КУСТОВАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2000 года по МПК F04D15/00 

Изобретение относится к области кустовых насосных станций, работающих в системе поддержания пластового давления на нефтепромысле.

Известны кустовые насосные станции (КНС), содержащие параллельно включенные насосные агрегаты, задвижки на входах и выходах насосных агрегатов, общий коллектор на выходе с гребенкой, от которой отходят водоводы к нагнетательным скважинам [1].

Наиболее близким к предлагаемой насосной станции является кустовая насосная станция (КНС), применяемая в настоящее время на нефтепромыслах. Такая КНС, выполненная в соответствии со схемой, приведенной в [1], описана в проекте института Гипротюменьнефтегаз [2, черт. 544ТХ1].

КНС содержит четыре однотипных насосных агрегата с задвижками на выходе насосов, подключенных к общему коллектору, который, в свою очередь подключен к гребенке, от которой отходят водоводы к нагнетательным скважинам.

Недостаток известной КНС состоит в том, что параллельно работающие однотипные насосные агрегаты, обычно имеющие неодинаковые гидравлические характеристики, работают при разных производительностях и КПД. Из данных, опубликованных в [3], производительность агрегатов типа ЦНС-180-1420, работающих совместно в составе КНС, находится в пределах от 150 до 240 м³/час. Анализ гидравлических характеристик насосных агрегатов, приведенных в [4], показывает, что фактическая производительность насосного агрегата, работающего параллельно с другими такими же агрегатами, может быть в некоторых случаях даже равной нулю.

Задачей изобретения является повышение производительности и КПД КНС путем изменения ее гидравлической схемы.

Технический результат достигается тем, что в КНС, содержащей несколько насосных агрегатов, задвижки на выходе этих агрегатов и гребенку, последняя выполняется в виде замкнутого контура, разделенного задвижками на части, содержащие по одинаковому числу отводов, причем выходы насосных агрегатов подключены к гребенке в местах, в свою очередь делящих гребенку на участки, число которых равно числу насосов, при одинаковом количестве отводов в каждом из них.

На фиг. 1 представлена схема гидравлической части КНС, на фиг. 2 - гидравлические характеристики насосных агрегатов при их совместной и раздельной работе, на фиг. 3 показана условная схема гребенки.

КНС (фиг. 1) содержит четыре насосных агрегата 1, 2, 3, 4, водоводы 5, 6, 7, 8, связывающие выходы насосов с гребенкой 9, задвижки 10, 11, 12, 13 на выходе насосов, задвижки 14, 15, 16, 17, 18, 19, делящие гребенку на равные секторы и водоводы 20, 21, 22, 23, 24, 25, соединяющие КНС с нагнетательными скважинами.

При работе КНС все насосы (за исключением резервного) подают воду в гребенку 9, откуда она по водоводам 20, 21, 22, 23, 24, 25 поступает в нагнетательные скважины. Если задвижки 14, 15, 16, 17, 18, 19 гребенки открыты, то работающие насосы, например насосы 1, 2, 3, включены параллельно и имеют на выходе практически одно и то же давление.

Гидравлические характеристики насосных агрегатов представлены на фиг.2 кривыми 26, 27, 28, а кривая 29 характеризует совместную (параллельную) работу трех указанных насосов. Кривая 30 (фиг.2) является внешней гидравлической характеристикой КНС при открытых задвижках 14, 15, 16, 17, 18, 19 и, следовательно, включенных в общую гидравлическую систему всех отводящих к нагнетательным скважинам водоводов 20, 21, 22, 23, 24, 25. При этих условиях работа КНС характеризуется точкой 31, а каждого из насосных агрегатов в отдельности - точками 32, 33, 34.

Из фиг. 2 видно, что производительности насосных агрегатов при параллельной работе могут быть существенно различными и подача воды насосным агрегатом 2 получается намного меньшей, чем агрегатами 1 или 3. Такое положение приводит не только к уменьшению общей производительности КНС, но и к снижению ее КПД и, следовательно, к увеличению расхода электроэнергии при закачке воды в пласт.

