6 - Лекция
Тема: Насосные оборудование применямые при транспортировке нефти и нефтепродуктов
План:
1. Виды и применение насосов
2. Состав центробежного насоса
3. Состав поршневого насосов
4. Выбор и рабочие параметры насосов
Виды и характеристики насосов для перекачки нефти
Насосы нефти различаются :
по назначению:
- насосы для добычи нефти,
- насосы для перекачки нефти,
- насосы для откачки (дренажа) нефти.
по роду перекачиваемой ими жидкости:
- насосы для нефти,
- насосы для нефтепродуктов (сырая нефть, автомобильный бензин, авиационный бензин, масло, мазут, дизельное топливо),
- насосы для пластовой жидкости (смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа).
по конструкции:
- одновинтовые,
- двухвинтовые,
- трехвинтовые,
- шестеренные,
К насосам-аппаратам относятся
струйные (жидкостно-жидкостные и
газожидкостные), газлифты (в том
числе эрлифты), вытеснители (в том
числе паровые и газовые),
гидравлические тараны,
магнитогидродинамические насос
и др.
нефтяные насосные установки работают:
виды насосов для перекачки нефтепродуктов:
эрлифт; газлифт;
УЭЦН – установки электроцентробежных насосов;
УЭВН – установки электровинтовых насосов;
ШСН – установки штанговых скважинных нососов.
Эрлифт (эйр-воздух, лифт – поднимать, поднимать воздухом) - это струйные электронасосы для добычи нефти, которые выглядят как вертикальные трубы, нижним концом погруженные в жидкость. В нижнюю часть трубы под давлением подается воздух, образуется пена, которая начинает подниматься на поверхность за счет разницы давлений между пеной и нефтью. Достоинство эрлифта: неограниченный источник воздуха, для накачки в трубу. Недостаток: слишком маленький КПД, Возможность образования стойких эмульсий в процессе подъема продукции скважин.
В отличие от эрлифта, в газлифт закачивают не воздух, а газ, поэтому, это так называемый самовсасывающий газовый насос. Дальнейший принцип действия тот же: по трубе газ накачивается в башмак, смешивается с нефтью, и поднимается вверх на разнице образованного давления.
После прекращения фонтанирования из-за нехватки пластовой энергии переходят на механизированный способ эксплуатации скважин, при котором вводят дополнительную энергию извне (с поверхности). Одним из таких способов, при котором вводят энергию в виде сжатого газа, является газлифт.
Газлифт (эрлифт) — система, состоящая из эксплуатационной (обсадной) колонны труб и опущенных в нее НКТ, в которой подъем жидкости осуществляется с помощью сжатого газа (воздуха). Иногда эту систему называют газовый (воздушный) подъемник. Способ эксплуатации скважин при этом называется газлифтным. Газлифтный способ эксплуатации скважин, в первую очередь, выгодно использовать на крупных месторождениях при наличии скважин с большими дебитами и высокими забойными давлениями после периода фонтанирования.
Конструкции газлифтных подъёмников
Достоинство газлифта: гораздо больший по сравнению с эрлифтом КПД. Недостаток: обязательные установки для подогрева нагнетаемого газа (ППГ-1), чтобы избежать проблем и избыточным гидратообразованием.
СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
Используют для всасывания, нагнетания жидких материалов, для охлаждения или нагревания с помощью смешивания с другими жидкостями, газами или парами.
Относятся к динамическим насосам трения, у которых нет вращающихся частей, а поток жидкости перемещается за счет трения, которое появляется между ним и рабочим потоком жидкости. Рабочая жидкость подводится к устройству снаружи и обязана иметь достаточно энергии, чтобы обеспечить перекачку нефти с необходимыми параметрами.
Струйный агрегат соединяют с насосно-компрессорным трубопроводом и вместе с генератором, спецфильтром и паркером опускают в необходимое место (заданная глубина скважины). Нефть под давлением перекачивается по НКТ. С помощью каналов в спецмуфте и кольцевого зазора между корпусом и внутренней частью инжектора нефть оказывается в окнах делителя. Часть потока рабочей среды направляется через сопло в камеру смешения, взаимодействуя с пассивной нефтью приемной камеры.
УЭЦН - центробежные насосы для нефтяной промышленности по своей конструкции практически ничем не отличаются от обычной центробежной техники. откачка нефти и откачка воды происходят по одинаковым принципам.
Погружные нефтяные центробежные насосы для добычи нефти – это ПЦЭН, представляют из себя многоступенчатую (до 120 ступеней в 1-ом блоке) технику, с двигателями специальной погружной модификации.
Погружной насос для нефтепродуктов можно достраивать до 400 ступеней.
Глубинные нефтяные насосы для нефтепродуктов состоят из:
центробежного аппарата; узла гидрозащиты; погружного электродвигателя;
компенсатора.
