1.3 Вибір обладнання для підтримування пластового тиску Битківського родовища НГВУ “Надвірна нафтогаз”

Враховуючи вихідні дані та на основі аналізу методів підвищення нафтовіддачі пласта для експлуатації родовища Битків НГВУ “Надвірна нафтогаз”, пропонується встановити блочно – кущову насосну станцію (БКНС). Згідно добового рапорту необхідну витрату рідини для підтримання пластового тиску по кожній свердловині, наведено в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Необхідна витрата рідини по свердловинах.

Номер свердловини | 7 | 516 | 542 | 548 | 513 | 545 | 655 | 652 | 651 | 610 | 517

Витрата рідини Q, м3/добу | 48 | 58 | 40 | 32 | 46 | 54 | 49 | 53 | 45 | 57 | 39

Загальна довжина водоводів від БКНС до свердловин складає 8800м. додавши витрати рідини по кожній свердловині одержимо сумарну необхідну витрату рідини

=Qi=48+58+40+32+46+54+49+53+45+57+39=521м3/добу (1.1)

Перевіривши одержане значення м3/год матимемо Q=521м3/добу = 21,7м3/год. Згідно умов експлуатації родовища Битків на усті свердловин необхідно забезпечити тиск близько 15МПа.

Для обґрунтування вибору насосних агрегатів БКНС спочатку розрахуємо втрати тиску.

Розрахунок втрат тиску зводиться до визначення діаметру напірного водоводу за необхідною подачею і загальних втрат напору, що дорівнюють сумі втрат напору на подолання різниці геодезичних відміток початку і кінця трубопроводу, та гідравлічних втрат.

Площу перерізу магістрального водоводу визначаємо з формули для розрахунку його пропускної здатності [4]: Q=3600 VF (1.2)

де: Q – витрата рідини через трубопровід, м3/год, Q=21,7 м3/год;

V – середня швидкість потоку, м/с, V=5,5м/с;

F – площа поперечного перерізу трубопроводу, м2.

З формули 1.2, маємо:

(1.3)

Визначаємо діаметр трубопроводу за формулою:

(1.4)

Враховуючи отримані дані розрахунків приймаємо труби діаметром 102 х 11 за ГОСТ 8732-78, для яких внутрішній діаметр складає 80мм.

Далі проводимо розрахунок втрат напору за формулою:

(1.2)

де: - загальні втрати напору, м;

- гідравлічні втрати в трубопроводі, м;

- втрати напору за рахунок різниці геодезичних відміток на початку і кінці трубопроводу, м.

Для Битківського родовища втрати напору за рахунок різниці геодезичних відміток на початку і кінці трубопроводу дорівнюють нулю, оскільки різниця висот між початком і кінцем трубопроводу незначна.

Гідравлічні втрати визначаємо за формулою:

(1.6)

де: л – коефіцієнт Дарсі;

l – довжина трубопроводу, м, l = 8800 м;

d- внутрішній діаметр трубопроводу, м, d = 0,08 м;

v – швидкість руху рідини, м/с, v = 5,5 м/с;

g – прискорення вільного падіння, м/с2.

Для визначення коефіцієнта Дарсі [5], розраховуємо число Рейкольдса за формулою:

(1.7)

де - кінематична в’язкість води, .

Швидкість потоку рідини визначаємо за формулою:

(1.8)

Отже, за формулою 1.7 маємо:

Бачимо, що режим течії рідини турбулентний, бо значення числа Рейнольда більше за критичне Re kp = 2320 > 9600 [5]. Отже, визначаємо область гідравлічних опорів, до якої відноситься дана течія:

або (1.9)

(1.10)

де: - еквівалентна шорсткість труб, м,

Отже, за формулами 1.9 та 1.10 маємо:

Визначене число Рейнольда

Отже, коефіцієнт Дарсі не залежить від числа Рейнольдса і визначається за формулою [5]:

(1.11)

Отже, згідно 1.5

Втрати тиску визначаються:

(1.12)

де g – густина технологічної води, кг/м3, g= 1185 кг/м3.

Отже за формулою 1.12, маємо:

Необхідний тиск насоса:

(1.13)

де: Р – необхідний тиск на кінці трубопроводу, мПа

Р = 15 МПа

Згідно 1.13 одержимо

Рн = 15+ 3,4 = 18,4 МПа

За даним тиском вибираємо насос з напором 1900 м (Рн = 18,4 МПа) [6], характеристики якого забезпечують подолання усіх гідравлічних опорів і дають можливість створити необхідний тиск на усті [5].

Число насосних агрегатів, які забезпечують необхідну подачу, визначаємо поділивши сумарну необхідну витрату рідини по всіх свердловинах на подачу одного насоса, яка визначається за формулою [6]:

(1.14)

де: - подача одного насоса, м3/год, Q = 180 м3/год;

Q – сумарна необхідна загальна витрата рідини на усі свердловини. Отже за формулою 1.14, маємо:

Необхідну подачу забезпечує один насосний агрегат, але враховуючи неперервність процесу, закачування рідини в пласт, БКНС забезпечується одним резервним насосним агрегатом. Отже, загальне число насосних агрегатів n = 2.

Для забезпечення необхідних параметрів закачування рідини, а також враховуючи час на простої під час обслуговування насоса, БКНС має два насосних блоки на базі насосів ЦНС 180-1900, характеристику яких наведено в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2. – Технічна характеристика насоса ЦНС 180-1900.

Найменування, показник | Норма

Подача, м3/год | 180

Напір, м | 1900

Частота обертання, об/хв. | 3000

Потужність, кВТ | 1280

Коефіцієнт корисної дії, % | 73

Допустимий кавітаційний занос, м | 7

Допустимий тиск на вході, МПа | 0,6-3,1

Число секцій | 15

Діаметр робочих коліс, мм | 308

Габаритні розміри, мм

довжина |

3022

ширина | 1430

висота | 1505

Маса, кг | 4960

Блочно кульові насосні станції (БКНС) призначені для закачування робочого агенту в пласт через систему нагнітальних свердловин з метою підтримання пластової енергії і дебіту експлуатаційних свердловин.

В якості робочого агенту можуть використовуватись як прісні, так стічні і пластові води [2].

Експлуатація БКНС економічно обґрунтована в віддалених, важко доступних місцевостях, в яких будівництво капітальних споруд під кущову насосну станцію (КНС) є економічно недоцільна, а також в районах крайнього Сибіру.

Заводнення здійснюється внутріконтурно, або поза контурно БКНС через систему нагнітальних водоводів до усть нагнітальних свердловин через блок гребінки. Блок напірних гребінок, призначений для розподілення води, що поступає від насосних агрегатів, по напірних трубопроводах до нагнітальних свердловин. Обладнання БКНС монтують у спеціальних блоках - боксах на заводах – виготовлювачах.

БКНС містить в собі наступні блоки: насосний, дренажні насоси, низьковольтні апаратури і керування, нагнітальних гребінок, а також розподільчий пристрій РУ-6, трансформаторну комплексну підстанцію КГПН66-160/6к, резервуар стічних вод.

Окремі споруди БКНС являють собою металеві, або залізобетонні основи, на яких змонтовано комплекс технологічного обладнання,