1 стр. из 1

Эксплуатация скважин установками погружных центробежных насосов (УЭЦН), относящихся к классу бесштанговых, является в настоящее время основным способом добычи нефти в России. В Советском Союзе нефтегазодобывающая промышленность с открытием новых месторождений нуждалась в насосах для отбора из скважины большого количества жидкости. В целом же разработка бесштанговых, в частности лопастных (более приспособленных для больших подач), насосов в нашей стране началась еще до революции. Из лопастных получили наиболее распространенные насосы с рабочими колесами центробежного типа, поскольку они давали большой напор при заданных подачах жидкости и габаритах насоса.

Широкое применение скважинных центробежных насосов с электроприводом обусловлено многими факторами. При больших отборах жидкости из скважины УЭЦН наиболее экономичны и наименее трудоемки при обслуживании по сравнению с компрессорной добычей и подъемом жидкости насосами других типов. При больших подачах энергетические затраты на установку относительно невелики. За последние 15 лет доля нефти, извлеченной на поверхность погружными центробежными насосами (ЭЦН), возросла с 30 до более 70% от общей добычи нефти в стране. Эта тенденция, по всей видимости, сохранится и в будущем.

Однако на многих месторождениях работа серийных установок ЭЦН сталкивается с большими трудностями. К эксплуатационным можно отнести: негативное влияние свободного газа на приеме насоса, фонтанирование по затрубному пространству, тяжелый вывод на режим после глушения при подземных ремонтах, падение коэффициентов продуктивности скважин из-за глушения и низких забойных давлений, а также наличие КВЧ. В крупных компаниях, где фонд скважин, оборудованных УЭЦН, превышает 5000 единиц, стоит задача, как увеличить МРП и коэффициент эксплуатации, сократить количество ПРС по скважинам и т. д. Главным приоритетом работ является повышение качества функционирования комплекса погружного оборудования.

Для УЭЦН сейчас существует огромное количество схем повышения наработки на отказ. Рассуждая о предпосылках успешной работы, можно говорить о применении промежуточных опор или установке дополнительных модулей насосов, но необходим и ряд универсальных предложений. До сих пор понятие качества не рассматривалось как критерий или характеристика свойств с точки зрения потребителя. Поэтому под повышением качества работы или эксплуатации следует понимать не только непосредственно инженерно-технические решения по отдельным существующим вопросам или просто корректную эксплуатацию, но и совокупность инжиниринговой, целостно-экономической и управленческой деятельности, направленной в целом на повышение качества используемого оборудования при производстве и эксплуатации. Достижение этой задачи достаточно трудоемко — необходимы средства и мощности, а порой нестандартные решения.

Обратимся к опыту ОАО «Татнефть». В Альметьевской ЦБПО ЭПУ был создан отдельный структурный ресурс — служба технологического сопровождения ремонта, эксплуатации и анализа работы УЭЦН. Главной задачей службы является постоянный контроль за проведением работ по подбору УЭЦН к скважине, подготовке скважины, проверке демонтажно-монтажных работ, выводу на режим и освоению, текущей эксплуатации и анализу работы, выработке предложений по повышению показателей работы УЭЦН. Что привело специалистов к этому шагу? Проанализировав преждевременные ремонты, они пришли к выводу, что дальнейшее выполнение просто «хорошего» ремонта уже не сможет принести результатов. Необходимо подготовить полноценную программу по развитию эксплуатации оборудования и обслуживания. Для этого понадобилась концентрация кадровых и материальных ресурсов. В техническом плане проводилось внедрение и подконтрольная эксплуатация новых разработок. В частности прошла опытно-промысловые испытания конструкция УЭЦН05-100-1400 с вентильным электродвигателем, проведены доводка по надежности герметизации токоввода и т. д.

Альтернативным организационным методом можно считать не просто мониторинг действующего оборудования в конкретных службах или подразделениях, а определение углубленного и интегрированного решения. К такому выводу пришли в техническом департаменте ОАО «ТНК» в начале 2001 г., чему предшествовали исследования эффективности применения различного оборудования с 1999 г. Итогом работы стала «Программа роста наработки на отказ механизированного фонда скважин ОАО “ТНК” на 2001–2003 годы». На практике это дало только за 5 месяцев 2002 г. на 37% аварий меньше, чем за этот же период 2001 г. Текущий уровень наработки на отказ скважин, эксплуатируемых УЭЦН, в целом по компании составлял 344 суток, что на 20% выше уровня наработки на отказ января 2001 г. (рис. 2). Среднегодовой уровень «полетов» в период с 1999 по 2002 гг. снизился на 34%. Технические специалисты также произвели отсев виброгасителий и щелевых фильтров, устанавливаемых на корпусе компенсатора, противополетные хомуты различных конструкций, магнитные активаторы, антирезонансные промежуточные опоры насоса, показавшие малую эффективность.

