foto1
foto1
foto1
foto1
foto1

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Новая технология подготовки воды для систем ППД

 Новая технология подготовки воды для поддержания пластового давления основана на использовании явления образования кристаллов гидрата метановым газом с последующим разложением на чистую воду и газ по безотходному тепловому балансу. Схема устройства приведена на рис.  Процесс образования гидратов сопровождается выделением тепла, а их разложение – его поглощением. При этом в гидрат превращается только кристально чистая вода, а соли и механические примеси осаждаются в нижней части горизонтального сепаратора.

        Совмещение области образования гидрата с местом его разложения упрощает технологию очистки воды и обеспечивает при этом минимальное теп-лопотребление.

          Для образования и разложения гидратов применяют известные устройства: горизонтальный и вертикальный сепараторы, виброситовый разделитель, эжекторный гидратообразователь. Обвязку их производят  по технологии получения и разложения гидратов с использованием тепла, выделяемого при их образовании. См.   рис. 27

 Рис. 27  Схема установки для подготовки воды

1 – патрубок для соленой воды; 2 – газопровод; 3 – каплеуловитель; 4 – вертикальный сепаратор; 5 – водораздел; 6 – горизонтальный сепаратор; 7 – патрубки; 8 – виброситовой разделитель; 9 – водораздел; 10, 11 – патрубки; 12 – гидратообразователь; 13 – патрубок; 14 – газовый патрубок

      Технология подготовки воды заключается в следующем. Соленая вода с ме-ханическими примесями подается на вход патрубка 1, газ поступает на вход патрубка 14. Вода с большим давлением приобретает скоростной напор в эжекторном сужении патрубка 1 и подсасывает газ из патрубка 14. Далее они в режиме перемещения поступают в камеру гидратообразования 12. Так как вода и газ подаются в него при температуре и давлении, соответствующих условиям гидратообразования, пузырьки газа в потоке воды переходят в кристаллы гидрата за 1-5 с. Движение воды с центра, газа по краям и определенная длина конуса исключают образование гидратов на внутренней поверхности камеры.

       По патрубкам 11 водогидратная пульпа направляется в виброситовый разделитель 8 для отделения твердых гидратов от остаточной сбрасываемой по патрубкам 10 воды, кристаллы гидрата возвращаются в горизонтальный сепаратор 6 по патрубкам 7.

       Так как в процессе гидратообразования внутренняя поверхность гидрато-образователя  12 постоянно нагревается в результате выделения тепла, гидраты в теплой воде разлагаются на газ и чистую воду. Последняя отправляется потребителю по патрубку 13, газ поступает в вертикальный сепаратор 4 и через каплеуловитель  3 направляется для повторного использования по газопроводу 2. Водораздел 5 , 9  внутри обоих сепараторов поддерживают на оптимальной высоте с помощью поплавкового  регулятора, как это принято во всех сосудах подобного типа.

        Вода, подготовленная по данной технологии, кристально чистая и может использоваться не только для поддержания пластового давления в низкопроницаемых  пластах , но и для питья и технических нужд в поселковых объектах.

Разработчик: НИПИ  «Внедрение», ЮКОС-ГЕО и ИМЭ  РАН , г. Москва 

ОБОРУДОВАНИЕ  ДЛЯ  ЗАКАЧКИ  ВОДЫ

       Различные технологические жидкости нагнетаются в пласт посредством одинакового оборудования.

       Основными элементами оборудования для закачки воды служат насосные станции, водораспределительные системы, водораспределительные пункты, во-доводы, нагнетательные скважины.

         

Водоочистная станция  ( water treatment station )

       Это комплекс оборудования по очистке сточных  и поверхностных вод, пред-назначенных для  искусственного заводнения нефтяных пластов. Входит в промысловую водораспределительную систему. Она включает : насосные станции, дозатор, смеситель, осветлитель ( отстойник),  резервуар  чистой воды, водоводы и др. оборудование (рис. 28 ).

