9.1.2. Оборудование для закачки воды в пласт

9.1.2.1. Кустовые насосные станции

С очистных сооружений вода подается на территорию про­мысла к кустовым насосным станциям. Кустовые насосные стан­ции поднимают давление воды до давления нагнетания в пласт и направляют ее к водораспределительным гребенкам и далее к нагнетательным скважинам.

В качестве насосных станций для закачки воды в нефтяные пласты с целью поддержания пластового давления применяют блочные кустовые насосные станции (БКНС) на базе центро­бежных насосных агрегатов типа ЦНС (ЦНС-30, ЦНС-60, ЦНС-120, ЦНС-180 и ЦНС-500).

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

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. 9.4) рассчитана на одновременную и раздельную закачку пресной воды от поверхностных или подземных источников и очищен­ных технических 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:

а) требуемой подачи и давления нагнетания;

б) схемы энергоснабжения;

в) климатических условий. По расчетным подаче и давле­нию нагнетания определяют тип и число основных насо­сов, а по климатическим условиям — вид охлаждения двигателя.

Основные технические данные и характеристики БКНС при­ведены в табл. 9.3.

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

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.

Состав БКНС и число блоков в ней приведены в табл. 9.4. В условном обоз­начении БКНС 2x150: 2 — два насоса ЦНС180; 150 — давление наг­нета­ния; БКНС 3x500: 3 — три насоса ЦНС500-1900; 500 — подача одного насоса

Ниже рассмотрено конструктивное исполнение БКНС, осна­щенных насосами ЦНС180.

Насосный блок (рис. 9.5) предназначен для подачи воды под давлением в напорную линию системы заводнения. В качестве основного оборудования используют многоступенчатые секци­онные центробежные насосы ЦНС180 или ЦНС500 с приво­дом от синхронных электродвигателей серии СТД со стати­ческим возбуждением или от асинхронных электродвигателей серии АРМ. Основные технические данные насосных агрега­тов, устанавливаемых в насосных блоках БКНС, приведены в табл. 9.5.

Таблица 9.3

Основные технические данные и характеристики БКНС

Показатель	ЦНС-180-950	ЦНС-180-1422	ЦНС-180-1900	ЦНС-500-1900
1	2	3	4	5
Номинальная подача насоса, м3/ч	180	180	180	500
Давление нагнетания, МПа	10	14	18,6	18,6
Давление в приемном патрубке насоса, МПа, не более	2,7	2,7	2,7	1,6
Давление в системе охлаждения, МПа	0,196	0,1%	0,196	0,196
Давление в системе отвода воды из сальников и подпятника, МПа, не более	0,98	3,9	3,9	3,9
Максимальный расход воды на охлаждение и подпор сальников на один насосный агрегат, м3/ч	25	30	30	30
Температура закачиваемой воды, °С	8-40	8-40	8-40	8-40
Потребляемая насосом мощность на номинальном режиме, кВт	675	970	1150	3340
Мощность электродвигателя, кВт	800	1250	1600	4000
Частота вращения вала электродвигателя, мин-1	3000	3000	3000	3000
Напряжение, В питания электродвигателя в сети питания вспомогательных устройств	6000 (10 000) 380/220	6000 (10 000) 380/220	6000 (10 000) 380/220	6000 380/220
Вид тока питания электродвигателей	Трехфазный переменный с промышленной частотой 50 Гц
Давление в маслосистеме, МПа	0,28	0,28	0,28	0,28
Циркуляционный расход масла на один насосный	2,1	2,1	2,1	2,1
Условный проход, мм: приемного трубопровода нагнетательного трубопровода трубы на приеме блока гребенки трубы на выходе	150 125 200 100	150 125 200 100	150 125 200 100	— — — —
Условный проход труб подвода и отвода воды на охлаждение, мм: для ЗЦВ для РЦВ	100 50	100 100	100 100	— —
Габаритные размеры блоков, мм: длина ширина высота	10000 3200 3260	10000 3200 3260	10000 3200 3260	12000* 5 000* 5 100*
Наибольшая масса блока, кг: РЦВ ЭЦВ	18000 19800	21900 22600	23000 24400	40400* —
Масса блока гребенки, кг, не более	13470	13470	13470	—
Отопление БКНС	За счет тепловыделения оборудования, дежурное — электрическое			Электри­ческое
Вентиляция	Приточно-вытяжная
Автоматизация	Комплексная

*Для насосного блока.

