вааааавыа. Разработка понятие о системе разработки залежей нефти. Рациональная система разработки. Параметры системы разработки
 Скачать 4.48 Mb.
|
Особенности эксплуатации с помощью штангового насосаЧаще всего, чтобы добыть нефть и газ, используют штанговые насосы: они отличаются простой конструкцией, способны выкачивать большой объем жидкости и газа и довольно долговечны.Больше 50% всех современных нефтяных и газовых скважин обслуживается при помощи штанговых насосных станций. При этом способе эксплуатации такое оборудование можно отремонтировать в ходе эксплуатации, не отвозя его в специальный сервис, а для первичных моторов эксплуатируются все типы приводов. Штанговый насос может эксплуатироваться в сложных условиях, в том числе при наличии коррозийных жидкостей и песка. К минусам штангового оборудования можно отнести следующие свойства: Невысокая подача. Ограничение по спуску оборудования. Ограничение по углу уклона ствола скважины. При этом способе эксплуатации конструкция простого насоса состоит из цилиндра и плунжера с клапаном по типу шара-седла, благодаря которому обеспечивается подъем жидкости и исключается ее течение вниз. Также в конструкции может быть всасываюший клапан – он установлен ниже цилиндра. Штанговый насос работает посредством передвижений плунжера, на который воздействует привод. В насосе проходит верхняя штанга, она прикреплена к головке балансировочного элемента. Ключевые части штангового насоса: Рама. Четырехгранная пирамидообразная стойка. Балансировочный элемент. Траверса. Редуктор с противовесными элементами. Салазка поворотного типа. Штанговый насос может быть вставного типа или невставного. Первые опускаются в ствол скважины в уже готовом виде, а до того по НКТ вниз погружается замок. Для замены оборудования не нужно несколько раз спускать или поднимать трубы. Что касается невставных разновидностей, то их можно спустить в наполовину готовом виде. Если такой насос требуется отремонтировать или поменять, нужно поднимать его по частям: сначала поднимается плунжер, а затем НКТ. Оба вида имеют и плюсы, и минусы, и выбор должен происходить с учетом конкретных условий предстоящей эксплуатации. Особенности эксплуатации с помощью центробежного насоса с электроприводомЦентробежный насос с электрическим приводом – устройство, которое распространено не так хорошо, как предыдущая разновидность, однако отличается внушительными показателями по количеству получаемой нефти и газа. Свыше 80% общего объема добычи нефти и газа по стране приходится именно на скважины с таким оборудованием. Такой насос представляет собой удлиненную конструкцию небольшого диаметра, которая способна функционировать в агрессивных средах. В состав насоса входит погружной аппарат, линия кабеля, НКТ, оборудование, которое устанавливается для устья, а также наземная техника для управления. К ключевым узлам относятся следующие элементы: Сам насос, который состоит из нескольких секций и ступеней, а также колес и стальной трубы. Электрический мотор погружного типа, который заполняется маслом. Защита от воздействия влажности: она находится между двумя предыдущими элементами, защищая электромотор и передавая вращательный момент на насос. Кабель для подачи электричества от подстанции. Его структура должна быть защищена бронированным слоем, на земле до уровня спуска его сечение должно иметь круглую форму, а от погружного элемента – плоскую. К дополнительному оборудованию, используемому в этом случае для эксплуатации нефтяных и газовых скважин, относятся следующие элементы: Газовый сепаратор, который эксплуатируется с целью уменьшить объем поступающих газов в насосное оборудование. В случае, если понижать этот показатель нужды нет, то можно применять вместо сепаратора обычный модуль для подачи жидкости в насос. Система термического типа с манометром (ТМС). Она сочетает функции измерения температурного режима и показателей давления внутри среды, в которой в настоящее время находится электронасос. Данная установка должна монтироваться прямо в процессе спуска конструкции в ствол скважины. Сбор элементов производится в последовательном порядке, по направлению снизу наверх, в том числе и соединение кабеля с установкой и к трубам. Крепление осуществляется посредством металлических особых поясов; кабель, ведущий на поверхность, подключается к трансформатору и станции, которая выполняет