Рис. 28 Схема типовой водоочистной станции

1 – водовод; 2 – дозатор; 3 – смеситель; 4 – водоотстойник; 5 – фильтр; 6 – резервуар чистой воды; 7 – насосная станция второго подъема; 8 – насос для промывки фильтров; 9 – магистральный водовод; 10 – стояк для сброса и лоток  для слива грязной воды

  Вода ( речная, озерная) нагнетается насосами станции первого подъема  в смеситель, в который из дозатора подается необходимое количество  коагулянта,

способствующего осаждению взвешенных в воде  частиц. Обработанная коагулянтом вода  самотеком поступает  в осветлители, а затем  на песчаные фильтры, где окончательно очищается  от примесей. Для удаления из фильтра осевших частиц  его промывают чистой водой, подаваемой снизу вверх. При наличии в водах  соединений железа, водонерастворимых солей и нефти в водоочистную станцию  вводят различное оборудование  и подвергают воду дополнительной обработке химическими реагентами и другими средствами (ингибиторы коррозии вводят  в воду на кустовых  насосных станциях).

Рис. 29 Схема водоочистной станции с гидрофобным фильтром и флотатором

1 – сборный коллектор; 2 – резервуар; 3,4 – распределительные емкость и лучи; 5 – слой нефти; 6 – регулятор уровней воды и нефти; 7 – коллектор; 8 – флотационная камера; 9,10 – трубопроводы удаления примесей и подачи

Очищенная вода скапливается в подземных  резервуарах , откуда насосами станции второго подъема перекачивается  по магистральному водоводу на кустовые насосные станции водораспределительной системы месторождения.

Недостатком такой водоочистной станции является контакт поверхностной воды с кислородом воздуха, усиливающего коррозионное разрушение труб и оборудования  при закачке воды  в нефтяные горизонты.

С начала  70–х  годов была внедрена более эффективная схема водоочистной станции, обеспечивающая изоляцию вод  от воздействия внешней воздушной среды ( рис. 29 ).

На станции этого типа, вода содержащая механические примеси и капельки нефти подается в специальный резервуар, откуда  в виде капель попадает в слой нефти. В последнем  задерживаются частицы нефти, а капли воды с механическими примесями за счет разности плотностей осаждаются в дренаж. Уровни воды и нефти в резервуаре постоянно регулируются. Очищенная вода самотеком перетекает в резервуар-флотатор, в который подается сжатый газ. Во флотационной камере пузырьки газа, захватывая механические примеси, поднимаются в верхнюю часть резервуара, откуда последние удаляются в виде пены. Очищенная вода подается на КНС.           

Водораспределительная  система ( water  distribution system )

        Различные технологические жидкости нагнетаются в пласт посредством одинакового оборудования.

       Основными элементами оборудования для закачки воды служат насосные станции, водораспределительные системы, водораспределительные пункты, во-доводы, нагнетательные скважины.

       Основными элементами оборудования для закачки воды служат насосные станции, водораспределительные системы, водораспределительные пункты, во-доводы, нагнетательные скважины. 

Водораспределительная  система ( water  distribution system )


В состав водораспределительной системы входит комплекс трубопроводов, насосного и др.  специального оборудования нефтяных промыслов для подачи воды к нагнетательным скважинам. Водораспределительные системы бывают нескольких типов ( рис. 30 ).

Рис. 30 Кольцевая (а) и лучевая (б) водораспределительные системы

1 – водоочистная станция;  2 – магистральный водовод; 3 – водовод высокого 

давления; 4 – нагнетательная линия; 5 – колодец; 6 – нагнетательные скважины; 7 – подводящие водоводы; 8 – подземные резервуары чистой воды; 9 – кустовая насосная станция; 10 – перемычка.

Кольцевые водораспределительные системы  строят на значительных по площади месторождениях (круглой или овальной формы). Они отличаются наиболее высокой надежностью ввиду наличия специальных перемычек, позволяющих оперативно исключать из схемы аварийные участки.