Вариация УПЦЭН – это установки с меньшим количеством металлических деталей, по сравнению с ПЦЭН, но с большей производительностью. УПЦЭН может перекачивать до 114 тонн в сутки.
Маркировка условных обозначений аппаратов УЭЦН М(К)/5А/250/1000 означает, что это: установка, на которой стоит центробежный электронасос;
модульный; коррозийностойкий; 5А – это характеристика поперечных габаритов обсадной колонны; нефтяной насос справляется с подачей 250 кубических метров в сутки; и напором в 1000 метров.
Винтовые насосы
Винтовые насосы для нефтяной промышленности делятся на два вида:
Используются при работе с жидкостями высокой плотностью и вязкостью, а также с загрязненными жидкостями (например, сырая нефть), поскольку в устройствах такого типа перекачивание рабочей среды осуществляется без контакта винтов. В промышленности их используют для производства тяжелого топлива.
Характерной чертой винтовых устройств является наличие червячного винта, который вращается в резиновой обойме. Когда полости заполняются жидкостью, она поднимается вдоль оси винта.
По количеству винтов они делятся на одновинтовые и двухвинтовые модели. Двухвинтовые аппараты используются при работе с вязкими жидкостями, такими как мазут, гудрон и т. д., а также с жидкостями, содержание газа в которых доходит до 90%. Они отлично функционируют даже при значительных перепадах температуры. Максимальная температура веществ, с которыми они могут работать, равна 450 °C, при этом температура окружающей среды может составлять -60 °C.
Использование винтовых устройств в промышленности имеет следующие плюсы:
УЭВН - винтовые насосы для добычи нефти бывают двух видов: эвн и вно.
ЭВН - Насосы нефти погружные электровинтовые (с приводом от погружных электродвигателей) - входит в состав установки, которая состоит из станции управления и трансформатора, которые располагаются на поверхности. добывающий скважинный погружной аппарат, оснащенный асинхронным маслонаполненным двигателем, может добывать пластовую жидкость повышенной вязкости.
ВНО винтовые насосы однопоточные - входят в состав установки которая состоит из станции управления и электрического привода. В нефтяной промышленности его используют для труб, у которых внутренний диаметр не менее 121,7 мм.
Главной особенностью винтовых нефтяных насосов является так называемый червячный винт. Винт вращается в резиновой обойме, полости заполняются жидкостью и она проходит вверх вдоль оси винта. Причем, второй отличительной особенностью этих установок стало вдвое сниженное количество оборотов вращения двигателя (в сравнении с ПЦЭН).
ШСН - Штанговые насосы для нефтегазовой промышленности – это комплексы из наземных и подземных установок. Подземное оборудование – это сам штанговый напорный аппарат с неподвижным всасывающим клапаном в нижнем торце цилиндра и подвижным клапаном для нагнетания в верху плунжерного поршня, трубопроводы, штанга и защитные якоря или хвостовики.
Наземная аппаратура этого комплекса – это так называемый станок-качалка. Качалка состоит из закрепленных на одной раме в бетонном фундаменте, пирамиды, редуктора и электродвигателя. На пирамиде закреплен балансир, который качается на поперечнике, соединен с кривошипом и размещен по обе стороны от редуктора. Балансир и кривошип удерживаются в нужном положении тормозным аппаратом, а вся установка уравновешивается противовесами.
Есть разные модели качалок –
одноплечие и двуплечие.
Разделение происходит по типу
установленного на них балансира.
Глубина, которую способны освоить
качалки – от 30-ти метров до 3, а
иногда и 5 км.
Самый распространенный привод штангового агрегата используют для свайной разработки месторождений. При помощи такого устройства можно добывать нефтепродукты в условиях вечной мерзлоты. Пользуются популярностью нефтяной и газовый механизмы в виде станков-качалок с одноплечными балансирами. Такое оборудование применяют в качестве индивидуального привода в условиях добычи нефти.
Принцип работы агрегата сравним с функцией шприца, которая обеспечивается штанговым прибором. Качалку оснащают колоннами из компрессионных труб, по которым осуществляется добывание и передача нефтяной жидкости.
Одной из важных характеристик станка-качалки является мощность двигателя. Типовый нефтяной агрегат делает свою работу при условии подачи усилия в 25 кВт. Более расширенный анализ характеристик предусматривает учет вида ремня, особенности тормозной системы и диаметр шкивов.
МАГИСТРАЛЬНЫЕ НАСОСЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ
После того как нефть добыли, ее перекачивают по трубопроводам с помощью следующих видов оборудования: магистрального; мультифазного. Магистральные устройства используются для перемещения топливных продуктов по магистральному, техническому и вспомогательному трубопроводу. Они способны предоставить высокий напор передачи транспортируемых жидкостей. Эти устройства крепки и выгодны в применении.
