Геологические процессы и документы

Кустовые насосные станции  оборудуются насосами различных  типов: АЯП, 5МС7Х10; 6МС7Х10 и др. В последнее  время разработаны центробежные насосы специально для поддержания пластового давления. Некоторые технические характеристики этих насосов приведены ниже:

ЦНС-150 х 100,    z = 8,      Q == 150 м³/ч,     P = 10,0 МПа

ЦНС-150 х 125,    z = 0,         Тоже                  P =12,5     »

ЦНС-150 х 150,    z =12,           »                      P = 15,0    »

ЦНС-150 х 175,    z =14,           »                      P = 17,5    »

ЦНС-150 х 200,     z  = 16,        »                      P = 20,0    »

Размеры насосов, м:

длина . ....... ... ... ………    2,5 - 3,3

ширина .....................…..      1,5

высота   .....................….      1,5

Масса, т..........................       4-5,5

Номинальное давление Р  этих насосов соответствует режиму наивысшего коэффициента полезного  действия. Расчетный к. п. д. насосов - 0,7; частота вращения вала n = 3000 1/мин. Насосы допускают подпор 0,8 - 3 МПа и при некотором снижении подачи  развивают повышенное давление  (насос ЦНС-150 х 200 при Q = 100 м³/ч развивает давление до 25 МПа).

Насосы изготавливаются  в так называемом черном и нержавеющем (НЖ) исполнении (проточная часть выполнена из нержавеющей стали) для перекачки агрессивных сточных вод. Насосы НЖ примерно в 4 раза дороже насосов черного исполнения.

Привод насосов - синхронный электродвигатель мощностью от 700 до 1500 кВт с массой до 6,5 т и напряжением электропитания 3 кВт (электродвигатели СТД). Насосы ЦНС имеют замкнутую циркуляционную систему смазки, приводимую в действие масляным насосом мощностью 3 кВт и поддерживающим давление в системе 0,28 МПа.

В последнее время созданы так называемые блочные кустовые насосные станции - БКНС, изготавливающиеся индустриальным; способом и доставляющиеся на место установки в виде отдельных блоков, число которых определяется проектируемой производительностью. На месте установки они монтируются с помощью мощных автокранов. Основной блок представляет собой раму из таврового проката, на которой установлены насос, двигатель с масляной системой и другими элементами.

Рама заделана в железобетонную плиту, служащую общей опорой. Сверху для укрытия оборудования от осадков предусмотрена металлическая кабина, состоящая из каркаса, на котором укрепляются панели с минераловатными матами для утепления (при необходимости). БКНС могут работать при температурах до  - 55 °С (специально для условий Севера), причем обогрев осуществляется за счет теплоты, выделяемой электродвигателями. В кабинах также имеется вентиляционная система.

Кроме основных блоков в  состав БКНС входят вспомогательные  блоки, в которых размещаются  электрические распределительные  устройства, распределительная гребенка напорного коллектора, низковольтное  оборудование и блок для управления и автоматики. БКНС, созданные на базе насоса ЦНС-150Х150, рассчитаны на подачу 3600, 7200 и 10800 м³/сут. В соответствии с этим в состав БКНС входит один, два или три рабочих насоса ЦНС-150Х150 и, кроме того, в обязательном порядке один насос резервный (табл. 3.1).

                                                                                     Таблица 3.1

Основные характеристики БКНС

Блок	Шифр блока	Масса  с оборудова-нием, т	Размеры, м	Число блоков при числе насосов
				2	3	4
Насосный крайний (резервный)	НБ-1	19	9,8 х 3,1 х 3	1	1	1
Насосный средний (рабочий)	НБ-2	18	9,8 х 3 х 3	1	2	3
Низковольтный	А-1	10	9,8 х 3 х 3	1	1	1
Блок управления и  автоматики	А-2	10	9,8 х 3 х 3	1	1	1
Распределительная гребенка напорного коллектора	БГ-1	9,85	6,2 х 3 х 3	2	2	2
Электрическое распределительное устройство	РУ-6		9 х 7,5 х 4,2	1	1	1

 