В комплекс сооружений водораспределительной системы входят :

·                 водоочистная станция;

·                 магистральные и подводящие водоводы;

·                 подземные резервуары чистой воды;

·                 кустовые насосные станции;

·                 железобетонные распределительные колодцы;

·                 водоводы высокого давления;

·                 нагнетательные линии и скважины.

Магистральные водоводы  обычно диаметром 800 – 1200 мм рассчитываются на давление 3 МПа. Диаметр водоводов высокого давления 100-150 мм, максимальное рабочее давление - до 25 МПа, пропускная способность до 2000 м3/сут. К трубопроводам такого типа подключают одну ( при диаметре = 100 мм) или две ( по 150 мм ) нагнетательные скважины. Все водоводы  системы заводнения выполняются из цельнонатянутых  бесшовных стальных труб.

Одна кустовая насосная станция обеспечивает водой до 10 нагнетательных скважин, работает на полном автоматическом режиме. Для предотвращения коррозионного оборудования, особенно при закачке сточных вод, на кустовых насосных станциях устанавливают дозировочные насосы подачи ингибиторов коррозии  в  водоводы  высокого давления. 

Насосные станции и установки для закачки воды

Для закачки воды используются насосные станции и установки, базирующиеся в основном на центробежных поршневых насосных агрегатов ( рис. 31)

Рис. 31  Установки погружного центробежного электронасоса

а - для подачи пластовых вод: 1 – погружной электродвигатель; 2 – погружной насос; 3 – оборудование устья скважины; 4 – силовой кабель; 5 – комплексное оборудование; 6 – трансформатор;

б – для закачки воды: 1 – шурф; 2 – разводящий водовод; 3 – электронасосный погружной аппарат; 4 – контрольно-измерительные приборы; 5 – нагнетательный водовод; 6 – комплексное устройство; 7 – трансформатор.

К насосным станциям, называемым кустовыми насосными станциями (КНС), подключается до нескольких десятков нагнетательных скважин.

Наибольшее развитие получили кустовые насосные станции блочного исполнения. Выделяются блочные кустовые насосные станции(БКНС) на базе центробежных насосов ЦНС-180 и ЦНС-500. Состав БКНС в зависимости от типа приведён в табл. 2.0, от числа насосов –в табл.2.1

К насосным станциям, называемым кустовыми насосными станциями (КНС), подключается до нескольких десятков нагнетательных скважин.

Наибольшее развитие получили кустовые насосные станции блочного исполнения. Выделяются блочные кустовые насосные станции(БКНС) на базе центробежных насосов ЦНС-180 и ЦНС-500. Состав БКНС в зависимости от типа приведён в табл. 2.0, от числа насосов –в табл.2.1

Состав блоков БКНС

Таблица 2.0

Тип БКНС

Наименование и шифр блоков

Насосный (НБ)

Низко-вольтн-ой аппаратуры (БА)

Напор-ной гребён-ки (БГ)

Дренажных насо-сов (БД)

Обслу-

жива-

ния

(БО)

Распре

делительного

устройства

(РУ**)

