Меню Рубрики

Установка гидропоршневого насоса для добычи нефти

Установки гидропоршневых насосов для добычи нефти (УГН)

Современные УГН позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м 3 /сут при высоком содержании в скважинной продукции воды.

Область применения установок:

— для добычи нефти из глубоких кустовых наклонно направленных скважин в заболоченных и труднодоступных районах Западной Сибири и других районах;

— внутренние диамет­ры эксплуатационных колонн скважин 117,7-155,3 мм.

Установки выпускаются для скважин с условным диаметром обсадных колонн 140, 146 и 168 мм.

Характеристики откачиваемой жидкости:

— кинематическая вязкость не более 15×10 -6 м 2 /с (15×10 -2 Ст);

— содержание механических примесей не более 0,1 г/л;

— сероводорода не более 0,01 г/л;

— попутной воды не более 99%;

— наличие свободного газа на приеме гидропоршневого насосного агрегата не допускается;

— температура откачиваемой жидкости в месте подвески агрегата не выше 120 о С.

Установка УГН (рисунок) состоит из скважинного и назем­ного оборудования.Скважинное оборудование включает:

— гидропоршневой насосный агрегат;

— однорядная или двухрядная колонна НКТ;

— вспомогательные устройства: ловильную камеру, мачту с подъемным устройством и переключателем по­тока рабочей жидкости.

В состав наземного оборудования входят:

— устройства для под­готовки рабочей жидкости,

— силовое и контрольно-регулирующее электрооборудование.

Рисунок Установка гидропоршневых насосов:

2 2 – технологический блок;

4– оборудование устья скважины; 5 – НКТ;

6 – гидропоршневой насосный агрегат; 7 – пакер

Гидропоршневой агрегат (ГН) (рисунок ) разде­ляется на три части: собственно ГН, седло, сбрасываемый об­ратный клапан. Седло укрепляется на конце насосно-компрессорных труб (НКТ) и служит для посадки клапана и ГН при сбрасывании в НКТ.

ГН включает поршень насоса, жестко соединенный сило­вым штоком с поршнем двигателя, управляющее золотниковое устройство и клапаны — всасывающий и нагнетательный.Рабочая жидкость поступает в одну из полостей двигателя, создавая усилие, увлекающее поршень двигателя и соответст­венно поршень насоса вверх или вниз.При подходе поршня двигателя к крайнему положению золотник под механическим или гидравлическим воздействием поршня двигателя перемещается в противоположное положение, меняя направление движения рабочей и отработанной жидко­стей в гидродвигателе. Это приводит к изменению направления поршневой группы.

Конструкцией ГН определяются основные параметры уста­новки: подача, давление, расход рабочей жидкости, рабочее давление, к. п. д., глубина спуска в скважину, размер и кон­струкция лифта, надежность.

Насос, сбрасываемый в трубы, садится в седло, где уплотняется в посадочном конусе под воздействием рабочей жидкости, нагнетаемой в скважину по центральному каналу.

Рисунок — Схема гидропоршневого агре­гата:

1 — колонна НКТ; 2 — гидропоршневой насос;

3 — золотник; 4 — седло насоса; 5 — поршень двигателя; 6 — узел рас­пределения; 7 — поршень насоса; 8 — сбрасывае­мый клапан;

Установки УГН могут выполняться как с однорядным подъёмником, позволяющим использовать в ка­честве канала для подъёма жидкости кольцевое пространство меж­ду колонной НКТ и обсадной колонной, так и двухрядным, использующим кольцевое пространство между рядами НКТ.

Нефть из скважин всасывается через обратный клапан, направляется в кольцевое пространство. В это же пространство из двигателя поступает отработанная жидкость (нефть), т.е. по кольцевому пространству на поверхность поднимаются одновременно добываемая и рабочая жидкости.Смесь добытой и отработаннойжидкостей поступает в систему емкостей, где происхо­дит отделение газа, воды, механических примесей. Очищенная рабочая жидкость под высоким давлением силового насоса направляется на гре­бенку для распределения по напорным наземным трубопрово­дам, а затем—в оборудование устья скважин, откуда при по­ложении устьевого переключателя «работа»—в НКТ и далее в ГН, приводя его в действие.