Роль сервиса в деле повышения качества работы УЭЦН по множеству параметров велика, поэтому российские производители уделяют повышенное внимание этому вопросу. В свою очередь, эксплуатационники стараются формировать единую техническую политику в области технологии ремонта и обслуживания оборудования на всех производственных предприятиях. Одна из особенностей сервиса УЭЦН в России в традиционном наборе услуг заключается в том, что он осуществляется на определенной территории и сильно привязан к ремонтным мощностям. Удаление промыслов от ремонтных предприятий более чем на 200–250 км заметно увеличивает стоимость услуг, снижает оперативность управления и качество работ. В конечном итоге эффективность сервисных структур у добывающих компаний во многом зависит от месторасположения базовых ремонтных предприятий. Рост наработки на отказ — как один из главных факторов качества эксплуатации — должен быть заложен при проектировании и дальнейшем сопровождении оборудования производителем. Говоря о выполнении сервисных работ, также необходимо учитывать ряд условий:

1. Соблюдение технологии ремонта. Залогом постоянной гарантии срабатывания этого критерия качества является наличие сертификации по международным стандартам ISO и API. Способность персонала воспринимать требования системы управления качеством и умение ей воспользоваться для достижения максимально возможных результатов поддерживаются несколькими приемами.

2. Регулярные проверки качества ремонта в присутствии заказчика случайными выборками со склада готовой продукции.

3. Жесткая экономическая ответственность за некачественное выполнение договорных обязательств. Для яркой демонстрации прецедентов достаточно сказать о порывах диафрагм гидрозащит, которые происходят в некоторых случаях до истечения гарантийного срока, — как в новых установках, так и в отремонтированных. Еще одну важную роль играет процесс роста наработки оборудования на отказ, он очень четко оголяет конструктивные недостатки оборудования, поскольку, когда рост наработки приближается к среднему ресурсу конструктивного недостатка, частота отказов по ним возрастает и явно тормозит дальнейший рост наработки. Пример: снизилась частота отказов по кабелю, это объясняется возросшим количеством закупаемого теплостойкого кабеля, ресурс которого явно выше обычного, с полиэтиленовой изоляцией — возросла наработка, но при этом возросло число отказов по гидрозащите, значит, следует обратить внимание на нее.

4. Качество закупаемого оборудования запасных частей и материалов для ремонта и обслуживания установок. Необходимо остановиться на одном, принципиально важном факте — возросшее многообразие типоразмеров, конструктивное разнообразие насосов. Еще рано судить, чем завершатся поиски наиболее совершенных конструктивных решений в соотношении «качество/цена». Исследования ООО «Лукойл Западная Сибирь» выявили иную проблему — корректность определения рекомендуемых рабочих зон насосов. К рассмотрению были взяты наиболее используемые в ТПП «Когалымнефтегаз» и «Лангепаснефтегаз» насосы ВНН5-25 (НОВОМЕТ), ТD-280 (ИСП США), ЭЦН550, ЭЦН5-80, ЭЦН5-125 (АЛНАС) за период 1999–2001 гг. По данным эксплуатации, были построены зависимости наработки на отказ и подач с интервалами 1 м3 для рассматриваемых типоразмеров ЭЦН. Выводы, сделанные по результатам графиков, говорят о концентрации максимальных наработок в интервалах подач, смещенных значительно правее рекомендуемых рабочих зон паспортами заводов, особенно это касается левых границ. Использование ЭЦН в рекомендуемых интервалах позволит более эффективно использовать установки и повысить наработку на отказ.

5. Квалификация персонала. Необходимо добиться, чтобы процесс обучения органично вписался в производственный процесс, носил не периодический, а постоянный, непрерывный характер, вот почему процедура повышения профессионального мастерства является одной из самых сложных и чаще всего подвергается совершенствованию. Примером одного из современных способов обучения персонала является создание учебных медиаприложений (фильмов, роликов) с тематикой по наиболее важным и трудно усваиваемым темам, прежде всего для персонала отдаленных участков.

6. Соотношение гарантийных обязательств. Увеличение гарантийного срока эксплуатации производителем должно соответствовать возросшему ресурсу компонентов и установки. Также желательно учитывать прямые затраты — стоимость текущего ремонта скважин, стоимость ремонта УЭЦН в ремонтном предприятии. Только в таком случае будут реально возмещаться материальные ресурсы, связанные с заводским браком. При этом не надо забывать о насыщенности рынка данным видом оборудования и возросшей конкуренции между заводами-поставщиками.

