Анализ технического состояния элементов передачи и потребления электроэнергии электротехнического комплекса электропогружных установок нефтедобычи

Page 1
background image

Page 2
background image

112

Анализ технического состояния 
элементов передачи и потребления 
электроэнергии электротехнического 
комплекса электропогружных 
установок нефтедобычи

УДК

 621.3.07:621.316

Романов

 

В

.

С

.,

аспирант

 

кафедры

 «

Автомати

-

зированные

 

электроэнергетические

 

системы

» 

ФБГОУ

 

ВО

 «

СамГТУ

» 

Гольдштейн

 

В

.

Г

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

«

Автоматизированные

 

электро

-

энергетические

 

системы

»

ФБГОУ

 

ВО

 «

СамГТУ

»

Васильева

 

Н

.

С

.,

старший

 

преподаватель

 

кафедры

 

«

Инженерная

 

графика

»

ФБГОУ

 

ВО

 «

СамГТУ

»

Состояние

 

и

 

уровень

 

качества

 

эксплуатации

 

электротехнического

 

комплекса

 

погружного

 

электрооборудования

 

нефтяных

 

месторождений

 

напрямую

 

зависит

 

от

 

безаварийной

 

и

 

надежной

 

работы

 

составляющих

 

элементов

 

оборудования

 

скважины

в

 

особенности

 

систем

 

передачи

распределения

 

и

 

потребления

 

электроэнергии

основными

 

из

 

них

 

являются

 

погружные

 

электродвигатели

 (

ПЭД

и

 

погружная

 

кабельная

 

линия

 (

ПКЛ

).

Погружное

 

электрооборудование

 (

ПЭО

нефтедобычи

в

 

том

 

числе

 

ПЭД

 

и

 

ПКЛ

 

при

 

экс

-

плуатации

 

подвержены

 

влиянию

 

обширного

 

количества

 

внешних

 

факторов

 

и

 

воз

 

дей

-

ствий

их

 

эксплуатация

 

сопряжена

 

с

 

разнообразными

 

режимами

 

работы

Для

 

полу

-

чения

 

сведений

 

об

 

их

 

техническом

 

состоянии

 

используют

 

данные

 

статистики

 

отказов

 

экс

 

плуатации

Можно

 

утверждать

что

 

этот

 

метод

 

анализа

 

состояния

 

объекта

 

является

 

наи

 

более

 

приемлемым

 

для

 

получения

описания

 

и

 

выражения

 

в

 

количественном

 

экви

-

валенте

 

показателей

 

надежности

 

ПЭО

Для

 

полного

 

представления

 

о

 

текущем

 

состоянии

 

парка

 

ПЭО

в

 

том

 

числе

 

ПЭД

 

и

 

ПКЛ

 

в

 

статье

 

приведены

 

результаты

 

статис

 

тического

 

ана

-

лиза

 

его

 

аварийности

На

 

текущий

 

момент

 

произведен

 

сбор

 

и

 

анализ

 

данных

 

по

 

техноло

-

гическим

 

нарушениям

 

на

 

предприятиях

 

нефтедобычи

 

с

 

выработкой

 

рекомендаций

 

по

 

по

-

вышению

 

надежности

 

электротехнического

 

комплекса

 

ПЭО

 

нефтедобычи

.

Ключевые

 

слова

:

системы

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электроэнергии

погружное

 

электро

-

оборудование

погружные

 

электро

-

двигатели

погружная

 

кабельная

 

линия

нефтедобыча

надежность

статистика

 

отказов

технологические

 

нарушения

Keywords:

transmission and distribution systems, 
submersible electrical equipment, 
submersible electric motors, 
submersible cable line, oil production, 
reliability, failure statistics, technological 
violations

Т

радиционно

 

в

 

экономи

-

ке

 

Российской

 

Федера

-

ции

 

нефтедобывающая

 

отрасль

 

является

 

стра

-

тегически

 

важной

 

частью

В

 

по

-

следние

 

десятилетия

 

происхо

-

дит

 

интенсивное

 

освоение

 

новых

 

и

 

эксплуатация

 

действующего

 

фонда

 

месторождений

Обеспе

-

чение

 

экономически

 

эффектив

-

ной

 

работы

 

электротехнических

 

комплексов

  (

ЭТК

нефтедобычи

 

является

 

реализацией

 

положе

-

ний

 

Федерального

 

закона

  «

Об

 

электроэнергетике

». 