В предлагаемом устройстве предусматривается возможность распределения отходящих к магистральным скважинам водоводов между работающими насосными агрегатами таким образом, чтобы режим работы каждого из них был как можно ближе к номинальному.

Допустим, что, как и прежде, работают насосные агрегаты 1, 2, 3, а агрегат 4 находится в резерве (открыты задвижки 10, 11, 12, а задвижка 13 - закрыта).

Для равномерного распределения отходящих водоводов между тремя работающими насосными агрегатами следует закрыть задвижки 15, 17, 19. Тогда при примерно одинаковых характеристиках водоводов, каждая из трех, образованных таким образом гидравлических систем будет иметь гидравлическую характеристику, представленную на фиг.2 кривой 35, пересечение кривой 35 с характеристиками насосов 1, 2, 3 дает точки 36, 33, 37, соответствующие режимам работы указанных насосов. Как следует из графиков, представленных на фиг.2, производительность насоса 2 увеличилась и, за счет этого увеличился общий КПД КНС и снизился удельный расход электроэнергии, идущей на закачку воды в пласт.

Аналогично можно распределить водоводы между двумя и четырьмя насосами.

Применение замкнутой гребенки, разделенной задвижками на участки, имеющие по одинаковому числу водоводов в каждом, позволяет повысить производительность КНС, увеличить общий КПД и снизить удельный расход электроэнергии в пласт.

Источники информации
1. Исакович Р.Я., Меланифиди Г.Ф., Салимжанов Э.С., Кавайкин Н.Г., Методы управления объектами заводнения нефтянных горизонтов. -М., Недра, 1979 г., 236 с. (прототип)
2. Проект института СибНИПИгазстроя "Блочно-комплектная кустовая насосная станция с насосами ЦНС-180-1422, ЦНС-180-1900 и электродвигателями СТД- 1250-2, 2АРМ-1250, СТД-1600-2, 2АРМ-1600. Пояснительная записка N 544Пз, черт. 544ТХ1."Министерство строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности, 1974 г.

3. Новоселов Ю.Б., Фрайштетер В.П., Ниссенбаум И.А., Мякинин B.C. Управление электропотреблением нефтяных промыслов. Промышленная энергетика. - 1986 г. N 9, с. 18-20.

4. Разработка и внедрение технологического режима электропотребления нефтяных промыслов с использованием КНС в качестве потребителей - регуляторов. Отчет института Гипротюменьнефтегаз N гос. рег. 81069298, г. Тюмень, 1984 г. , 32 с.

Изобретение относится к области управления насосными станциями, в частности к области кустовых насосных станций, работающих в системах поддержания пластового давления на нефтепромыслах. Кустовая насосная станция содержит несколько насосных агрегатов, задвижки на выходе этих агрегатов и гребенку для подключения отходящих водоводов. Гребенка выполнена в виде замкнутого контура, разделенного задвижками на части, содержащие одинаковое число отводов к нагнетательным скважинам. Выходы насосных агрегатов подключены к гребенке в местах, делящих ее на участки, число которых равно числу насосных агрегатов при одинаковом количестве отводов в каждом из них. Использование изобретения позволяет повысить производительность и КПД станции за счет оптимизации ее гидравлической схемы. 3 ил.

Кустовая насосная станция, содержащая несколько насосных агрегатов, задвижки на выходе этих агрегатов и гребенку для подключения отходящих водоводов, отличающаяся тем, что гребенка выполнена в виде замкнутого контура, разделенного задвижками на части, которые содержат по одинаковому числу отводов, причем выходы насосных агрегатов подключены к гребенке в местах, делящих ее, в свою очередь, на участки, число которых равно числу насосных агрегатов при одинаковом количестве отводов в каждом из них.