Насосные станции ппд

•   В системе поддержания пластового давления (ППД) к наи­более важному и конструктивно сложному звену относятся на­сосные станции. 
• Они подразделяются на станции систем водо­снабжения, предназначенные для подачи воды на месторожде­ние, и кустовые, основная задача которых заключается в нагне­тании воды в продуктивные нефтяные пласты для поддержания или создания необходимых пластовых давлений.

   Насосные станции, осуществляющие непосредственно за­качку воды в пласт, в зависимости от конструктивного испол­нения подразделены на кустовые (КНС), технологическое обо­рудование которых монтируют в капитальных сооружениях, и блочные кустовые (БКНС), оборудование которых монтируют в специальных блоках-боксах на заводах-изготовителях.

   

Расчетные и нормативные параметры, характеризующие ус­ловия строительства и эксплуатации блочных кустовых насос­ных станций (БКНС), следующие.

Температура окружающей среды, °С     .... До —50

Сейсмичность, балл      ............ Не более 6

Нагрузка, Па: снеговая       ................ 2000

ветровая   ................. 560

на грунт      ................ 50-103

Степень долговечности     ........... II

Степень огнестойкости     ........... IV

Класс зданий     ............... III

Грунты    ..................    Непросадочные, непучинистые,

не    подверженные    карстовым и вечномерзлотным   явлениям

  

Отдельные сооружения БКНС представляют собой металли­ческие или железобетонные основания, на которых смонтирован комплекс технологического оборудования, укрываемый ограж­дающими конструкциями типа блоков-боксов.

   

Технологическая схема и характеристика блочной кустовой насосной станции (БКНС). Технологическая схема БКНС (рис.) рассчитана на одновременную и раздельную закачку пресных вод поверхностных или подземных источников и очи­щенных нефтепромысловых вод, поступающих из установок очи­стки сточных вод.

   

Пресная вода и очищенные нефтепромысловые сточные воды по двум водоводам, объединенным в единый всасывающий кол­лектор, поступают на площадку БКНС. На водоводах устанав­ливают диафрагмы для замера расхода и электроприводные за­движки.

  

Из всасывающего коллектора вода с помощью насосов на­правляется в распределительный напорный коллектор и через высоконапорные водоводы—к нагнетательным скважинам. Вода для подпора сальников и охлаждения масла в маслоохладителе подается из трубопровода пресной воды через редукционный клапан. При работе БКНС только на очищенных нефтепромыс­ловых водах для этих целей используют пресную воду индиви­дуального источника водоснабжения. Использованная вода из системы разгрузки сальников и маслоохладителя поступает в ре­зервуар сточных вод.

   

Тип БКНС для каждого данного случая выбирают с учетом: 

1. а) требуемой подачи и давления нагнетания; 
2. б) схемы энерго­снабжения; 
3. в) климатических условий. По расчетным подаче и давлению нагнетания определяют тип и число основных насо­сов, а по климатическим условиям—вид охлаждения двигателя.

   

В зависимости от типа установленных насосов выпускают БКНС, рассчитанные на давление нагнетания 9,3 МПа, 14 МПа, 18,6 МПа. При этом суммарная номинальная подача БКНС оп­ределяется как типом, так и числом установленных насосов.

Рис. 21. Технологическая схема БКНС:

1, 2 я 7 — шкафы соответственно трансформаторные, ввода кабеля и управления дре­нажными насосами; 3 — станция управления; 4 — распределительное устройство низко­вольтное; 5 и в — щиты приборный и общестанционный; 8, 13, 23 — насосы 1СЦВ, ЦНСК и ЦНС180; 9. 11, 21 — клапаны соответственно обратный, обратный подъемный и обратный; 10, 19, 26 и 28 — вентили соответственно запорный, электромагнитный, ре­гулирующий угловой и запорный угловой; 12, 14, 16, 17 и 20 — задвижки ЗКЛ и электроприводная; 15—фильтр; /9 — маслоохладитель; 22 — бак масляный; 24 - муфта зубчатая; 25 — электродвигатель; 27 — диафрагма; / — насосные блоки; // — блок дренажных насосов; /// — блок низковольтной аппаратуры и управления; IV — блока напорных гребенок, V — распределительное устройство РУ-6 (10) кВ; VI — транс­форматорная комплектная подстанция КТПН 66-160/6КК; VII — резервуар сточных вод

   

Кроме того, в зависимости от принятой схемы охлаждения элек­тродвигателей основных насосов выпускают БКНС двух моди­фикаций: а) РЦВ — разомкнутый цикл вентиляции двигателя, при котором двигатель охлаждается воздухом, засасываемым в помещение через жалюзи; б) ЗЦВ — замкнутый цикл венти­ляции, при котором электродвигатели основных насосов охлаж­даются водой.

