Агрегатов для нагнетания воды в пласт.

Лекции № 7. Назначение, конструкция основных узлов

Система динамической стабилизации.

На глубинах морей более 200 м якорные системы стабилизации не обеспечивают требуемые допускаемые отклонения ПБС о вертикальной оси бурящейся скважины, становятся массивными, и их применение неэффективно. По этим причинам на глубинах более 200 м используют динамические системы стабилизации (динамического позицирования), которые по сравнению с якорными системами удержания имеют следующие преимущества:

· Обеспечивают требуемую технологией бурения точность позицирования ПБС;

· Осуществляют быстрое изменение курса БС или ППБУ в целях уменьшения бортовой и вертикальной качек;

· Обеспечивают быстрый уход с точки бурения и возврат на нее ПБС.

Система динамической стабилизации представляет собой замкнутую цепь автоматического управления. Она включает:

1. Цепь обратной связи с датчикам, определяющими координаты продольного и поперечного перемещения по осям х, у и угол поворота φ ПБС относительно принятых неподвижных координат;

2. блок сравнения, который определяет отклонения Δх, Δу и Δφ действующего положения ПБС от его начального расчетного положения х0, у0, φ0;

3. пульты управления, имеющие прямые и обратные связи с двигателями и гребными винтами, рассчитывающие и подающее командного пункта на двигатели и гребные винты команды для возвращения ПБС в начальное положение.;

4. подруливающие устройства (двигателей и гребных винтов), обеспечивающие перемещение судна на величину Δх, Δу и Δφ и возвращение его в начальное положение.

На автоматизированном пункте управления универсальная ЭВМ по цепи обратной связи получает данные от внешних датчиков о положении ПБС в определенный момент. При этом угол поворота определяют гидрокомпасом, а координаты х, у вычисляются системой акустического измерения АМS. Эти данные имеют высокую точность, их используют в системе динамической стабилизации.

В системе динамической стабилизации имеются две ЭВМ: одна работает, а вторая в резерве. Система автоматической стабилизации включается в работу и контролируется оператором с главного пульта управления.

и техническая характеристика центробежных насосных

Основными типами скважинных насосов с погружными электродвигателями являются — АП; АПВ (артезианский, погружной, высоконапорный), ЭЦНВ (электрический, центробежный, водоподъемный), ЭПЛ (электрический, погружной, лопастной).

Насосы ЭЦНВ обеспечивают: подачу от 2 до 360 м3/ч, напор 25 ¸ 360 м. Мощность двигателя насосов ЭЦНВ от 0.37 до 500 кВт. В обозначении насоса ЭЦНВ-10-120-60: 10 — диаметр скважины в дюймах, 120 — подача в м3/ч и 60 — напор в метрах водяного столба.

В системе ППД широко применяются центробежные насосы типа ЦНС, агрегаты электронасосные скважинные типа УЭЦПК, в состав которых входят погружные центробежные насосы, перспективно использование плунжерных насосов, имеющих жесткую напорную характеристику.

На нефтепромыслах применяют следующие центробежные насосы секционные: ЦНС630-1700, НЦС-300; агрегаты электронасосные многоступенчатые ЦНС180-1900М, ЦНС180-1422, ЦНС180-1050; ЦНС180-1900М, ЦНС180-1422М, ЦНС180-1050М; ЦНС180-85 ¸ 425; насосный агрегат ЦНСА63-1400УХЛ4 и другие.

Центробежные насосы типа ЦНС180 (высоконапорные) предназначены для нагнетания воды в скважину с целью поддержания пластового давления. Конструкция насосов типа ЦНС180 разработана с учетом создания на одной корпусной базе трех-модификаций с давлением нагнетания 9.5 ¸ 19 МПа.

Центробежные насосы типа ЦНС180 допускают изменение рабочей характеристики посредством уменьшения числа ступеней (не более 2) с установкой проставочных втулок, без изменения привязочных размеров, с обязательной динамической балансировкой ротора.

Рисунок 11 — Центробежный насос ЦНС 180-1900

1 — крышка всасывания; 2 — рабочее колесо 1 ступени; 3 — направляющий аппарат 1 ступени; 4 — рабочее колесо промежуточной ступени; 5 — направляющий аппарат промежуточной ступени; 6 — секция; 7 — направляющий аппарат промежуточной ступени; 8 — крышка напорная; 9 — концевое уплотнение; 10 — подшипник скольжения; 11 — отжимное устройство; 12 — плита.