Магистральная техника бывает двух видов: спиральной одноступенчатой и
многоступенчатой секционной. При этом вся она горизонтально-центробежная.
Подача, которую могут обеспечить многоступенчатые аппараты, достигает 710 кубических метров в час, одноступенчатые при этом могут предоставить подачу до 10000 кубометров в час. Температура жидкости при работе с магистральной техникой не должна быть выше 80 °C. Некоторые конструкции могут работать с температурами до 200 °C.
Потому что какую бы технику в итоге вы не выбрали винтовую, диафрагменную, гидропоршневую, магистральную, мультифазную, пластинчатую, струйную, штанговую или винтовую – основные ее параметры будут ориентированы именно на эти два фактора: вязкость и количество примесей.
НМ1250-260.
Расшифровка маркировки:
НМ – насос магистральный,
1250 – подача насоса в
кубометрах в час,
260 – напор на нагнетании
насоса в метрах.
Мультифазные насосы для нефти и нефтепродуктов
Мультифазный насос используется для перемещения нефтепродуктов только по магистральному трубопроводу. Его основными частями являются две детали: ротор и корпус. Эти насосы применяются для того, чтобы:
снизить нагрузку на устье проема;
уменьшить число технической аппаратуры;
рационально воспользоваться выделившимися при добыче нефти газами;
эффективно эксплуатировать отдаленные месторождения.
Насосное оборудование для нефтяных насосов
Насосы для нефтепродуктов оборудуют следующими типами приводов:
- гидравлический;
- электрический;
- механический;
- пневматический;
Когда электросеть недоступна, насосы для перекачки нефти оснащают газотурбинными двигателями, или двигателями внутреннего сгорания. На центробежные насосы устанавливают пневматические приводы в случаях, когда можно использовать в качестве питания энергию высокого давления (природный газ), либо энергию газа попутного, что поднимает уровень рентабельности насоса для перекачки нефтепродуктов.
Все насосные установки, применяемые в нефтяной отрасли, обладают общими конструктивными особенностями. Оборудование обязательно имеет гидравлическую часть и торцевое уплотнение, изготовлено из специфических материалов для установки вне помещений и в любых климатических условиях, а электродвигатель оснащен защитой от взрывов. Проточная часть агрегата выполняется из углеродистой, никельсодержащей или хромированной стали.
Дополнительно насосы м.б. оснащены двойным байпасом для защиты при работе в обоих направлениях, а также нагревающей или охлаждающей рубашкой для транспортировки продуктов, которые могут затвердевать при низкой температуре окружающей среды.
Виды и характеристики вспомогательных насосов
Эти насосы используются для охлаждения машин, обеспечения их смазки.
Водоструйные насосы используются на крупных насосных станциях в качестве вспомогательных для отсасывания воздуха из основных насосов перед их запуском и для повышения всасывающей способности центробежных насосов.
К недостаткам водоструйных насосов относятся низкий КПД и необходимость подачи большого объема рабочей воды под давлением. Поэтому применение гидроэлеватора в каждом конкретном случае должно быть обосновано экономическими расчетами.
Система маслоснабжения: Циркуляция масла в системе, Откачка отработанного и закачка чистого масла – Ротационно-зубчатые (РЗ) насосы или шестеренные насосы для масла (масло попадает в корпус, где захватывается шестернями. Далее через нагнетательный клапан оно перемещается в систему. Производительность такого насоса находится в прямой зависимости от той частоты, с которой вращается коленвал. После того как давление нагнетаемого в агрегат масла превысит определенный предел, в работу вступает редукционный клапан. Он пропускает определенную порцию масла на всасывающую лопасть или на картер двигателя.)
Система откачки утечек - Откачка из емкости сбора утечек 12 НА-94, Откачка из емкостей сброса ударной волны и закачка в технологический трубопровод ЦНС-60-330
Система водоснабжения - Подача воды из артезианской скважины
Система отопления - Циркуляция воды в системе К 90/55
Подпитка - К 20/30
Материалы для изготовления насосов
Нефтяная насосная установка с приводом монтируется на едином фундаменте. Торцевое уплотнение с системами промывки и подачи жидкости устанавливается между валом и корпусом насоса.
Среди общих особенностей конструкции нефтяного насосного оборудования можно выделить следующие:
- Торцевое утопление.
- Гидравлическая часть насосного агрегата.
- Заземление электродвигателя и его защита от взрыва.
- Специфические материалы, обеспечивающие возможность установки нефтяного насоса на открытой местности, а не в помещениях.
Насосы изготавливаются из плавостойких материалов, а корпус покрывается дополнительным защитным слоем из металла для лучшего охлаждения агрегата во время работы.
Детали проточной части насосов изготавливаются из углеродистой (С), хромистой (Х) и хромоникелевой (Н) сталей.