Резер-вуар**

Сточ-ных вод

БКНС 1 X100

1

1

1

-

-

1

1

БКНС 1 X150

1

1

1

-

-

1

1

БКНС 1 X200

1

1

1

-

-

1

1

БКНС 2 X100

2

1

1

-

-

1

1

БКНС 2 X100*

2

1

1

1

-

1

1

БКНС 2X 150

2

1

1

-

-

1

1

БКНС 2 X150*

2

1

1

1

-

1

1

БКНС 2X 200

2

1

1

-

-

1

1

БКНС 2 X200*

2

1

1

1

-

1

1

БКНС 3X100

3

1

2

-

-

1

1

БКНС 3X100*

3

1

2

1

-

1

1

БКНС 3X150

3

1

2

-

-

1

1

БКНС 3X150*

3

1

2

1

-

1

1

БКНС 3X200

3

1

2

-

-

1

1

БКНС 3X200*

3

1

2

1

-

1

1

БКНС 4X100

4

1

2

-

-

1

1

БКНС 4X100*

4

1

2

1

-

1

1

БКНС 4X150

4

1

2

-

-

1

1

БКНС 4X150*

4

1

2

1

-

1

1

БКНС 4X200

4

1

2

-

-

1

1

БКНС 4X200*

4

1

2

1

-

1

1

БКНС 2X500

2

1

1**

-

1

1

-

БКНС 3X500

3

1

1**

-

1

1

-

БКНС 4X500

4

1

1**

-

1

1

-

* С замкнутым циклом вентиляции.

         ** В комплект заводской поставки не входят.

Зависимость числа блоков от числа насосов

Таблица 2.1

Наименование блока в составе БКНС

Шифр блока

Число блоков при числе насосов в составе

БКНС

1

2

3

4

Насосный крайний

НБ-1

1

1

1

1

Насосный средний

НБ-2

-

1

2

3

Низковольтной аппаратуры

А-1

А-2

1

1

1

1

1

1

1

1

Напорной гребёнки

БГ-1

1

1

2

2

Распределитель-ный

РУ-6КВ

1

1

1

1

Возбудителей

БВ-1

-

1

1

1

В таблице 2.2 приведена техническая характеристика четырех основных групп блочных кустовых насосных станций: БКНС х  100; БКНС х 150, БКНС х 200; БКНС х 500.

Насосный блок включает в себя в качестве основных элементов центробежные многоступенчатые секционные насосы типа ЦНС-180 или ЦНС-500, основные показатели которых в зависимости от числа ступеней приведены в табл. 2.3  насосный блок включает также электропривод насоса (синхронного типа серии СТД со статическим возбуждением или асинхронного типа серии АРМ), маслоустановку для насосного агрегата, осевой вентилятор с электроприводом, пост местного управления с кнопкой аварийного останова, стенд приборов, запорно-регулирующую арматуру насосного агрегата, технологические трубопроводы.

В состав БКНС входят насосные блоки двух видов: НБ-1 (крайний насосный блок) и НБ-2 -средний). Блок НБ-1 обязателен независимо от числа насосных агрегатов в составе БКНС. Различие этих блоков - в исполнении их укрытия.

Приемная линия насосного агрегата оборудуется сетчатым фильтром и ручной задвижкой типа ЗКЛ2, нагнетательная линия – обратным клапаном и электроприводной задвижкой типа В-403 .

Блок напорной гребенки (БГ), предназначенный для учета и распределения поступающей  от насоса ТЖ по напорным трубопроводам, размещают в отдельном цельнометаллическом боксе на расстоянии не менее чем 10 м от остальных блоков. Включает в себя распределительный коллектор, коллектор обратной промывки, пункт управления, расходомер с сужающим устройством, запорный вентиль, вентилятор, площадку для обслуживания, электропечь.

Помимо блочных кустовых насосных станций в системах ППД нефтегазодобывающих управлений находят определенное применение кустовые насосные станции на базе насосов других типов, краткая характеристика которых приведена в табл. 2.4.

Перспективным направлением является применение гидропроводных модульных насосов с «абсолютной» регулируемостью  подачи.

Техническая характеристика БКНС

Таблица 2.2

параметры

Группа БКНС

БКНС х 100

БКНС х 150

БКНС х 200

БКНС х 500

Тип базового насоса

ЦНС-

180-1050

ЦНС-

180-1422

ЦНС-

180-1900

ЦНС-

500-1900

Номинальная подача насоса, м3/ч

180

Давление нагнетания, МПа

10

14

18,6

18,6

Допустимое давление на всасывающей линии, МПа

2,7

2,7

Давление  в системе охлаждения, Мпа

0,2

0,2

Давление в системе отвода воды из сальников и подпятника, МПа

0,4

0,4

Максимальный расход воды на охлаждение и подпор сальников, м3/ч

25

30

30

Температура закачиваемой воды, 0С

8 - 40

8 - 40

Номинальная расходуемая мощность насоса, кВт

675

970

1150

3340

Мощность электропривода, кВт

800

1250

1600

4000

Частота вращения, 1/мин

3000

3000

Напряжение питания электропривода,  кВ

6  (10)

