Система обладнання для підтримки пластового тиску (ППД) складається в загальному випадку з ділянок водозабору, магістралі підведення води (з трубопроводом великого діаметру і насосними станціями першого, другого і, якщо потрібно, третього водопідйому), очисних споруд підготовки води до закачування її в нафтовій пласт , кущових насосних станцій високого тиску на території промислу, розвідних трубопроводів з водорозподільному гребінками, від яких вода йде до нагнітальним свердловинах.
Свердловини оснащені гирлової арматурою по типу фонтанної, насосно-компресорної колоною труб і часто пакером, що оберігає основну частину обсадної колони свердловини від дії високого тиску закачиваемой води.
Плавучі насосні станції застосовуються при заборі води з водойм (річки, озера, моря). Під час вилучення води з водоносних пластів свердловинами застосовується сифонная система (динамічний рівень рідини в свердловині до 4 м).
Сифонна система вакуум - котли, в яких створюється розрядження в (0,04¸0,047) МПа. Вакуум підтримується вакуум-насосами з подачею 0,03 м3 / с і найбільшим розрядженням в 0,086 МПа. Вода зі свердловини надходить у вакуум-котли самопливом і далі відбирається поверхневими насосами. Така система застосовується на Туймазінському і Ромашкінська родовищах. Це на 20¸30% дешевше, ніж вилучення води з свердловин насосами.
При більш низьких динамічних рівнях рідини (4 м і більше рівня прийому поверхневого насоса) застосовуються заглибні свердловинні насоси. За типом приводу вони поділяються на: насоси з вертикальним приводним валом і електродвигуном на поверхні (типу АТН); насоси з занурювальним електродвигуном.
АТН - артезіанські турбінні насосні установки застосовують для відкачування води зі свердловини з динамічним рівнем до 100 м. Вони забезпечують подачу 30¸370 м3 / ч і натиск від 20 до 115 м. Потужність двигуна насосів АТН від 7 до 55 кВт.
Основними типами свердловинних насосів з зануреними електродвигунами є - АП; АПВ (артезіанський, погружной, високонапірний), ЕЦНВ (електричний, відцентровий, водопідйомний), ЕПЛ (електричний, погружной, лопатевої).
Насоси ЕЦНВ забезпечують: подачу від 2 до 360 м3 / год, напір 25¸360 м. Потужність двигуна насосів ЕЦНВ від 0,37 до 500 кВт. В позначенні насоса ЕЦНВ-10-120-60: 10 - діаметр свердловини в дюймах, 120 - подача в м3 / год і 60 - напір в метрах водяного стовпа.
В системі ППД широко застосовуються відцентрові насоси типу ЦНС, агрегати електронасосні свердловинні типу УЕЦПК, до складу яких входять заглибні відцентрові насоси, перспективно використання плунжерних насосів, що мають жорстку напірну характеристику.
На нафтопромислах застосовують такі відцентрові насоси секційні: ЦНС630-1700, НЦС-300; агрегати електронасосні багатоступінчасті ЦНС180-1900М, ЦНС180-1422, ЦНС180-1050; ЦНС180-1900М, ЦНС180-1422М, ЦНС180-1050М; ЦНС180-85¸425; насосний агрегат ЦНСА63-1400УХЛ4 і інші.
Відцентрові насоси типу ЦНС180 (високонапорние) призначені для нагнітання води в свердловину з метою підтримання пластового тиску. Конструкція насосів типу ЦНС180 розроблена з урахуванням створення на одній корпусних базі трьох-модифікацій з тиском нагнітання 9,5¸19 МПа.
Відцентрові насоси типу ЦНС180 допускають зміну робочої характеристики за допомогою зменшення числа ступенів (не більше 2) з установкою проставочное втулок, без зміни прив'язок, з обов'язковою динамічним балансуванням ротора.
Мал. 39. Відцентровий насос ЦНС 180-1900
1 - кришка всмоктування; 2 - робоче колесо 1 ступеня; 3 - направляючий апарат 1 ступеня; 4 - робоче колесо проміжної ступені; 5 - направляючий апарат проміжної ступені; 6 - секція; 7 - направляючий апарат проміжної ступені; 8 - кришка напірна; 9 - кінцевий ущільнення; 10 - підшипник ковзання; 11 - віджимні пристрій; 12 - плита
Мал. 40. Характеристика агрегату ЦНС 180-1900
* Залежності Q-H, Q-h, Q-N вказані для насоса при щільності рідини 1000 кг / м3
Технічні характеристики ЦНС
Насоси типу ЦНС180 - відцентрові секційні, горизонтальні, однокорпусні з одностороннім розташуванням робочих коліс, з гідравлічною п'ятою, підшипниками ковзання і кінцевими ущільненнями комбінованого типу (щілинне і сальниковое ущільнення).
