Контрольная работа по «Нефтегазопромысловое оборудование»

Комплексы подземного оборудования обеспечивают защиту от коррозии, предотвращают заколонное газопроявление и открытое фонтанирование.

В типовом варианте комплексы включают следующее (см, рис. IV,в).

Эксплуатационный пакер 13, предназначенный для герметичного разобщения внутренней полости фонтанной колонны от затрубного пространства.

Циркуляционный клапан 11 – для контролируемого «сообщения- разобщения» внутритрубной и затрубной полостей выше пакера.

Ингибиторный клапан 10 – для пропуска ингибитора коррозии или гидратообразования из затрубного пространства в фонтанную колонну.

Глубинный (забойный) клапан-отсекатель 12 – для перекрытия проходного сечения фонтанной колонны в случае аварийного фонтанирования.

Телескопическое соединение 8 для компенсации перемещения фонтанных труб вследствие температурных и динамических деформаций;

Клапан аварийного глушения 9 для быстрого глушения скважины.

В комплект комплекса подземного оборудования также входят переводники, противоэрозионные муфты, специальные патрубки для извлечения подземного оборудования.

Применяют съемные подземные устройства (клапаны-отсека-тели, ингибиторные клапаны, глухие пробки) и инструменты, спускаемые в газовой среде в скважину, находящуюся под давлением, на проволоке или канате малого диаметра.

В телескопическом соединении СТ 8 (см. рис. IV.1) при изменении длины фонтанных труб вследствие тепловых и механических деформаций цилиндр занимает разное положение относительно поршня и тем самым ликвидирует дополнительные напряжения.

В клапане аварийного глушения 9 (см. рис. IV.1) прорези во внутреннем цилиндре закрыты внешним цилиндром, закрепленным срезными винтами. При избыточном давлении в затрубье более 30 МПа, создаваемом насосами цементировочного (задавочного) агрегата, внешний цилиндр перемещается вниз, срезает винты и открываются окна, через которые раствор поступает в фонтанные трубы.

Клапан ингибиторный 10 (см. рис. IV.1) состоит из шариковых клапанов (см. рис. IV.2), вставленных в корпус 5 и прижатых плашкой 7. Шарики прижаты к седлам внутренним давлением в фонтанной колонне и пружинами. При создании давления ингибитора в затрубье, превышающем внутреннее на 0,1-5 МПа, шарики отжимаются и ингибитор поступает в фонтанную колонну. Расход ингибитора зависит от диаметра отверстий клапана и перепада давлений и может достигать 5 м3/сут. и более.

Клапан циркуляционный 11 (см. рис. IV.1) состоит из неподвижной и передвижной втулки с прорезями. В рабочем положении прорези не совпадают, клапан закрыт, втулки удерживаются от самопроизвольного перемещения фиксаторами. Открывается и закрывается циркуляционный клапан при помощи ударника-толкателя (механического и гидравлического действия), спускаемого в скважину на проволоке.

Клапан-отсекатель забойный 12 (см. рис. IV.1) срабатывает при определенном расчетном перепаде давления в фонтанных трубах ниже заданного. Под действием перепада давления внутренняя труба (см. рис. IV.2, в) перемещается вверх, дает возможность передвинуться вверх штуцеру 14, при этом освобождается хлопушка 15, которая потоком газа захлопывается и перекрывает проходное сечение клапана.

Пакеры (разобщители) 18, 20 (см. рис. IV.1) состоят из уплотняющих резиновых манжет, гидравлического или механического привода для сжатия манжет, фиксирующего устройства, клапана гидропривода, узла отсоединения и извлечения пакера.

После спуска пакера в комплекте подземного оборудования в скважине заменяют буровой раствор водой и сбрасывают в фонтанные трубы стальной шар, который садится на срезаемое седло, размещенное на пакере. Насосами цементировочных агрегатов ЦА-320; ЦА-400, АН-500 создают давление внутри фонтанных труб до 20 МПа или другого, соответствующего техническим условиям давления, под действием которого плавно перемещаются гидроприводы пакера, сжимающие резиновые манжеты. Манжеты плотно прижимаются к внутренней поверхности обсадных труб. Далее повышают давление до 30 МПа или другого соответствующего давления, под действием которого седло срезается и вместе с шаром падает на забой. После этого создают давление в затрубном пространстве, испытывая пакер на герметичность. Давление посадки для пакеров разных конструкций различно.

При замене фонтанных труб их отсоединяют и присоединяют к пакеру при помощи устройства для съема пакеров.