6 (10)

Напряжение в сети вспомогательных устройств, В

380

220

380

220

Ток электродвигателя

Трехфазный, переменный, 50 Гц

Давление в маслосистеме, МПа

0,3

0,3

Расход масла на один агрегат, л/ч

2,1

2,1

Условный размер труб, мм:

Приемных

150

150

-

Нагнетательных

125

125

-

Приемных блока гребенки

200

200

-

Выходных блока гребенки

100

100

-

Условный размер труб подвода и отвода охлаждающей воды, мм:

При разомкнутом цикле вентиляции (РЦВ)

50

100

100

-

При замкнутом цикле вентиляции (ЗЦВ)

100

100

Габариты насосных блоков, мм:

Длина

9804

9804

12000

Ширина

3102

3102

5000

Высота

2992

2992

5100

Наибольшая масса насосного блока, кг:

При РЦВ

18000

21900

23000

404000

При ЗЦВ

19800

22600

24400

Масса блока гребенки, кг

13470

13470

-

Источник отопления:

Штатный

Вторичное тепло оборудования

Электри-ческий

Дежурный

электрический

»

Вентиляция

Приточно-вытяжная с механическим инициированием

-

Автоматизация

комплексная

-

Рис. 32  Насос ЦНСАн 105 – 98…490

1 – крышка глухая; 2 – подшипник; 3 – кронштейн задний; 4 – крышка подшипника; 5 – сальник; 6 –гайка роторная; 8 – кольцо разгрузки; 9 – втулка разгрузки; 10 – втулка дистанционная; 11 – крышка нагнетания; 12 – аппарат направляющий; 13,16 – колесо рабочее; 14,15 – колесо уплотняющее; 17 – корпус направляющего аппарата; 18 – аппарат направляющий; 19 – кольцо; 21 – крышка всасывания; 22 – кран пробки спускной; 23,40, 44 – гайка; 24 – болт стяжной; 25- втулка гидрозатвора; 26 – рубашка вала; 28 – крышка подшипника; 29 – крышка; 30 – втулка; 31 – муфта; 32,33 – полукрышка сальника; 34 – трубка разгрузки; 35 – кронштейн передний; 36 – вал; 37 – диск разгрузки; 38 – ниппель;39 – манжета; 41 – устройство контроля смещения ротора; 42 – кольцо направляющего аппарата; 43 – болт специальный.

