RU2000482C1 - Насосна установка дл закачки сжиженного газа в нефт ной пласт - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : насосный агрегат снабжен торцовыми уплотнени ми, напорной и всасывающей магистрал ми. Один патрубок дополнительного масл ного бака сообщен с напорной магистралью насоса затворной жидкости, другой патрубок через магистраль с нормально-открытым пуско- отсечным клапаном и дроссельной шайбой с основным масл ным баком и через магистраль с обратным клапаном, газовым редуктором и нормально закрытым электропневмоклапаном - с источником газа высокого давлени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструкции насосных установок дл  закачки сжиженного газа в нефт ные пласты и может быть использовано при эксплуатации нефт ных скважин.

Наиболее эффективным меропри тием по увеличению темпа отбора нефти из залежи и получению повышенных коэффициентов нефтеотдачи,  вл етс  искусственное поддержание пластовой энергии.

При разработке нефт ной залежи на ненапорных режимах без поддержани  пластового давлени  первоначальные запасы пластовой энергии быстро расходуютс , в результате чего дебиты скважин и обща  добыча нефти из залежи снижаютс  до весьма малых величин, в то врем  как в залежи еще остаютс  огромные количества нефти.

В большинстве случаев в качестве вторичных меропри тий дл  извлечени  остаточных запасов нефти из истощенных залежей примен етс  вытеснение этой нефти нагнетаемыми в залежи водой или газом

(В М. Муравьев. Эксплуатаци  нефт ных и газовых скважин, М.: Недра, 1973, с. 89...105). В некоторых случа х вытеснение нефти осуществл етс  путем закачки в пласт сжиженных газов. Этот метод считаетс  очень эффективным, так как вследствие смешиваемости фаз на фронте углеводородный растворитель (сжиженный газ) - нефть и на фронте газ - углеводородный растворитель на границах раздела этих фаз отсутствуют мениски. Следовательно, отсутствуют и капилл рные силы, преп тствующие более полному извлечению нефти при обычных первичных и вторичных методах разработки; степень вытеснени  нефти значительно возрастает.

В насто щее врем  разработан метод закачки в нефт ной пласт широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). ШФЛУ - сжиженный газ, представл ющий собой смесь предельных углеводородов Cz- Св и выше Это бесцветна , прозрачна , легкокип ща  и легковоспламен юща с  жидкость.

73

с

го о о о

4 00 Ю

О

пожаропзрывоопасна. токсична ШФЛУ с близлежащего газоперерабатывающего завода (ГПЗ) по трубопроводу поступает на насосную станцию на месторождении, откуда под заданным давлением подастс  на блок гребенки, распредел ющей потоки по группам скважин.

Насосна  станци  содержит один или несколько насосных агрегатов. Каждый агрегат состоит в основном из насоса, например центробежного, и привода, например электродвигателе. В состав каждого насосного агрегата должна входить мзслосисте- ма, обеспечивающа  смазку и охлаждение элементов конструкции, прежде псего под- шипмикоп нлсоса и электродвигател  (Автоматизированные смазочные системы и устроистоа, М., Машиностроение, 1982, рис. 56).

В конструкции центробежных насосов предусмотрены уплотнительные элементы, обеспечивающие, герметичное отделение рабочих полостей насоса от окружающей среды. Уплотнение вращающихс  валоп в нйсосостроении осуществл етс  двум  способами , уплотнением по окружности пала (радиальное уплотнение) и уплотнением по поверхност м, перпендикул рным оси пала (торцовое или механическое уплотнение). Длч получени  высокой герметичности уплотнений в насосах с большим сроком службы обнчно не используютс  торцовые уплотнени  (Г. М, Башта. Гидравлические приводы летательных аппаратов М., Машиностроение , 19G7, с. i).

Дл  повышени  юрметичности торцового уплотнени  о его рабочую полость может быть подана затворна  жидкость, обеспечивающа  дополнительноеусилие на герметизацию уплотнени . При этом дл  исключени  поступлени  рабочего тела насоса в окружающую среду необходимо обеспечить посто нное превышение величины давлени  затворной жидкости под давлением рабочего тела насоса (Ersaiz- Dichlungen fur sichesen. Aniagen-betiieb/ Evans I. G./ Verfahrenstechnik - 1988-22 № 11-c. 68-70).