После установки устьевого переключателя в положение «подъем» поток рабочей жидкости направляется в колонну, по которой при положении «работа» поднимается смесь добытой и отработанной жидкостей.Поток увлекает ГН вверх и доставляет в ловильную камеру устья. После перекрытия центральной задвижки, отсекающей камеру от внутрискважинного пространства, снимают ловиль­ную камеру и извлекают ГН, а на его место вставляют новый насос; возвращают камеру в исходное положение, открывают центральную задвижку, ставят переключатель в положение «ра­бота». Насос под действием собственного веса и потока рабо­чей жидкости двигается вниз, доходит до посадочного седла и начинает работать.

Для улучшения смазывающих свойств рабочей жидкости, борьбы с коррозией, ус­корения дегазирования и деэмульсации, в поток жидкости с помощью специального дозировочного насоса, входящего в состав наземного оборудования, добавляют при­садки, химические реагенты, ингибиторы.

Наземная станция установки УГН состоит из двух блоков: технологического и управления (рисунок).

Все оборудование наземной станции располагается в двух транспортабельных блоках-боксах размерами 3х12 и 3х6 м.

В технологическом блоке располагаются:

— сепаратор, рас­полагается на «втором этаже», что обеспечивает создание сило­вым насосом гидростатического подпора около 1,5 м и позволяет разместить все остальное оборудование подгазосепарато­ром и рядом с ним;

— центробежные насосы, позволяющие спокойно встраи­вать установку в систему сбора с давлением до 2,5 МПа,

Читайте также:  Установка регуляторов давления сжатого воздуха

— гидро­циклоны с циркуляцией рабочей жидкости,

— многопоточный дозировочный насос,

— емкость с запа­сом химреагентов.

Рисунок Гидравлическая наземная станция установки гидропоршневых на­сосов:

1 — технологический блок, 2 — сепаратор, 3 — блок управления, 4 — комплектные устройства защиты и управления; 5 — распределительная гребенка; 6 — герметичный под­порный насос; 7 — гидроциклон; 8 — силовой насос: 9 — батарея пожаротушения;

10 — технологический блок в транспортном положении

Для привода гидропоршневого насоса применяются трех- или пятиплунжерные насосы высокого давления со специаль­ным исполнением гидроблока, рассчитанные на продолжитель­ную непрерывную работу с минимальным обслуживанием.

Техническая характеристика технологического блока приведена ниже.

Вместимость сепаратора, м 3 . ……………………………………………. …16

Подача сепаратора, м 3 /с (м 3 /ч), не более ………………………………..……3,47·10 -3 (25)

Давление в сепараторе, МПа, не более ………………………………………….. 2,5

Коэффициент сепарации газа, не менее.. ……………………………………….0,98

Обводненность рабочей жидкости на выходе из сепаратора, % ………………до 25

Число электронасосных агрегатов, включая резервный ……………………….. 3

Давление нагнетания электронасосного агрегата, мПа не более . ……20

Содержание механических примесей в рабочей жидкости г/л не более . 0,032

Крупность зерна, не более, мкм . ………………………………………………..25

Содержание свободного газа в рабочей жидкости на входе в силовой насос,%, не более…2

Число подключаемых скважин . ……………………………………….……… 2-8

Рабочая жидкость распределяется по скважинам в необхо­димом количестве посредством гребенки с установкой на каж­дой линии, ведущей к скважине, регуляторов расхода и одного регулятора давления.Регулятор давления предназначен для предохранения рабо­чей гидросистемы от перегрузки и поддержания в ней установленного давления. Регулятор расхода обеспечивает постоянство расхода рабочей жидкости независимо от изменения давления на его входе и выходе.Оба регулятора—регуляторы непрямого действия. Основ­ным регулирующим элементом служит золотник. Для нормальной работы золотника к качеству рабочей жидкости предъявля­ются следующие требования:

— чистое масло 12-го класса чистоты по ГОСТ 17216—71,

— содержание механических примесей не бо­лее 32 мг/л,

— размер частичек не более 25 мкм.

Пакерное устройство должно отвечать следующим требова­ниям:

выдерживать заданный перепад давления сверху вниз;

гидравлически устанавливаться и сниматься под давлением жидкости, подаваемой сверху по трубам;

автоматически отсоединяться от труб после пакеровки;

резиновые уплотнительные элементы пакера при его спуске не должны касаться поверхности обсадной колонны.

В комплект пакерного устройства входит набор инструмен­тов для подготовки внутренней поверхности обсадной колонны, извлечения пакера. Внутренний канал пакера рассчитан на то, чтобы под давлением жидкости создавался уплотнительный кон­такт с хвостовиком седла ГН, спускаемого после установки па­кера в скважине. Если предполагается эксплуатация заканчи­ваемой скважины с применением гидропоршневого насоса, то патрубок для хвостовика седла можно устанавливать в обсад­ной колонне стационарно, что исключает необходимость приме­нения пакера при монтаже установки ГН.

