is aimed at reduction of electric power cost and provision of consistent raw material supply. The discussed pump unit is a hydrostatic positive displacement machine that performs pumping at low drive shaft speed and possesses good performance data (including power consumption).
Key words: positive displacement screw pumps, power cost reduction, consistent raw material supply.
В НГДУ «Ямашнефть» существующая система сбора, предварительной подготовки и перекачки нефти представляет собой сложнейшую сеть технологических объектов, аппаратов и трубопроводов. Одной из задач, которая сегодня стоит перед специалистами - это организации слаженной работы всей си-
стемы, учитывая все особенности технологических характеристик от отдельно взятых ГЗНУ до объектов подготовки нефти ДНС и УПВСН.
Добыча нефти не может рассматриваться как отдельный обособленный процесс, влияние различных факторов и свойств продукции на дальнейшую подготовку нефти должны учитываться. Физико-химические свойства реагентов применяемых в методах увеличения нефтеотдачи, совместимость различных деэмульгаторов и ингибиторов коррозии, равномерность поступления продукции на объекты подготовки нефти - все это важнейшие факторы, влияющие на качество подготовки нефти и сточной воды. Успешное решение проблемы подготовки нефти тесно связано с особенностями процессов перекачки нефти по трубопроводам.
Неравномерность поступления сырья приводит к сокращению времени отстоя в период максимального поступления, в результате обводненная продукция поступает в товарные резервуары. Как мы видим из представленной диаграммы, обводненность поступающего сырья за январь месяц 2014 года доходила до 3%, увеличение обводненности происходит за счет неравномерного поступления на объекты подготовки нефти.
Это связано с использованием в качестве агрегатов для перекачки насосов ЦНС. При организации перекачки насосами ЦНС откачка жидкости производится периодически, по мере наполнения буллитов на ГЗНУ, что негативно влияет на процесс подготовки нефти.
Центробежные насосы секционного типа применяются для перекачки нефти и нефтепродуктов в процессе их транспортировки с промысловых объектов групповой замерной насосной установки (ГЗНУ) на дожимную насосную станцию (ДНС) и, далее, до конечного пункта сдачи товарной нефти.
Они относятся к машинам динамического принципа действия, которые преобразуют энергию привода в кинетическую энергию жидкости путем ее ускорения к наружному ободу рабочего колеса. Отрицательным влиянием использования данного типа насоса является высокое потребление электроэнергии, вследствие низкого КПД, а также пульсация давления в трубопроводе, из-за частого цикла остановок и запусков ЦНС.
Для решения выше обозначенных вопросов с 2013 года на объектах НГДУ «Ямашнефть» началось осуществление программы по внедрению объемных винтовых насосных установок производства ООО «ПермИнженирингГрупп». Целью данной программы является снижение затрат на потребляемую электроэнергию и обеспечение равномерного поступления сырья.
Предлагаемая насосная установка, относится к машинам объемного (гидростатического) действия, применение которой позволяет осуществлять процесс перекачивания жидкости с низкой частотой вращения приводного вала, обладают хорошими рабочими характеристиками (в том числе по энергопотреблению).
Устройство, создающее гидравлическую мощность в данной установке это винтовая секция, состоящая из статора и ротора. В целом насосная установка
состоит из следующих основных узлов: рама, шпиндель, электродвигатель, редуктор, насосная секция, муфта, кожух, клапан обратный.
В нефтяной промышленности насосы применяются для перекачки: чистой или загрязненной абразивом нефти, водно-газо-нефтяных смесей обычной и высокой вязкости, мазута, пластовой воды, дренажных вод, буровых растворов
Преимущества насосов объемного действия:
- бережное перекачивание жидкости, не разрушающее структуру продукта;
- возможность перекачивания высоковязких жидкостей;
- низкий уровень удельной нормы расхода электроэнергии;
- выравнивание графика нагрузки, а так же объема перекачки нефти;
- снижение давления в нефтепроводах.
При сравнении их с насосами ЦНС при меньшей мощности эл. двигателя и частоте вращения, они обладают схожими характеристиками по объему перекачки и напору, при этом КПД выше на 46%.
Пусконаладка УВН состоит из проведения гидравлической обвязки, подключении электрической части (силовой и КИП), отладки логической схемы управления. Гидравлическая обвязка - установка и закрепление насоса на фундаменте, подведение напорной и всасывающей магистралей в соответствии с проектом. Подключение силовой части - подключение СУ к ТП, эл. двигателю насоса и установка заземления. Подключение КИП - подключение управляющего и предохранительного датчиков к станции правления и их заземление. Логическая схема управления настраивается с помощью станции управления по алгоритму поддержания давления на приеме насоса или уровня жидкости в буллите в период пуска и ввода насоса в эксплуатацию.
В нашем управлении составлена поэтапная программа внедрения насосов объемного действия.
На сегодняшний день практически завершены I и II этапы программы. Винтовые насосы внедрены и успешно работают на 11-ти объектах НГДУ.
В июле 2014г. введены в эксплуатацию винтовые насосы на 3-х объектах, к концу 2014г. запланирован ввод в эксплуатацию винтового насоса на объекте ГЗНУ-206.
Охват объектов винтовыми насосами объемного действия в 2014г. составит: 100% по объектам нефтедобычи и 25% по объектам подготовки и перекачки нефти. В целом по НГДУ объем внедрения составит - 80%.