Ограничения

 

по

 

финансированию

сложившие

-

ся

 

в

 

современных

 

экономических

 

условиях

и

 

недостатки

 

органи

-

зационно

-

финансовой

 

системы

 

управления

 

в

 

нефтяной

 

отрасли

 

привели

 

к

 

тому

что

 

износ

 

электро

-

погружных

 

установок

  (

ЭПУ

и

 

по

-

гружных

 

электродвигателей

 (

ПЭД

как

 

наиболее

 

ответственного

 

узла

 

ЭПУ

 

достиг

 70% 

и

 

более

 [1]. 

Это

 

предопределяет

 

необхо

-

димость

 

разработки

 

инноваци

-

онных

 

подходов

 

к

 

применению

 

погружного

 

электрооборудова

-

ния

  (

ПЭО

на

 

всех

 

этапах

 

его

 

жизненного

 

цикла

 (

ЖЦ

для

 

сба

-

лансированного

 

решения

 

при

 

стратегическом

 

выборе

замена

 

старого

 

ПЭО

 

на

 

новое

 

или

 

полно

-

масштабный

 

ремонт

 [2].

Решение

 

ключевых

 

задач

свя

-

занных

 

с

 

комплексным

 

обеспече

-

нием

 

надежности

 

электроснабже

-

ния

 

ЭПУ

 

и

 

ПЭД

 

на

 

экономически

 

обоснованном

 

уровне

 

произво

-

дится

 

с

 

помощью

 

современных

 

методов

 

и

 

средств

 

повышения

 

надежности

 

работы

 [3, 4] 

и

 

со

-

вершенствования

 

организации

 

эксплуатации

 

всей

 

системы

 

ПЭО

Они

 

в

 

значительной

 

мере

 

исполь

-

зуют

 

известные

 

подходы

 

на

 

осно

-

ве

 

математического

 

моделирова

-

ния

 [5].

Построение

 

математических

 

моделей

 

в

 

теории

 

и

 

приложе

-

ниях

 

анализа

 

надежности

 

ЭТК

 

в

 

электрических

 

сетях

 

и

 

систе

-

мах

 

электроснабжения

  (

ЭССЭ

производится

 

с

 

помощью

 

веро

-

ятностных

 

статистических

 

описа

-

ний

 

и

 

распределений

 [6]. 

Надеж

-

ность

как

 

комплекс

 

технических

 

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ


Page 3
background image

113

и

 

технологических

 

характеристик

 

ЭССЭ

характеризуют

 

факторы

повреждаемость

 

оборудования

 

(

поток

 

отказов

), 

продолжитель

-

ность

 

бесперебойной

 

работы

 (

на

-

работка

 

на

 

отказ

), 

длительность

 

перерыва

 

питания

ущерб

 

от

 

пе

-

рерыва

 

питания

 

и

 

др

Поврежда

-

емость

 

определяется

 

выходом

 

из

 

строя

 

составляющих

 

основного

 

электрооборудования

  (

ЭО

из

-

за

 

нарушений

 

регламентов

 

эксплуа

-

тации

некачественного

 

и

 

несво

-

евременного

 

технического

 

обслу

-

живания

 

и

 

ремонта

  (

ТОиР

), 

а

 

так

 

же

 

профилактики

некорректных

 

и

 

ошибочных

 

действий

 

обслужи

-

вающего

 

персонала

 («

человече

-

ский

 

фактор

»), 

опасных

 

внешних

 

и

 

внутренних

 

физических

 

воздей

-

ствий

 

и

 

пр

. [7].

Получение

 

и

 

обработка

 

ста

-

тистической

 

информации

 

для

 

анализа

 

технического

 

состояния

 

НГДП

 

необходима

 

для

 

следующих

 

целей

во

-

первых

для

 

установле

-

ния

 

причины

 

технологического

 

на

-

рушения

 

или

 

отказа

устранения

 

этой

 

причины

 

и

 

недопущения

 

схо

-

жей

 

неисправности

 

при

 

дальней

-

шей

 

эксплуатации

 [8]; 

во

-

вторых

для

   

оценки

 

причиненного

 

ущер

-

ба

связанного

 

с

 

простоем

 

обору

-

дования

 

и

 

затратами

 

на

 

восста

-

новление

 

и

 

ремонт

в

-

третьих

для

 

внесения

 

корректив

 

в

 

програм

-

мы

 

технического

 

обслуживания

 

и

 

ремонта

 

с

 

целью

 

исключения

 

часто

 

выявляемых

 

отказов

 

и

 

на

-

рушений

в

-

четвертых

для

 

опре

-

деления

 

наиболее

 

слабых

 

эле

-

ментов

 

конструкции

снижающих

 

ее

 

надежность

 

и

 

наиболее

 

не

-

благоприятных

 

режимов

 

работы

 

оборудования

в

-

пятых

для

 

уста

-

новления

 

научных

 

и

 

практических

 

требований

 

к

 

уровню

 

надежности

 

ЭПУ

 

и

 

ПЭД

разработанных

 

на

 

основании

 

статистики

 

нарушений

 

и

 

отказов

 

эксплуатируемого

 

обо

-

рудования

 

с

 

целью

 

определения

 

степени

 

риска

 

для

 

действующих

 

установок

.

