Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

Проектирование насосных станций

Процесс проектирования насосной станции в нефтегазовой отрасли подразумевает проведение ряда инженерно-математических расчетов, данные для которых были получены при более ранних исследованиях или установлены технологическим отделом предприятия. Целью данных расчетов является определение насосного оборудования, которое будет использоваться на месторождении. Такие расчеты состоят из нескольких этапов:

1. Выбор насосного оборудования нефтеперекачивающей станции. Данный расчет может производиться двумя способами: по номинальной подаче и по рабочему давлению.
2. Расчет плотности добываемой нефти.
3. Расчет вязкости добываемой нефти.
4. Расчет рабочего давления.

Выбор насосного оборудования по номинальной подаче подразумевает расчет его часовой производительности и подбор соответствующего оборудования, расчет производится по формуле:

$Q = (G • k) / (24 • N • p) • 10^9$, где:

• $G$ – годовая производительность нефтепровода;
• $k$ – коэффициент неравномерности перекачки;
• $N$ – число рабочих дней в году;
• $p$ – расчетная плотность перекачиваемой нефти.

При втором способе определения насосного оборудования сначала высчитывают рабочее давление, под которое позже и подбирается все оборудование. Данное уравнение имеет следующий вид:

$Р = p * g * (h + m * j) * 10^{-6} ≤ P_{доп}$, где:

• $р$ – плотность перекачиваемой нефти;
• $g$ – ускорение свободного паления;
• $h, j$ – напоры на подпорном и магистральном нефтепроводе;
• $Р_{доп}$ – допустимое давление, которое может выдержать арматура.

Проектирование компрессорных станций

Процесс проектирования компрессорных станций аналогичен процессу проектирования насосных станций и состоит из следующих этапов:

1. Подбор основного оборудования компрессорного цеха.
2. Расчет режима работы компрессорной станции.
3. Подбор основного оборудования компрессорной станции.
4. Разработка технологической схемы компрессорной станции.

Основным оборудованием компрессорного цеха являются газоперекачивающие агрегаты, количество которых определяется по формуле:

$n = Q_{кс} / Q$, где:

• $Q_{кс}$ – производительность компрессорной станции;
• $Q$ – производительность нагнетателей.

Расчет режима работы компрессорной станции заключается в определении мощности нагнетателя ($Nн$) и мощности, которую развивает приводящий двигатель ($Nд$). Для успешной работы компрессорной станции в этом случае должно выполняться следующее условия:

$Nн ≤ Nд$

Разработка технологической схемы осуществляется после завершения всех необходимых инженерно-математических расчетов, так как основывается на их результатах.

Эксплуатация насосных и компрессорных станций

Насосные станции нефтегазовой отрасли классифицируются по назначению (для транспортировки нефти, для закачки воды в пласт и для функционирования пунктов сбора нефти) и по типу применяемого насоса. На нефтегазовых месторождениях распространение центробежные, роторные и поршневые. Центробежные применяются при большом объеме перекачки и там, где не требуются большие напоры. Роторные насосы используются для перекачки нефти повышенной вязкости и при большой производительности насосной станции. Поршневые насосы применяются для перекачки нефти с содержанием парафина от 15 процентов.

Пример технологической схемы насосной станции с центробежным погружным насосом на нефтяном месторождении изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Пример технологической схемы насосной станции с центробежным погружным насосом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Установка насосной станции опускается в скважину на глубину, где отбор пластовой жидкости будет оптимальным (согласно расчетам). Насос монтируется на насосно-компрессорную трубу, по ней и осуществляется подъем жидкости на поверхность. Кабель, питающий двигатель насоса, также крепится к этим трубам специальными хомутами. Также по нему передаются различные сигналы с датчиков на станцию управления.

По виду выполняемых работ компрессорный станции могут быть головные (осуществляют повышение давления добываемого газа до установленного), линейные (предназначены для компенсации потери давления газа на предыдущем участке), компрессорные станции подземных хранилищ (служат для отбора и закачки газа в хранилищах).

Технологическая схема компрессорной станции состоит из установок воздушного охлаждения, компрессорных цехов, установок очистки газа. Работа всего оборудования компрессорной станции осуществляется благодаря трубопроводам с системой электроснабжения, системой подготовки газа, с разнообразной арматурой. Принципиальная технологическая схема компрессорной станции изображена на рисунке.

Рисунок 2. Принципиальная технологическая схема компрессорной станции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

1 – установка очистки газопровода; 2 – установка очистки газа; 3 – газоперекачивающий агрегат; 4 – обратный клапан; 5 – установка охлаждения газа.