Обеспечение непрерывной перекачки жидкости с ГЗНУ на ДНС имеет следующие преимущества:
Во-первых, снижение давления на 52 %, чем при использовании ЦНС. Данный факт позволяет снизить вероятность порывов на нефтепроводах и увеличить время их эксплуатации, что в свою очередь поспособствует уменьшению затрат на устранение последствий после порывов и восстановление их работоспособности.
Во-вторых, данные мероприятия позволяют снизить потребление электроэнергии на транспортировку нефти внутри подразделения. Так, при 100 %
внедрении винтовых насосных установок объемного действия на всех ГЗНУ и ДНС расчётно подтверждено снижение удельного энергопотребления перекачиваемой жидкости на 49%.
Для завершения программы внедрения насосов объемного действия необходимо реализовать III этап внедрения. Завершение программы внедрения винтовых насосных установок позволит осуществить полный переход в режим постоянной перекачки продукции скважин, обеспечить равномерность поступления сырья и оптимизировать процесс предварительной подготовки нефти на всех объектах НГДУ.
На основе полученных данных по снижению удельного потребления электроэнергии винтовых насосов объемного действия в сравнении с ЦНС, произведен расчет экономической эффективности внедрения УВН на всех объектах управления.
Общий объем инвестиций составляет 66 млн.рублей, в том числе стоимость оборудования 58 млн.руб., ЧДД составит 82 072 т.р., индекс доходности инвестиций - 2,24 д.ед., срок окупаемости вложенных инвестиций составит 3,7 года. Расчет эффективности внедрения винтовых насосов производился в сравнении с ЦНС, с учетом последующего содержания 1 резервного ЦНС без операторского обслуживания.
После проведенного анализа комплексных мероприятий на примере рассмотренных объектов видно, что внедрение винтовых насосных установок объемного действия позволяет решить ряд вопросов, которые позволяют вести процесс добычи и транспортировки нефти более энергоэффективным способом, это:
1. Осуществлять непрерывную транспортировку и перекачку продукции скважин;
2. Снижать абсолютные значения электропотребления, в том числе пиковые нагрузки в часы контроля мощности;
3. За счет применения ЧРЭП регулировать при необходимости параметры работы насосных агрегатов по производительности;
4. Исключить переменные нагрузки на трубопроводы со снижением абсолютных максимальных величин рабочих давлений практически в 2 раза;
5. За счет уменьшения давления в нефтепроводе ожидается и снижение количества порывов трубопровода на 15^20%;
6. За счет снижения электропотребления на 70% обеспечение снижения затрат на 8,5%;
7. Срок окупаемости составляет 4,5^5,5 лет.
Ниже для информации в табл. 1,2 приведены данные о сравнительных технологических показателях работы ЦНС и винтовых насосов объемного типа, а также экономические показатели об их эксплуатации.
Таблица 1
Сравнительные технологические показатели работы ЦНС и винтовых насосов объемного типа (на 30.06.2014 г.)
№ п/п Объект Марка насоса Наработка общая на час/сут Давление на вых., атм. % снижения давления в сравнении с ЦНС Удельн. расход, э/э кВт.ч/м3 % снижения уд. расхода э/э в сравнении с ЦНС
ЦНС УВН до после до после
1 ГЗНУ-556 ЦНС-38х220 УВН-30/10 6517 / 272 22 8 64% 1,2 0,86 30%
2 ГЗНУ-10 ЦНС-60х330 УВН-30/25 6375/267 23 18 22% 1,4 1,02 29%
3 ДНС-8 ЦНС-60х330 УВН55/25 5539/231 15 7 53% 1,08 0,30 71%
4 ГЗНУ-110 ЦНС 38х220 УВН-22/16 1294/ 54 19 7 63% 1.1 0,49 48%
5 ДНС-6 ЦНС 60х198 УВН-35/16 2367 / 99 12,6 6 52% 1,0 0,57 44%
6 ДНС-26 ЦНС 60х330 УВН-35/16 2504 / 104 23 5 78% 1,4 0,71 48%
7 ГЗНУ-607 ЦНС 60х330 УВН-22/16 1456 / 61 23 9 61% 1,4 0,49 63%
8 ГЗНУ-4304 ЦНС-60х330 ШТСН 19104/796 12 10 16% 1,18 0,55 53%
Итого: 19 9 52% 1,22 0,62 49%
Таблица 2
Сравнительные экономические показатели эксплуатации ЦНС и винтовых насосов объемного действия (на 30.06.2014 г.)
№ п/п Объект Марка насоса Экономия э/э, за период экспл. кВт.ч Экономия затрат по э/э за период экспл., т.руб.
ЦНС УВН
1 ГЗНУ-556 ЦНС-38х220 УВН-30/10 20684 44
2 ГЗНУ-10 ЦНС-60х330 УВН-30/25 59236 127
3 ДНС-8 ЦНС-60х330 УВН55/25 122323 263
4 ГЗНУ-110 ЦНС 38х220 УВН-22/16 48776 105
5 ДНС-6 ЦНС 60х198 УВН-35/16 27916 60
6 ДНС-26 ЦНС 60х330 УВН-35/16 51206 110
7 ГЗНУ-607 ЦНС 60х330 УВН-22/16 21168 46
8 ГЗНУ-4304 ЦНС-60х330 КБТСН 391835 842
Итого: 601788 1 598
© А. А. Нургалиев, Л. Т. Хабибуллин, 2015