 В условном обозначении БКНС2Х150: 2 — два насоса ЦНС180; 150 —давление нагнетания; БКНСЗХ500: 3 — три на­соса ЦНС500-1900; 500 — подача одного насоса.

Подобрать тип БКНС для следующих исходных данных: фонд нагнетательных скважин – 150, проектная приемистость скважин – 100 м³/сут, проектный коэффициент эксплуатации нагнетательных скважин 0,975, проектное давление на забое нагнетательных скважин 35 МПа, проектный забой нагнетательных скважин 2000 м, средняя удаленность блока напорных гребенок (БГ) от БКНС - 1500  м, диаметр водовода (коллектора) от БКНС до БГ – 245_*13,8 мм, средняя удаленность нагнетательных скважин от БГ – 750 м, диаметр подводящих водоводов 114_*7,0 мм, плотность и вязкость закачиваемой воды соответствует характеристикам пресной воды.

Решение:

150 нагнетательных скважин ↔15 БГ ↔ 1 БГ обслуживает 10 скважин.

Р₁ – давление на устье нагнетательных скважин;

Р₂ – давление в БГ;  Р₃ – давление на выкиде насоса БКНС.

   Давление на забое нагнетательных скважин:

Р_з = Р_у + ρ_в*g_*L_скв          Р_у = Р₁ = Р_з - ρ_в*g_* L_скв = 15,38 МПа.

Р_з =р1 + h _{* Δ}hтр (БГ – скв) + N_*Δhтр (БКНС – БГ)

Р₂ = Р₁ + _Δhтр (БГ – скв) _* n = Р₃ = Р₂ + _Δhтр (БКНС –БГ)

1)_Δhтр (БГ – скв) → потери давления в водоводе БГ – скв.

_Δhтр (БГ – скв) = 0,81_*λ_*НQ² ρ_в / D_вн⁵ → уравнение Дарси-Вейсбаха.

 λ – коэффициент гидравлического сопротивления (по формуле Блазиуса):

λ = 0,3164 / ⁴√Re ;

Н – длина водовода, Н_бг-скв = 750 м; Q – расход воды  (Q = 100 м³/сут) – приемистость; ρ_в = 1000 кг/м³ .

Число Рейнольдса определяется по формуле:

             Re = v_в* D_вн* ρ_в / μ_в ,  где v_в  - скорость движения воды по водоводу.

v_в = Q / F =100_*4 / (86400_*3,14_*0,074²) = 0,27 м/с.

Re = 0.27_*0,074_*1000 / 0,001 = 19980.

 λ = 0,3164 / ⁴√19980 = 0,027.

_Δhтр (БГ – скв) = 0,81_*0,027_* 750_*0,0016²_*1000 / 0,074⁵ = 0,99 МПа.

2) Определяем потери давление в водоводе БКНС – БГ: 

v = Q / F = 0.1692_*4_*4 / (3.14_*0.101²) = 21.1 м/с.

Q = 100_*150_*0.975 = 14625 м³/сут = 0.1692 м³/c.

Re = 27,1_*0,101_*1000 / 0,001 = 2134073.

 λ = 0,3164 / ⁴√2134073 = 12,09.

_Δhтр (БКНС – БГ) = 0,81_*12,09_*1500_*0,1692²_*1000 / 0,101⁵ = 4,27 МПа.

Рз = 15,38 + 10_*0,99 + 15_*4,27 = 89,33 МПа.

Рз (проект) < Рз (расч.). Для данных условий невозможно подобрать БКНС, рекомендуется увеличить диаметр водоводов для уменьшения потерь давления.