Оборудование для поддержания пластового давления
Система оборудования для поддержания пластового давления (ППД) состоит в общем случае из участков водозабора, магистрали подвода воды (с трубопроводом большого диаметра и насосными станциями первого, второго и, если требуется, третьего водоподъема), очистных сооружений подготовки воды к закачке ее в нефтяной пласт, кустовых насосных станций высокого давления на территории промысла, разводящих трубопроводов с водораспределительными гребёнками, от которых вода идет к нагнетательным скважинам.
Скважины оснащены устьевой арматурой по типу фонтанной, насосно-компрессорной колонной труб и часто пакером, предохраняющим основную часть обсадной колонны скважины от действия высокого давления закачиваемой воды.
Плавучие насосные станции применяются при заборе воды из водоемов (реки, озера, моря). При извлечении воды из водоносных пластов скважинами применяется сифонная система (динамический уровень жидкости в скважине до 4 м).
Сифонная система вакуум - котлы, в которых создается разряжение в (0,04¸0,047) МПа. Вакуум поддерживается вакуум-насосами с подачей 0,03 м3/с и наибольшим разряжением в 0,086 МПа. Вода из скважины поступает в вакуум‑котлы самотеком и далее отбирается поверхностными насосами. Такая система применяется на Туймазинском и Ромашкинском месторождениях. Это на 20¸30% дешевле, чем извлечение воды из скважин насосами.
При более низких динамических уровнях жидкости (4 м и более уровня приема поверхностного насоса) применяются погружные скважинные насосы. По типу привода они подразделяются на: насосы с вертикальным приводным валом и электродвигателем на поверхности (типа АТН); насосы с погружным электродвигателем.
АТН - артезианские турбинные насосные установки применяют для откачки воды из скважины с динамическим уровнем до 100 м. Они обеспечивают подачу 30¸370 м3/ч и напор от 20 до 115 м. Мощность двигателя насосов АТН от 7 до 55 кВт.
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 [7].
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.
Рис. 39. 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
Рис. 40. Характеристика агрегата ЦНС 180-1900
*Зависимости Q-H, Q-h, Q-N указаны для насоса при плотности жидкости 1000 кг/м3
Таблица 12
Технические характеристики ЦНС
| 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.
Отечественной промышленностью освоен выпуск трехплунжерного насоа типа НП-3-160 и агрегата, электронасосного трехплунжерного типа АНТ-150.
Насос трехплунжерный НП-3-160 (рис. 41) 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