Оценка надежности насосного оборудования нефтяных скважин (УЭНЦ) и сокращение времени межремонтных периодов оборудования

Установка электроцентробежного насоса УЭЦН (в английской терминологии ESP - electric submersible pump) используется в России и мире для промышленной добычи нефти из скважин.

С помощью УЭЦН добывается порядка 80% всей нефти в России.

УЭЦН состоит из погружной части, спускаемой в скважину вертикально на колонне насосно-компрессорных труб НКТ, и наземной части соединенные между собой погружным силовым кабелем.

Критическим моментом является внезапный выход УЭЦН из строя и связанные с этим производственные и финансовые потери.

УЭЦН включает следующие основные узлы, каждый из которых может выйти из строя:

• ЭЦН - электроцентробежный насос;
• ПЭД - погружной электродвигатель;
• Гидрозащита (протектор);
• Кабель;
• Газосепаратор.

ЭЦН (электроцентробежный насос) – ключевой элемент установки, который собственно и осуществляет подъем пластовой жидкости из скважины на поверхность.

Основные характеристики ЭЦН – это дебит и напор, поэтому в названии каждого насоса присутствуют эти параметры.

Например, ЭЦН-60-1200 перекачивает 60 м3/сут жидкости с напором 1200 метров.

ПЭД (погружной электродвигатель) представляет собой асинхронный электродвигатель, заполненный специальным маслом.

Гидрозащита – элемент, отделяет электродвигатель, заполненный маслом, от насоса, заполненного пластовой жидкостью и передает вращение от двигателя к насосу.

Кабель, с помощью которого к погружному электродвигателю подводится электроэнергия.

Газосепаратор – используется для снижения количества газа на входе в насос. Газосепаратор служит для отделения газа из добываемой смеси, с помощью центробежной силы.

Если необходимости в снижении количества газа нет, то используется простой входной модуль, через который в насос поступает скважинная жидкость.

Отличительная особенность эксплуатации насосно-компрессорной трубы – жесткие условия эксплуатации, наличие постоянных механических нагрузок и взаимодействия агрессивных сред. Трубы насосно-комперссорные подвергаются постоянному воздействию эрозии и коррозии.

Частью погружного оборудования является погружной кабель (КПБП) представляющий собой плоский бронированный трёхжильный кабель, длина которого зависит от глубины спуска погружной части УЭЦН.

Ведущие производители УЭЦН в России: Новомет, г. Пермь; Борец, г. Москва; Алнас, г. Альметьевск; Алмаз, г. Радужный; Ижнефтепласт, г. Ижевск.

Важным вопросом является прогнозирование наступления отказов различных элементов УЭНЦ и планирование проведения профилактических работ.

Ключевым вопросом повышения эффективности нефтедобычи является уменьшение межремонтного периода эксплуатации нефтедобывающего оборудования, сравнение оборудования разных производителей, работающих в разных технологических режимах и разных геологических условиях.

Исходным пунктом является база данных по мониторингу отказов УЭНЦ, на основе которой проводится анализ Вейбулла и оценивается функция надежности оборудования.

Статистические методы анализа данных позволяют решить весь спектр задач, связанных с эксплуатацией УЭНЦ, в частности:

• проводить всесторонний анализ функционирования УЭНЦ;
• оценивать надежность УЭНЦ и отдельных узлов на основе реальных данных;
• строить  предсказательные модели функционирования УЭНЦ в зависимости от свойств среды и технологических режимов;
• оптимизировать время межремонтного периода и проведения профилактических работ;
• сравнивать оборудование различных производителей и т.д.

При анализе реальных данных о функционировании УЭНЦ используется весь спектр современных статистических методов: описательный анализ и группировка, анализ надежности, регрессионные модели Кокса, анализ Вейбулла, общие линейные и нелинейные модели, кластерный, факторный, дискримиантный анализ, нейронные сети и др.

Подробную информацию по данному кейсу можно получить у технических специалистов StatSoft.