Электротехнический

 

комплекс

 

электропогружных

 

установок

 

для

добычи

 

нефти

 

представляет

 

со

-

бой

 

комплекс

 

технологически

 

вза

-

и

 

мосвязанного

 

наземного

 

и

 

под

-

земного

 

оборудования

 

распреде

-

ления

 

и

 

передачи

 

электроэнергии

К

 

наземному

 

оборудованию

 

отно

-

сятся

комплектная

 

трансформа

-

торная

 

подстанция

 (

КТП

), 

станция

 

управления

повышающий

 

транс

-

форматор

кабельная

 

эстакада

клеммная

 

коробка

 

и

 

устьевая

 

арматура

 [9]. 

Из

 

основных

 

узлов

 

подземного

 

оборудования

 

можно

 

выделить

погружной

 

электродви

-

гатель

гид

 

розащиту

 

ПЭД

уста

-

новку

 

электроцентробежного

 

на

-

соса

  (

УЭЦН

), 

погружной

 

кабель

Главной

 

задачей

 

исследования

выполненного

 

в

 

рамках

 

данной

 

работы

является

 

анализ

 

техни

-

ческого

 

состояния

 

ЭТК

 

ПЭО

 

сква

-

жины

основанный

 

на

 

изучении

 

и

 

систематизации

 

сведений

 

о

 

тех

-

нологических

 

нарушениях

Отка

-

зы

связанные

 

с

 

выходом

 

из

 

строя

 

наземного

 

оборудования

 

ЭТК

 

ПЭО

 

нефтедобычи

носят

 

част

-

ный

 

характер

являются

 

немного

-

численными

 

и

 

служат

 

следстви

-

ем

 

отказов

 

подземной

 

части

 

ЭПУ

 

[4, 6]. 

Поэтому

 

предметом

 

иссле

-

дования

 

служит

 

непосредственно

 

оборудование

 

подземной

 

части

 

ЭТК

 

ПЭО

отличающееся

 

высокой

 

степенью

 

аварийности

 [1, 7, 10]. 

Информационной

 

базой

 

послу

-

жила

 

выборка

 

технологических

 

нарушений

связанных

 

с

 

выходом

 

из

 

строя

 

основных

 

узлов

 

ЭПУ

 

на

 

нефтяных

 

месторождениях

 

в

 

ус

-

ловиях

 

Поволжского

 

региона

 

на

 

предприятиях

 

АО

 «

Самаранефте

-

газ

» 

за

 

период

 

наблюдений

 

с

 2013 

по

 2017 

год

Нарушения

 

система

-

тизированы

 

по

 

группам

в

 

зависи

-

мости

 

от

 

отказавшего

 

элемента

 

ЭПУ

 

произведен

 

анализ

 

и

 

постро

-

ены

 

диаграммы

 

отказов

.

Конкретный

 

пример

 

диаграм

-

мы

представленный

 

на

 

рисун

-

ке

 1, 

наглядно

 

иллюстрирует

 

количественное

 

соотношение

 

отказов

 

основных

 

конструктив

-

ных

 

элементов

 

ЭПУ

Наибольшее

 

количество

 

технологических

 

на

-

рушений

 

приходится

 

на

 

электри

-

ческую

 

часть

 

ЭПУ

 — 

более

 50%. 

Данная

 

статистика

 

подтвержда

-

ет

 

информацию

 

из

 

технических

 

литературных

 

источников

что

 

наиболее

 

слабыми

 

элементами

 

системы

  «

ЭПУ

 – 

скважина

» 

яв

-

ляются

 

погружной

 

электродвига

-

тель

 (22,70% 

отказов

и

 

погруж

-

ной

 

кабель

 (34,30% 

отказов

) [1, 3, 

11, 12].

Названные

 

диаграммы

 

позво

-

ляют

 

связать

 

временные

 

харак

-

теристики

 

отказов

 

и

 

детализацию

 

характера

 

повреждения

 

и

 

вызвав

-

ших

 

его

 

факторов

полученные

 

по

 

информационной

 

базе

с

 

типом

причинами

 

и

 

обстоятельствами

 

возникновения

 

отказов

 

для

 

каж

-

дого

 

из

 

элементов

 

ЭПУ

 [13].

