В статье представлена краткая информация об инновационном проекте в области роторно-вихревых насосов (РВН), который осуществляют российские машиностроительные компании. Его цель вывод на рынок нового роторно- вихревого насосного оборудования для основных технологических блоков разработки трудно извлекаемых ресурсов нефти.
Роторно-вихревые машины
РВН являются наиболее продвинутой частью проектов в области роторно-вихревых машин (РВМ), изобретенных в России в конце прошлого века. Исследования, опытные конструкторские и производственные работы, а также продвижение принципиально новой машиностроитель ной продукции на рынок ведутся авторами РВМ в содружестве с заинтересованными отечественными предприятиями в течение последних двадцати лет.
Проекты в области РВМ являются комплексными инновациями, поскольку выполняются параллельно по различным видам и типам роторно-вихревых энергетических машин (насосов, турбин и компрессоров), каждая из которых является самостоятельным объектом производства, продаж и применения. Кроме того, логическим продолжением разработок РВМ различных видов являются многокомпонентные программы: например, создание технологических комплексов ТУРБОЛИФТ для добычи трудно- извлекаемых нефтей.
Важной частью проектов является поиск и применение для производства РВМ и их элементов прогрессивных промышленных технологий, которые весьма часто являются самостоятельны ми нововведениями. Параллельно с этим создаются новые производственные структуры по выпуску РВМ.
Перспективность РВН как конструкционной схемы показали уже первые НИОКР, выполненные на Московском заводе «Борец» и в Особом конструкторском бюро бесштанговых насосов в 1980-1990-х годах. Эти исследования доказали, что РВН обеспечивают в компактных рабочих объемах высокую интенсивность передачи энергии при сравнительно низких гидравлических и механических потерях.
РВН (рисунок 1) занимают промежуточное положение между лопаточными и поршневыми насосами, сочетая положительные свойства каждого из этих двух типов. Их хорошие массогабаритные характеристики являются следствием высокого удельного напора, развиваемо го роторно-вихревой ступенью. По этой причине основные габаритные размеры (например, осевая длина) и масса роторно-вихревого насоса в 2-3 раза меньше, чем у ближайших аналогов (рису нок 2).
Следовательно, появляется возможность создать эффективное насосное оборудование для сложных условий его размещения в зоне эксплуатации (например, в скважинах большой кривизны, при морской добыче и т.д.) - то есть, для случаев, где традиционные конструкции не всегда применимы.
Второй принципиальной чертой РВН является сравнительно низкие затраты энергии (рису нок 3). Это преимущество может достигать 20-процентных пунктов в широком диапазоне практических применений (например, в сравнении с малорасходными скважинными центробежными насосами).
Благодаря этим факторам РВН обладают высокими конкурентными качествами в важных традиционных секторах насосного рынка, а также являются основой в плане формирования новых рыночных секторов.
В исследованиях и разработках РВН исторически сложилось несколько этапов.
Исследования и начальные ОКР в области РВМ были закончены к концу 1990-х годов. В течение прошлого десятилетия были выполнены разработки, лабораторно-промышленные испытания макетных и опытных образцов, а позже и опытно-промышленных партий РВН бытового и промышленного назначения.
Отработанные на общепромышленном оборудовании конструкторские решения авторы проекта использовали на начальном этапе разработки РВН нефтепромыслового назначения (2000-2001 гг.). В частности, в период до 2003 года были созданы и испытаны в заводских и частично в промысловых условиях макетные и опытные образцы погружных РВН для нефтяных скважин со стандартными условиями. Несмотря на то, что программа испытаний РВН первой конструкционной модификации не была выполнена полностью, уникальный опыт, полученный при их разработке, стал основой концепции РВН для трудно извлекаемых запасов нефти.
Технические характеристики насосов 2 РВНМ
Обозначение насосов
Номинальные параметры
Мощность привода, кВт
Число оборотов, об/мин.
Длина, мм
Масса, кг.