7. Экономическая политика. Здесь хотелось бы отметить, что никакой сервис не может быть успешным, если не опирается на взаимный экономический интерес партнеров. Для соблюдения интересов можно использовать следующие условия при составлении договоров, подрядов на оказание услуг по ремонту и промысловому обслуживанию: а) пересмотр расценок за выполняемые услуги не чаще одного раза в квартал; б) взаимные экономические санкции за случаи, когда стороны несут непредусмотренные технологией работ потери и ущербы; в) регламентированный порядок заказа, передачи, учета, отчетности по движению, списанию и возврату списанного оборудования. При создании новых конструкций производителю необходимо помнить, что «ценность» оборудования складывается из соотношения «качество/цена». Необходимо применение технологических решений и материалов, которые не ухудшают, а улучшают соотношение «ценность = качество/цена».

В серийно выпускающихся УЭЦН техническая документация зачастую практически не содержит информации о предельных состояниях узлов и деталей — критериях усталостной прочности и износостойкости. Тем не менее, они также влияют на качество функционирования погружного оборудования в целом. Каждое предельное состояние УЭЦН характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние установки, а также качественных признаков, для которых не применяются количественные оценки. Номенклатура и пределы допустимых изменений должны устанавливаться. Решая эту задачу, необходимо знать и соотносить процессы, приводящие к отказам, т. е. понять физическую природу отказов.

Очевидные явления, такие, как изнашивание радиальных опор, абразивное воздействие частиц в перекачиваемой жидкости, являются взаимосвязанными процессами деформирования и усталостного повреждения, а также трения и изнашивания. Исследования, проведенные в Институте машиноведения имени А.А. Благонравова РАН, выявили зависимость количества отказов по фланцево-болтовым соединениям и наработке на отказ насосов. Благодаря созданию физической модели удалось ввести понятие «ресурсный крепеж» и установить нормы циклической долговечности. Результатом применения этого в ОАО «Сибнефть» стало уменьшение общего количества «полетов» с 97 в 2000 г. до 74 в 2001 г. Наработка на отказ выросла более чем на 30 суток. По данным ЗАО «Лукойл ЭПУ–Сервис», в I квартале 2002 г. из 18 отказов только один (5%) произошел по болтам межсекционного крепления (для сравнения: количество отказов по крепежу в 2001 г. составило 28%, в 1999 г. — 50% .

В этой связи рекомендации специалистов таковы, что заводам-изготовителям оборудования необходимо устанавливать только один параметр предельного состояния — значение циклической долговечности крепежа или фланца, которое должно быть подтверждено испытаниями. Учитывая опыт применения, а также результаты моделирования предельных состояний УЭЦН, можно утверждать, что «полет» как отказ установки по критерию прочности может быть ликвидирован. Для этого необходимо выполнить два условия: ввести в техническую документацию на фланцевые и корпусные детали требования по усталостной прочности и повысить износостойкость пар трения с целью снижения динамических нагрузок на детали корпуса. Также важным аспектом повышения качества надежности УЭЦН по критерию прочности является технологическая дисциплина при сборке насоса.

Очевидно, что на работу установки в скважине серьезно влияет выбор ее параметров и компоновки в соответствии с промысловыми данными, а также с категориями сложности эксплуатации. Повсеместное внедрение программного обеспечения для подбора насосного оборудования служит существенным подспорьем решения одной из главных задач и снижает риск ошибок на промыслах. Хотелось бы отметить одну из российских разработок в этой сфере, которая серьезно повлияла на качество работы инженеров и оперативное принятие решений. Российские компании нуждались в отечественном, грамотно сделанном продукте. Программа «Автотехнолог», разработанная коллективом кафедры «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности» университета нефти и газа им. Губкина, достойно конкурирует с западными разработками, такими как Oil Pump, FloSystem 3. Интуитивно понятный интерфейс, наличие встроенной справочной базы, а также возможность индивидуализации для заказчика в соответствии с используемым оборудованием делает ее незаменимой в работе. Ряд крупных российских компаний уже оценил возможности этой разработки в течение последних четырех лет. Примечательно, что процесс обучения на кафедре с третьего курса проходит с обязательным выполнением заданий по подбору УЭЦН. Студенты соотносят результаты «ручного» и «машинного» подбора, пытаются принять полноценное инженерное решение. Обучение современным разработкам программного обеспечения максимально интегрирует будущих специалистов в отрасль, влияет на качество полученных знаний, что делает выпускников привлекательными для компаний. Знание «Автотехнолога» является плюсом для работодателя, экономит деньги на дополнительное обучение.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!