функцию управления. Кроме указанных элементов, колонна труб НКТ должна быть оснащена парой клапанов – сливным и обратного хода. Они установлены над насосом. Клапан обратного хода применяется в системе насоса для подачи жидкости в НКТ перед началом функционирования насосной станции. Этот клапан также не дает жидкости пролиться вниз из-за высокого давления. Что касается сливного клапана, то этот элемент устанавливается над предыдущим и применяется для слива жидкостей, который необходимо осуществить перед поднятием наверх оборудования. Достоинства электрических центробежных насосов достаточно обширны и выделяют их по сравнению с глубинными аналогами штангового типа: Легкость конструкции наземной техники, а также упрощенная схема ее функционирования. Возможность откачивать большие объемы жидкости из ствола нефтяной или газовой скважины. Возможность успешной эксплуатации на большой глубине (более 3 км). Длительное время эксплуатации и минимальные нужды в ремонте, а также долгие промежутки действия между плановыми ремонтными работами. Исследования внутри нефтяной и газовой скважины могут быть осуществлены без поднятия оборудования на поверхность. Повышенная легкость процесса удаления парафиновых отложений, которые оседают на стенках НКТ. Эксплуатация электрических центробежных насосов погружного типа возможно в скважинах, которые имеют определенный угол наклона, а также горизонтальное строение. Кроме того, они могут эксплуатироваться в скважинах с высокой обводненностью, в скважине с высоким содержанием брома в воде, а также для откачки растворов на основе кислот и солей. На современном рынке существуют разновидности, которые могут функционировать в одной скважине на разных уровнях с обсадными колоннами. В ряде случаев центробежные погружные насосы могут эксплуатироваться и для откачки воды из пластов горной породы, чтобы поддержать нужный уровень давления в них. Таким образом, спектр эксплуатации электрических насосов погружного типа для обеспечения работы скважины представляет собой наиболее широкую область, и оборудование данного вида может эксплуатироваться наиболее эффективно. Оборудование для добычи нефти Центробежные насосы для перекачек нефти и нефтепродуктов по внутрипромысловым магистральным нефтепроводам (в частности ДНС, КНС, ППД, УПН). Показатели работы насосов ЦНС. Конструкции насосов типа ЦНС. Рабочая характеристика. Для перекачки нефти по магистральным нефтепроводам применяют центробежные основные и подпорные насосы. Для нормальной работы основных магистральных насосов необходимо иметь определённое избыточное давление на входе, которое ещё называют кавитационным запасом, т.е. давление, необходимое для предотвращения кавитации. Промежуточные насосные станции, в основном, работают по схеме из насоса в насос и снабжены лишь основными насосами, а необходимый для их работы подпор создаётся предыдущей перекачивающей станцией. На головных насосных станциях и промежуточных станциях с резервуарными парками необходимый подпор для основных магистральных насосов создаётся подпорным насосами, которые перекачивают нефть из резервуаров и подают на вход основных насосов с требуемым кавитационным запасом. Промышленностью производятся насосы с подачей от 125 до 12500 м3/ч. Насосы маркируются НМ 10000-210т.е.насос нефтяной магистральный с подачей 10000 м3/ч и напором 210 м. Центробежный насос состоит из: 1 – рабочее колесо; 2 – рабочие лопасти; 3 – спиральный отвод корпуса насоса; 4 – диффузор; 5 – передний и задний диски. Принцип работы центробежных насосов: Рабочий процесс преобразования механической энергии привода в энергию жидкости в насосе, начинается при включении приводного двигателя. При этом жидкость находящаяся в рабочем колесе первой ступени, под действием центробежных сил движется на периферию колеса и через направляющие и обратные каналы отвода поступает в следующее колесо. В последующих рабочих колесах рабочий процесс повторяется. При прохождении через рабочие колеса жидкость получает от каждого из них приращение удельной энергии (напора). После прохождения последнего колеса жидкость обладает напором, равным сумме напоров всех ступеней. Эта удельная энергия обеспечивает движение жидкости до потребителя. Приводами магистральных центробежных насосов являются асинхронные и синхронные электродвигатели. Асинхронные электродвигатели могут быть как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Мощность применяемых электродвигателей от 450 до 8000 кВт, с к.