Установки для одновременной раздельной эксплуатации ОРЭ двух и трех пластов в одной скважине находят все более широкое применение на промыслах (см. рис. IV.1,г). Пласты разобщают гидравлическими пакерами двух- и однопроходными 18, 20 (см. рис. IV.1). Спуск и посадка каждого пакера, проверка герметичности проводятся раздельно с использованием устройства для съема пакеров 19. В состав комплекса подземного оборудования входят: клапан-отсекатель 15, ингибиторные 16 и циркуляционные 17 клапаны. В поток газа вводятся ингибиторы через клапаны 16, при промывках скважины и глушении срабатывают циркуляционные клапаны 17 механического или гидравлического действия. Циркуляционный клапан гидравлического действия используется для экстренного глушения скважины в аварийных ситуациях.

Клапан-отсекатель 15 предотвращает открытое фонтанирование при нарушениях в оборудовании устья скважины. Для ОРЭ используют специальные установки типа УГ-168-260, ГУ-Э2ГМ и др. В комплект при необходимости включают телескопические соединения, цанговые фиксаторы, замки, ниппели, обратные клапаны, штуцеры съемные и другое оборудование. [3, стр. 60-64]

 

 

 

 

 

 

 

 

V. Оборудование водозабора

Водозаборы открытых водоемов обычного типа, применяемые в коммунальном хозяйстве, – самые простые водозаборы. Существенный технологический недостаток открытых водозаборов, сооружаемых в реках, – это непостоянство качества воды. В паводковый и ливневые периоды вода сильно загрязняется илом и взвесью, что затрудняет ее подготовку. Очистные сооружения, рассчитываемые на установившийся режим работы, обычно не справляются с пиковой нагрузкой, а это приводит к снижению производительности станции водоподготовки и качества воды.

Всасывающая труба открытого водозабора оборудуется приемной сеткой для предупреждения попадания водорослей, щепы и других крупных предметов, выносится на некоторое расстояние от берега и устанавливается глубже, чем возможный минимальный уровень в реке (водоеме) для непрерывного отбора более чистой воды и защиты водозабора от ледохода при паводке. Размер всасывающих труб, высота всасывания и другие элементы конструкции рассчитываются обычными методами трубной гидравлики. Закрытый водозабор или так называемый подрусловый представляет собой одну или несколько групп мелких водозаборных скважин вблизи реки, пробуренных на подстилающие дно реки аллювиальные хорошо проницаемые породы и имеющие глубины 10-50 м.

Скважины закрепляются колонной с фильтром в нижней части. Из скважин вода откачивается либо специальными погружными центробежными насосами, либо (если динамический уровень достаточно высок) с помощью сифонных, т. е. вакуумных, устройств.

Как показала практика, сифонный водозабор на 15-25 % дешевле механизированного и поэтому более предпочтителен. Подрусловый водозабор подает воду, прошедшую естественную фильтрацию в пласте, поэтому качество получаемой воды высокое и практически не зависит от паводков.

Оголовок скважины обычно размещается в подземной бетонной шахте глубиной 2—4 м. Шахта на поверхности закрывается люком и имеет стремянку для доступа оператора к оборудованию устья скважины. Вдоль линии расположения водозаборных скважин в грунте укладывается приемный коллектор, к которому присоединяется каждая скважина через запорную задвижку низкого давления и обратный клапан.

При сифонном водозаборе коллектор от группы скважин подсоединяется к вакуумным котлам, в которых создается вакуум до 0,08 МПа с помощью небольших специальных вакуумных насосов. Вода подрусловых скважин не содержит газа, поэтому вакуумные насосы требуются только для поддержания постоянного разрежения в коллекторе. Вакуумных котлов обычно два. Один – резервный. Котлы имеют большую высоту (около 7 м) и устанавливаются вместе с насосами станции первого подъема в бетонной шахте. В верхней части шахты размещаются электрические станции управления электродвигателями с необходимой местной и, если нужно, дистанционной автоматикой. В шахте обычно устанавливаются центробежные насосы 8НДВ с подачей Q=540 м3/ч и напором H =74 м с приводом от электродвигателя мощностью 180 кВт.

Один из насосов – резервный для обеспечения непрерывности работы при ремонтах. Всасывающие линии центробежных  насосов  всегда находятся под заливом, так как уровень воды в котлах высокий. На выкидных линиях устанавливают задвижки, обратный клапан и расходомер. Обычно выкидных линий две. Это повышает надежность систем при возможных порывах и ремонтах. Часто все задвижки, клапаны, фланцевые соединения, расходомеры и другие устройства группируются и устанавливаются в отдельной небольшой шахте для предотвращения затопления основной шахты с электрооборудованием в случае неисправностей и порывов. В случае механизированного водозабора в скважины опускаются на глубину ниже динамического уровня специальные погружные артезианские центробежные электронасосы (тип АП – артезианский погружной) с подачей от 7 до 100 м3/ч, напором от 65 до 200 м и мощностью погружного электродвигателя от 2,5 до 150 кВт. Эти центробежные насосы имеют общий вал с погружным электродвигателем.

