Ойл Автоматика | Глубинно-насосное оборудование для добычи нефти и газа

Установка плунжерная с линейным двигателем

Плунжерный насос с погружным линейным приводом для эксплуатации малодебитного фонда скважин-новое и перспективное направления в нефтедобыче

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
• Малодебитные скважины 4-20 м³/сут.;
• Скважины с глубиной спуска насоса 1500-3000 м;
• Скважины со сложной конструкцией эксплуатационной колонны;
• Скважины периодического фонда.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ:
• Длина установки короче на 10-20 метров по сравнению с УЭЦН.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
Линейный двигатель представляет собой электрическую машину принцип работы которой основан на использовании энергии бегущего магнитного поля.
В линейном двигателе отсутствуют узлы преобразования вращательного движения в поступательно-возвратное. Бегущее магнитное поле индуцирует ЭДС, которая создает тяговое усилие, перемещающее слайдер двигателя и плунжер насоса без применения насосных штанг.

УСТАНОВКА ПЛУНЖЕРНАЯ С ЛИНЕЙНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (УПЛД) СОСТОИТ ИЗ:
1. Станции управления ИРЗ ТЭК;
2. Повышающего трансформатора (ТМПН);
3. Плунжерного насоса;
4. Линейного вентильного погружного электродвигателя с погружным блоком телеметрии.

В функционале СУ использованы все наработки, реализованные в интеллектуальных СУ ШГН ООО «ИРЗ ТЭК» с учетом специфики управления линейным двигателем.

ОСОБЕННОСТИ ДОБЫЧИ НЕФТИ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ УПЛД

Недостатки существующих технологий добычи нефти на малодебитном фонде

Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН) в постоянном режиме:
• Низкий КПД при дебитах 30 м³/сут и ниже
• Засорение рабочих органов, проблемы с охлаждением электродвигателя
• Деградация напорно-расходных характеристик УЭЦН при высокой вязкости смеси

Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН) в периодическом режиме:
• Недостижение потенциала добычи, проблемы с контролем режима эксплуатации
• Деградация напорно-расходных характеристик УЭЦН при высокой вязкости смеси

Установка скважинного штангового насоса (УСШН):
• Ограничение по глубине спуска и кривизне — недостижение потенциала добычи
• Металлоемкость наземного (станок-качалка, свайное поле) и подземного (насосные штанги) оборудования
• Повышенные экологические и техногенные риски при эксплуатации
• Снижение общего КПД за счет штанговой колонны и клино-ременной передачи

Установка штангового винтового насоса (УШВН) с поверхностным приводом:
• Ограничение по глубине спуска и кривизне — недостижение потенциала добычи
• Проблемы с подбором материала эластомера
• Низкая ремонтопригодность насоса

Установка электрического винтового насоса (УЭВН) с погружным приводом:
• Проблемы с подбором материала эластомера
• Высокая стоимость
• Низкая надежность редуктора

ПОГРУЖНОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (ПЛЭД)

1 — Головка токоввода ПЛЭД

2 — Слайдер (ротор) ПЛЭД

3 — Статор ПЛЭД

4 — Гидрозащита стартора двигателя
5 — Погружной блок ТМС

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА

ХОД ВНИЗ
1 — Верхний клапан закрыт
2 — Цилиндр
3 — Плунжерный клапан открыт
4 — Плунжер

ХОД ВВЕРХ
1 — Верхний клапан открыт
2- Плунжерный клапан закрыт

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ УПЛД ПЕРЕД ШГН:
• Возможность работы в скважинах, расположенных в местах с ограничениями по создаваемому шуму, или расположением наземного оборудования;
• Простой и быстрый монтаж по сравнению с невставным насосом ШГН;
• Рост добычи нефти до 49%;
• Работа с высоковязкими флюидами по сравнению с технологиями ШГН- позволяет изменять скорость движения плунжера и двигатель подогревает флюид, поступающий на прием насоса;
• Насос оборудован гравитационным газосепаратором-увеличение порога допустимого свободного газа 10-15%;
• Возможность подбора режима работы насоса под изменяющийся приток в скважине для повышения эффективности добычи;
• Наличие системы телеметрии в скважине.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ УПЛД ПЕРЕД УЭЦН:
• Увеличение дебита по нефти от 18% до 130%;
• Работа в непрерывном режиме в скважинах, в которых установки ЭЦН переведены на повторно-кратковременный режим работы. Возможность регулирования подачи от нуля до максимального дебита установки; установка подстраивается под изменение условий в скважине;
• Работа с более высоковязкими флюидами по сравнению с ЭЦН-позволяет изменять скорость движения плунжера и двигатель подогревает флюид, поступающий на прием насоса;
• Снижение УРЭ на добычу 1 м³ жидкости от 4% до 36%;
• Делает ввод в эксплуатацию законсервированного и бездействующего фонда малодебитных скважин экономически рентабельным.

ОПЫТНО-ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

УПЛД проходят испытания в дочерних обществах ПАО «НК Роснефть», ПАО «ЛУКОЙЛ», АО «Зарубежнефть» и ведутся работы по доработке конструкции установки по требованиям заказчиков.

Только в России целевой фонд скважин под УПЛД более 60 тысяч нефтяных малодебитных скважин. Ежегодный приростнизкодебитного фонда более 5%.

За пределами Российской Федерации только в США более 500 тысяч скважин с дебитом менее 30 м³/сут. Помимо США потенциальным рынком для УПЛД является Азербайджан, Казахстан, Узбекистан, Индонезия, Колумбия, Эквадор, Египет и другие страны. В данных странах достигнуты предварительные договоренности о проведении опытно-промысловых испытаний.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ

	УШГН	УЭЦН	УПЛД
Производительность (м3/сут)	<30	>15	<30
Глубина спуска (м)	<2000	<3000	<3000
Режим эксплуатации	постоянный	периодический	постоянный
Удельный расход электроэнергии (кВт/тн)	20	10	8
Обустройство устья скважины	требуется	отсутствуют	отсутствуют
Замеряемость	да	отсутствует	да

Вывод: На глубинах более 2000 м, при дебите до 30 м³/сут, технология УПЛД является наилучшей по совокупности технико-экономических показателей, а в ряде случаев безальтернативной.

СОСТАВ УСТАНОВКИ

1 — Станция управления

2 — Плунжерный насос
3 — Линейный двигатель

4 — Статор
5 — Слайдер

ЛПЭД (117мм)	20, 35, 50 кВт
Насос (диаметр плунжера)	32, 38, 44, 57 мм
СУ	380В, 660В, 990В
ТМС	Универсальная цифровая ТМС

Комбинация ЛПЭД, насоса и СУ подбирается исходя из глубины спуска, производительности, вязкости.
Возможен подбор насосов специального исполнения для осложненных условий эксплуатации

ШИРОКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ

Комплекс оснащен интеллектуальной станцией управления и цифровой ТМС производства ООО «ИРЗ ТЭК», которые позоляют максимизировать отбор скважинной продукции за счет:
1. Построенния ваттметрограм и динамограмм;
2. Расчета коэффициента подачи и дебита;
3. Непрерывного анализа динамограммы, для определения эффективного хода плунжера;
4. Отслеживания появления осложняющих факторов (АСПО, газ, вязкость и др.) с оперативным реагированием на нештатные ситуации.

Коммерциализация разработки профинансирована «Фондом содействия инноваций РФ»