п.д 0,96÷0,99. Электродвигатели, как правило, поставляются комплектно с насосами. Мощность электродвигателя для привода центробежного насоса можно определить по формуле:  где Q – подача в м3/с; Н – напор, развиваемый насосом в м столба перекачиваемой жидкости; ρ – плотность перекачиваемой жидкости в кг/м3; ηн – кпд насоса; ηп – кпд передачи от электродвигателя к насосу (при жёстком соединении валов двигателя и насоса ηп=0,98); К – коэффициент запаса; К=1,1÷1,5 – нижний предел для насосов большой мощности; верхний – для малой. Электродвигатели могут быть установлены в общем зале здания с насосами или в помещении, отделённом от насосного зала газонепроницаемой стеной. Взрывозащищённое исполнение двигателей, применяемых в общих залах нефтенасосных, достигается продувкой корпуса электродвигателя воздухом под избыточным давлением. Основными конструктивными блоками насоса являются корпус и ротор. К корпусу относятся крышки линий всасывания и нагнетания, направляющие аппараты, передний и задний кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов, крышки всасывания и нагнетания стягиваются стяжными болтами. Направляющий аппарат, кольцо (с уплотняющими кольцами) и рабочее колесо образуют секцию насоса. Стыки корпусов направляющих аппаратов уплотняются резиновыми кольцами, выполненными из маслобензостойкой резины. Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес и направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек. Ротор насоса состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса, кольцо, рубашка вала, дистанционная втулка, регулировочные кольца и диск разгрузки. Все детали на валу стягиваются гайкой ротора. Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса и перекачиваемой жидкости. Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием создаваемого разрежения. Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции, откуда - в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданным во второй секции и т.д. Вышедшая из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат поступает в крышку нагнетания и из нее в нагнетательный трубопровод. Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем, присоединенным к насосу через упругую втулочно-пальцевую муфту, состоящую из двух полумуфт (насоса и электродвигателя) и пальцев с резиновыми втулками. Направление вращения ротора насоса по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Параллельная и последовательная работа ЭЦН, сложение напорных характеристик. Регулирование режимов работы центробежных насосов. Кавитация и помпаж, способы их предупреждения. Кавитация– гидродинамическое явление, которое зависит от гидродинамических характеристик насоса и свойств жидкости, которое при нарушении режима работы может привести к поломке насоса. В зонах понижения давления в насосах происходит появление кавитационных (парообразных) полостей. При схлопывании полости происходит выделение энергии, которое вызывает разрушение поверхностей насоса. Меры устранения: 1. Удлинённый вход потока 2. Минимальное значение nS 3. Оптимальное число ступеней насоса i=5÷7. 4. Гладкие и закруглённые кромки 5. Недопустимость резких поворотов потока 6. Применение направляющие аппаратов на входе 7. Шнековые ступени 8. Бустерные насосы Помпаж– явление автоколебаний напора и расхода в зоне нестабильной характеристики. При помпаже возникают пульсации потока, вибрации лопаток, что может вызвать разрушение насоса. Резко ухудшается аэродинамика проточной части, насос не может создавать требуемый напор, при этом, давление за ним на некоторое время остаётся высоким. В результате происходит обратный проброс среды. Давление за насосом уменьшается, он снова развивает напор, но при отсутствии расхода напор резко падает, ситуация повторяется. При помпаже вся конструкция испытывает большие динамические нагрузки, которые могут привести к её разрушению. Устранение: 1. Установка обратного клапана 2. Рециркуляция потока в деаэратор или бак-акккумулятор Последовательное соединение насосов обычно применяется для увеличения напора в тех случаях, когда один насос не может создать требуемого напора. При этом подача насосов одинакова, а общий напор равен сумме напоров обоих насосов, взятых при одной и той же подаче. Следовательно, суммарная