Подача м3/сутки
Насосы 2РВНМ5У для скважин с внутренним диаметром не менее 123,7 мм
2РВНМ5У-50-800 (2500)
800-2500
16-63
2480-4640
87-163
2РВНМ5У-40-800 (2500)
800-2500
12-45
2400-4540
85-157
Насосы 2РВНМ5 для скважин с внутренним диаметром не менее 121,7 мм
2РВНМ5-30-800 (2500
800-2500
12-45
2460-4590
84-155
2РВНМ5-20-800 (2500)
800-2500
12-45
2380-4510
81-147
Насосы 2РВНМ4 для скважин с внутренним диаметром не менее 112 мм
2РВНМ4-20-800 (2200)
800-2200
12-45
2330-4190
77-131
2РВНМ4-10-800 (2200)
800-2200
12-45
2320-4050
76-128
Место испытаний
Показатели эксплуатации скважин роторно-вихревыми насосами РВНМ
Средняя наработка ЭЦН (до пуска РВНМ)
Отношение показателей
РВНМ и ЭЦН
Тип насосов, заводской номер
Дата начала испытания
Наработка, суток
Томскнефть, куст 17А, скв.662
2РВНМ5У 50-1500,
№051-002
14.04.2006
402 (текущая на 21.05.07)
5,3
насос в работе
часто ремонтируемый фонд
Томскнефть,
куст 89, скв.94
2РВНМ5У 50-2500,
№051-001
16.04.2006
из бездействующего
фонда
нет данных
для сравнения
ЧРФ (высокое солеотложение)
Томскнефть,
куст 72, скв.106
2РВНМ4У 15-1500,
№ 0002-06
13.10.2006
0,8
часто ремонтируемый фонд
Нижневартовскнефть,
куст 217, скв.2630
2РВНМ5У 50-1800,
№61002
15.09.2006
2,1
часто ремонтируемый фонд
Нижневартовскнефть, куст 643, скв.13197
2РВНМ5У 50-1500, №51003
14.09.2006
1,4
часто ремонтируемый фонд
Нижневартовскнефть, куст 217, скв.6072
2РВНМ5У 50-1800, №61003
12.09.2006
|
1,8
освоение после ГРП
Нижневартовскнефть, куст 1226, скв.12329
2РВНМ5У 50-1800, №61004
09.10.2006
45 освоение после перестрела
(до перестрела)
0,2
Самотлорнефть, куст 513, скв.14704
2РВНМ5У 50-1500, №61001
11.09.2006
33 освоение после ГРП
307 (до ГРП)
0,1
Печоранефтегаз, куст 15, скв. 154 и 116
2РВНМ4У 15-1500,
№ 0003-06
05.02.2007
63*(текущая на 21.05.07)
-
нет данных для сравнения, насос в работе
* Насос отработал 36 суток на очистке скважины 154 промыт. 23.04.07 спущен без ремонта в скважину 116, глинистых отложений. После отказа ввиду засорения проточной части насос поднят и после ввода в эксплуатацию показал паспортные характеристики.
РВН (рисунок 1) занимают промежуточное положение между лопаточными и поршневыми насосами, сочетая положительные свойства каждого из этих двух типов. Их хорошие массогабаритные характеристики являются следствием высокого удельного напора, развиваемо го роторно-вихревой ступенью. По этой причине основные габаритные размеры (например, осевая длина) и масса роторно-вихревого насоса в 2-3 раза меньше, чем у ближайших аналогов (рису нок 2).
Следовательно, появляется возможность создать эффективное насосное оборудование для сложных условий его размещения в зоне эксплуатации (например, в скважинах большой кривизны, при морской добыче и т.д.) - то есть, для случаев, где традиционные конструкции не всегда применимы.
Второй принципиальной чертой РВН является сравнительно низкие затраты энергии (рису нок 3). Это преимущество может достигать 20-процентных пунктов в широком диапазоне практических применений (например, в сравнении с малорасходными скважинными центробежными насосами).
Благодаря этим факторам РВН обладают высокими конкурентными качествами в важных традиционных секторах насосного рынка, а также являются основой в плане формирования новых рыночных секторов.
В исследованиях и разработках РВН исторически сложилось несколько этапов.
Исследования и начальные ОКР в области РВМ были закончены к концу 1990-х годов. В течение прошлого десятилетия были выполнены разработки, лабораторно-промышленные испытания макетных и опытных образцов, а позже и опытно-промышленных партий РВН бытового и промышленного назначения.
Отработанные на общепромышленном оборудовании конструкторские решения авторы проекта использовали на начальном этапе разработки РВН нефтепромыслового назначения (2000-2001 гг.). В частности, в период до 2003 года были созданы и испытаны в заводских и частично в промысловых условиях макетные и опытные образцы погружных РВН для нефтяных скважин со стандартными условиями. Несмотря на то, что программа испытаний РВН первой конструкционной модификации не была выполнена полностью, уникальный опыт, полученный при их разработке, стал основой концепции РВН для трудно извлекаемых запасов нефти.