Насоси цього типу складаються з двох основних вузлів: корпуса - сукупності нерухомих деталей, і ротора - обертового вала з розташованими на ньому деталями.
Ротор насоса складається з робочих коліс, посаджених на вал по ковзної посадці, розвантажувального диска, захисних втулок та інших деталей.
Опорами ротора служать підшипники ковзання з примусовою змазкою, а для насоса ЦНС180-1050 - з кільцевої мастилом.
Насос з'єднується з електродвигуном за допомогою зубчастої муфти.
Вітчизняною промисловістю освоєно випуск трехплунжерного НАСОА типу НП-3-160 і агрегату, електро трехплунжерного типу АНТ-150.
Насос трехплунжерний НП-3-160 (рис. 41) призначений для нагнітання води і розчинів в пласт в системах підтримки пластового тиску, а також для подачі робочої рідини при видобутку нафти гідропоршневими і струминними насосами.
Технічна характеристика насоса НП-3-160
Максимальний тиск, що розвивається насосом, МПа 1 6
Максимальна подача насоса, дм3 / с 2,5
Необхідний тиск на прийомі насоса, МПа 0,05¸0,10
Діаметр плунжера, мм 56
Хід плунжера, мм 60
Кількість плунжеров, шт 3
Число обертів вала насоса, об / хв 370
Номінальна потужність електродвигуна, кВт / об / хв 45/750
Передавальне відношення редуктора 2
Габаритних розміри, мм:
Мал. 41. Насос трехплунжерний НП-3-160:
1 - рама; 2 - електродвигун; 3 - муфта; 4 - захисний кожух; 5 - приводна частина; 6 - гідравлічна частина; 7 - клапан запобіжний
Для обслуговування куща свердловин зазвичай будують блокові кущові насосні станції (БКНС), техпологіческая типова система якої включає: насосні блоки, блок дренажних насосів, блок напірних гребінок, резервуар стічних вод, трансформаторну комплектну підстанцію і блок управління. Вони мають від 1 до 4 насосних блоків з насосами ЦНС-180, 1 або 2 блоки гребінки, забезпечують подачу від 180 до 720 м3 / год і тиск нагнітання 10,5; 14,22 і 19,0 МПа.
Потужність одного двигуна становить: 800; 1250; 1600 і 4000 кВт.
Блокова кущова насосна станція - міні - КНС призначена для облаштування та реконструкції системи ППД з метою економії енергетичних і матеріальних ресурсів і може бути виготовлена в трьох виконаннях. Кожне виконання станції комплектується двома насосними блоками і блоком управління.
Виконання I - для схеми централізованого водопостачання. Насосні блоки комплектуються насосними агрегатами, водорозподільної гребінкою, модулем збору і утилізації витоків сальників і модулем введення інгібітора корозії. Блок управління комплектується щитами ПКУ та автоматизації. Економія енергоресурсів досягається за рахунок оптимізації системи електропостачання та регулювання графіка навантажень протягом доби.
Виконання II - для схем локального водопостачання (підготовка сеноманской води для її закачування в пласт). Насосні блоки комплектуються по виконанню I з додаванням модуля сепарації води. При цьому виконанні міні-КНС економічний ефект досягається за рахунок економії на прокладці низьконапірних і високонапірних водоводів. Одночасно реалізується перевага першого виконання.
Виконання III - для схем з попередніми скиданням води з видобутого на кущі свердловин продукту і обладнанням для відділення води від нафти і підготовки її для закачування в нафтовій пласт. Насосні блоки комплектуються по виконань I з додаванням модуля дегазації води. Ця схема, дає особливо значний ефект при збільшенні обводнення продукції свердловин за рахунок зниження зустрічній перекачування води.
Технічна характеристика міні-КНС
Продуктивність, м3 / добу 200¸1200
Тиск нагнітання, МПа 16
Встановлена потужність, кВт 165¸560
Температура навколишнього повітря, ° C -55¸+45
Температура в насосних блоках, ° C, не нижче +5
Температура в блоці управління, ° C, не нижче +18
Станція блокова кущова насосна малої продуктивності МБКНС призначена для ППД системи заводнення нафтових пластів родовищ з обмеженою приемистостью свердловин і високим пластовим тиском.
