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 та нагнітаючим 3 патрубком. Всередині корпусу є робоче колесо 4, жорстко посаджене на вал 2. в корпусі навкруг робочого колеса змонтований направляючий апарат 5.

Рисунок 1.5 – Відцентровий насос

Корпус насоса з патрубками служить для підведення рідини до робочого колеса і для відведення рідини після дії на неї робочого колеса в нагнітаючий трубопровід. При обертанні робоче колесо своїми лопатями безпосередньо діє на рідину, а також створює всередині насоса поля центробіжних сил за рахунок енергії двигуна.

Звичайне робоче колесо (рис. 1.6) відцентрового насоса представляє собою два диска: один плоский із втулкою 1, а другий має вигляд широкого кільця 2 між вказаними дисками змонтовані лопаті 3 робочого колеса, що утворюють канали, що розширюються. В центральній частині колеса є втулка 4, за допомогою якої воно монтується на валу. Всі перечисленні елементи робочого колеса виготовляються у вигляді єдиної відливки або за допомогою зварювання.

Направляючий апарат, представляючий собою два нерухомих кільцевих диска, між якими змонтовані лопаті, направлені ніби протилежно напряму лопатей робочого колеса (див. рис. 1.5).

Рисунок 1.6 – Конструкція робочого колеса відцентрового насоса

Принцип роботи відцентрового насосу полягає в наступному. При пуску корпус насоса повинен бути заповнений крапельною рідиною. При швидкому обертанні робочого колеса його лопаті здійснюють безпосередню силову дію на частинки рідини. Таким чином, рідина, зазнаючи впливу сили лопатей робочого колеса, з великою швидкістю переміщується від центру до периферії, звільняючи таким чином міжлопатні канали робочого колеса. Тому в центральній частині робочого колеса тиск знижуються і під дією зовнішнього, найчастіше атмосферного, тиску рідина входить у всмоктуючий патрубок і знову підводиться до центральної частини робочого колеса.

Рідина, що виходить з каналів робочого колеса по його вихідному діаметру, потрапляє в міжлопатний простір нерухомого направляючого апарату. В направляючому апараті рідина, маючи велику швидкість, ніби гальмується і її кінетична енергія частково перетворюється в потенціальну енергію тиску в сприятливих умовах течії через плавно змінювані канали. Якщо направляючий апарат відсутній, то перетворення кінематичної енергії потоку в потенціальну енергію тиску проходить в спіральному корпусі насоса в умовах менш сприятливих.

Спіральна форма корпуса насоса та ексцентричне розташування в ньому робочого колеса обумовлені наступним. В корпусі насоса за напрямом обертання робочого колеса збирається все більший об’єм рідини, що виходить із міжлопатних каналів. Вся ця рідина направляється до нагнітаючого патрубка та відводиться в нагнітаючий трубопровід. Спіральна форма забезпечує збільшення внутрішнього об’єму корпусу насоса, приблизно пропорційне кількості рідини, що направляється до нагнітаючого патрубка. Тому швидкість рідини, що проходить через корпус насоса, у всіх січеннях приблизно однакова.

Дуже часто нагнітаючий патрубок має вигляд дифузора. В цьому випадку перетворення