Из

-

за

 

большого

 

объема

 

факти

-

ческого

 

материала

 

в

 

данной

 

рабо

-

те

 

подробно

 

проанализированы

 

отказы

связанные

 

с

 

узлами

 

ЭПУ

отвечающими

 

за

 

передачу

рас

-

пределение

 

и

 

потребление

 

элек

-

троэнергии

 — 

ПКЛ

 

и

 

ПЭД

.

Для

 

более

 

информативного

 

представления

 

статистических

 

данных

 

и

 

детального

 

анализа

 

от

-

казов

целесообразно

 

ввести

 

по

-

нятие

 

средней

 

наработки

 

на

 

отказ

 

(

T

измеряется

 

в

 

сутках

), 

которая

 

определяется

 

как

 

среднее

 

время

 

наработки

 

или

другими

 

словами

продолжительность

 

работы

 

эле

-

мента

 

между

 

отказами

 [14,15]. 

0

10

20

30

40

%

Гидрозащита

Насосно-компрессорные трубы

Погружной электродвигатель

Газосепаратор

Насос

Прочее

Кабель

15,2

8,9

22,7

0,8

17,4

0,7

34,3

Рис

. 1. 

Диаграмма

 

количества

 

отказов

 

с

 

распределением

 

по

 

элементам

 

конструкции

 

ЭПУ

 (

все

 

значения

 

в

 %)

 4 (49) 2018


Page 4
background image

114

Средняя

 

наработка

 

на

 

отказ

 

рас

-

смотрена

 

за

 2013–2017 

годы

t

ОТР

 

T

 = —, (1)

n

ОТК

где

 

t

ОТР

 — 

наработка

 

объекта

n

ОТК

 — 

число

 

отказов

.

На

 

рисунке

 2 

представлена

 

ди

-

аграмма

 

характера

 

повреждений

 

ПЭД

Причинами

 

и

 

сопутствующи

-

ми

 

обстоятельствами

 

выделен

-

ных

 

технологических

 

нарушений

 

ПЭД

 

являлись

:

 

сложные

 

условия

 

эксплуата

-

ции

 

при

 

наличии

 

разнородных

 

осложняющих

 

факторов

 — 

неоднородный

 

состав

 

и

 

свой

-

ства

 

пластовой

 

жидкости

 

в

 

сочетании

 

с

 

разнообразными

 

примесями

кривизна

 

ствола

солеотложения

 [2,16] 

и

 

т

.

п

., 

которые

 

приводят

 

к

 

засоре

-

нию

 

УЭЦН

перегрузке

 

ПЭД

 

и

 

от

 

казу

;

 

значительные

 

размеры

 

кон

-

струкции

 

в

 

сочетании

 

с

 

малым

 

поперечным

 

сечением

что

 

приводит

 

к

 

снижению

 

ее

 

жест

-

кости

;

 

большая

 

глубина

 

спуска

 

УЭЦН

 

по

 

вертикали

высокая

 

тем

-

пература

 

пластовой

 

жидкости

 

(

более

 90 

градусов

), 

работа

 

ПЭД

 

с

 

нагрузками

близкими

 

или

 

превышающими

 

номи

-

нальные

 [6], 

приводят

 

к

 

пере

-

греву

 

и

 

отказу

;

 

нарушение

 

герметичности

 

сис

-

темы

 «

кабель

 – 

ПЭД

 – 

гидро

 

за

-

щита

»;

 

коррозия

 

составных

 

элементов

 

УЭЦН

 

и

 

ПЭД

 [3];

 

недостаточный

 

приток

 

по

 

при

-

чине

 

заведомого

 

спуска

 

ЭПУ

 

большего

 

типоразмера

чем

 

производительность

 

скважины

;

 

несоответствие

 

параметров

 

ПЭД

 

и

 

насоса

 [17].

Из

 

рисунка

 2 

видно

что

 

ос

-

новную

 

долю

 

технологических

 

нарушений

 

составляют

электро

-

пробой

 

обмотки

 

в

 

пазу

 

статора

 — 

45%, 

электропробой

 

токоввода

 — 

19,7%. 

Невозможно

 

не

 

отметить

 

тот

 

факт

что

 

на

 

долю

 

некаче

-

ственного

 

ремонта

 (5,4%) 

и

 

нека

-

чественного

 

монтажа

 (5,5%) 

ПЭД

 

приходится

 

порядка

 11% 

от

 

обще

-

го

 

количества

 

повреждений

.  

В

 

результате

 

длительной

 

экс

-

плуатации

 

наибольшее

 

количе

-

ство

 

повреждений

 

диагностирова

-

но

 

в

 

лобовых

 

частях

в

 

токовводе

 

или

 

в

 

пазу

 

обмотки

 

ПЭД

 [13, 15, 18]. 