Для откачки пластовой жидкости из скважин применяют гидропоршневые агрегаты сбрасываемого типа.

Показатели Установка
УГН25-150-25 УГН40-250-20 УГН100-200-18 УГН160-380-15
Перекачиваемая среда Пластовая жидкость с содержанием механических примесей не более 0,1 г/л (0,01%), сероводорода не более 0,01 г/л, попутной воды не более 99%, кине­матической вязкостью не более 15 мм 2 /с, содержание свободного газа на приеме гидропоршневого агрегата не допускается
Суммарная подача установки, м 3 /с (м 3 /сут), не менее Давление нагнетания гидропоршневого агре­гата, МПа, не более Подача одного гидропоршневого агрегата (насоса), м 3 /с (м 3 /сут), не более Давление нагнетания рабочей жидкости, МПа, не более Подача рабочих силовых электронасосных агрегатов, м 3 /с (м 3 /сут), не более Суммарная мощность установки, кВт Установленная мощность силовых электро­насосных агрегатов, кВт Мощность рабочих силовых электронасосных агрегатов, кВт Давление пакеровкипакерного устройства, МПа Коэффициент применяемости, % Масса установки, кг 1,73×10 -3 (150) 2,9×10 -4 (25) 3,49×10 -3 (302) 3,2×10 -3 (276)* 210 (185)* 165 (120)* 110 (80)* 47 500 2,8×10 -3 (240) 4,64×10 -4 (40) 5,55×10 -3 (480) 5,33×10 -3 (460,8) 47 500 2,31×10 -3 (200) 2,12×10 -3 (183) 1,16×10 -3 (100) 3,49×10 -3 (302) 3,2×10 -3 (276)* 210 (185)* 165 (120)* 110 (80)* 42 500 3,7×10 -3 (320) 1,86×10 -3 (160) 5,55×10 -3 (480) 5,33×10 -3 (460,8) 42 500

* При комплектации технологического блока установки силовыми электронасосными агрегатами 25РСР-3-60.

В комплект поставки установки входит следующее оборудо­вание: блок технологический—1 компл.; блок управления—1 компл.; оборудование устья скважины—8 компл.; гидропор­шневой агрегат—8 компл.; пакерное устройство—8 компл.; си­ловой электронасосный агрегат — 1 компл.

Для обеспечения автоматизации работы и управления уста­новками используется блок управления. Техническая характе­ристика блока управления приведена ниже.

Сила тока электродинамической и термической устойчивости

комплектных устройств при сквозном коротком замыкании,

Установленная суммарная мощность, кВт, не более ..…. 210, 270

Масса, кг, не более . …. …………………………….. 7530

Для разобщения ствола скважин от продуктивного пласта при спуске, работе и подъеме гидропоршневого насоса исполь­зуются пакерные устройства. Техническая характеристика пакерных устройств приведена ниже.

Читайте также:  Установка датчика света на паджеро

Рабочее давление (максимальный перепад сверху вниз), МПа 35

Давление пакеровки, МПа . ……………………………. 23

Диаметр проходного отверстия, мм, не более ……………. 62

Гидропоршневая насосная установка (рис.) состоит из поршневого гидравлического двигателя и насоса 13, устанавливаемого в нижней части труб 10, силового насоса 4, расположенного на поверхности, емкости 2 для отстоя жидкости и сепаратора 6 для её очистки.

Рис. Схема компоновки оборудования гидропоршневой насосной установки:

а – подъем насоса; б – работа насоса; 1 – трубопровод; 2 – емкость для рабочей жидкости; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – силовой насос; 5 – манометр; 6 – сепаратор; 7 – выкидная линия; 8 – напорный трубоопровод; 9 – оборудование устья скважины; 10 – 63 мм трубы; 11 – 102 мм трубы; 12 – обсадная колонна; 13 – гидропоршневой насос (сбрасываемый); 14 – седло гидропоршневого насоса; 15 – конус посадочный; 16 – обратный клапан; I — рабочая жидкость; II — добываемая жидкость; III — смесь отработанной и добытой жидкости

При необходимости подъема насоса изменяется направление нагнетания рабочей жидкости — её подают в кольцевое пространство. Различают гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой жидкости с рабочей и т.д.

