книги / Оборудование для добычи нефти и газа

жины в миллиметрах, деленный на 25, следующая — минималь­ ное погружение насоса под динамический уровень в метрах, а последняя — число ступеней насоса.

Насосы типа ЭЦВ (табл. 9.2) по составу и расположению оборудования скважин соответствуют насосам типа ЭЦН. Су­ щественно упрощены у них погружные двигатели, которые вы­ полняются водозаполненными без узлов гидрозащиты. Для них не так опасно попадание во внутреннюю полость пластовой воды, если она не имеет механических или агрессивных приме­ сей. Упрощение достигнуто за счет применения водостойкой изо­ ляции обмотки статора, но это снижает допустимую температу­ ру нагрева двигателя. Поэтому температура откачиваемой воды не должна превышать 25 °С (а при специальных устройствах 4 0 -5 0 °С).

В табл. 9.2 приведены технические характеристики некото­ рых типоразмеров центробежных водяных насосов типа ЭЦВ.

Насосы рассчитаны на отбор воды с содержанием механи­ ческих примесей не более 0,01 массовых %. Эти насосы выпус­ каются с широкими пределами параметров: обсадные колонны от 114 до 426 мм, мощность от нескольких до 500 кВт, подача от 1,6 до 670 м3/ч, напор при подаче 25 м3/ч — до 650 м, а при 670 м3/ч — до 205 м. В системе водозабора обычно применяют­ ся агрегаты для скважин 168—273 мм с мощностью в среднем 32-320 кВт.

В. шифре насоса приняты следующие обозначения: Э — на­ сос с электроприводом, Ц — центробежный, В — для отбора воды, первая цифра — внутренний диаметр обсадной колонны в миллиметрах, деленный на 25 и округленный, вторая — подача в метрах кубических в час; третья — напор насоса в метрах.

Кроме поверхностных вод для закачки используются и плас­ товые воды. Чаще всего используются воды аптского, альбского и сеноманского ярусов. Эта вода имеет температуру около 40 °С. Химический состав вод примерно тот же, что и у законтурных вод нефтяных месторождений. При их смешивании не выпадает осадок, который мог бы засорять поры нефтеносного коллекто­ ра. В пластовых водах этих ярусов не обнаружен кислород и сероводород. Воды имеют хорошие вытесняющие и вымываю­ щие свойства по сравнению с поверхностными водами. Водо­ носные пласты расположены на глубинах 700—1500 м. Пласты хорошо проницаемые, толщиной до 300—500 м. Часть скважин фонтанирует, в части скважин используются насосы ЭЦВ для отбора воды.

Использование пластовых вод значительно облегчает подго­ товку воды для закачки в пласт, а иногда полностью исключает эту операцию.

К воде, закачиваемой в пласт, предъявляются следующие тре­ бования:

—она должна быть по возможности чистой и не содержать больших количеств механических примесей, соединений железа и нефти. Например, для трещиноватых песчаников предельное содержание механических примесей 20—30 мг/л, содержание закисного железа — до 1 мг/л, нефти — до 50 мг/л;

—не должна содержать сероводорода и углекислоты во избе­ жание коррозии оборудования;

—не должна содержать органических примесей (бактерий и водорослей), которые в процессе своей жизнедеятельнос­ ти образуют сероводород;

—должна быть химически инертной по отношению к плас­

товым жидкостям.

Закачиваемые воды обычно бывают загрязнены взвешенны­ ми частицами глины, ила, песка, которые закупоривают поры пород призабойной зоны и уменьшают приемистость нагнета­ тельной скважины. Для осаждения мельчайших частиц необхо­ димо их укрупнять, выделять в осадок. Реагенты, добавляемые к воде для коагуляции взвеси (укрупнения взвешенных частиц), называются коагулянтами. Наиболее широко применяемый на практике коагулянт — сернокислый алюминий (сернокислый глинозем).

Вода на водоочистной установке подвергается тем или иным операциям по очистке (коагуляция, фильтрация, обезжелезивание, смягчение, хлорирование, стабилизация). Для получения надлежащих качеств воды в ряде случаев требуется проведение двух-трех процессов.

На рис. 9.2 приведена типовая схема станции водоочистки. От насосов 7 водоподъема вода подается в смеситель 3. Туда же с потоком воды поступают коагулянт и реагенты из дозировоч-

з

Рис. 9.2. Принципиальная схема станции очистки поверхностных вод:

1 — водовод; 2 — дозатор; 3 — смеситель; 4 — осветлитель; 5 — фильтр; 6 — резервуар чистой воды; 7 — насосная станция второго водоподъема; 8 — насос для промывки фильтров; 9 — стояк для сброса грязной воды; 10 — лоток

ного устройства 2, способствующие укрупнению взвешенных частиц в воде, смягчению воды и освобождению ее от солей железа. В суспензионном осветлителе 4 коагулянт интенсивно перемешивается с водой, вследствие чего образуются хлопья, которые оседают в шахте осветлителя. Вода проходит через пес­ чаные (или угольные) фильтры 5. Очищенная вода собирается в резервуары 6, откуда насосами 7 она подается далее к про­ мыслу.

Подготовленная вода подается на кустовые насосные стан­ ции (КНС), которые подают воду в нагнетательные скважины. Насос 8 из резервуаров 6 подает периодически чистую воду в фильтры 5 для очистки их от взвешенных частиц.