Это обеспечиваетс  различными системами , вход щими в состав насосной установки . Таким образом, при работе насосной установки исключаетс  возможность поступлени  токсичного и взрывоопасного газа (ШФЛУ) в рабочее помещение

Однако при эксплуатации насосной станции возможны случаи внезапного прекращени  подачи электропитани  па агрегаты станции из-за апарии в линии электропередачи (ЛЭН). В этом случае начинают тормозитьс  роторы насоса насосного

агрегата и насоса затворной жидкости. Переходный процесс, св занный с торможением ротора насоса затворной жидкости заканчиваетс  сравнительно быстро (не- сколько секунд), после чего давление затворной жидкости в торцовых уплотнени х насоса насосного агрегата становитс  близким к нулю. Продолжительность такого же переходного процесса при торможении ро

тора насоса насосного агрегата вследствие

значительной массы и габаритов и соответственно момента инерции ротора насоса, значительно больше по величине (1-3 мин). В то же врем , давление сжиженного газа,

поступающего с газоподготовительного-за- вода, во входной магистрали насоса насосного агрегата посто нно по величине. В этих услови х возможно поступление газа через негерметичное торцовоеуплотнение в рэбочее помещение.

Известна также вз та  за прототип насосна  установка, используема  на Ново- Уфимском нефтеперерабатывающем заводе и описанна  в Отчете по договору

ДБ КНС-ШФЛУ-60/20. Этап 1.6.4. Исследование режимов эксплуатационных систем транспортировани  и закачки ШФЛУ. Исследование физико-химических свойств ШФЛУ. НПО Союзнефтеотдача, Уфа, 1990,

рис. 2.10. Насосна  установка - прототип содержит насосный агрегат, насосную систему подачи затворной жидкости в торцовые уплотнени  насосного, агрегата, масл ный бак.

Указанна  насосна  установка обладает недостатком, который заключаетс  в том, что она не может предотвратить поступление сжиженного газа в рабочее помещение при аварийном останове насосного агрегата

после отключени  питани  электродвигателей .

Целью изобретени   вл етс  повыше-, ние надежности за счет предотвращени  поступлени  сжиженного газа в рабочее помещение при аварийном останове насосного агрегата после отключени  питани  электродвигателей путем поддержани  превышени  давлени  затворной жидкости в торцовых уплотнени х над давлением сжиженного газа.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что насосна  установка содержит дополнительный масл ный бак, один патрубок которого сообщен с напорной магистралью насоса затворной жидкости, другой патрубок магистралью с нормально открытым пускоотсеч- ным клапаном и дроссельной шайбой с основным масл ным баком и магистралью с обратным клапаном, газовым редуктором и

нормально закрытым электропневмоклэпэ- ном - с источником газа высокого давлени .

При таком конструктивном исполнении насосной установки решаютс  следующие задачи: обеспечиваетс  поддержание превышени  давлени  затворной жидкости в полост х торцовых уплотнений насоса насосного агрегата над давлением сжиженного газа на входе в насос в период торможени  ротора насосного агрегата; предотвращаетс  поступление токсичного и взрывоопасного газа (ШФЛУ) в рабочее помещение при останове насосной установки после внезапного отключени  электропитани  от электроагрегатов установки; обеспечиваетс  безопасность насосной установки не только на установившемс  режиме работы , но и на переходных режимах, в том числе при внезапном отключении электропитани . Существующие в насто щее врем  конструкции насосных агрегатов дл  перекачки газов исключают поступление токсичных и взрывоопасных газов в производственные помещени  при работе установки как на переходных, так и на установившихс  режимах работы. Это обеспечиваетс  конструкцией уплотнительных систем насосов, в состав которых вход т торцовые уплотнени , обеспечивающие разделение полостей торцовых уплотнений и входных магистралей насосов, и насосна  система подачи затворной жидкости в полости уплотнений.

Система подачи затворной жидкости подает в полости торцовых уплотнений масло высокого давлени . При этом специальное устройство обеспечивает превышение давлени  затворной жидкости (масла) над давлением ШФЛУ на входе в насос, тем самым исключа  возможность поступлени  ШФЛУ в рабочее помещение. При негерметичности торцового уплотнени  возможно только поступление масла в ШФЛУ и далее в напорные нефт ные скважины.

Однако при аварии ЛЭП прекращаетс  подача электропитани  на обмотки электродвигателей , при этом начинаетс  торможение роторов насосов. Давление затворной жидкости в торцовых уплотнени х насоса уменьшаетс , В св зи с тем, что давление ШФЛУ, поступающего с газоперерабатывающего завода, на входе в насос не измен етс , возможно превышение давлени  ШФЛУ под давлением затворной жидкости в полост х торцовых уплотнений и поступление ШФЛУ в рабочее помещение, что недопустимо .

Дл  исключени  указанной выше аварийной ситуации разработано техническое решение, обеспечивающее в указанный период работы подачу в полости торцовых уплотнений насоса насосного агр°г тл ч твор ной жидкости нужного давлени 

Ни чертеже представлена конструкци  5 за вл емой насосной установки дл  закачки сжиженного газа в нрфт ной пласт.

