Тенденции развития современного насосостроения для нефтегазовой отрасли

Введение

Нефтяной насос – обязательное оборудование резервуара, задействованного в работе с нефтью и ее продуктами. Устанавливается во всех точках откачки и забора. Необходим для транспортировки рабочей среды принудительным способом при закачке, выдаче материалов и перемещении внутри нефтебазы.Правительство Российской Федерации приняло ряд мер по ускорению развития и модернизации современной нефтепереработки и нефтехимии, в соответствие с которыми до 2025 г. планируется строительство более 100 новых установок вторичной переработки нефти. В этом числе в 2023 г. в ОАО «ОРСК-НЕФТЕОРГСТНТЕЗ» планируется ввод в промышленную эксплуатацию новой установки изомеризации с предварительной гидроочисткой сырья. По исполнению современный нефтяной насос представляет собой гидравлический агрегат, устанавливаемый в резервуар для нефтепродуктов для их транспортирования. Представлен на российском рынке 3 основными видами. Подбирается по типу рабочей среды (насос для светлых нефтепродуктов или темных) и объемам транспортировки.Выборка оборудования для эксперимента (более новых 200 насосов) систематизирована по производителям, в 2021 году начала эксплуатации и величине коэффициента полезного действия. Установлено, что производство современных насосов для перекачки конкретного потока (нефть, мазут, гудрон, бензин, дизельное топливо, вода, очищенные стоки, флегма, этиленгликоль, крекинг-остаток, метилдиэтаноламин и пр.) зачастую монополизировано отдельными заводами. Нефтяные насосы нового поколенияУчитывая специфику материала, с которым работают нефтяные насосы нового поколения, требования к последнему предъявляются самые строгие:Максимальная надежность. От исправной работы зависит безопасность на нефтебазе, потому он должен быть рассчитан на самые сложные условия работы (в том числе с продуктами высокой вязкости или содержащими большое количество механических примесей).Соответствующее климатическое исполнение. Резервуары с насосами для нефтепродуктов применяются повсеместно в России, очень важно, чтобы выбранное оборудование было рассчитано на максимум и минимум температур, регистрируемых в регионе эксплуатации.Высокая производительность. Нефтяные насосы на нефтебазах, добывающих ресурс, должны поднимать сырую нефть со значительных глубин. Техника для транспортировочных узлов должна быть рассчитана на высокое давление, нагнетаемое для постоянного перемещения вязких продуктов по каналам перекачки. В особенности последнее касается темных нефтепродуктов, склонных к снижению вязкости при снижении температур.Для соответствия жестким требованиям, нефтяные насосы нового поколения для перекачки нефтепродуктов выполняются с соблюдением ряда ключевых условий:Мощная гидравлическая часть отвечает за качество перекачки.Нефть и нефтепродукты относятся к горючим, взрывоопасным веществам. Соответственно, оборудование для их обслуживания должно предусматривать в конструкции качественную взрывозащиту. В частности, обязательный минус насоса для нефтепродуктов и нефти – взрывозащищенная конструкция двигателя.Прочный корпус с антикоррозионным покрытием для установки агрегатов на открытых площадках и их долговечной эксплуатации.Система предупреждения утечки рабочей среды. Реализуется через качественное торцевое уплотнение. Оно может быть одинарным или двойным.Для обеспечения перекачки нефтепродуктов современных насосов, установки изомеризации были предложены новые насосные агрегаты АНДг 500-100-Г У2 и АНДг 1300-125-Г У2 с соответствующими комбинациями рабочих органов. Насосы – горизонтальные центробежные, одноступенчатые, однопоточные, двухопорные с выносными опорами – подшипниками качения с картерной смазкой и жидкостным охлаждением. Разгрузка осевой силы ротора – гидравлическая, остаточное осевое усилие воспринимается сдвоенным упорным подшипником качения.Материалы деталей насосов соответствуют классу S-6 ISO 13709:2003/API 610. Корпусные детали – поковки из углеродистой конструкционной стали 20 с коррозионно-стойкими наплавками уплотняемых и посадочных поверхностей; обеспечен припуск на коррозионный износ не менее 5 мм. Материал рабочего колеса и деталей, соприкасающихся с перекачиваемой жидкостью – отливки и поковки из хромистых сталей типа 20Х13Л и 30Х13. Детали щелевых уплотнений изготовлены из стали 40Х13 с термообработкой 46 ÷ 52 HRC. Материал вала – сортовой прокат из стали 40Х.