Схема унифицированного блока местной автоматики БМА-19

БКНС не лишены известных  недостатков. К их числу относится  повышенная вибрация вследствие отсутствия фундамента, в результате которой  может наблюдаться смещение блоков (сползание) на слабых грунтах. Кроме того, при ремонте насосов, их разборке и смене возникает необходимость снятия крышки кабины, а также использования для этих целей автокранов. Несмотря на эти недостатки, БКНС позволили сильно сократить сроки строительно-монтажных работ при сооружении системы ППД и осуществлять поддержание пластового давления на ранних стадиях разработки месторождения, не допуская существенного снижения пластового давления. Современные КНС и БКНС - высокоавтоматизированные объекты системы ППД. Они могут работать практически без обслуживающего персонала при периодической проверке функционирования отдельных элементов и узлов оборудования. Это достигается благодаря использованию местной автоматики, с помощью которой контролируют важнейшие узлы и элементы оборудования. Обычно такой контроль за работой КНС осуществляется с помощью унифицированного блока местной автоматики БМА-19.

Как видно из схемы, при нарушении  хотя бы одного из установленных параметров работы станции, например при падении давления в нагнетательной линии, нагреве статора или подшипника электродвигателя, возникает электрический сигнал, который дает команду в цепях управления на остановку соответствующего агрегата. При этом управление работой станции может быть как местное, так и дистанционное с центрального диспетчерского пункта.

Кроме того, станция БМА-19 предусматривает  возможность автоматического пуска  резервного насоса при заданном снижении давления в нагнетательной гребенке. Выкидные линии автоматизированной КНС должны быть снабжены дистанционно управляемыми задвижками высокого давления с электроприводами, а также обратными клапанами.

3.7. Технология  и техника использования глубинных  вод для ППД

Использование вод глубинных  водоносных пластов, залегающих выше или ниже нефтеносного пласта, для поддержания давления известно давно. Вначале такое использование сводилось к одновременному вскрытию водоносного и нефтеносного пластов одной скважиной. Если давление в водоносном пласте было больше, чем в нефтеносном пласте, происходил переток воды и вытеснение нефти в продуктивном горизонте.

Воды глубинных пластов, как  правило, очень чистые, без взвеси, с малым содержанием окислов  железа, минерализованные, являются хорошим  вытесняющим нефть агентом. На месторождениях с водоносными горизонтами, использование воды которых допустимо с точки зрения охраны природы и санитарно-гигиенических норм, эти горизонты могут быть идеальными источниками водоснабжения системы ППД.

При использовании глубинных вод  необходимо различать:

1. Системы с естественным перетоком воды из водоносного пласта в нефтеносный под воздействием естественной репрессии приведенных давлений без применения механических средств для принудительной закачки (дожимных насосов).

2. Системы с принудительным  перетоком, в которых необходимая  для закачки воды репрессия  создается с помощью специальных  погружных или поверхностных  дожимных насосов.

Обе системы в свою очередь могут подразделяться на системы с нижним перетоком, когда  водоносный пласт залегает выше нефтеносного и системы с верхним перетоком, когда водоносный пласт залегает ниже нефтеносного.

Рис. 3.6. Схема оборудования скважины при естественном внутренном перетоке:

1 - нефтяной пласт; 2 - камера  для установки дебитомера (расходомера);

3 - разделительный пакер; 4 - водоносный пласт; 5 - перекрестная  муфта

Кроме того, использование  глубинных вод может быть осуществлено по схеме с внутрискважинным перетоком, при которой вода глубинного водоносного горизонта закачивается в нефтяной пласт без выхода ее на поверхность и по схеме внескважинным перетоком, при котором вода глубинного водоносного горизонта подается (естественно или принудительно) на поверхность, а затем закачивается в соседние нагнетательные скважины или в ту же водозаборную скважину по второму каналу (рис. 3.6). В последнем случае происходит совмещение функций водозаборной и нагнетательной скважин.

При нижнем перетоке (рис. 3.6, а) вода поступает из нижнего водоносного пласта по НКТ, проходит камеру, где устанавливается расходомер, спускаемый на кабеле (при дистанционной регистрации) или на стальной проволоке (при местной регистрации) с поверхности в НКТ. Пройдя расходомер, вода через отверстия в НКТ поступает в нефтяной пласт.