Рисунок 12 — Характеристика агрегата ЦНС 180-1900

*Зависимости Q-H, Q-h, Q-N указаны для насоса при плотности жидкости

1000 кг/м3

Технические характеристики ЦНС

Таблица 1

Показатели	Центробежный насосный агрегат
ЦНС180-1050	ЦНС180-1422	ЦНС180-1900
Подача, м3/с	0.05	0.05	0.05
Напор, м
Допускаемое давление на входе, МПа	0.6 ¸ 3.1	0.6 ¸ 3.1	0.6 ¸ 3.1
КПД, %
Частота вращения (синхронная), мин-1
Потребляемая мощность на номинальном режиме, кВт
Насос: Число секций Диаметр рабочих колес, мм
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота
Масса, кг
Электродвигатель: Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, мин-1

Насосы типа ЦНС180 — центробежные секционные, горизонтальные, однокорпусные с односторонним расположением рабочих колес, с гидравлической пятой, подшипниками скольжения и концевыми уплотнениями комбинированного типа (щелевое и сальниковое уплотнения).

Насосы этого типа состоят из двух основных узлов: корпуса — совокупности неподвижных деталей, и ротора — вращающегося вала с расположенными на нем деталями.

Ротор насоса состоит из рабочих колес, посаженных на вал по скользящей посадке, разгрузочного диска, защитных втулок и других деталей.

Опорами ротора служат подшипники скольжения с принудительной смазкой, а для насоса ЦНС180-1050 — с кольцевой смазкой.

Насос соединяется с электродвигателем посредством зубчатой муфты.

Лекции № 8. Назначение, комплектность, маркировка и техническая характеристика установок погружных центробежных электронососов для ППД. Оборудования устья скважины для ППД.

Отечественной промышленностью освоен выпуск трехплунжерного насоа типа НП-3-160 и агрегата, электронасосного трехплунжерного типа АНТ-150.

Насос трехплунжерный НП-3-160 (рисунок 13) предназначен для нагнетания воды и растворов в пласт в системах поддержания пластового давления, а также для подачи рабочей жидкости при добыче нефти гидропоршневыми и струйными насосами.

Техническая характеристика насоса НП-3-160:
Максимальное давление, развиваемое насосом, МПа	1 6
Максимальная подача насоса, дм3/с	2.5
Необходимое давление на приеме насоса, МПа	0.05 ¸ 0.10
Диаметр плунжера, мм
Ход плунжера, мм
Количество плунжеров, шт
Число оборотов вала насоса, об/мин
Номинальная мощность электродвигателя, кВт/об/мин	45/750
Передаточное отношение редуктора
Габаритных размеры, мм:
длина L
ширина B
высота H

Рисунок 13 — Насос трехплунжерный НП-3-160

1 - рама; 2 - электродвигатель; 3 - муфта; 4 - защитный кожух;

5 - приводная часть; 6 - гидравлическая часть; 7 - клапан

предохранительный.

Для обслуживания куста скважин обычно строят блочные кустовые насосные станции (БКНС), техпологическая типовая система которой включает: насосные блоки, блок дренажных насосов, блок напорных гребенок, резервуар сточных вод, трансформаторную комплектную подстанцию и блок управления. Они имеют от 1 до 4 насосных блоков с насосами ЦНС-180, 1 или 2 блока гребенки, обеспечивают подачу от 180 до 720 м3/ч и давление нагнетания 10.5; 14.22 и 19.0 МПа.

Мощность одного двигателя составляет: 800; 1250; 1600 и 4000 кВт.

Блочная кустовая насосная станция — мини-КНС предназначена для обустройства и реконструкции системы ППД с целью экономии энергетических и материальных ресурсов и может быть изготовлена в трех исполнениях. Каждое исполнение станции комплектуется двумя насосными блоками и блоком управления.

Исполнение I — для схемы централизованного водоснабжения. Насосные блоки комплектуются насосными агрегатами, водораспределительной гребенкой, модулем сбора и утилизации утечек сальников и модулем ввода ингибитора коррозии. Блок управления комплектуется щитами НКУ и автоматизации. Экономия энергоресурсов достигается за счет оптимизации системы электроснабжения и регулирования графика нагрузок в течении суток.

Исполнение II — для схем локального водоснабжения (подготовка сеноманской воды для ее закачки в пласт). Насосные блоки комплектуются по исполнению I с добавлением модуля сепарации воды. При данном исполнении мини-КНС экономический эффект достигается за счет экономии на прокладке низконапорных и высоконапорных водоводов. Одновременно реализуется преимущество первого исполнения.

Исполнение III — для схем с предварительным сбросом воды из добываемого на кусте скважин продукта и оборудованием для отделения воды от нефти и подготовки ее для закачки в нефтяной пласт. Насосные блоки комплектуются по исполнению I с добавлением модуля дегазации воды. Эта схема, дает особенно значительный эффект при увеличении обводненности продукции скважин за счет снижения встречной перекачки воды.