характеристика насосов  (рис.) получается сложением ординат кривых капоров обоих насосов. Пересечение суммарной характеристики насосов с характеристикой насосной установки даст рабочую точку , которая определяет подачу и суммарный налор обоих насосов. Проведя через точку вертикальную прямую получим на пересечении ее с кривыми напоров напоры насосов . При последовательном соединении насосов жидкость, подводимая к насосу , имеет значительное давление. При этом давление в насосе может превысить величину, допустимую по условиям прочности. В этом случае насос следует размещать отдельно от насоса , в такой точке напорного трубопровода, в которой давление жидкости снижается до безопасного для насоса значения. Эту точку можно определить, построив пьезометрическую линию напорного трубопровода.Параллельное соединение насосов обычно применяют для увеличения подачи. Насосы, работающие параллельно на один длинный трубопровод, обычно устанавливают близко один от другого, в пределах одного машинного зала. На рис. слева показана схема такой установки двух насосов. Так как насосы  находятся близко один от другого, а трубопровод, на который они работают, длинный, можно пренебречь сопротивлением подводящих и напорных трубопроводов до узловой точки . Пусть приемные уровни обоих насосов одинаковы. При этом напор насосов одинаков, так как одинаково давление в точке , создаваемое обоими насосами. Заменим оба насоса одним, имеющим подачу, равную сумме подач обоих насосов, взятых при одинаковом напоре. При такой замене режим работы насосной установки не изменится. Для получения характеристики этого насоса или суммарной характеристики двух насосов, следует сложить абсциссы точек кривых напора обоих насосов, взятых при одной и той же ординате. Иными словами, следует сложить кривые напоров обоих насосов по горизонтали. Пересечение суммарной характеристики с характеристикой насосной установки даёт рабочую точку . Абсцисса точки Широко применяют следующие способы регулирования подачи: дросселированием - изменением открытия клинкета или клапана у насоса; перепуском части расхода из напорного трубопровода во всасывающий по обводному трубопроводу; изменением частоты вращения вала насоса. Дросселирование - наиболее доступный во всех системах способ регулирования. Подачу насоса можно изменять тем или иным перекрытием клинкета (клапана) у насоса на нагнетательном трубопроводе, т.е. введением дополнительного гидравлического сопротивления в трубопроводе. Иногда регулирование осуществляют частичным перекрытием клинкета на всасывающем трубопроводе. Однако такой способ регулирования может быть применен лишь при незначительных изменениях подачи, так как увеличение гидравлического сопротивления на всасывании и связанное с этим углубление вакуума на входе жидкости в рабочее колесо насоса приводят к выделению газов и паров, подсосу воздуха, усилению явлений кавитации и срыву подачи. Регулирование режима работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии. При регулировании режима работы перепуском части жидкости, подаваемой насосом, из нагнетательного трубопровода перепускается во всасывающий по обводному трубопроводу, на котором установлен клинкет, или сливается в приемный резервуар. При изменении степени открытия клинкета на обводном трубопроводе изменяются расход перепускаемой жидкости и, следовательно, расход сети. Регулирование перепуском неэкономично, так как теряется энергия жидкости, проходящей по обводному трубопроводу. Однако такое регулирование более экономично, чем дросселированием, для быстроходных насосов, у которых с увеличением подачи падает мощность. В тех случаях, когда есть такая возможность, целесообразно регулировать подачу насоса изменением частоты вращения двигателя. Экономичность регулирования работы насоса различными способами обычно сравнивают по потребляемой насосом мощности. Исследования для насосов, у которых с увеличением подачи мощность увеличивается (тихоходные и нормальные центробежные насосы), показали, что наименьшая потребляемая мощность получается при регулировании изменением частоты вращения, несколько большая мощность - при регулировании дросселированием, самая большая - при регулировании перепуском. Поршневые (плунжерные) насосы для наземных перекачек. Конструкция. Показатели работы. Регулирование режимов работы. Эксплуатация поршневых (плунжерных) насосов. |