Все современные насосы оснащены сильфонными тандемными торцовыми уплотнениями производства ЗАО «ТРЭМ-ИНЖИНИРИНГ» (г. Москва), уплотнительными системами производства ООО «СМЗ», соединительными муфтами типа МК (муфта компенсирующая) производства ООО «НАСОСТЕХКОМПЛЕКТ» (г. Сумы), приводными электродвигателями производства ООО «НКЭМЗ» (г. Новая Каховка). Проведено оснащение насосных агрегатов согласно проектной документации необходимым объемом КИП, первичными датчиками и вторичными показывающими приборами, кабельными разводками и распределительными коробками во взрывозащищенном исполнении для обеспечения контроля за работой агрегатов в автоматизированном режиме.Производство насосов, изготовление всех деталей и узлов, приёмочные испытания в аккредитованной испытательной лаборатории ООО «СМЗ» осуществлялись в соответствии с «Планами качества» и «Программой и методикой испытаний», согласованными с Заказчиком. В процессе испытаний были получены напорная, энергетические, вибродинамические характеристики и подтверждена возможность бескавитационной работы на всех рабочих режимах. Испытания насосных агрегатов подтвердили паспортные параметры, температура подшипников не превышала 60º С, уровень виброскорости, измеренный на подшипниковых опорах, не превысил 3,2 мм/с. Все насосные агрегаты приняты представителем Заказчика как соответствующие требованиям ТУ и договорным условиям и отгружены на объект. На рис. 1 изображен современный Насос НДг 1300-125 на сборочном участке.Рис. 1 - Насос НДг 1300-125 на сборочном участкеНасосы НДг 1300-125 нефтяной отрасли предназначаются для перекачки нефтепродуктов и сырой нефти. Такие современные насосы способны обеспечить надежность и эффективность перекачки нефти из скважин любой глубины. Они имеют ряд существенных отличий от другого оборудования, главным из которых можно назвать то, что насосы способны работать в любых погодных условиях. Как правило, такие агрегаты устанавливаются на открытой местности, следовательно, они устойчивы к перепадам погоды и температур.Область применения данного оборудования очень широка, она не ограничивается только предприятиями по нефтедобыче. Но именно нефтехимические производства составляют основу области использования насосных станций.Насосы нефтяной отрасли необходимы во всех областях, где осуществляются процессы перекачки нефти и нефтепродуктов, а также сжиженного газа и любых веществ, схожих с нефтепродуктами по физическим свойствам. Насосы предназначены для работы как в помещениях, так и на открытом воздухе.Нефтяной насос НДг 1300-125 устанавливается на:Предприятиях нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности.В крупногабаритных котельных.На любых распределительных предприятиях.В основе подачи топлива к ТЭЦ и ТЭС.При перекачке нефтепродуктов из скважины.При перекачке товарной или сырой нефти.При транспортировке газового конденсата.При перекачке сжиженных газов.Для перекачки горячей воды.В системах генерации давления.Современные типы насосов для нефтепродуктовЧаще всего на нефтебазах применяются три типа нефтяных насосов – центробежные, шестеренные и поршневые. Каждый из видов агрегатов имеет особенности, плюсы и оптимальные условия эксплуатации.Шестеренные устройства предназначены для работы с материалами повышенной вязкости (насосы для темных нефтепродуктов). Их использование (учитывая большие объемы и цену) обоснованно в случаях, когда центробежные или поршневые аналоги не справляются с обслуживанием потока.Плюсы шестеренных насосов для откачки нефтепродуктов:высокая пропускная способность;равномерная подача;высокая производительность (позволяет перекачивать высоковязкие масла из резервуаров при температуре до 80 градусов выше нуля).Поршневые насосы для нефтепродуктов схожи по назначению и характеристикам с шестеренными, но имеют в конструкции дополнительные клапаны – нагнетательные и всасывающие. Поршневые модели тоже применяются для вязких продуктов и могут нагнетать большой напор.Минус поршневых механизмов – прерывистая (неравномерная) подача, в этом они проигрывают шестеренным аналогам. Основной рабочий элемент поршневого механизма, как несложно догадаться по названию, – поршень. Он создает разрежение на входе и выдает хорошее давление на выходе.Центробежный насос для нефтепродуктов – самый популярный в классе. Подходит для транспортировки мазута, бензина, дизеля, продуктов диализа нефти. Его основной инструмент – винт (потому второе название устройства – винтовой нефтяной насос).Добывать нефть начали примерно 7000 лет назад. Первые нефтяные промыслы были открыты археологами по берегам Нила и Евфрат и датированы примерно 5000-ым годом до нашей эры. Уже тогда ее применяли в качестве топлива, а ее производные для строительства дорог и бальзамирования усопших.