Таблица 9.4

Состав оборудования БКНС

	Насос­ный блок	Блок низко­вольт­ной аппара­туры	Блок напор­ных гребе­нок	Блок дренаж­ных насосов	Блок обслу­жива­ния	Резер­вуар сточных вод
БКНС100-РЦВ	1	1	1			1
БК.НС1-150-РЦВ	1	1	1	—	—	1
БКНС1-200-РЦВ	1	1	1	—	—	1
БКНС2-100-РЦВ	2	1	1	—	—	1
БКНС2-100-ЗЦВ	2	1	1	1	---	1
БКНС2-150-РЦВ	2	1	1	—	—	1
БКНС2-150-ЗЦВ	2	1	1	1	—	1
БКНС2-200-РЦВ	2	1	1	—	—	1
БКНС2-200-ЗЦВ	2	1	1	1	—	1
БКНС2-500-РЦВ	2	1	1	—	1	1
БКНС3-100-РЦВ	3	1	2	—	----	1
БКНС3-100-ЗЦВ	3	1	2	1	----	1
БК.НС3-150-РЦВ	3	1	2	—	—	1
БКНС3-150-ЗЦВ	3	1	2	1	—	1
БКНС3-200-РЦВ	3	1	2	—	—	1
БКНС3-200-ЗЦВ	3	1	2	1	---	1
БКНС3-500-РЦВ	3	1	1	—	1	1
БКНС4-100-РЦВ	4	1	2	—	—	1
БКНС4-100-ЗЦВ	4	1	2	1	—	1
БКНС4-15О-РЦВ	4	1	2	—	----	1
БКНС4-150-ЗЦВ	4	1	2	1	----	1
БКНС4-200-РЦВ	4	1	2	—	—	1
БКНС4-200-ЗЦВ	4	1	2	1	—	1
БКНС4-500-РЦВ	4	1	1		1	1

Рис. 9.4. Технологическая схема БКНС:

I — насосные блоки; II — блок дренажных насосов; III — 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

1, 2 и 7 — шкафы соответ­ственно трансформатор­ные, ввода кабеля и управ­ления дренажными насоса­ми; 3 — станция управле­ния; 4 — распределитель­ное устройство низковоль­тное; 5 и 6 — щиты при­борный и общестанцион­ный; 8, 13, 13 — 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; 18 — маслоохладитель; 22 — бак масляный; 24 — 1 муфта зубчатая; 25— электродви­гатель; 27 — диафрагма

Рис. 9.5. Насосный блок:

1— печь электрическая; 2— манометровая колонка; 3 — вентилятор; 4 — короб; 5— пост местного управления; 6— двигатель; 7— зубчатая муфта; 8 — насос ЦНС180; 9— фильтр; 10 — задвижка; 11 — напорный трубо­провод; 12 — всасывающей трубопровод; 13 — маслоохладитель; 14 — маслобак с насосом; 15 — обратный клапан; 16 — электроприводная зад­вижка

Блок напорной гребенки (рис. 9.6), к которому подведены два напорных трубопровода от насосных блоков, предназначен для распределения поступающей от насосных агрегатов воды по напорным трубопроводам системы заводнения, для учета ее ко­личества и регистрации давления.

Блок дренажных насосов (рис. 9.7) предназначен для обеспе­чения работы системы охлаждения электродвигателей основных насосов (при замкнутом цикле вентиляции) и сбора утечек пе­рекачиваемой жидкости.

Рис. 9.6. Блок напорной гребенки:

1— электрическая печь; 2 — пульт управления; 3 — регулирующий вен­тиль; 4— площадка обслуживания; 5— запорный вентиль; 6— сливной коллектор; 7— вентилятор; 8 — дифманометр-расходомер; 9— распреде­лительный коллектор; 10 — сужающее устройство; 11 - щит дифманометров

Компоновка технологического оборудования, расстояния меж­ду оборудованием и ограждающими конструкциями допускают проведение на месте только незначительных профилактических ремонтных работ (ревизии и ремонта уплотнений, выверки и доцентровки и др.).

