Система промысловой подготовки воды для поддержания пластового давления
Владельцы патента RU 2556719:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к системам промышленного водоснабжения системы поддержания пластового давления (ППД). Система промысловой подготовки воды содержит насосную станцию с приводным электродвигателем (1), центробежным (2) и струйным (3) насосами, всасывающий (6) и напорный (7) коллекторы с задвижками, трубы, обратный клапан (8). Труба (12) с задвижками (10) соединяет всасывающий коллектор (6) и струйный насос (3). Труба (13) с задвижками (11) соединяет напорный коллектор (7) и струйный насос (3). Труба (14) служит для сброса воды в водоем. Всасывающий коллектор (6) оснащен сетчатым фильтром (9) и закреплен вертикальными стойками (16) на дне водоема. Струйный насос (3) установлен с возможностью создания разрежения во всасывающем коллекторе (6). Достигается повышение надежности работы за счет обеспечения движения воды на вход центробежного насоса струйным насосом, исключения возможности затопления насосной станции, а также исключения вероятности замерзания воды во всасывающем коллекторе. 2 ил.
Изобретение относится к системам промышленного водоснабжения, предназначена для забора и перекачки воды из открытого источника для последующей подачи воды в промышленный водовод и может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности для водоснабжения системы поддержания пластового давления (ППД). В процессе разработки залежей углеводородов пластовое давление снижается, что приводит к уменьшению дебитов скважин, изменениям физико-химических свойств флюидов, усложняет их добычу, увеличивает потери ценных компонентов. Поэтому разработку и эксплуатацию залежей ведут с ППД.
Известна система подготовки воды для ППД, включающая насосную станцию с сифонным водозабором подруслового типа (Хисамутдинов Н.И. Разработка нефтяных месторождений. Т. 4. 1994 г., стр. 40). В непосредственной близости от водоема сооружают подрусловую скважину, в которую через грунтовую подушку фильтруют воду наземного источника. В состав установки входят вакуумный коллектор, вакуумный резервуар, насосная станция первого подъема, нагнетательные трубопроводы и магистральный водовод.
Подрусловые скважины глубиной до 20 м сооружают на удалении 70-90 м от берега водоема в 150-200 м друг от друга. Насосная станция первого подъема оснащена вакуум-насосами для обеспечения сифонного водоотбора из подрусловых скважин и насосами для подачи воды в магистральный водовод и систему ППД. На насосных станциях первого подъема используют центробежные насосы, подбор которых ведется в зависимости от объема откачки.
Недостатком известного устройства является то, что для заполнения приемного коллектора водой и запуска центробежных насосов используют вакуум-насосы, приводимые в действие электродвигателями. Неудовлетворительная работа вакуум-насосов может привести к сбросу воды. Таким образом, схема подъема воды при помощи сифонного водозабора с вакуум-насосами неэффективна и неработоспособна при низком уровне подрусловых вод (ниже 8 м). Кроме того, на строительство подрусловых скважин требуются большие капитальные затраты и увеличивается период обустройства водозабора.
Известна система водозабора для ППД с индивидуальным насосным агрегатом, в которой каждая подрусловая скважина оснащена центробежным насосом, спущенным ниже уровня воды. Эти насосы по выкидным линиям и сборным водоводам подают воду на станцию второго подъема (Хисамутдинов Н.И. Разработка нефтяных месторождений, Т. 4, 1994 г., стр. 41).
Недостатками известного устройства является то, что применение для забора воды электроцентробежных насосов индивидуально в каждой водозаборной скважине приводит к усложнению обслуживания и ремонта, значительному повышению затрат на строительство и эксплуатацию. Кроме того, насосный способ подъема воды обходится на 25-30% дороже, чем сифонный (Кудинов В.И. Основы нефтегазопромыслового дела. 2004 г., стр. 409).
Известна также система открытого водозабора для ППД из наземного водоема, по которой непосредственно в водоеме сооружается подводный колодец, в колодец помещается приемная сетка насоса первого подъема, который перекачивает освобожденную от грубых механических включений воду. Насосы станции первого подъема устанавливаются в большой полуподземной шахте, заглубленной до уровня, требуемого для заполнения водовода и поступления воды к приему насоса самотеком (Хисамутдинов Н.И. Разработка нефтяных месторождений. Т. 4. 1994 г., стр. 39).
Недостатком такой системы является необходимость выполнения большого объема земляных работ по понижению насосной станции первого подъема до уровня, обеспечивающего поступление воды к приему насоса самотеком, что увеличивает стоимость и сроки обустройства водозабора.