В настоящее время выпускаются установки:

Обозначения: УГН — установка гидропоршневых насосов; цифры после УГН — подача одного гидропоршневого насосного агрегата (м 3 /сут.); цифры после первого тире — суммарная подача установки (м 3 /сут.); цифры после второго тире — давление нагнетания агрегата (МПа); в конце указывается ТУ. Пример: УГН 160‑380-15 ТУ 26-16-233-88. Суммарная мощность установок 185¸270 кВт; КПД 45¸47%; масса не более 50000 кг.

Климатическое исполнение — У и ХЛ, категория размещения наземного оборудования — 1, погружного — 5 (ГОСТ 15150-69).

источник

Установки гидропоршневых насосов для добычи нефти

Конструктивно гидропоршневая насосная установка (ГПНУ) представляет собой: скважинный насос и гидродвигатель, объединенные в один агрегат – гидропоршневой погружной насосный агрегат (ГПНА), колонны насосно-компрессорных труб, блок подготовки рабочей жидкости и насосный блок.

Назначение этих элементов: насосный блок преобразует энергию приводного двигателя (электродвигатель или ДВС) в механическую энергию потока рабочей жидкости, гидропоршневой погружной насосный агрегат преобразует энергию рабочей жидкости в энергию откачиваемой пластовой жидкости, система колонн НКТ является каналами для рабочей и пластовой жидкостей, а блок подготовки рабочей жидкости служит для очистки пластовой жидкости от газа, песка и воды перед использованием ее в качестве рабочей в силовом насосе.

Гидропоршневые установки позволяют эксплуатировать скважины с динамическим уровнем до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м 3 /сут при высоком содержании в пластовой жидкости воды (до 98 %), песка (до 2 %) и агрессивных компонентов.

Установки гидропоршневых насосов – блочные автоматизированные, предназначены для добычи нефти из двух – восьми глубоких кустовых наклонно направленных скважин в заболоченных и труднодоступных районах Западной Сибири и других районах.

Установки выпускаются для скважин с условным диаметром обсадных колонн 140, 146 и 168 мм.

Климатическое исполнение – У и ХЛ, категория размещения наземного оборудования – 1, погружного – 5 (ГОСТ 15150-69).

Гидропоршневая насосная установка (рисунок 8.1) состоит из поршневого гидравлического двигателя и насоса 13, устанавливаемого в нижней части труб 10, силового насоса 4, расположенного на поверхности, емкости 2 для отстоя жидкости и сепаратора 6 для её очистки. Насос 13, сбрасываемый в трубы 10, садится в седло 14, где уплотняется в посадочном конусе 15 под воздействием струй рабочей жидкости, нагнетаемой в скважину по центральному ряду труб 10. Золотниковое устройство направляет жидкость в пространство над или под поршнем двигателя, и поэтому он совершает вертикальные возвратно-поступательные движения.

Нефть из скважин всасывается через обратный клапан 16, направляется в кольцевое пространство между внутренним 10 и наружным 11 рядами труб. В это же пространство из двигателя поступает отработанная жидкость (нефть), т.е. по кольцевому пространству на поверхность поднимается одновременно добываемая рабочая жидкость.

Рисунок 8.1 – Схема компоновки оборудования гидропоршневой насосной установки

а – подъем насоса; б – работа насоса; 1 – трубопровод; 2 – емкость для рабочей жидкости; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – силовой насос; 5 – манометр; 6 – сепаратор; 7 – выкидная линия; 8 – напорный трубопровод; 9 – оборудование устья скважины; 10 – 63 мм трубы; 11 – 102 мм трубы; 12 – обсадная колонна; 13 – гидропоршневой насос (сбрасываемый); 14 – седло гидропоршневого насоса; 15 – конус посадочный; 16 – обратный клапан; I — рабочая жидкость; II — добываемая жидкость; III — смесь отработанной и добытой жидкости.

При необходимости подъема насоса изменяют направление нагнетания рабочей жидкости — её подают в кольцевое пространство. Различают гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой жидкости и рабочей и т.д.

Читайте также:  Установка картофелекопалки на мотоблок 105

В настоящее время выпускаются установки:

Обозначения: УГН – установка гидропоршневых насосов; цифры после УГН – подача одного гидропоршневого насосного агрегата (м 3 /сут.); цифры после первого тире – суммарная подача установки (м 3 /сут.); цифры после второго тире – давление нагнетания агрегата (МПа); в конце указывается ТУ.

