Насосы для закачки жидкостей в нефтяные пласты. Назначение, устройство, особенности

9. Насосы для закачки жидкостей в нефтяные пласты. Назначение, устройство, особенности

конструкции, подбор.

При разработке нефтяных месторождений методом закачки жидкостей в пласты в качестве вытесняющих агентов в нагнетательные скважины закачивают жидкости, не смешивающиеся с нефтью (различные типы вод), и жидкости- растворители (сжиженные углеводородные газы, газовые бензины). Коэффициент извлечения нефти из пластов составляет 50—70%. При применении растворителей, смешивающихся с нефтью (газовые бензины, пропан-бутан и •т. п.), коэффициент извлечения нефти достигает 95—98%. В ближайшие годы этот метод получит широкое применение, для чего необходимы специальные насосы. Работа насосов, закачивающих различные жидкости в нефтяные пласты, •имеет свою специфику, что определяет предъявляемые к конструкциям требования:

длительный режим непрерывной работы на максимальных параметрах. Высокий расчетный моторесурс (не менее 7—10 тыс. ч), продолжительность безостановочной работы 600—1000 ч;

достаточная равномерность подачи с к. п. д. не ниже 0,7—0,75% при создании высокого давления нагнетания;

гарантия нормальной работы при давлении на приеме от 0,25 до 3 МН/м2 /(при подводе воды насосами первого подъема) с высотой всасывания 3—5 м (при отборе воды из резервуаров или водоемов);

детали должны быть коррозионно устойчивы при минимальной массе. В последнее время для закачки в нефтяные пласты стали применяться плунжерные насосы высокого давления. Они обладают рядом достоинств:

высоким к. п. д., равным 0,8—0,85. Это представляется особенно важным в связи со значительной энергоемкостью процесса закачки жидкостей в нефтяные пласты, для чего затрачивается основное количество электроэнергии, потребляемое на промыслах;

надежным легкосменным уплотнением, что позволяет поднять давление перекачки жидкостей до 50 МН/м2. Правда, проблема износоустойчивости деталей гидравлической части насоса еще полностью не решена;

возможностями увеличения частоты вращения коленчатого вала до 250— 1000 об/мин, что позволяет снизить массу насоса на единицу мощности и его габариты сравнительно с поршневыми;

независимость подачи от давления. При подаче до 30 л/с и давлении 50 МН/м2 сохраняется к. п. д. насоса не ниже 0,8;

простотой конструкции и эксплуатации. Применение многоплунжерных насосов снизит пульсацию давления в трубопроводах сравнительно с поршневыми насосами без специальных компенсаторов. Этим обеспечивается нормальная работа приемных и напорных трубопроводов.

Многоплунжерные насосы изготовляют горизонтальными и вертикальными. Горизонтальные плунжерные насосы применяют для установок небольшой мощности (75 кВт), их устанавливают на передвижных и полустационар- яых насосных станциях. Вертикальные насосы применяют на стационарных станциях. Они занимают малую площадь, что позволяет получить максимальную мощность насосной установки с одного квадратного метра площади пола насосного помещения.

Для закачки воды в пласты используют иногда поршневые насосы У8-3, У8-4, которые, будучи крупногабаритными конструкциями, требуют для своего размещения значительных площадей.

В практике заводнения нефтяных месторождений плунжерные насосы пока не нашли широкого применения. Это объясняется тем, что на большинстве отечественных нефтяных месторождений осуществляется закачка в пласты «большого объема жидкости. Для этих целей лучше использовать центробежные насосы. Переход по мере эксплуатации нефтяных месторождений к заводнению жидкостью высокого давления будет объективной причиной, способству- ющей более широкому применению поршневых и плунжерных насосов.

При установке поршневого насоса следует учитывать его меньшую надеж- иость сравнительно с центробежным и отсутствие возможности непрерывной подачи воды.

В зонах высоких давлений и низких подач применяют плунжерные насосы, поскольку они в отличие от центробежных сохраняют высокий к. п. д. Испытания насоса БВ 20/200 выявили его полную работоспособность, при этом долговечность составила 7—10 тыс. ч. Плунжерный насос БВ 20/200 предназначен Идя закачки в пласт углеводородных газов (типа пропан-бутана), нестабильных бензинов и воды. Насос БВ 20/200 — вертикальный, плунжерный, трехцилиндровый с цилиндрами одинарного действия. В литой чугунной раме размещен в роликоподшипниках эксцентриковый вал, фиксируемый в осевом направлении. От вала при его вращении через шатуны, крейцкопфы и шток Движение передается плунжерам. В гидравлической части насоса предусмотрена возможность установки плунжеров трех размеров (60, 70, 80 мм) с соответствующими корпусами уплотнений. Смазка всех узлов приводной части — Циркуляционная, производимая шестеренчатым насосом. В состав гидравлической части ( 6.2) входят корпус 2, всасывающий 2 и нагнетательный 9 клапаны. При работе на сжиженных углеводородных газах они уплотняются специальной резиной. Седла 5 клапанов расположены в обоймах 6 и 8, удерживаемых стаканами 4 и 10 и клапанными крышками 3 и 11. Эти детали должны быть обработаны с высокой точностью. Уплотнительные поверхности клапанов и седел термически обработаны ТВЧ. Для уплотнения цилиндровых крышек 7 применяют фторпластовые кольца 12. Плунжеры 13 уплотняют резинометал- лическими втулками — манжетами 14 с соответствующими корпусами уплотнений 15. Масло для смазки плунжеров подается из специального блока подачи масла.

В процессе промышленных испытаний плунжерного насоса БВ 20/200f предназначенного для закачки воды и растворителей, фактический к. п. д. при подаче 5—11 л/с, давлении 16—19 МН/м2 составил 0,9. Применение этот насоса повысило приемистость скважины сравнительно с приемистостью при закачке насосом 5МС-7 X 10.

Плунжерные насосы следует применять для закачки воды и других жидкостей в нефтяные пласты на индивидуальных и групповых установках с двумя- тремя насосными агрегатами.

Успешная работа по созданию отечественных конструкций плунжерных насосов, организация их серийного производства, применение в нефтедобывающей промышленности способствуют более эффективной разработке нефтяных месторождений методом закачки жидкостей в пласты.