Насосна  установка содержит насосный агрегат 1. насосную систему 2 подачи затворной жидкости в торцовые уплотнени 

0 3 насосного агрегата, масл ный бак 4, дополнительный масл ный бак 5, патрубок 6, который сообщен с напорной магистралью 7 насоса 8 затворной жидкости, патрубок 9 - магистралью 10с нормально открытым пус5 ко-отсечным клапаном 11 и дроссельной шайбой 12 с основным масл ным баком и магистралью 13 с обратным клапаном 14,. газовым редуктором 15 и нормально закрытым электроклапаном 16 с источником 17

0 газа высокого давлени .

При работе насосной установки на установившемс  режиме на вход 18 в насос насосного агрегата 1 поступает сжиженный газ (ШФЛУ) с газоперерабатывающего за5 вода и после повышени  напора в ступен х

насоса по трубопроводу 19 уходит в коллек тор нефт ных скважин. Привод вала насоса

обеспечивает электродвигатель 20. Насос 8

затворной жидкости (шестеренный, винто0 вой и т.д.) с приводом от электродвигател  21 забирает затворную жидкость (масло) по трубопроводу 22 из масл ного бака 4 и по напорному трубопроводу 7 подает в полости 3 торцовых уплотнений насоса. Полости 3

5 торцовых уплотнений с помощью трубопровода 25 сообщены с входной магистралью 18 насоса. Система регулировани  насосной установки обеспечивает превышение давлени  масла в полост х 3 над давлением

0 газа во входной магистрали 18.

Часть масла из напорной магистрали 7 насоса 8 поступает по патрубку в дополнительный масл ный бак и через патрубок 9, дроссельную шайбу 12 и нормально откры5 тый клапан 11 сливаетс  в бак 4. Расход масла определ етс  площадью проходного сечени  дроссельной шайбы 11. Внутренний обьем дополнительного бака 5 заполн етс  маслом при пуске насосного агрегата 1

0 и посто нный проток масла через него обеспечивает поддержание его уровн  посто н- ным. Тем самым обеспечиваетс  посто нна  готовность включени  резервной системы зэтворцой жидкости.

5 При внезапном прекращении подачи электропитани  на обмотки электродвигателей 20, 21 роторы электродвигателей и насосов 1, 8 начинают тормозитьс . Давление газа за насосом насосного агрегата 1 и мэсла за насосом 8 начинает уменьшатьс .

Система управлени  насосной установки подает напр жение от аккумул торной батареи на обмотки электропневмоклапанов 16,23. Электропневмоклапаны 16,23 открываютс  и сообщают через редуктор 15, обратный клапан 14 полости бака 5 и управл ющую полость клапана 11 с источником газа (аккумул тором давлени )17 высокого давлени . Клапан 11 закрываетс  и прекращает слив масла из бака 5 через дроссельную шайбу 12 в бак 4. Начинаетс  наддув газом (азотом) бака 5 из аккумул тора давлени  17. Масло из бака 5 начинает поступать по трубопроводу 24 в полости 3 торцовых уплотнений насосного агрегата 1. Давление масла в полост х 3 повышаетс  и не опускаетс  ниже давлени  ШФЛУ во входной магистрали 18 (в трубопроводе 25). Подача масла по трубопроводу 7 не происходит из-за закрыти  обратного клапана 26.

Поддержание требуемого уровн  давлени  масла в полост х 3 обеспечивает редуктор 15. Объем масла в баке 5 определ етс  из услови  обеспечени  давлени  в полост х 3 за все врем  переходного процесса по торможению ротора насосного агрегата 1.

После остановки ротора насосного агрегата провод т дренирование ШФЛУ из внутренних полостей насосного агрегата 1 с дожиганием его в дожигателе. После этого снимают напр жение с обмоток электропневмоклапанов 16, 23, прекраща  подачу масла в полости 3.

Использование изобретени  позволит повысить надежность насосной установки

за счет предотвращени  поступлени  сжиженного газа в рабочее помещение при аварийном останове насосного агрегата после отключени  питани  электродвигателей пу- тем поддержани  превышени  давлени  затворной жидкости в торцовых уплотнени х над давлением сжиженного газа на входе в насос.

10

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Насосна  установка дл  закачки сжиженного газа в нефт ной пласт, содержаща  насосный агрегат с торцовыми

   уплотнени ми, напорной и всасывающей магистрал ми, насосную систему подачи затворной жидкости в торцовые уплотнени , масл ный бак и источник газа высокого давлени , отличающа с  тем, что насосна 

   установка снабжена дополнительным масл ным баком с патрубками, магистралью с нормапьно открытым пускоотсечным клапаном ti дроссельной шайбой, магистралью с обратным клапаном, газовым редуктором и

   нормально закрытым электропневмоклапа- ном, при этом один патрубок дополнительного масл ного бака сообщен с напорной магистралью насоса затворной жидкости, второй патрубок через магистраль с нормально открытым пускоотсечным клапаном и дроссельной шайбой- с основным масл ным баком и через магистраль с обратным клапаном, газовым редуктором и, нормально закрытым электропневмоклапаном - с источником газа высокого давлени .

   17