Основные показатели насосов типа ЦНС

Таблица 2.3

Марка насоса

Подача,

М3/ч

Набор,

м

Число ступе-ней

Потреб-ляемая мощ-ность, кВт

КПД,

%

Масса,

Кг

ЦНС  180 – 950

180

950

8

710

70

4080

ЦНС  180 – 1185

180

1185

10

880

70

4450

ЦНС  180 – 1422

180

1422

12

1060

70

4810

ЦНС  180 – 1660

180

1660

14

1230

70

5210

ЦНС  180 – 1900

180

1900

16

1420

70

5570

ЦНС  500 – 1400

500

1400

6

2460

80

5700

ЦНС  500 – 1650

500

1650

7

2900

80

6000

ЦНС  500 - 1900

500

1900

8

3340

80

6300

Подача и давление нагнетания насосов

Таблица 2.4

Марка насоса на КНС

Давление нагнетания, Мпа

Подача, м3/ч

8НД – 10х5

4 – 6

150 – 300

АЯП – 3 – 150х600

4 – 6

150 – 300

5МС – 7х10

10 – 12

150

9Ц – 12

15

160

ЦН – 150х150

15

150

ЦН – 150х200

20

150

Водораспределительные пункты

Водораспределительные пункты (ВПР) по своему техническому оснащению идентичны блоку напорной гребёнки; к дополнительным элементам относятся оборудование для отопления ВРП, приборы КИПиА. В отличие от блока напорной гребёнки ВРП размещается на значительном удалении от БКНС, как бы приближается к зоне концентрированного расположения группы нагнетательных скважин. В этом случае достигается наибольшая экономия протяжённости высоконапорных трубопроводов. Но и при обычном расположении нагнетательных скважин строительство ВРП обеспечивает снижение металлоёмкости, особенно при большом числе скважин, подключенных к одной КНС. Другими словами, ВРП целесообразно сооружать в условиях относительно не высокой приёмистости отдельных нагнетательных скважин.

Обычно к ВРП подключаются четыре-шесть нагнетательных скважин. В помещении ВРП (6х6 м; или 6х9 м) размещаются отключающие задвижки и диафрагмы с дифманометрами для замера расхода технологической жидкости, закачиваемой в каждую нагнетательную скважину.

Помещение ВРП которое относится к классу взрывоопасности В-16, оборудуется вытяжной вентиляцией для проветривания помещения перед входом обслуживающего персонала. Электрические печи обеспечивают в зимнее время температуру воздуха внутри помещения не ниже 50 С.

Нагнетательные трубопроводы

Трубопроводы, соединяющие кустовые насосные станции с водораспределительными пунктами и нагнетательными скважинами, обычно сооружают из бесшовных стальных труб:

-          горячекатаных по ГОСТ 8731-87 и ГОСТ 8732-78;

-          холоднотянутых по ГОСТ 8733-87 и ГОСТ 8734-75.

Применяются также бесшовные стальные трубы с различными защитными   покрытиями внутренней поверхности.

Оборудование нагнетательных скважин

Устье нагнетательной скважины оборудуется стандартной арматурой, рассчитанной на максимальное ожидаемое при закачке технологических жидкостей давление (рис.33). Арматура должна обеспечивать герметичность скважины, подвеску насосно-компрессорных труб, процессы восстановления приемистости, измерение давления и приемистости скважины. Наиболее часто используют арматуру типа 1АНЛ-60-200 или АН1-65-210 с проходным сечением фонтанной ёлки 60-65 мм на рабочем давление до 20 МПа.

Вода от кустовой насосной станции подаётся через тройник устьевой  арматуры в НКТ, нейтральная (буферная) жидкость через отросток крестовика в затрубное пространство.

Выбор параметров НКТ нагнетательных скважин осуществляют исходя из условий механической прочности и допустимых потерь напора при закачке ТЖ.

Расход закачиваемой в нагнетательную скважину технологической жидкости регулируется задвижкой или регулятором расхода, например типа 1УР-50 с условным диаметром 50 мм, рассчитанным на автоматическое регулирование расхода в пределах от 50 до 1600 м3/сут при рабочем давлении до 21 МПа.

Расход измеряют расходомерами различных типов. Например, расходомер конструкции института Гипротюменнефтегаз включает в себя датчик шарикового типа марки РШ-4 и интегратор расхода ИРЖ-1 или ИРЖ-2.

Рис. 33  Арматура нагнетательная  АНК  1

1 – быстросборное соединение;  2 – вентиль с  манометром; 3 – задвижка;

4 – тройник; 5 – обратный клапан; 6 –фланец; 7 – трубная обвязка.

Техническая характеристика датчика расхода РШ-4, устанавливаемого на устье скважины, следующая:

Рабочее давление, Мпа

16

Пределы измерения расхода, м3/сут

240-12000

Условный диаметр, мм

100

Температура, 0 С

     измеряемого потока воды

5-40

     Воздуха

-50-+50

Габаритные размеры, мм

340х345х265

Масса, кг

47

Допустимое содержание МП ,г/л

40

Допустимый размер частиц МП, мм

8

Статистика



Яндекс.Метрика