Повреждения

 

в

 

лобовых

 

частях

как

 

правило

возникают

 

в

 

резуль

-

тате

 

механических

 

повреждений

 

изоляции

 

при

 

намотке

 

или

 

сборке

 

электродвигателя

Также

 

к

 

про

-

бою

 

могут

 

привести

 

механические

 

включения

 

в

 

самой

 

изоляции

что

 

является

 

следствием

 

заводского

 

брака

 

или

 

низкого

 

качества

 

мате

-

риалов

Пробой

 

в

 

пазу

 

в

 

большей

 

степени

 

обусловлен

 

перегрузками

 

ПЭД

так

 

как

 

изоляция

 

в

 

пазу

 

под

-

вержена

 

резкому

 

перегреву

 

выше

 

предельных

 

температур

 

во

 

время

 

недопустимых

 

перегрузок

 [19, 21].

Значительно

 

распространены

 

отказы

 

в

 

результате

 

коррозии

К

 

ним

 

следует

 

отнести

 

разруше

-

ние

 

пакета

 

ротора

 

и

 

статора

кре

-

пежа

, «

закипание

» 

муфты

 

на

 

валу

 

ПЭД

 [7, 22,23] 

и

 

т

.

п

В

 

результате

 

коррозии

 

увеличивается

 

зазор

 

между

 

пакетом

 

ротора

 

и

 

статора

уменьшается

 cos

φ

однако

 

при

 

этом

 

уменьшаются

 

механические

 

потери

 

на

 

трение

 

ротора

 

и

 

ток

 

при

 

нагрузке

 

может

 

не

 

измениться

.

На

 

основании

 

данных

 

эксплу

-

атации

 

ПЭД

 

за

 2013–2017 

годы

 

(

рисунок

 3) 

можно

 

обнаружить

 

отчетливую

 

тенденцию

 

посте

-

пенного

 

снижения

 

величины

 

на

-

0

10

20

30

40

50

Электропробой в пазу

Некачественный ремонт

Электропробой токовода

Электропробой в лобовой части

Коррозия корпуса ПЭД

Заводской брак

Механические примеси,

отложения солей

Негерметичность эксплуата-

ционной колонны

Перегрузка ПЭД

Некачественный монтаж

5,5

5,3

2,7

4,2

2,7

2,7

6,8

19,7

5,4

45

Рис

. 2. 

Диаграмма

 

характера

 

повреждений

 

погружных

 

электродвигателей

 

(

все

 

значения

 

в

 %)

Рис

. 3. 

Наработка

 

на

 

отказ

 

ПЭД

 

в

 

АО

 «

Самаранефтегаз

» 

за

 2013–2017 

годы

 

(

все

 

значения

 

в

 

сутках

)

0

100

200

300

400

500

600

700

503,2

512,07

533,46

601,15

581,39

2013

2014

2015

2016

2017

После первого ремонта

До ремонта

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ


Page 5
background image

115

ментов

 

системы

 

передачи

рас

-

пре

 

деления

 

и

 

потребления

 

электроэнергии

 

ЭТК

 

ЭПУ

 

на

 

ос

-

новании

 

сформированной

 

акту

-

альной

 (2013–2017 

годы

базы

 

данных

 

по

 

эксплуатации

 

по

-

гружного

 

электрооборудования

 

АО

  «

Самаранефтегаз

». 

На

 

ее

 

основе

как

 

обобщения

 

и

 

уточ

-

нения

 

накопленного

 

ранее

 

и

 

на

 

настоящий

 

момент

 

опыта

 

экс

-

плуатации

с

 

помощью

 

интел

-

лектуального

 

анализа

 

произве

-

дены

 

систематизация

 

и

 

оценка

 

текущего

 

состояния

 

парка

 

ПЭД

 

и

 

ПКЛ

а

 

также

 

определены

 

и

 

ранжированы

 

факторы

приво

-

дящие

 

к

 

технологическим

 

нару

-

шениям

Это

 

позволило

 

сформу

-

лировать

 

комплекс

 

технических

 

и

 

организационных

 

мероприятий

 

для

 

их

 

минимизации

.

2. 

