Применение преобразователей частоты для насосов, эксплуатируемых в системах повышения пластового давления
Одним из основных способов повышения нефтеотдачи пластов является закачка в него воды. Для этого на месторождениях создаются отдельные производства, технологическая схема которых состоит из следующих составляющих:
- Установки предварительной подготовки воды.
- Резервуарные парки.
- Водозаборные скважины.
- Открытые водозаборы.
- Насосные станции 1,2 и при необходимости 3 уровня.
- Кустовые насосные станции (КНС).
- Системы водоводов.
- Нагнетательные скважины.
Установлено, что расход электроэнергии для работы насосов системы ППД может достигать 30% от количества энергии, потребляемого все нефтяным месторождением в целом. Поэтому нефтяники постоянно используют новые способы экономии энергоресурсов. Особенно это актуально для отдалённых месторождений, где отсутствует высоковольтные сети Единой энергетической системы. В таких местностях нефтяники вынуждены строить собственные электростанции.
ЦНС для ППД подбирают с учётом необходимого объёма закачки жидкости в пласт, а также расчётного давления закачки.
На насосных станциях первых уровней, а также на КНС используются центробежные насосы секционного типа (ЦНС). Производительность таких установок составляет от 10 до 2000 куб. м/час. Величина напора достигает 2500 м.
На некоторых месторождениях получили распространение также погружные центробежные установки (УЭЦН).
В качестве привода используют асинхронные и синхронные электродвигатели мощностью от 130 до 4000 КВт, напряжением до 6 КВ.
Такие мощные насосные агрегаты, как правило, эксплуатируются в тяжёлых условиях. Затраты на обслуживание и, особенно на ремонт ЦНС, составляют значительную величину.
До недавнего времени регулировку ЦНС, применяемых для закачки воды в пласт, осуществляли 3 основными способами:
- дросселирование (штуцерование);
- перепуск (байпасирование);
- изменение характеристик сети (увеличение сопротивления).
Все эти способы связаны с изменением гидравлических характеристик всей системы. Такое регулирование отличается достаточно резкими изменениями свойств потока перекачиваемой жидкости, высокой вероятностью гидроудара и сопровождающейся при этом перегрузкой электродвигателей и потерями мощности. Несмотря на высокий уровень автоматизации, при таких регулировках многое зависит от правильных действий оператора. Так называемый «человеческий фактор» является причиной 90% нештатных и аварийных ситуаций, связанных с нарушением технологического режима работы насосных установок.
Внедрение преобразователей частоты или частотно-регулируемых приводов (ЧРП) для электродвигателей ЦНС, работающих в системе ППД, является на сегодняшний день наиболее эффективным методом экономии энергоресурсов.
Регулирование системы повышения нефтеотдачи пластов с помощью преобразователей частоты имеет ряд неоценимых преимуществ. Приведём самые основные из них.
- Плавный запуск и постепенное изменение режима работы насосных агрегатов. При этом исключается негативное воздействие на питающую сеть.
- Минимальное участие оператора. При этом исключаются нарушения технологического режима вследствии «человеческого фактора».
- Плавная характеристика изменения частоты вращения вала. В этом случае расход жидкости автоматически поддерживается в требуемом диапазоне при работе на полностью открытые задвижки.
- Значительная экономия электроэнергии.
- Увеличение межремонтного периода работы ЦНС.
Существуют и другие, менее значительные достоинства преобразователей частоты.
Опыт внедрения ЧРП на ряде месторождений Западной Сибири показал, что преобразователи частоты позволяют снизить затраты электроэнергии на 15%. Кроме того, межремонтный период работы центробежных насосов системы ППД в этом случае увеличился вдвое.
Таким образом, при относительно небольших первоначальных расходах на монтаж преобразователей частоты, окупаемость такого оборудования составляет менее 2 лет. При этом на срок окупаемости самое значительное влияние оказало не экономия электроэнергии, а увеличение периода работы ЦНС до следующего ремонта.
Несмотря на очевидные преимущества, ЧРП на нефтяных месторождениях пока ещё не нашли достаточного широкого распространения. Но спрос на такие преобразователи уже существует. Поэтому несколько отечественных предприятий начали серийный выпуск ЧРП для нефтяной промышленности.