Отдельные сооружения системы очистки представляют собой конические или цилиндрические металлические сосуды боль­ шой емкости (гидросмесители, растворные баки), иногда удли­ ненные бетонные смесители с квадратным или прямоугольным сечением с дырчатыми или щелевыми перегородками. Эти пе­ регородки с отверстиями усложняют путь воды и реагентов, улуч­ шая их смешивание.

Наиболее сложное сооружение-осветлитель (рис. 9.3), пред­ назначенный для образования хлопьев и удаления их и механи­ ческих примесей из воды. Обработанная реагентом вода, про­ шедшая смесители, подается по центральному стояку / в камеру хлопьеобразования 5 через трубы с отверстиями 9. Из камеры хлопьеобразования вода выходит через днище, с отверстиями 10

взону взвешенного осадка осветлителя. Для поддержания хло­ пьев во взвешенном состоянии над каждым отверстием дырча­ того днища создается расходящийся поток воды. Вода с хлопья­ ми, фильтруясь через слой ранее образовавшегося взвешенного осадка, постепенно осветляется. Осветленная вода собирается переливом в периферийный лоток 3 и направляется в фильтры,

вкоторых завершается очистка воды. Избыток осадка в освет­ лителе идет через центральную шахту 2 в зону 7. Здесь вода от­

сасывается по трубкам 4 в лоток, а осадок по трубке 8 подается в водосток или На иловые площадки. Для опорожнения осветли­ теля предусмотрен клапан 6.

Габариты осветлителя можно себе представить, учитывая, что высота осадка в зоне 7 принимается равной 2—2,5 м, а высота зоны осветления — 1,5—2,5 м [13].

Для предупреждения коррозии и стабилизации по химичес­ кому составу при помощи специальных дозировочных насосов в воду добавляют реагент — гексаметафосфат натрия (2—3 мг/л).

Для уничтожения бактерий и других микроорганизмов в воде применяют обработку ее хлором, озоном или облучением.

Сточные воды могут содержать нефть и углеводородные газы. Взвешенные частицы здесь могут быть представлены серийным железом, обломками кварца, зернами карбонатов и доломитов, частицами глины и окисного железа.

Железосодержащая вода после установки подготовки нефти (УПН) направляется в напорный отстойник, где отстаивается под давлением в течение 1—2 ч.

Сероводородная вода направляется в другой отстойник. За­ тем из этих отстойников нефть направляется в резервуар, откуда насосом направляется на УПН. Шлам из отстойников по трубо­ проводу под давлением сбрасывается в емкость, а воды напор­ ных отстойников смешиваются и поступают в безнапорный от­ стойник. Здесь основная масса взвешенного железа и нефти всплывает и удаляется при помощи механических средств. Пос­ ле безнапорного отстойника вода поступает во вторичный от­ стойник, где отстаивается в течение 3—6 ч. Здесь вода дополни­ тельно отстаивается, очищается и стабилизируется по химичес­ кому составу. Продукты очистки из безнапорного отстойника и вторичного отстойника направляются насосом в емкости, а чи­ стая вода насосом направляется на кустовую насосную станцию, откуда — в нагнетательные скважины.

9.1.2.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В ПЛАСТ

9.1.2.1.Кустовые насосные станции

Сочистных сооружений вода подается на территорию про­ мысла к кустовым насосным станциям. Кустовые насосные стан­ ции поднимают давление воды до давления нагнетания в пласт

инаправляют 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 центро­ бежных насосных агрегатов типа ЦНС (ЦНС-30, ЦНС-60, ЦНС120, ЦНС -180 и ЦНС-500).

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

Расчетные и нормативные параметры, характеризующие ус­ ловия строительства и эксплуатации блочных кустовых насос­ ных станций (БКНС), следующие:

Отдельные сооружения БКНС представляют собой металли­ ческие или железобетонные основания, на которых смонтиро­ ван комплекс технологического оборудования, укрываемый ог­ раждающими конструкциями типа блоков-боксов.

Технологическая схема и характеристика блочной кустовой на­ сосной станции (БКНС). Технологическая схема БКНС (рис. 9.4) рассчитана на одновременную и раздельную закачку пресной воды от поверхностных или подземных источников и очищен­ ных технических вод, поступающих из установок очистки сточ­ ных вод.

Пресная вода и очищенные нефтепромысловые сточные воды по двум водоводам, объединенным в единый всасывающий кол­ лектор, поступают на площадку БКНС. На водоводах устанав­ ливают диафрагмы для замера расхода и электроприводные зад­ вижки.

Из всасывающего коллектора вода с помощью насосов на­ правляется 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 нефтепромыс­ ловых водах для этих целей используют пресную воду индивиду­ ального источника водоснабжения. Использованная вода из си­ стемы разгрузки сальников и маслоохладителя поступает в ре­ зервуар 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 давле­ нию нагнетания определяют тип и число основных насо­ сов, а по климатическим условиям — вид охлаждения двигателя.

Основные технические данные и характеристики БКНС при­ ведены 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 опре­ деляется 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 двига­ теля, при котором двигатель охлаждается воздухом, засасывае­ мым 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, осна­ щенных насосами ЦНС180.

Насосный блок (рис. 9.5) предназначен для подачи воды под

давлением в напорную линию системы заводнения. В качестве основного оборудования используют многоступенчатые секци­ онные центробежные насосы ЦНС180 или ЦНС500 с приво­

дом от синхронных электродвигателей серии СТД со стати­ ческим возбуждением или от асинхронных электродвигателей серии АРМ. Основные технические данные насосных агрега­ тов, устанавливаемых в насосных блоках БКНС, приведены в табл. 9.5.