Результаты

 

выполненного

 

ана

-

лиза

 

технического

 

состояния

 

ЭПУ

 

нефтедобычи

 

показывают

что

 

большая

 

часть

 

отказов

 

при

-

ходится

 

на

 

невосстанавливае

-

мые

 

элементы

 

конструкции

ха

-

рактер

 

которых

 

стабилен

 

из

 

года

 

в

 

год

Данные

 

нарушения

 

возни

-

кают

 

вследствие

 

усталости

 

узлов

 

оборудования

 

и

 

существующими

 

недостатками

 

ТОиР

 

и

 

другими

 

организационными

 

и

 

технически

-

ми

 

причинами

 

несовершенства

 

подхода

 

к

 

организации

 

и

 

функци

-

онированию

 

процесса

 

производ

-

ства

Анализ

 

состояния

 

и

 

усло

-

вий

 

эксплуатации

 

ЭПУ

 

позволяет

 

определить

 

состав

 

организаци

-

онно

-

технических

 

мер

 

по

 

устра

-

нению

 

последствий

 

технологиче

-

ского

 

нарушения

 

и

 

рекомендаций

 

по

 

повышению

 

надежности

 

ЭПУ

 

и

 

ПЭД

 

в

 

целом

 

и

 

отдельных

 

их

 

элементов

 

в

 

частности

Позво

-

ляет

 

создать

 

исходную

 

базу

 

для

 

проведения

 

стохастического

 

ана

-

лиза

 

технологических

 

нарушений

 

на

 

оборудовании

 

нефтедобычи

.

3. 

Используя

 

накопленный

 

опыт

 

эксплуатации

статистический

 

материал

 

по

 

отказам

 

ЭПУ

ПЭД

 

и

 

ПКЛ

 

в

 

АО

  «

Самаранефтегаз

», 

обзор

 

и

 

анализ

 

технической

 

лите

-

ратуры

можно

 

выделить

 

основ

-

ные

 

тенденции

 

по

 

повышению

 

на

-

дежности

 

ЭТК

 

ПЭО

 

применение

 

деталей

 

и

 

узлов

 

ПЭД

 

с

 

равномерным

 (

оптималь

-

ным

распределением

 

нагру

-

зок

  (

тепловой

механической

 

0

10

20

30

40

50

60

Электропробой кабеля

Некачественный ремонт

Электропробой удлинителя

Заводской брак кабеля

Снижение сопротивления изоляции

Электропробой в сростке

Электропробой кабельной муфты

Механическое повреждение кабеля

%

3,9

10,5

4,6

21,1

1,6

7,8

2,8

47,7

Рис

. 4. 

Диаграмма

 

характера

 

повреждений

 

погружного

 

кабеля

 

КПБП

 (

все

 

значения

 

в

 %)

0

50

100

150

200

250

300

241,29

210,7

186,91

237,64

263,58

2013

2014

2015

2016

2017

После первого ремонта

До ремонта

Рис

. 5. 

Наработка

 

на

 

отказ

 

погружного

 

кабеля

 

марки

 

КПБП

 3×16(3×25) 

в

 

АО

 «

Самаранефтегаз

» 

за

 2013–2017 

годы

 (

все

 

значения

 

в

 

сутках

)

работки

 

на

 

отказ

 

с

 601 

суток

 

до

 

503 

суток

Данный

 

факт

 

напрямую

 

свидетельствует

 

о

 

значительном

 

износе

 

парка

 

ПЭД

 

и

 

уменьшению

 

их

 

остаточного

 

ресурса

что

 

при

-

водит

 

к

 

более

 

частым

 

капиталь

-

ным

 

ремонтам

 

оборудования

со

-

кращению

 

сроков

 

межремонтных

 

промежутков

Устранение

 

отказов

 

ПЭД

 

в

 

процессе

 

эксплуатации

 

яв

-

ляется

 

сложным

 

и

 

дорогим

 

про

-

цессом

который

 

включает

 

в

 

себя

 

дорогостоящие

 

работы

 

по

 

подъе

-

му

 

оборудования

экономические

 

убытки

 

от

 

простоя

 

рентабельной

 

скважины

 

и

 

ремонт

 

или

 

замену

 

от

-

казавшего

 

ПЭД

 [24].

C

писок

 

технологических

 

нару

-

шений

 

на

 

кабельных

 

линиях

  (

КЛ

ЭПУ

 

нефтедобычи

представлен

-

ный

 

на

 

рисунке

 4 

и

 

в

 

таблице

 1, 

не

 

охватывает

 

все

 

возможные

 

причи

-

ны

 

аварий

 

на

 

КЛ

однако

 

все

 

они

 

приводят

 

к

 

электрическому

 

про

-

бою

 

изоляции

 

элементов

 

погруж

-

ной

 

кабельной

 

системы

 

и

 

оста

-

нову

 

процесса

 

производства

 

[24]. 