Гидропоршневые насосные установки различаются:

по типу принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости (открытая или закрытая);

по принципу действия скважинного насоса (одинарного, двойного действия или дифференциальный);

по принципу работы гидродвигателя (дифференциального или двойного действия);

по способу спуска погружного агрегата (спускаемые на колонне НКТ – фиксированные или свободные – сбрасываемые в скважину);

по числу ГПНА, обслуживаемых одной наземной установкой (индивидуальные или групповые).

Тип принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости предопределяет способ возврата рабочей жидкости на поверхность. В установках с закрытой схемой жидкость после совершения ею полезной работы из гидродвигателя по отдельному каналу поднимается на поверхность. Продукция пласта, выходящая из скважинного насоса, поднимается по своему отдельному каналу.

В установках с открытой схемой жидкость, выйдя из гидродвигателя, смешивается с жидкостью, выходящей из скважинного насоса, и поднимается на поверхность по общему каналу.

Недостатком первой схемы является большая металлоемкость, поскольку от устья к погружному агрегату необходимо спустить три герметичных трубопровода: для подачи рабочей жидкости к агрегату, для ее отвода и для подъема пластовой жидкости. Достоинством этой схемы являются незначительные потери рабочей жидкости, определяемые только лишь утечками из системы привода. Следует заметить, что производительность системы подготовки рабочей жидкости всей установки в значительной степени зависит от качества подготовки рабочей жидкости.

Установки с открытой схемой обладают меньшей металлоемкостью, так как предполагают каналы только для двух потоков жидкости – сверху вниз – рабочей, а снизу вверх – смеси рабочей и пластовой жидкости. Соответственно проще и оборудование устья. Недостатком этой системы является необходимость обработки большого количества рабочей жидкости, что требует применения сложных и высокопроизводительных систем для ее подготовки.

В состав наземного оборудования установок входят силовой насос с приводом, оборудование устья скважины и блок очистки рабочей жидкости.

Наиболее ответственной частью наземного оборудования является силовой насосный агрегат, от его параметров в прямой зависимости находятся параметры ГПНА. Как правило, применяются трех- и пятиплунжерные горизонтальные или вертикальные насосы, мощность привода которых в большинстве случаев составляет от 14 до 300 кВт.

Для подбора агрегата, соответствующего требуемому режиму эксплуатации скважины, выпускаются насосы многих типоразмеров, причем каждый из них имеет наборы плунжеров с уплотнениями различных диаметров (от 30 до 95 мм), позволяющими ступенчато изменять подачу насосов (от 130 до 1700 л/мин) и обеспечивать максимальное давление до 35,0 МПа. Число ходов плунжеров составляет 300 – 450 в минуту. Для уменьшения числа оборотов вала насоса применяются понижающие редукторы.

Наземный насосный агрегат может применяться как для привода одного ГПНА, так и для нескольких, расположенных в различных скважинах. Для распределения жидкости между ними используются распределительные гребенки со стабилизаторами расхода рабочей жидкости.

Блок подготовки рабочей жидкости имеет параметры, обусловленные, прежде всего, типам гидравлической схемы установки: закрытой или открытой. В первом случае его производительность составляет 1 – 3% от подачи силового насоса, во втором – до 50 %.

Как правило, в качестве рабочей жидкости используется сырая нефть, после того как из нее удалены свободный и растворенный газ, вода, абразив. Если подготовка рабочей жидкости в малых количествах при использовании закрытых схем не вызывает трудностей, то очистка ее для установок с открытой схемой достаточно сложна.

Высокие требования к качеству рабочей жидкости предопределяются в конечном счете долговечностью, которой должны обладать и силовой насос и ГПНА. Невыполнение этого требования, например, в отношении содержания абразива будет приводить к интенсивному изнашиванию пар трения; плунжер – уплотнение в насосе, поршень –цилиндр, детали золотника и клапанов в ГПНА, увеличение содержания коррозиониоактивных компонентов – к коррозии внутренних полостей, в том числе и рабочих поверхностей, гидросистемы.

На энергетические показатели установок большое влияние оказывает вязкость нефти – превышение определенного ее значения приводит к резкому снижению к. п. д., что обусловливается повышением потерь давления на жидкостное трение.

В настоящее время в установках ГПНА для добычи высоковязких нефтей в качестве рабочей жидкости используется вода со специальной присадкой, обеспечивающей хорошие смазывающие свойства и являющейся ингибитором коррозии. Применение ее приводит кувеличению к. п. д., но одновременно повышает требования к герметичности резьбовых соединений колонн насосно-компрессорных труб.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector