Модернизация центробежного насоса ЦНС-180-2500-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Аннотация
В дипломном проекте рассмотрена технологическая схема установки для поддержания пластового давления, где вода в пласт нагнетается центробежным насосом. Также мною было составлено техническое задание на центробежный насос типа ЦНС. Для данного насоса мною было разработано устройство для разгрузки рабочих колес от действия осевых сил, описано его назначение, приведены основные технические характеристики, описано устройство и работа узла разгрузки. Для всего оборудования установки задействованного в эксплуатации составлен график планово-предупредительных ремонтов, произведён расчёт штата рабочих, необходимых для обслуживания оборудования и составлен план ремонтных мастерских. Разработана карта смазки, рассчитан расход и периодичность замены смазки. Выявлены вредные факторы, приведены требования безопасности и пожарной безопасности. Произведено технико-экономическое обоснование внедрения новой техники, выполнены расчёты по основным пунктам расходов, затрат на внедрение новой техники и её окупаемости.

3 ВЫБОР ПРОТОТИПА, РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ И КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМ
Техника и технология ППД закачкой воды связана с некоторыми понятиями и определениями, которые характеризуют процесс, его масштабы, степень компенсации отборов закачкой, сроки выработки запасов, число нагнетательных и добывающих скважин и др. К числу таких характеристик относится количество нагнетаемой воды. При искусственном водонапорном режиме, когда отбор нефти происходит при давлении в пласте выше давления насыщения, объем отбираемой жидкости, приведенный к пластовым условиям, должен равняться объему нагнетаемой жидкости, также приведенной к пластовым условиям, т. е. к пластовой температуре и давлению. Поскольку в этих условиях пластовая продукция состоит только из нефти и воды, а газ находится в растворенном состоянии, то можно написать следующее уравнение баланса расходов жидкостей, приведенных к пластовым условиям:
Qнаг bв=( Qн bн + Qв bв'+ Qут) k
Qнаг - объемный расход нагнетаемой воды при стандартных условиях (например, м3/г); bв - объемный коэффициент нагнетаемой воды, учитывающий увеличение объема воды при нагревании до пластовой температуры и уменьшение ее объема при сжатии до пластового давления (для обычных пластовых температур и давлений bв = 1,01); Qн - объемная добыча нефти (суммарный дебит) при стандартных условиях (дебит товарной нефти); bн - объемный коэффициент нефти, учитывающий ее расширение за счет растворения газа, повышения температуры и незначительное сжатие от давления. (Для каждого конкретного пласта bн определяется экспериментально или приближенно рассчитывается по статистическим формулам. Обычно bн = 1,05 - 1,30, но иногда достигает величины 2,5 для нефтей грозненских месторождений верхнего мела);
Qв - объемная добыча извлекаемой из пласта воды, измеренная при стандартных условиях; bв' - объемный коэффициент извлекаемой минерализованной воды, который может отличаться от объемного коэффициента для пресной воды; Qут - объемный расход воды, уходящей во внешнюю область (утечки); k - коэффициент, учитывающий потери воды, при периодической работе нагнетательных скважин на самоизлив, при порывах водоводов и по другим технологическим причинам. Обычно коэффициент k = 1,1 - 1,15.
Qнаг 1,01=(160*1,2+630)*1,1
Qнаг =2635 м3/сут
Произведя обзор существующих конструкций центробежных насосов и учитывая объем воды необходимый для закачки в пласт, считаю рациональным применение насоса типа ЦНС – 180, т.к. он обеспечивает подачу 180 м3/ч, что при непрерывной работе позволят закачивать 4320 м3/сут, учитывая необходимые остановки и простои применение ЦНС – 180 наиболее рационально:
Подача насоса Qн=180 м3/ч,
Частота вращения вала электродвигателя n=2950 об/мин,
Вычисляется необходимое число ступеней насоса:
Z = Hтабл /hст,
где: Hтабл — табличный напор, м 
где hст — напор одной ступени выбранного насоса.
hст =Hтабл/100,
hст =15800/100=158 м
Z =2500/158=16
Количество секций z=16;
КПД насоса ηн=0,73,




ЭД – электродвигатель; ВТ – всасывающий трубопровод; ВК – всасывающий коллектор; СН –секции насоса; РП – регулируемые пластины; ЗИ – импеллер закрытого типа; НК – нагнетательный коллектор; НТ – нагнетательный трубопровод; ОУ – оборудование устья; НКТ – насосно-компрессорые трубы; ВП – вода в пласт.
Рисунок 5 – Структурная схема установки ППД

В данной структурной схеме работа узла разгрузки первого вида от осевых усилий осуществляется следующим образом: при работе центробежного насоса осе¬вая сила, действующая на рабочее колесо 2, уравновешивается при расчетном режи¬ме за счет геометрических па¬раметров импеллера закрытого типа 4.
При изменении угловой скорости вра¬щения на рабочем колесе 2 возникает не¬уравновешенная осевая сила, которая урав¬новешивается путем выдвижения гильз 6 под действием изменившейся пропорциональ¬но квадрату угловой скорости центробежной силы. Гильзы 6 сжимают газовые амортизаторы 8 в по¬лость 9, увеличивая наружный диаметр за¬крытого импеллера 4 за счет увеличения длины каналов 5, что повышает отсасываю-щую способность закрытого импеллера 4, в результате чего возникает противоположно направленная осевая сила, которая уравно¬вешивает или значительно уменьшает воз¬никшую осевую силу.
 

Рисунок 6 – Импеллер закрытого Рисунок 7- Регулируемые пластины
  типа
Работа узла разгрузки второго вида от осевых усилий осуществляется следующим образом: при работе центробежного насоса на невысоких оборотах рабочего колеса 2 вы¬сота h ребер 7 незначительна, давление в камере 6 невелико, и почти вся осевая сила воспринимается упорными подшипниками 9. С ростом оборотов рабочего колеса 2 осевая сила увеличивается, центробежные силы, действующие на частицы жидкости, соприкасающиеся с поверхностями дисков 3 и 4 рабочего колеса 2, увеличиваются и от¬брасывают их от центра к периферии дис¬ков 3 и 4. Вследствие неразрывности потока на ребрах 7 возрастает изгибающий момент, преодолевающий силы упругости ребер 7, высота h которых увеличивается. Подтор¬маживающее действие на поток ребер 7 увеличивается, вследствие чего уменьшают¬ся окружные скорости потока в камере 6, соответственно увеличиваются давление в кольцевой камере 6 и сила, действующая в противоположном осевой силе направлении.