Для

 

более

 

информативного

 

представления

 

о

 

продолжитель

-

ности

 

работы

 

между

 

отказами

 

рассматриваемого

 

элемента

  (

КЛ

на

 

рисунке

 5 

представлена

 

нара

-

ботка

 

на

 

отказ

 

погружного

 

кабеля

 

марки

 

КПБП

 3×16 

и

 

КПБП

 3×25 

в

 

АО

 «

Самаранефтегаз

» 

за

 2013–

2018 

годы

.

ВЫВОДЫ

1. 

Выполнен

 

анализ

 

техничес

-

ко

 

го

 

состояния

 

главных

 

эле

-

 4 (49) 2018


Page 6
background image

116

и

 

электрической

), 

применение

 

композитных

 

материалов

об

-

ладающих

 

повышенной

 

проч

-

ностью

 

с

 

улучшенными

 

свой

-

ствами

;

 

защита

 

от

 

коррозии

примене

-

ние

 

коррозионностойких

 

ма

-

териалов

антикоррозийных

 

по

-

крытий

 

в

 

элементах

 

конструк

-

ции

 

ПЭД

использование

 

ин

-

гибиторов

 

коррозии

 

и

 

матери

-

алов

 

с

 

низкой

 

электропровод

-

ностью

;

 

для

 

ПЭД

  (

как

 

для

 

электри

 

че

-

ских

 

машин

насущной

 

задачей

 

является

 

разработка

 

изоляции

 

для

 

обмоточных

 

проводов

 

с

 

улучшенными

 

свойствами

способных

 

выдерживать

 

повы

-

шенные

 

значения

 

температур

 

в

 

совокупности

 

с

 

допустимыми

 

перегрузками

 

оборудования

 

и

 

компактными

 

размерами

 

(

кардинально

 

инновационны

-

ми

 

изменениями

 

в

 

данном

 

на

-

правлении

 

можно

 

считать

 

применение

 

эффекта

 

высоко

-

температурной

 

сверхпроводи

-

мости

что

 

позволяет

 

получить

 

совершенно

 

новые

 

свойства

 

оборудования

 

в

 

комплексе

 

с

 

компактными

 

размерами

);

 

инновационные

 

изменения

 

кон

-

струкции

 

ПЭД

использование

 

вентильного

 

привода

повыше

-

ние

 

частоты

 

вращения

 

до

 

3–6 

тыс

об

/

мин

 

и

 

номинально

-

го

 

напряжения

схемные

 

и

 

па

-

раметрические

 

изменения

 

кон

-

струкций

 

и

 

др

Все

 

они

 

страте

-

гически

 

направлены

 

на

 

повы

-

шение

 

энер

 

гоэффективности

энерго

 

сбе

 

режения

 

и

 

увеличе

-

ния

 

межремонтных

 

промежут

-

ков

.  

Основные

 

виды

 

отказов

 

погружных

 

кабелей

Вид

 

отказа

Вероятные

 

причины

 

отказа

Профилактика

 

отказа

Электропробой

 

в

 

сростке

Пробой

 

изоляции

 

и

 

плавление

 

жил

 

кабеля

 

в

 

месте

 

сростки

 

как

 

следствие

 

критических

 

токовых

 

нагрузок

брак

 

изготовления

 

сростки

механическое

 

поврежде

-

ние

 

кабеля

нарушение

 

изоляции

  (

токопроводящей

 

жилы

).

Недопущение

 

электрических

 

нагрузок

 

на

 

ПКЛ

 

выше

 

допустимых

изготовление

 

ПКЛ

проведение

 

монтажа

 

и

 

спуска

 

УЭЦН

 

в

 

сква

-

жину

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

ло

-

кальных

 

нормативных

 

документов

 (

ЛНД

).

Электропробой

 

кабеля

Скрытый

 

заводской

 

дефект

 

кабеля

нарушение

 

тех

-

нологии

 

ремонта

 

кабеля

  (

несоответствие

 

времени

 

испытания

 

кабельной

 

линии

 

в

 

солевом

 

растворе

 (

ми

-

нимум

 5 

минут

), 

применение

 

кабеля

 

с

 

превышением

 

максимального

 (5,5 

лет

срока

 

эксплуатации

 

и

 

др

.).

Проведение

 

входного

 

контроля

 

и

 

ремонта

 

кабеля

 

в

 

полном

 

объеме

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

действующей

 

норматив

-

ной

 

технологической

 

документации

.

Электропробой

 

в

 

месте

 

механи

-

ческого

 

повреж

-

дения

Нарушение

 

технологии

 

проведения

 

спуско

-

подъемных

 

операций

  (

СПО

монтажной

 

бригадой

повреждение

 

ПКЛ

 

при

 

изготовлении

транспортировке

 

или

 

монтаже

заводской

 

дефект

нарушение

 

технологии

 

ремонта

 

ка

-

беля

  (

несоответствие

 

времени

 

испытания

 

кабельной

 

линии

 

в

 

солевом

 

растворе

 (

минимум

 5 

минут

).