При верхнем перетоке (рис. 3.6,6) вода поступает из верхнего водоносного пласта, проходит по каналам  перекрестной муфты и попадает в  НКТ. Выше перекрестной муфты расположена  камера для расходомера, спускаемого с поверхности. Через отверстия в НКТ над камерой вода попадает в кольцевое пространство и далее в хвостовую часть НКТ и в пласт.

При естественном перетоке пакер, герметизирующий кольцевое  пространство между НКТ и обсадной колонной, вообще говоря, необязателен, так как давление жидкости над пакером и под ним почти одинаковое. (Разница обусловлена только потерями давления на трение.) Однако для направления всего потока воды через расходомер кольцевое пространство должно быть герметизировано, поэтому установка пакера, хотя бы самого простого, не рассчитанного на значительный перепад давления, необходима.

При принудительном перетоке установка пакера для герметизации кольцевого пространства обязательна  не только для того, чтобы направить  весь поток жидкости через расходомер, а главным образом для того, чтобы обеспечить перепад давления, создаваемый дожимным насосом для принудительного перетока. Поэтому пакер, на который будет действовать перепад давления, создаваемый дожимным насосом, должен надежно герметизировать кольцевое пространство между НКТ и обсадной колонной. Кроме того, для предупреждения смещения пакера по обсадной колонне под действием страгивающей силы, обусловленной разностью давлений н достигающей 150 кН (в зависимости от давления), пакер закрепляют на обсадной колонне устройством, называемым якорем.

При приведенных схемах оборудования можно измерять, но нельзя регулировать расход жидкости, что  бывает нужно для управления процессом  ППД. Для регулировки расхода  возможна установка глубинных штуцеров - диафрагм, заранее оттарированных на поверхности, или установка иных устройств, изменяющих местное гидравлическое сопротивление и спускаемых с помощью, например, канатной техники.

Использование устройств  для естественного перетока может оказаться эффективным для заводнення истощенных нефтяных пластов, в которых пластовое давление достаточно мало. В этих случаях разница приведенных давлений на отметке нефтяного пласта может быть большой и достаточной для поглощения нужных объемов воды. В неистощенных пластах, поскольку давления, как правило, равны гидростатическим, необходимой для поглощения естественной репрессии получить нельзя, поэтому возникает необходимость в принудительном перетоке.

В практике ППД на нефтяных промыслах Башкирии, Куйбышевской области и других районов нашли применение (хотя и очень ограниченное) различные конструкции для принудительного перетока. Большинство из них основано на использовании погружных центробежных электронасосов, предназначенных для эксплуатации нефтяных скважин. В некоторых схемах для принудительного перетока используются штанговые насосы, а также появившиеся недавно центробежные электронасосы, спускаемые в скважину не на НКТ, а на кабеле-канате. Кабель-канат одновременно выполняет роль кабеля, подводящего электроэнергию к электродвигателю, и роль каната, на котором вся установка опускается в скважину и извлекается на поверхность. Насос, спускаемый на кабеле-канате, фиксируется в скважине на пакере, предварительно установленном на требуемой глубине с помощью НКТ, которые затем извлекаются. Подаваемая насосом жидкость движется по обсадной колонне и омывает кабель-канат. В настоящее время промышленностью уже  освоены установки,  спускаемые на  кабеле-канате (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Характеристика  погружных установок, спускаемых на кабеле-канате

Марка	Подача, м3/сут	Напор, м
УЭЦНБ5А-160-1100	160	1100
УЭЦНБ5А-250-800	250	800
УЭЦНБ5А-250-1050	250	1050

 

При нижнем перетоке (рис. 3.7, а) вода из нижнего пласта проходит через внутреннюю полость пакера 1, многоступенчатый центробежный насос 4 и выбрасывается в кольцевое пространство, омывая расположенный выше электродвигатель 2.

Рис. 3.7. Схема оборудования скважины погружным центробежным электронасосом

на кабеле-канате для  принудительного перетока:  а - переток из нижнего пласта в верхний;

б - переток из верхнего пласта в нижний; 1 - разделительный пакер; 2 - электродвигатель (ПЭД);