Насосы для добычи нефти
..pdfРис. 45. Характеристики насосов ЭЦП 16:
а — ЭЦП 16-2000-1400; б — ЭЦП16-3000-1000
няя секция соединена с электродвигателем с помощью всасываю щей головки, а верхняя — с трубами с помощью резьбы. Валы элект родвигателя и нижней секции насоса присоединены с помощью муфты, а валы секций — с помощью роликовых муфт, расположен ных на верхнем конце вала каждой секции.
На валу каждой секции в зависимости от типоразмера насоса монтируется пакет из 8 или 18 ступеней, каждая из которых вклю чает: рабочее колесо, монтируемое с помощью призматической шпон ки, обойму, диск, направляющий аппарат и уплотнительные кольца. Этот пакет крепят в осевом направлении стяжными винтами, ввин чиваемыми в концевые опоры.
Радиальные нагрузки в секции насоса воспринимаются резино металлическими подшипниками скольжения; осевые — пятой и под пятником. Подшипники пяты охлаждаются перекачиваемой жид костью.
Характеристика погружных электронасосов типа ЭЦП 16 пока зана на рис. 45.
Материалы, из которых изготовлены основные детали насосов обычного исполнения: рабочие колеса и направляющие аппараты — серый чугун СЧ18-36; вал и втулка — сталь марки 30X13; пере водник, всасывающая головка — сталь марки 20Л; втулка направля ющего аппарата — бронза БРАЖ9-4; пята, подпятник — силициро-
ванный графит СГ-П; |
радиальный подшипник — резина Ш-З-в- |
|
12-3826с. |
|
|
Масса и габариты установок типа УЭЦП, |
насосов и электродви |
|
гателей, входящих в их |
комплект, приведены |
в табл. 28. |
Т а б л и ц а 28
Тип УЭЦП
Погружной агрегат |
Насос |
|
Электродви |
|||
|
|
|
|
|
|
гатель |
попереч ный раз мер, мм |
длина, мм |
масса, кг |
длина, мм |
масса, кг |
длина, мм |
масса, кг |
1800 |
375 |
11 610 |
4060 |
7455 |
2132 |
4147 |
1925 |
|
■УЭЦП16-10(0-ущ |
9 810 |
Зо20 |
5655 |
1594 |
4147 |
1925 |
||
|
|
|||||||
УЭЦПК16-11X0-1800 |
375 |
11 |
425 |
4052 |
7455 |
2132 |
4147 |
1925 |
У ЭЦПК16-1СОС-1400 |
375 |
9 68С |
3514 |
5655 |
1594 |
4147 |
1925 |
|
, ГП1, 1800 |
375 |
И 425 |
4052 |
7455 |
2132 |
4147 |
1925 |
|
УЭЦПК 16-1С0С-щ^ |
9 |
68С |
3514 |
5655 |
1594 |
4147 |
1925 |
|
|
|
|||||||
УЭЦП14-1ООО-10ОО |
320 |
8 |
G6C |
3165 |
5470 |
1940 |
3186 |
1120 |
УЭЦП'6-2000-(4С0 |
375 |
9 133 |
4325 |
4979 |
2400 |
4147 |
1925 |
|
УЭЦПК! 6-20С0-1400. |
375 |
8 324 |
4870 |
5065 |
2950 |
4147 |
1920 |
|
УЭЦП’6-3000-1000 |
375 |
7 |
382 |
3173 |
•ЗС58 |
1248 |
4147 |
1925. |
УЭЦПК16-3000-1000 |
375 |
6 |
6G0 |
3ГЛ0 |
2450 |
1280 |
4147 |
1920 |
УЭЦП16-3000-13С0 |
375 |
7 878 |
3765 |
4444 |
1845 |
4147 |
1920- |
НАСОСЫ ТИ П А Ц Н С Д Л Я ЗА К А Ч К И ВО ДЫ
В П Р О Д У К Т И В Н Ы Е ПЛАСТЫ
Центробежные насосы типа ЦНС-180-1050, ЦНС-180-950,. ЦНС-180-1185, ЦНС-180-1422, ЦНС-180-1900 и ЦНС-500-1900 пред назначены для закачки в пласт воды с температурой до 40°С, име ющей водородный показатель рН-7—8,5, плотностью 1000— 1200 кг/м3, массовой долей механических примесей не более 0,1 %, размером твердых частиц не более 0,1 мм, микротвердостью не бо лее 1,47 ГПа, а также для перекачивания химически активных (сточных и пластовых) вод. Рассчитаны они на подачу 180 и 500 м3/ч при развиваемом напоре 950—1900 м.