Таким образом обнаруженные в процессе поиска известные системы промысловой подготовки воды для ППД требуют высоких капитальных затрат и являются недостаточно надежными в эксплуатации, т.к. для их эксплуатации необходимо осуществлять бурение подрусловых скважин, строить полуподземные шахты, применять вакуум-насосы или индивидуальные электроцентробежные насосы.
В процессе анализа близких по технической сущности и достигаемому результату известных решений выявлено не было.
Технический результат заключается в разработке системы промысловой подготовки воды для ППД высокой надежности работы за счет обеспечения движения воды на вход центробежного насоса струйным насосом, исключения возможности затопления насосной станции, а также исключения вероятности замерзания воды во всасывающем коллекторе.
Технический результат достигается за счет того, что система промысловой подготовки воды для ППД содержит насосную станцию с приводным электродвигателем, центробежным и струйным насосами, всасывающий и напорный коллекторы с задвижками, трубу с задвижками, соединяющую всасывающий коллектор и струйный насос, трубу с задвижками, соединяющую напорный коллектор и струйный насос, обратный клапан, а также трубу сброса воды в водоем, при этом струйный насос установлен с возможностью создания разряжения во всасывающем коллекторе, который оснащен съемным сетчатым фильтром и закреплен вертикальными стойками на дне водоема.
Для заполнения всасывающего коллектора и центробежного насоса водой использован струйный насос, который прост и надежен в эксплуатации, а его всасывающая способность позволяет обходиться без заглубления насосной станции, как описано в аналогах. Струйный насос позволяет создать разрежение во всасывающем коллекторе за счет избыточного давления в напорном коллекторе и обеспечить движение воды на вход центробежного насоса.
Для очистки воды от живых организмов, водорослей, щепы и крупных предметов на входе всасывающего коллектора установлен съемный сетчатый фильтр.
Использование обратного клапана позволяет исключить возможность затопления насосной станции в случае выхода из строя задвижки на напорном коллекторе, а также исключить вероятность замерзания воды во всасывающем коллекторе, что повышает надежность работы заявляемой системы.
На фиг. 1 представлена схема заявляемой системы, на фиг. 2 схематично изображен струйный насос.
Система промысловой подготовки воды содержит приводной электродвигатель 1, центробежный насос 2, струйный насос 3, задвижки 4 и 5 на всасывающем 6 и напорном 7 коллекторах соответственно, а также обратный клапан 8 и съемный сетчатый фильтр 9. Задвижка 10 размещена на трубе 12, соединяющей всасывающий коллектор 6 и струйный насос 3, задвижка 11 - на трубе 13 между напорным коллектором 7 и струйным насосом 3. Труба 14 выходит из струйного насоса 3 и предназначена для сброса воды в открытый водоем (не обозначен). Насосное оборудование размещено в помещении насосной станции 15. Всасывающий коллектор 6 снабжен съемным сетчатым фильтром 9 и закреплен вертикальными стойками 16 на дне водоема.
Система работает следующим образом.
Для обеспечения движения воды к входу центробежного насоса 2 при открытой задвижке 4 последовательно открывают задвижки 11 и 10, создавая разрежение во всасывающем коллекторе 6. Давление воды в напорном коллекторе 7 обеспечивает работу струйного насоса 3, что приводит к заполнению водой всасывающего коллектора 6 и центробежного насоса 2. После того как вода поступит в насос 2, включают приводной электродвигатель 1, насос 2 запускается в работу. По мере создания напора насосом 2 открывают задвижку 5 на напорном коллекторе 7 и последовательно закрывают задвижки 10 и 11.
При остановке насоса 2 обратный клапан 8 перекрывает напорный коллектор 7 от обратных перетоков, исключая возможность затопления здания насосной станции в случае выхода из строя задвижки 5 на напорном коллекторе 7. Обратный клапан 8 не устанавливают на входе всасывающего коллектора 6, что обеспечивает возможность промывки всасывающего коллектора 6 и сетчатого фильтра 9, а также исключает возможность замерзания воды во всасывающем коллекторе 6. При засорении фильтра 9 его извлекают по стойкам 16, на которых он перемещается в вертикальном направлении, и очищают.
Система промысловой подготовки воды для поддержания пластового давления, содержащая насосную станцию с приводным электродвигателем, центробежным и струйным насосами, всасывающий и напорный коллекторы с задвижками, трубу с задвижками, соединяющую всасывающий коллектор и струйный насос, трубу с задвижками, соединяющую напорный коллектор и струйный насос, обратный клапан, а также трубу сброса воды в водоем, при этом струйный насос установлен с возможностью создания разрежения во всасывающем коллекторе, который оснащен съемным сетчатым фильтром и закреплен вертикальными стойками на дне водоема.