Кроме того, применяются насосы АТН-10 или АТН-8 с числом ступеней от 14 до 26. Насосы АТН отличаются от насосов АП тем, что у них электродвигатель располагается над устьем скважины вертикально и соединяется валом с центробежным насосом, находящимся под динамическим уровнем. Вал проходит внутри труб, на которых спускается насос, и выводится из труб через сальник.

Насосы АНТ-8 и АТН-10 развивают напор от 57 до 106 м, а их подача равна 30-90 м3/ч (720-2160 м3/сут). Мощность электродвигателей 10—20 кВт. При механизированном водозаборе напор, развиваемый погружными насосами, может быть достаточным для подачи воды в буферную емкость станции второго подъема или станции водоподготовки. В этом случае надобность в станции первого подъема отпадает.

Водозаборные скважины, особенно с механизированным водоподъемом, требуют периодического обслуживания, ремонта, контроля за их работой и за положением динамического уровня. Фильтровая часть водозаборных скважин со временем заиливается, и для восстановления их дебита требуются периодические чистки и промывки. Эти работы, связанные с поднятием тяжестей, выполняются через горловину бетонной шахты оголовка скважины с помощью простых треног и подъемных механизмов. Дебит скважины определяется с помощью шайбных измерителей расхода или по перепаду давления на коротком эталонном участке выкидной трубы. Динамический уровень достаточно просто и точно можно определить с помощью тонкой трубки, опускаемой под уровень жидкости. К верхнему концу трубки присоединяется водяной, ртутный или образцовый манометр низкого давления. Через тройник на трубке нагнетается воздух шинным насосом. Когда воздух начнет выходить из погруженного конца трубки, давление, показываемое манометром, стабилизируется и будет соответствовать глубине погружения трубки под динамический уровень воды в скважине. [4, стр. 56-59]

 

 

 

VI. Кустовые насосные станции

 

Кустовые насосные станции (КНС) предназначены для создания необходимого напора и закачки воды через нагнетательные скважины в продуктивные горизонты с целью поддержания пластового давления. Вода нагнетается в пласт под давлением 100-200 кгс/см2. Для создания таких давлений в основном применяются специальные центробежные горизонтальные насосы.

Насосы допускают подпор воды со стороны всасывания до 30 кгс/см2, в связи с чем общий напор в нагнетательной линии насоса может быть увеличен на величину подпора. Насос с двигателем соединяется зубчатой муфтой. Подшипники и соединительная муфта охлаждаются маслом от индивидуальной маслоустановки, поставляемой в комплекте с каждым насосным агрегатом. Для охлаждения масла и подпора сальников используется пресная вода с расходом 12 м3/ч на один агрегат.

Содержание твердых механических примесей в перекачиваемой воде не должно превышать 1 г/л и размеры частиц их не должны быть более 0,1 мм.

До последнего времени на нефтяных месторождениях КНС строились в капитальном исполнении, что значительно удлиняло сроки строительства. Увеличение производительности таких КНС требует больших трудовых затрат и времени. В настоящее время выпускаются блочные кустовые насосные станции (БКНС). Применение блочных насосных станций снижает капитальные затраты на их строительство на 16%, продолжительность строительства уменьшается в 5 раз и более, трудоемкость – в 6,5 раза, а масса перевозимых грузов в 18 раз.

Значительно проще решается вопрос по изменению производительности станции и переносу фронта нагнетания воды в пласт.

Блочные кустовые насосные станции изготавливаются по типовому проекту. По типовому проекту принято три типоразмера блоков; 9,8X3,10; 2,38x11,0 и 6,2x3,10 м. Отапливается станция за счет теплоизбытков от электронасосного оборудования, имеется также дежурное электрическое отопление. Предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением, комплексная автоматизация. Станция включает следующие блоки: насосный крайний, насосный средний, низковольтной аппаратуры, управления, напорной гребенки, распределительное устройство, возбудителей.   Масса блоков 11-30 т. Блок напорной гребенки имеет пять выводов высоконапорных водоводов и коллектор для  отведения  промывных вод от нагнетательных скважин в резервуар сточных вод.

Утечки воды от сальников насосов, а также от системы маслоохлаждения и разгрузки сальников отводятся в резервуар и закачиваются в пласт. Монтаж и демонтаж оборудования проводятся передвижными подъемными механизмами и с помощью инвентарных домкратов.