Кроме блочных унифицированных наносных станций БКНС с насосами ЦНС‑180 выпускаются специальные блочно-кустовые насосные станции «Север» (СБКНС4-150 и СБКНС2-200) с целью проведения работ по ППД в условиях Крайнего Севера.

Блок напорной гребенки БГ-1 на кустовых насосных станциях предназначен для распределения, измерения расхода и давления технологической воды, подаваемой на скважины системой ППД.

Устьевая арматура (рисунок 14) предназначена для герметизации устья нагнетательных скважин в процессе нагнетания в скважину воды, для выполнения ремонтных работ, проведения мероприятий по улучшению приемистости пласта и исследовательских работ, осуществляемых без прекращения закачки. Основные части арматуры — трубная головка и «ёлка».

Трубная головка предназначена для герметизации затрубного пространства, подвески колонны насосно-компрессорных труб и проведения некоторых технологических операций, исследовательских и ремонтных работ. Она состоит из крестовины, задвижек и быстросборного соединения.

«Елка» служит для закачки жидкости через колонну насосно-компрессорных труб и состоит из стволовых задвижек, тройника, боковых задвижек и обратного клапана.

Рисунок 14 — Арматура устьевая нагнетательная АУН 50-21

1, 2, 6 — задвижка ЗМС 65-21; 3, 7 — контрольное устройство; 4 — головка; 5 — колонный фланец.

Для оборудования устья нагнетательных скважин применяется арматура АНК1-65´21, АНК1-65´35, АУН50-21 и др.

Установки погружных центробежных электронасосов типа УЭЦП и УЭЦПК (таблица 3) предназначены для закачки поверхностных или пластовых вод в нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления и добычи пластовых вод с подачей на кустовые наносные станции при содержании в жидкости механических примесей не более 0.1 г/л, с рН = 5.4 ¸ 9 и температурой не выше 60°C.

Таблица 3

Установки	Подача, м3/сут	Напор, м	Внутренний диаметр колонны обсадных труб, мм	Размеры электронасоса, мм	Масса, кг
поперечный	длина	электронасоса	установки для холодного климата
У2ЭЦП14-1000-1200
У2ЭЦП16-2000-1400
У2ЭЦПК16-2000-1400
У2ЭЦПК16-3000-1000
У2ЭЦПК16-3000-160
У2ЭЦПК16-2000-200

Установка состоит из погружного электронасоса (насос и электродвигатель), кабеля, оборудования устья скважины, трансформатора и комплектного устройства для управления и защиты электродвигателя.

Электронасосный агрегат спускают в скважину (или шурф) и подвешивают на ее устье. Жидкость подается насосом по нагнетательным водоводам в группу нагнетательных скважин или на кустовые насосные станции.

В зависимости от поперечного размера погружного агрегата установки подразделяются на две группы — 14 и 16.

Установки группы 14 имеют поперечный размер погружного агрегата 320 мм и применяются в шурфах с внутренним диаметром обсадной колонны (кожуха) не менее 359 мм; установки группы 16 имеют поперечный размер 375 мм и используются в скважинах или шурфах с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 396 мм.

В зависимости от развиваемого напора насосы делятся на высоконапорные, состоящие из двух или трех секций, и низконапорные — из одной секции с тремя или пятью ступенями, для добычи пластовых вод.

Высоконапорный насос — погружной многоступенчатый, секционный с вертикальным расположением вала.

Соединение секций высоконапорных насосов типа ЭЦП — фланцевое, типа ЭЦПК — хомутовое.

Из зарубежного оборудования для закачивания пластовой воды можно отметить высокоэффективную горизонтальную насосную установку компании «Рэда», которая позволяет перекачивать свыше 4000 м³ воды в сутки под высоким давлением. В последние годы всё чаще для ППД пытаются применить высоконапорные плунжерные насосы типа PCN и PAH чехословацкого производства, а также трехплунжерные электронасосные агрегаты типа АНТ, выпускаемые совместным предприятием «УИТЛИ-УРАЛ» на Буланашском машзаводе.

Рисунок 15 — Установки погружного центробежного электронасоса а — для добычи пластовых вод:

1 — погружной электродвигатель; 2 — погружной насос; 3 — оборудование устья скважины; 4 — силовой кабель; 5 комплектное устройство; 6 — трансформатор; б — для закачки воды: 1 — шурф; 2 — разводящий водовод; 3 — электронасосный погружной агрегат; 4 — силовой кабель; 5 — нагнетательный водовод; 6 — комплектное устройство; 7 — трансформатор.

Дата добавления: 2017-02-01