Основные технические характеристики насосов типа ЦНС ука заны в табл. 29.
Шифр насоса типа ЦНС означает: буквы: Ц — центробежный, Н — насос, С — секционный; первые три цифры после букв — подачу в м3/ч, последние — напор в м.
|
|
Наименование |
|
|
|
Подач |
, |
м3/г |
|
|
|
Напор, |
|
м |
кавитационный |
запас, |
|
Допускаемый |
|||||
м (нс |
более) |
давление |
на |
входе. |
|
Допускаемое |
|||||
МПа |
% |
|
|
|
|
К.п.д., |
|
|
|
||
Частота |
вращения (синхронная) |
||||
мин-1 |
|
|
мощность |
на |
номи |
Потребляемая |
|||||
нальном |
режиме. кВт |
|
|
||
|
|
|
Н а с о с |
|
|
Число |
секций |
|
|
|
|
Диаметр |
рабочих колес, |
|
|
||
Габариты, мм: |
|
|
|||
длина |
|
|
|
|
|
ширина |
|
|
|
||
высота |
|
|
|
||
Масса, |
кг |
|
|
|
Э л е к т р о д в и г а т е л ь
Мощность, кВт Напряжение. В Частота вращения, мнн-1
Н а с о с н ы й а г р е г а т (с электродвигателем СТД с разомкнутым циклом вентиляции)
Габариты, мм: длина ширина высота
Масса, кг
ЦНС180-1050
180
1050
7.0
0.6-3.1
73
3000
710
8
308
2263
1396
1434
3500
800
6000
3000
5232
1396
1434
8380
ЦНС180-1185 |
ЦНС 180-1422 |
ЦНС 180-1900 |
ЦНС500-1900 |
||
180 |
180 |
180 |
400, |
500. |
700 |
1185> |
1422 |
1900 |
2020, |
1875, |
1600 |
7.0 |
7.0 |
7,0 |
|
16.0 |
|
0.6—3,1 |
0.6-3,1 |
0.6—3.1 |
0,1—1,57 |
||
73 |
73 |
73 |
|
80 |
|
3000 |
3000 |
3000 |
|
3000 |
|
800 |
960 |
1280 |
|
3235 |
|
9 |
11 |
15 |
|
8 |
|
308 |
308 |
308 |
|
402 |
|
2610 |
2640 |
3022 |
|
2809 |
|
1120 |
1510 |
1430 |
|
1340 |
|
J425 |
1510 |
1505 |
|
1477 |
|
4105 |
4000 |
4860 |
|
S79Q |
|
1000 |
1200 |
1600 |
|
4000 |
|
6000 |
6000 |
6000 |
6000/10 000 |
||
3000 |
3000 |
3000 |
|
3000 |
|
5270 |
5890 |
6372 |
6760 |
1270 |
1510 |
1430 |
1340 |
1425 |
1510 |
1505 |
1477 |
10 235 |
11 800 |
12 790 |
20 820 |
В насосах этого типа при подаче 180 м3/ч допускается изме нение рабочей характеристики уменьшением числа ступеней (не бо лее 2) с установкой специальных втулок, без изменения размеров и с обязательной динамической балансировкой ротора.
