Шурфовая насосная установка типа УЭЦПК производительностью 900 м3/сут на рабочее давление 18 МПа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Дипломная работа

Шурфовая насосная установка типа УЭЦПК производительностью 900 м3/сут на рабочее давление 18 МПа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Дипломная работа

При разработке нефтяного месторождения, рано или поздно, неизбежно наступает состояние, при котором пластовая энергия, обеспечивающая естественный приток нефти к поверхности на начальных этапах эксплуатации месторождения, снижается и в определенный момент дальнейшая эксплуатация скважины становится экономически не выгодной. Так до 1940х годов скважины с истощённой естественной энергией пласта просто закрывали и переходили на другие месторождения, однако с 1948г началось активное внедрения теории повышения пластового давления за счет закачки воды в пласт по средствам нагнетательных скважин. В настоящее время таким способом добывается около 90% процентов всей нефти в России.
Таким образом система поддержания пластового давления (ППД), повышающая объемы нефти и эффективность ее добычи, является весьма важной и актуальной. Именно поэтому тема данной работы посвящена системе ППД, а конкретно ее элементу, отвечающему за закачку воды в нагнетательные скважины. Таким элементом является шурфовая насосная установка типа УЭЦПК которая, в рамках этой работы, должна обеспечивать подачу жидкости в объеме 900 м^3/сут и создавать при этом давление 18 МПа. В результате анализа выбранной темы и проведения необходимых расчетов нужно спроектировать рабочее колесо и направляющий аппарат центробежного насоса, способные обеспечить заданные требования. Одновременно с этим будут проводится прочностные расчеты некоторых элементов установки, в том числе и циклонного сепаратора, или гидроциклона, выполняющего функцию предварительной очистки воды, подаваемой в шурф.
Важно понимать, что подержание пластового давления с применением шурфовых насосных установок является, лишь, одним из способов закачки воды. Например, на месторождениях разработкой которых занимается НГДО ОАО «ЛУКОЙЛ» активно применяются центробежные насосы ЦНС в составе блочных насосных станций (БНС) семи заводов изготовителей (рисунок 1) [22].
Рисунок 1 - Фонд насосов ЦНС (ППД) ОАО «ЛУКОЙЛ» по заводам-изготовителям



Шурфовые насосные установки в отличие от ЦНС применяются для подачи воды на одну или несколько скважин расположенных на большом удалении от основного объема нагнетательных скважин, в то время как ЦНС в составе БКНС обеспечивают поддержание давления всего куста. Очевидно, что строительство и обслуживание БНС дороже чем шурфовой, согласно журналу Инженерная практика [22] на 25%, по этому экономически невыгодно обустройство таких высокопроизводительных и дорогих станций для обслуживания одной или нескольких скважин.
ППД ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» провела сравнительный анализ ряда насосных установок (рисунок 2) в том числе с учетов стоимости и энергопотребления (таблица 1 и 2) [22].

Российский Государственный Университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Кафедра машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности
Дипломная работа по дисциплине "Машины и оборудование для добычи нефти и газа"

на тему : Шурфовая насосная установка типа УЭЦПК производительностью
900 м3/сут на рабочее давление 18 МПа
Москва 2021
Шурфовая насосная установка типа УЭЦПК производительностью 900 м3/сут на рабочее давление 18 МПа. Дипломная работа. Выполнил студент РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина Ахунов Тимофей Вячеславович. Москва 2021. – 103 страниц основного текста, 5 разделов, 60 рисунков, 12 таблиц, 47 библиографических источников, графическая часть: 5 листов спецификации, 5 листов чертежей формата А1.
Рассмотрены конструкции насосных установок системы поддержания пластового давления (ППД), особенности конструкции шурфовых установок, требования к качеству воды для системы ППД, оборудования для очистки воды от механических примесей. Предложена и обоснована модернизация насосной установки в виде установки устьевого сепаратора механических примесей с целью обеспечения круглогодичной работы установки. Выполнены технологические расчеты рабочего колеса и направляющего аппарата, прочностные расчеты вала секции, корпуса и ответственных корпусных деталей насоса, корпуса гидроциклона. По результатам расчетов выполнен комплект чертежей.
Приведено экономическое обоснование модернизации.

Оглавление

Введение 6
1. Теоретическая часть 10
1.1 Анализ работы применяемого оборудования для закачки воды в системе ППД 10
1.2 Насосное оборудование для ППД 13
1.2.1 Насосы серии ЦНС 13
1.2.2 Артезианские насосы серии АТН 16
1.2.3 Насосы серии ЭЦВ 19
1.3 Особенности конструкции шурфовых насосных установок 21
1.4 Конструкция и эксплуатация насосов ЭЦПК 27
1.4.1 Техническая характеристика 27
1.4.2 Устройство и принцип работы насосной установки 31
1.4.3 Электродвигатель 35
1.4.4 Токоподводящий кабель 36
1.4.5 Обвязка шурфа. 37
1.4.6 Устройство и подготовка шурфа 38
1.4.7 Монтаж и спуск погружного насосного агрегата в скважину 41
1.4.8 Пуска насосного агрегата 45
1.5 Требования к качеству воды для системы ППД 46
1.6 Оборудование для очистки воды от механических примесей 48
1.6.1 Установки подготовки воды 48
1.6.2 Циклонный сепаратор механических примесей 51
1.7 Патентный поиск, выбор прототипа 53
1.7.1 Патент RU152005U1 53
1.7.2 Патент SU 1549 598 A1 55
2.Сборка – разборка насоса 58
3.3D моделирование 60
Выводы по главе 1 64
4. Расчетная часть 65
4.1 Определение основных геометрических и кинематических параметров рабочего колеса. 65
4.2 Профилирование лопасти колеса ступени ЭЦН 74
4.3 Расчет направляющего аппарата и профилирование его лопатки 78
4.4 Прочностной расчет вала 81
4.4.1 Расчет осевых и радиальных сил в центробежном насосе 81
4.4.2 Определение потребляемой мощности 84
4.4.3 Расчет вала на прочность 87
4.4.4 Расчет шлицевых соединений 90
4.4.5 Расчет шпоночных соединений 92
4.5 Расчет на прочность корпуса насоса 94
4.6 Расчет НКТ 99
4.6.1 Расчет НКТ на страгивающую нагрузку 99
4.6.2 Расчет НКТ на внутренне давление 101
4.7 Расчет корпуса сепаратора 102
Выводы по главе 2 105
5.Экономическое обоснование 107
Список использованных источников 109
Графическая часть 115

Состав: Секция нижняя (СБ), УЭЦПК (ВО), Гидроциклон (ВО), Деталировка (опора верхняя, рабочее колесо, направляющий аппарат,головка всасывающая, фланец, вал, корпус, часть цилиндрическая верхняя, часть цилиндрическая нижняя), Спецификация Язык документа

Софт: AutoCAD 2018