Среди современных способов добычи и переработки нефти можно выделить несколько основных видов насосов для перекачки нефтепродуктов:эрлифт;газлифт;УЭЦН – установки электроцентробежных насосов;УЭВН – установки электровинтовых насосов;ШСН – установки штанговых скважинных нососов.ЭрлифтЭто струйные электронасосы для добычи нефти, которые выглядят как вертикальные трубы, нижним концом погруженные в жидкость. В нижнюю часть трубы под давлением подается воздух, образуется пена, которая начинает подниматься на поверхность за счет разницы давлений между пеной и нефтью.Достоинство эрлифта: неограниченный источник воздуха, для накачки в трубу. Недостаток: слишком маленький КПД.ГазлифтВ отличие от эрлифта, в газлифт закачивают не воздух, а газ, поэтому, это так называемый самовсасывающий газовый насос. Дальнейший принцип действия тот же: по трубе газ накачивается в башмак, смешивается с нефтью, и поднимается вверх на разнице образованного давления.Достоинство газлифта: гораздо больший по сравнению с эрлифтом КПД. Недостаток: обязательные установки для подогрева нагнетаемого газа (ППГ-1), чтобы избежать проблем и избыточным гидратообразованием.УЭЦНЦентробежные насосы для нефтяной промышленности по своей конструкции практически ничем не отличаются от обычной центробежной техники. Откачка нефти и откачка воды происходят по одинаковым принципам.УЭВНВинтовые насосы для добычи нефти бывают двух видов: ЭВН и ВНО.ЭВН входит в состав установки, которая состоит из станции управления и трансформатора, которые располагаются на поверхности. Добывающий скважинный погружной аппарат, оснащенный асинхронным маслонаполненным двигателем, может добывать пластовую жидкость повышенной вязкости.ВНО входит в состав установки которая состоит из станции управления и электрического привода. В нефтяной промышленности его используют для труб, у которых внутренний диаметр не менее 121,7 мм.ШСНШтанговые насосы для нефтегазовой промышленности – это комплексы из наземных и подземных установок. Подземное оборудование – это сам штанговый напорный аппарат с неподвижным всасывающим клапаном в нижнем торце цилиндра и подвижным клапаном для нагнетания в верху плунжерного поршня, трубопроводы, штанга и защитные якоря или хвостовики.

Заключение
При изготовлении современных насосов для нефтегазовой промышленности применяются следующие типы приводов:Термический;Электрический;Механический;Гидравлический;Пневматический.Каждая нефтяная и газовая структура имеет большое значение для всего государства. Даже самые крупные гиганты не могут обойтись без поддержки со стороны мелких фирм, которые предоставляют различные виды услуг, связанных с производственной деятельностью.Инновационное производство оборудования для нефтегазовой промышленности обычно осуществляется с участием программного обеспечения, и для эксплуатации такого рода технологий требуется высокий уровень подготовки. Благодаря квалифицированным кадрам, а также применяемым технологиям и методикам, сегодня нефтегазовое приспособление ничем не уступает западным аналогам, а касательно ценовых характеристик занимает более выгодные места.Научно-производственный потенциал России обеспечивает решение самого широкого круга задач по добыче и переработке нефти и газа. Сейчас проводится модернизация установок и агрегатов для работы с углеводородным сырьем.Нынешнее производство нефтегазовых приспособлений полностью отвечает всем мировым стандартам и нормам и идеально подходит для продвижения предпринимательского дела. Все виды оборудования имеют долгий срок эксплуатации.
Список использованной литературы

Трофимов А.Ю., Бурдыгина Е.В., Смородова О.В. Состояние современного насосного оборудования установок первичной переработки нефти // Мат-лы X Междунар. учеб. -науч.-практич. конф. «Трубопроводный транспорт - 2020». С. 387-390.Байков И.Р., Костарева С.Н., Смородова О.В. Энергосбережение при эксплуатации насосов // Нефтегазовое дело. 2019. № 14-3. С. 84-87.Захаров Н.П., Тажигулов А.М. К вопросу повышения надежности и эффективности эксплуатации насосной станции // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. № 4. С. 80-83.Байков И.Р., Китаев С.В., Файрушин Ш.З. Диагностирование добычи нефти технического состояния поршневых компрессоров // Энергобезопасность и энергосбережение. 2015. № 3. С. 28-30.Волкова И.О., Борисов К.А., Григорьев Е.А. Оценка энергоэффективности современных нефтяных насосов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2003. № 62. С. 217-222.