Н а с о с ы т и п а ЦНС-180 и ЦНС-500 (рис. 46)— центробеж ные, секционные, горизонтальные, однокорпусные с односторонним расположением рабочих колес, с гидравлической пятой, подшипника ми скольжения и концевыми уплотнениями комбинированного типа (щелевое и сальниковое уплотнения). Рассчитаны они также на эксплуатацию с торцовыми уплотнениями типа Т2-105 по ТУ 26-06- 1329—81, устанавливаемыми посредством замены корпуса сальника на уплотнение без изменения деталей насоса.
Насосы этого типа состоят из двух основных узлов: корпуса — совокупности неподвижных деталей и ротора — вращающегося вала
срасположенными на нем деталями.
Ккорпусу относятся входная и выходная крышки, отлитые за одно с входным и напорным патрубками. В насосах типа ЦНС 500
эти патрубки направлены по вертикали |
вверх, в насосах |
типа |
ЦНС 180 входной патрубок расположен |
по горизонтали, а |
напор |
ный — по вертикали вверх. |
|
|
Д е т а л и к о р п у с а — крышки входная и напорная с лапами, расположенными в плоскости, параллельной горизонтальной оси на соса. Фиксация корпуса на плите осуществляется с помощью двух цилиндрических штифтов, устанавливаемых в лапах входной крыш ки. В стыках корпуса предусмотрены резиновые уплотнительные кольца, а в секциях насоса на напряженной посадке установлены направляющие аппараты, закрепленные от проворачивания штифта ми. Герметичность стыков секций обеспечивается металлическим контактом уплотняющих поясков и дополнительно резиновыми уп лотнительными кольцами.
Д е т а л и р о т о р а — рабочие колеса, посаженные на вал на скользящей посадке, защитные втулки, разгрузочный диск и конце вые уплотнения сальникового типа с гидравлическим затвором.
Щелевое уплотнение в концевых уплотнениях ротора предназна чено для разгрузки сальникового уплотнения при работе насоса с давлением во входном патрубке 0,06—3,0 МПа. Если давление приблизительно составляет 0,098 МПа, во избежание подсоса возду ха через сальники, а также для их смазки предусмотрена подача воды на концевые уплотнения. При работе насоса в нормальном режиме (давление во входном патрубке в пределах 0,1—0,6 МПа) сальниковое уплотнение разрешается не разгружать.
В табл. 30 указаны марки сталей, из которых изготовлены ос новные детали насосов типа ЦНС.
Рис. 46. Центробежный насос типа ЦНС180:
/ — плита; |
2 — крышка входная; 3 — крышка напорная; 4 — секция |
насоса; |
5 — рабочее |
колесо |
I ступени; |
6 — рабочее |
ко |
|||
лесо промежуточной ступени; |
7 — направляющий |
аппарат |
первой |
ступени; |
8 — направляющий |
аппарат |
промежуточной |
|||
ступени; |
9 — направляющий |
аппарат последней |
ступени; |
10 — концевое |
уплотнение; |
/ / — подшипник |
скольжения; |
12— |
||
отжимное |
устройство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деталь |
|
Насос |
|
ЦНС 180 |
ЦНС 500 |
||
|
|||
Крышка входная |
21-40 |
25а |
|
Крышка напорная |
25Л |
25а |
|
Направляющий аппарат |
20Х13Л |
20Х13Л |
|
Корпус секции |
20X13 |
2X13 |
|
Вал |
40ХФА |
40ХФА |
|
Колесо рабочее |
20Х13Л |
20X1ЗЛ |
|
Защитная втулка |
10X13 |
2X13 |
|
Разгрузочный диск |
10X13 |
10X13 |
Опоры ротора — подшипники скольжения со стальными вклады шами, залитыми баббитом и маслоподающими кольцами. Смазка подшипников принудительная от маслоустановки.
Для предотвращения обводнения масла на валу предусмотрены водомаслоотражатели, а в корпусах подшипников — уплотнительные кольца. Кроме того, предусмотрены отверстия для подвода масла и установки датчика температуры. В нижней части подшипника имеется отверстие для слива масла.