Продуктивність МБКНС, м3 / сут:
Тиск нагнітання, МПа:
Тиск на вході, МПа від 0,4 до 1,6
Напруга живлення електродвигунів МБКНС, В 380
Потреоляемая потужність, кВт:
Крім блокових уніфікованих наносних станцій БКНС з насосами ЦНС-180 випускаються спеціальні блочно-кущові насосні станції «Північ» (СБКНС4-150 і СБКНС2-200) з метою проведення робіт по ППД в умовах Крайньої Півночі.
Блок напірної гребінки БГ-1 на кущових насосних станціях призначений для розподілу, вимірювання витрати та тиску технологічної води, що подається на свердловини системою ППД.
Гирлова арматура (рис. 42) призначена для герметизації гирла нагнітальних свердловин в процесі нагнітання в свердловину води, для виконання ремонтних робіт, проведення заходів щодо поліпшення прийомистості пласта і дослідницьких робіт, що здійснюються без припинення закачування. Основні частини арматури - трубна головка і «ялинка».
Трубна головка призначена для герметизації затрубного простору, підвіски колони насосно-компресорних труб і проведення деяких технологічних операцій, дослідних і ремонтних робіт. Вона складається з хрестовини, засувок і швидкосбірних з'єднання.
«Ялинка» служить для закачування рідини через колону насосно-компресорних труб і складається зі стовбурових засувок, трійника, бічних засувок і зворотного клапана.
Мал. 42. Арматура гирлова нагнетательная Аун 50-21:
1. 2. 6 - засувка ЗМС 65-21; 3. 7 - контрольний пристрій; 4 - головка; 5 - колонний фланець
Для обладнання гирла нагнітальних свердловин застосовується арматура АНК1-65'21, АНК1-65'35, АУН50-21 і ін.
Установки заглибних відцентрових електронасосів типу УЕЦП і УЕЦПК (табл. 13) призначені для закачування поверхневих або пластових вод в нагнітальні свердловини з метою підтримання пластового тиску і видобутку пластових вод з подачею на кущові наносні станції при утриманні в рідини механічних домішок не більше 0,1 г / л, з рН = 5,4¸9 і температурою не вище 60 ° C.
Установка (рис. 43) складається з погружного електронасоса (насос і електродвигун), кабелю, обладнання гирла свердловини, трансформатора і комплектного пристрою для управління і захисту електродвигуна.
Електронасосний агрегат спускають в свердловину (або шурф) і підвішують на її гирлі. Рідина подається насосом по нагнітальним водоводах в групу нагнітальних свердловин або на кущові насосні станції.
Мал. 43. Установки погружного відцентрового електронасоса:
а - для видобутку пластових вод:
1 - погружной електродвигун; 2 - погружной насос; 3 - обладнання гирла свердловини; 4 - силовий кабель; 5 - комплектний пристрій; 6 - трансформатор
б - для закачування води:
1 - шурф; 2 - розводить водовід; 3 - електронасосні погружной агрегат; 4 - силовий кабель; 5 - нагнітальний водовід; 6 - комплектний пристрій; 7 - трансформатор
Залежно від поперечного розміру погружного агрегату установки підрозділяються на дві групи - 14 і 16.
Установки групи 14 мають поперечний розмір погружного агрегату 320 мм і застосовуються в шурфах з внутрішнім діаметром обсадної колони (кожуха) не менше 359 мм; установки групи 16 мають поперечний розмір 375 мм і використовуються в свердловинах або шурфах з внутрішнім діаметром обсадної колони не менше 396 мм.
Залежно від що розвивається напору насоси діляться на високонапірні, що складаються з двох або трьох секцій, і низьконапірних - з однієї секції з трьома або п'ятьма ступенями, для видобутку пластових вод.
Високонапірний насос - заглибний багатоступінчастий, секційний з вертикальним розташуванням вала.
З'єднання секцій високонапірних насосів типу ЕЦП - фланцеве, типу ЕЦПК - Хомутова.
З закордонного обладнання для закачування пластової води можна відзначити високоефективну горизонтальну насосну установку компанії «Реда», яка дозволяє перекачувати понад 4000 м3 води на добу під високим тиском. В останні роки все частіше для ППД намагаються застосувати високонапорние плунжерні насоси типу PCN і PAH чехословацького виробництва, а також трехплунжерние електро агрегати типу АНТ, що випускаються спільним підприємством «Уїтлі-УРАЛ» на Буланашском машзаводі.