Для проведения ремонта и смены неисправных элементов насосы и. электродвигатели демонтируют и транспортируют за пределы помещения через крышу.

Ограждение блоков — каркасное, с привариваемыми точеч­ной сваркой панелями. Панели — трехслойные, из листовой стали с внутренним слоем утеплителя из пенопласта.

Воду в нагнетательные скважины для поддержания пластово­го давления закачивают центробежными насосными агрегатами на базе насосов ЦНС 180 и ЦНС500.

Рис. 9.7. Блок дренажных насосов:

1 — короб; 2 — центробежный насос ЦНС 60/264; 3 —обратный клапан; 4— задвижка; 5— манометр; 6— пульт управления; 7— насос 1СЦВ-1,5 м; 8 — электрическая печь; 9— напорный трубопровод; 10— дренажный бак; 11 — всасывающий трубопровод

Конструкция насоса типа ЦНС 180 разработана с учетом со­здания на одной корпусной базе четырех модификаций с давле­нием нагнетания 9,5—19 МПа.

Центробежные насосы типа ЦНС 180 допускают изменение рабочей характеристики посредством уменьшения числа ступе­ней (не более 2) с установкой проставочных втулок, без измене­ния привязочных размеров, с обязательной динамической ба­лансировкой ротора.

Технические характеристики центробежных насосных агре­гатов приведены в табл. 9.5.

Насосы типа ЦНС180 и ЦНС500 (рис. 9.8) — центробежные секционные, горизонтальные, однокорпусные с односторонним расположением рабочих колес, с гидравлической пятой, под­шипниками скольжения и концевыми уплотнениями комбинированного типа (щелевое и сальниковое уплотнения). Эти насо­сы рассчитаны также на эксплуатацию с торцовыми уплотнени­ями (например — типа Т2-105), устанавливаемыми посредством замены корпуса сальника на корпус торцового уплотнения без изменения корпусных деталей насоса.

Насосы этого типа состоят из двух основных узлов: корпуса — совокупности неподвижных деталей и ротора вращающегося вала с расположенными на нем деталями.

К корпусу относятся входная и выходная крышки, отлитые заодно с приемным и напорными патрубками. В насосах типа ЦНС500 эти патрубки направлены по вертикали вверх, в насо­сах типа ЦНС180 входной патрубок расположен по горизонта­ли, а напорный - по вертикали вверх.

Корпус насоса состоит из набора секции, входной и на­порной крышек и концевых уплотнений. Базовые детали на­соса — входная и напорная крышки с лапами, расположенны­ми в плоскости, параллельной горизонтальной плоскости на­соса. Насос фиксируется на плите двумя цилиндрическими штифтами, устанавливаемыми в лапах входной крышки. Вход­ной патрубок расположен горизонтально, напорный — верти­кально.

Напорная крышка отлита из качественной углеродистой ста­ли марки 25Л, крышка входная из чугуна марки СЧ 21-40, кор­пусы секций выполнены из поковок хромистой стали марки 20X13. В секции расположены направляющие аппараты, засто­поренные штифтами от проворачивания.

Стыки секций загерметизированы уплотняющими поясками. Для дополни­тель­ного уплотнения в стыках установлены резино­вые кольца. Секции цент­ри­руют­ся и стягиваются с входной и напорной крышками восемью шпильками М76Х4.

Ротор насоса состоит из рабочих колес, посаженных на вал по скользящей посадке, разгрузочного диска, защитных втулок и других деталей.

Рабочие колеса отлиты из хромистой стали марки 20Х13Л, разгрузочный диск и защитные втулки выполнены из стали мар­ки 20X13, вал из поковки легированной стали марки 40ХФА.

Во избежание перетока воды по валу, стыки рабочих колес притираются до плотного металлического контакта. Рабочие колеса имеют уплотнения щелевого типа.

Таблица 9.5