Для установки ротора в корпусе насоса на фланцах его конце вых уплотнений предусмотрены три регулировочных винта.
Для смазывания подшипников используют масла турбинное Тп22 и ТЗО и индустриальное И20А, И25А, ИЗОА, а для зубчатых
муфт |
насосных агрегатов — консистентную |
смазку |
(литол |
24 или |
ЦИАТИМ-221). Система смазки насосных |
агрегатов — индивидуаль |
|||
ная. |
Маслоустановка насоса ЦНС180 состоит из |
рабочего |
насоса |
Ш 5-25-3,6/4 подачей 3,6 м3/ч с давлением нагнетания 0,4 МПа, ус танавливаемого на маслобаке с приводом от электродвигателя АОЛ2-31-4, масляного бака БМ-0,32 вместимостью 0,36 м3, масло охладителя МХ-4 с поверхностью охлаждения 4 м2 и расходом ох лаждающей воды 6 м3/г, двойного масляного фильтра ФДМ-32 с
поверхностью |
фильтрации 0,13 м2 |
и |
пропускной |
способностью |
|
7,4 м3/г, предохранительного |
клапана и |
запорной арматуры. |
|||
В маслоустановке насоса ЦНС 500 предусмотрены аварийный |
|||||
масляный бак и два насоса |
Ш-5-25-3,6/4-5 (один — резервный, вто |
||||
рой— рабочий) |
с приводом |
от |
электродвигателей |
4АХ80В4УЗ, |
смонтированные на общей плите.
Система смазки насосного агрегата обеспечивает смазывание и охлаждение подшипников скольжения насоса и приводного электро двигателя (мощностью свыше 1000 кВт).
Система водяного охлаждения обеспечивает подачу воды на ох лаждение и самоуплотнение сальников при давлении на входе в
насос меньше атмосферного. Общий расход воды в насосах ЦНС 180-1185, ЦНС 180-1422 и ЦНС 180-1900 составляет 12 м3/ч, в на сосах ЦНС 180-1050 (при кольцевой смазке подшипников) — 7 м3/ч.
Система автоматики и КИП насосного агрегата конструктивно выполнена в виде блоков и состоит из щита управления, манометро вой колонки и комплекта первичных приборов теплоконтроля и ап паратов, устанавливаемых по месту,
Система блочной автоматики обеспечивает автоматическое уп равление всеми механизмами насосного агрегата (от шита управле ния); управление маслонасосом и электроприводной задвижкой; контроль технологических параметров агрегата, сигнализацию откло нения технологических параметров и сигнализацию положения ме ханизмов агрегата.
При недопустимом отклонении технологических параметров ком плект КИП и системы автоматики отключает насосный агрегат.
Блочная автоматика предусматривает защиту насосного агрега та по следующим параметрам:
падение давления в системе смазки подшипников; повышение температуры подшипников; воды с узла гидравличе
ской разгрузки осевого усилия, масла за маслоохладителем; падение давления масла в конце линии и во входном патрубке
насоса; падение давления на выходе из насоса и на выходе его при
пуске; остановка маслонасоса при остановке насосного агрегата.
Насосный агрегат также автоматически отключается при сра
батывании электрических защит |
(исключая кратковременное — до |
3 с — исчезновение напряжения); |
невыполнении команд на пуск 4 |
при отключении аварийной кнопкой. |
|
В блочной автоматике предусмотрены следующие режимы уп |
|
равления: |
|
автоматическое; управление по каналам телемеханики;
раздельное управление механизмами со щита управления; управление с помощью кнопок, устанавливаемых непосредствен
но у механизмов насосного агрегата.
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ СИСТЕМ П О Д Д Е Р Ж А Н И Я ПЛАСТОВОГО Д А В Л Е Н И Я
В системе поддержания пластового давления (ППД) к наибо лее важному и конструктивно сложному звену относятся насосные станции, подразделяющиеся на станции систем водоснабжения, пред назначенные для подачи воды на месторождение, и кустовые, ос
новная задача которых заключается в нагнетании воды в продуктив ные нефтяные пласты для поддержания или создания необходимых пластовых давлений.