Проведение

 

всех

 

операций

 

с

 

кабельной

 

линией

  (

проведение

 

входного

 

контроля

 

кабеля

изготовление

ремонт

транспор

-

тировка

монтаж

спуск

 

в

 

скважину

 

и

 

др

.) 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

ЛНД

.

Электропробой

 

кабельной

 

муф

-

ты

 (

негерметич

-

ность

)

Муфта

 

негерметична

 

в

 

результате

 

перегрева

 

УЭЦН

 / 

воздействия

 

критических

 

нагрузок

 

на

 

электрочасть

заводской

 

дефект

 

удлинителя

брак

 

изготовления

 

уд

-

линителя

.

Недопущение

 

теплового

 

воздействия

 

и

 

на

-

грузок

 

на

 

электрочасть

 

выше

 

допустимых

проведение

 

входного

 

контроля

 

и

 

стендо

-

вых

 

испытаний

 

в

 

полном

 

объеме

 

и

 

в

 

соот

-

ветствии

 

с

 

требованиями

 

технологических

 

регламентирующих

 

документов

 (

ТРД

).

Электропробой

 

кабельной

 

муф

-

ты

 (

коррозия

)

Негерметичность

 

системы

 «

кабель

 – 

ПЭД

» 

в

 

резуль

-

тате

 

коррозии

 

корпуса

 

кабельной

 

муфты

несоблюде

-

ние

 

технологии

 

проведения

 

химических

 

обработок

длительная

 

эксплуатация

 

в

 

агрессивной

 

среде

.

Применение

 

ингибитора

 

коррозии

соблю

-

дение

 

технологии

 

проведения

 

солянокис

-

лотной

 

обработки

 

скважин

 (

СКО

).

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Романов

 

В

.

С

., 

Гольдштейн

 

В

.

Г

Методы

 

динамического

 

совершенствования

 

повышения

 

энергоэффективности

 

и

 

надежности

 

погружных

 

электродвигателей

 

нефтедо

-

бычи

 // 

Динамика

 

систем

механизмов

 

и

 

машин

Дина

-

мика

 

электротехнических

 

комплексов

 

и

 

систем

, 2017, 

 3. 

Т

. 5 

С

. 96–100.

2. 

Гирфанов

 

А

.

А

., 

Гольдштейн

 

В

.

Г

., 

Дадонов

 

Д

.

Н

Ана

-

лиз

 

эксплуатационной

 

надежности

 

ЭПУ

 / 

Сбор

докл

IX 

Росс

научн

.-

техн

конф

по

 

электромагнитной

 

со

-

вместимости

 

технических

 

средств

 

и

 

электромагнит

-

ной

 

безопасности

 

ЭМС

-2006. 

Санкт

-

Петербург

, 2006.

С

. 173–176.

3. 

Бабаев

 

С

.

Г

., 

Габибов

 

И

.

А

., 

Меликов

 

Р

.

Х

Основы

 

теории

 

надежности

 

нефтепромыслового

 

оборудования

Баку

АГНА

, 2015. 400 

с

.

4. 

Мамедов

 

О

.

Г

Научные

 

основы

 

повышения

 

эксплуата

-

ционной

 

надежности

 

погружных

 

электродвигателей

монография

Баку

Изд

-

во

 «

Элм

», 2010. 183 

с

.

5. 

Байков

 

И

.

Р

., 

Смородов

 

Е

.

А

., 

Ахмадуллин

 

К

.

Р

Методы

 

анализа

 

надежности

 

и

 

эффективности

 

систем

 

добычи

 

и

 

транспорта

 

углеводородного

 

сырья

М

.: 

ООО

 «

Недра

-

Бизнесцентр

», 2003. 275 

с

.

6. 

Перельман

 

О

.

М

., 

Пещеренко

 

С

.

Н

., 

Рабинович

 

А

.

И

., 

Слепченко

 

С

.

Д

Статистический

 

анализ

 

надежности

 

по

-

гружных

 

установок

 

в

 

реальных

 

условиях

 

эксплуатации

 

// 

Надежность

 

и

 

сертификация

 

оборудования

 

для

 

неф

-

ти

 

и

 

газа

, 2003, 

 3. 

С

. 28–34.

7. 

Гирфанов

 

А

.

А

., 

Гольдштейн

 

В

.

Г

., 

Дадонов

 

Д

.

Н

К

 

во

-

просу