1 Аналіз насосного агрегата ЦНС-180-1900

як об'єкта КОНТРОЛЮ та огляд і порівняння існуючих систем провідних фірм світу

1.1 Відцентрові насосні агрегати системи ППТ як об’єкт контролю

Підтримка пластового тиску за рахунок накачування води в продуктивні пласти сьогодні є одним з основних способів розробки нафтових родовищ і інтенсифікації видобутку нафти.

Інтенсивність притоку пластової рідини в свердловину обумовлюється, в першу чергу тиском в пласті, який в процесі видобутку пластової рідини, чи газу падає. Відповідно, для інтенсифікації притоку рідини і газу необхідно забезпечити збереження пластового тиску. Звідси і виникнення методів підтримки пластового тиску, які знайшли широке використання в першу чергу в нафтогазовидобувній промисловості СНД. Метод підтримання пластового тиску шляхом законтурного чи внутріконтурного нагнітання води в пласт і метод комплексної розробки родовищ, що базується на ньому, вперше запропонований групою радянських вчених на чолі з А. П. Криловим, дозволив інтенсифікувати видобуток нафти і різко збільшити нафтовіддачу пластів.

Притік пластової рідини можна інтенсифікувати, а нафтовіддачу пласта збільшити відповідним впливом на пласт і пластову рідину з тим, щоб, з одного боку, фільтраційна характеристика колектора стала краща, а з іншої – щоб в’язкість рідини в пласті стала менша.

Для реалізації цього використовується велика кількість обладнання, споруд, машин, механізмів. Головні з цих видів сучасної техніки: обладнання для підтримки пластового тиску, чи для витіснення пластової рідини нагнітанням в пласт води, іноді газу; обладнання для прогріву пласта закачуванням в нього теплоносіїв – води, пари, чи для створення фронту внутріпластового горіння; обладнання для гідророзриву, для кислотної обробки пласта; для обробки води, що закачується в пласт, хімреагентами.

Підтримка пластового тиску забезпечується закачуванням в пласт черз систему нагнітальних свердловин різних рідин чи газу. Для цього використовується комплекс обладнання, який складається з системи водозабору, водопідготовки і розподілу насосних станцій і комунікацій.

Перераховане обладнання повинно володіти достатньо гнучкою характеристикою і параметрами, що забезпечують закачування в пласт рідини при подачах і тисках, які змінюються в часі, при фронті руху витісняючої рідини, що переміщується в продуктивному пласті.

Очищена і оброблена вода направляється з резервуарів до насосних станцій – стаціонарних і блочних.

Кущові насосні станції (КНС) з’єднані з живильним трубопроводом 3 (рис 1.1), який може бути кільцевим і опоясувати родовище, чи його частину, або лінійним. Від КНС рідина під тиском направляється до нагнітальних свердловин 1, зокрема по мірі розробки видобуваючі свердловини 2 переводяться в нагнітальні. При цьому відповідно видозмінюється і схема нагнітальних трубопроводів.

Блочна кустова станція (рис. 1.2) складається з ряду блоків: насосних, управління, електроапаратури, розподілюючого і побутового. Вода з магістрального трубопроводу подається в резервуари чи, обминаючи їх, на прийом насосів. Число одночасно працюючих насосних блоків визначається сумарними витратами рідини. Один чи два блоки зазвичай є резервними. По напірному трубопроводу рідина направляється до розподілюючої гребінки, від якої через регулятори витрат подається до нагнітальних свердловин.

Рисунок 1.1 – Типова схема водопостачання системи підтримки пластового тиску

Рисунок 1.2 – Схема блочного КНС:

1 – магістральний газопровід; 2 – буферна ємкість; 3 – приймальний колектор; 4, 9, 11 – засувки; 5 – відцентрові насоси; 6 – електродвигуни; 7 – засувки з дистанційним управлінням; 8 – високонапірний колектор; 10 – збірний колектор для брудної води; 12 – ємкість

Найбільш відповідальними елементами КНС є насосні агрегати.

Вимоги, що висуваються до них, наступні:

ККД на робочому режимі не нижче 70 – 75%;

рівномірна подача;

моторесурс при роботі на максимальних параметрах не менше 7 – 10 тис. год, а тривалість безперервної роботи – 600 –1000 год;

мінімальні габаритні розміри;

стійкість матеріалу деталей гідравлічної частини до рідин, що перекачуються.

Насоси, які використовуються для закачування рідин в нафтові пласти, як правило, спеціалізовані, їх основні параметри: подача від 2 до 1000 м3/год, тиск 3 –50 МПа.

Для закачування води в пласт використовуються насоси двох типів – відцентрові і плунжерні.

Відцентрові машини створюють тиск та здійснюють транспортування крапельних рідин та рідких суспензій, головним чином, за рахунок роботи відцентрових сил, що виникають при обертанні лопатевих робочих коліс. Своїм розповсюдженням вони зобов’язані достатньо високим ККД, компактністю та зручністю комбінування їх з приводними електродвигунами (при потребі) [1].

Загальна схема відцентрового насосу представлена на рис.1.3.

Робоче колесо насоса, що несе лопаті 1, заключене в корпус 2 спіральної форми. При обертанні колеса рідина переміщається від центру відцентровою силою до периферії, викидається в спіральну камеру і поступає в напірний трубопровід. Через прийомний отвір здійснюється всмоктування рідини [2].

Рисунок 1.3 – Загальна схема відцентрового насосу

Якщо розглядати класифікацію машин за властивостями транспортуємого ними середовища (гази, чиста вода та розчини, суміші ґрунту чи попелу з водою, рідини з високою в’язкістю), бачимо, що відцентрові насоси придатні для роботи з будь-якими вказаними речовинами.

Основними параметрами кожного насосу є його подача та тиск. Насоси прийнято поділяти на групи за величинами цих параметрів.

Кожному типу насосів відповідають визначені області подач та тисків.

Використовуючи величини подач та тисків виконаних конструкцій насосів та наносячи їх в координатній системі Q-H, можна отримати графік областей застосування різних типів насосів. Такий графік для водяних насосів представлени й в логарифмічній координатній сітці на рис. 1.4 [2].

Переходячи до детального розгляду відцентрових насосів, звернемо увагу на класифікацію:

за типом робочих коліс:–

закриті;–

напіввідкриті;–

відкриті;–

одностороннього входу;–

двохстороннього входу;

за типом протічної частини:–

з направляючим апаратом 4;–

без направляючого апарату 4.

3) за кількістю ступеней:–

одноступінчасті;–

багатоступінчасті;

за дією осьових зусиль:

а) не розвантажені;

б) розвантажені;

за швидкохідністю:–

тихохідні;–

нормальні;–

швидкохідні;–

діагональні;–

осьові (пропелерні).

Основними частинами відцентрового насосу (рис.1.5) є: корпус 6 насоса із всмоктуючим 1