Насосные станции, осуществляющие непосредственно закачку воды в пласт, в зависимости от конструктивного исполнения под разделены на кустовые (КНС), технологическое оборудование ко торых монтируют в капитальных сооружениях, и блочные кустовые (БКНС), оборудование которых монтируют в специальных блокбоксах на заводах-изготовителях.
К насосным станциям систем ППД предъявляются следующие требования:
экономически и технически обоснованная степень централизации (укрупнения), определяемая, с одной стороны, приемистостью сква жин, потерями в разводящих нагнетательных трубопроводах и дав лением в водоводах систем водоснабжения, а с другой — стремлени ем к снижению эксплуатационных затрат и капитальных вложений;
небольшой срок строительства; возможность быстрого и полного демонтажа при переносе
фронта нагнетания рабочего агента или переводе месторождения на другой способ эксплуатации;
обеспечение требуемых санитарно-гигиенических условий труда обслуживающего персонала.
Расчетные и нормативные параметры, характеризующие усло вия строительства и эксплуатации блочных кустовых насосных стан
ций (БКНС), следующие: |
|
|
Температура окружающей среды, °С |
д о —50 |
|
Сейсмичность, балл |
не более 6 |
|
Нагрузка, Па: |
2000 |
|
снеговая |
||
ветровая |
560 |
|
на грунт .................... |
50-10* |
|
Степень |
долговечности |
II |
Степень |
огнестойкости |
IV |
Класс зданий |
III |
|
Грунты |
|
. непросадочные, |
|
|
непучинистые, |
|
|
не подверженные |
карстовым и веч номерзлотным яв лениям
Отдельные сооружения блочной кустовой насосной станции представляют собой металлические или железобетонные основания, на которых смонтирован комплекс технологического оборудования, укрываемый ограждающими конструкциями типа блок-боксов. Га
бариты и масса блоков позволяют осуществлять их перевозку же лезнодорожным и водным транспортом, а от места выгрузки — трайлерами, санями или на плаву.
Процесс монтажа БКНС сводится к выполнению следующих строительно-монтажных работ:
прокладка инженерных коммуникаций; подготовка оснований блоков; благоустройство Ллощадки;
установка блоков на подготовленные основания; стыковка блоков;
монтаж щитов электроаппаратуры, приборов КИПиА, постав ляемых заводом в специальной предохранительной упаковке;
подключение к внешним коммуникациям; контрольные испытания;
обкатка и окончательная регулировка оборудования.
На площадке БКНС предусмотрена прокладка следующих тру бопроводов: для перекачки воды поверхностных водоемов или очи щенных нефтепромысловых сточных вод, для охлаждения воды, сливного от системы охлаждения и разгрузки сальников, напорно го для дренажных вод, для сброса воды от нагнетательных сква жин. Кроме того, на этой площадке предусмотрена также установка высоконапорных водоводов и кабельных линий.
В качестве оснований блоков могут служить:
песчано-гравийная подушка (для блока на железобетонной плите);
фундаментные бетонные подушки (для блока на металлической раме);
свайный железобетонный ростверк (для блока на металлической раме)*;
железобетонные плиты на песчано-гравийной подушке (для бло ка на металлической раме).
На монтажной площадке блоки стыкуются последовательно друг с другом, образуя при этом едйное здание насосной станции, раз
деленное на два помещения — машинный зал |
и операторную. |
|
По условиям техники безопасности один |
из |
блоков БКНС — |
блок напорной гребенки (БГ) — располагают |
на |
песчано-гравийной |
подушке на расстоянии не менее 10 м от остальных блоков.
Технологическая схема, основные типы и характеристики БКНС
Технологическая схема блочной кустовой насосной станции (рис. 47) рассчитана на одновременную раздельную закачку прес ных вод поверхностных или подземных источников и очищенных