Электрооборудование водяных насосных систем поддержания пластового давления

Размещено на http://www.allbest.ru/

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Электромеханика и автомобильное электрооборудование”

Контрольная работа

Тема: Электрооборудование водяных насосных систем поддержания пластового давления

Вариант 1

Выполнил студент ЗФ 4 курса

9Д группы Иванов А.А.

Проверил Галян Э.Т.

Самара

2016 год

Содержание

вода электропривод насосный пластовый

Введение

1. Оборудование для закачки воды и газа, и их основные технические характеристики

2. Электропривод технологических установок водяных насосных станций системы поддержания пластового давления

Заключение

Список литературы

Введение

Электрооборудование механизмов для бурения, добычи, транспорта нефти и газа постоянно совершенствуется. Разрабатывается и внедряется регулируемый электропривод, работающий с помощью преобразователей тока, построенных на базе полупроводниковой техники, внедряются более совершенные электродвигатели, комплектные трансформаторные подстанции и др. Растет производительность перекачивающих насосных станций магистральных нефтепроводов, где для насосов применяются двигатели мощностью до 8000кВт. Увеличиваются мощности компрессорных станций газопроводов, где начинают применяться электродвигатели мощностью до 12 500 кВт и газовые турбины мощностью до 25 000 кВт, требующие также сложного вспомогательного электрооборудования.

Совершенствуется электропривод механизмов для прокладки трубопроводов. В данной работе мы изучим виды, характеристики используемого электрооборудования и типовые схемы электротехнических комплексов, водяных насосных систем поддержания пластового давления.

1. Оборудование для закачки воды и газа, и их основные технические характеристики

Применение метода поддержания пластового давления обеспечивает повышение веса фонтанной добычи нефти. Рост добычи обеспечивается не только вводом в разработку новых месторождений, но и постоянным улучшением состояния эксплуатации разрабатываемых месторождений. Повышение нефтеотдачи пластов в основном ведется методом поддержания пластового давления закачкой воды. Для заводнения широко используются сточные и пластовые воды. В систему подготовки закачки воды в нефтяные пласты входят водозаборные сооружения с насосной станцией первого подъема, водоочистные установки, насосные второго и третьего подъемов, насосные станции по закачке и нагнетательные скважины. В качестве насосных станций по закачке воды в нефтяные пласты применяются блочные кустовые насосные станции (БКНС), изготавливаемые на базе центробежных насосных агрегатов ЦНС-180 и ЦНС-500 производительностью 180-700 м /ч (табл. 9.1). Насосные агрегаты оснащены технологическими защитами от перегрева подшипников, падения давления масла в подшипниках, падения давления нагнетания, а также от больших утечек через сальники. Число агрегатов на БКНС - 2, 3, 4, один из которых резервный. Насосные агрегаты оборудуются ЭД серии СТД мощностью 800, 1250, 1600 и 4000 кВт с тиристорным возбудительным устройством ТЕ8-320. Генплан и компоновка БКНС на четыре агрегата приведены на рис. 9.2, 9.3. В блоке низковольтной аппаратуры и управления (рис. 9.4) установлены тиристорные возбудители ТЕ8-320, питающий его трансформатор, щит станции управления и станции автоматического переключении ШУ8254-32А2. В БКНС предусмотрена установка двухсекционного РУ 6(10) кВ комплектованных из ячеек К-47 с выключателями ВКЭ-10 и ВК-10. Так как в сетке первичных соединений ячейки К-47 отсутствуют шкафы с вентильными разрядниками и шкаф с предохранителями для подключения КТПН 6/0,4 кВ с трансформаторами 250-400 кВА предусмотрена специальная конструкция (рис. 9.5), в которой помещаются трансформатор и предохранители. Типовым проектом предусмотрены три варианта электроснабжения БКНС: по В Л 6(10) кВ с кабельной вставкой; по кабельной линии 6(10) кВ; от КТПБ 35/6(10) кВ, расположенной па территории БКНС. (Один из вариантов электроснабжения БКНС от двух КТПБ 35/6 кВ приведен на рис. 9.6. Питание КНС осуществляется от одной подстанции, от другой - кустов эксплуатационных скважин, дожимных насосных установок и КТПН 6/0,4 кВ. Это позволяет получить остаточное напряжение на шинах 6 кВ подстанций в пределах допустимой.

180-700 м /ч (табл. 9.1). Насосные агрегаты оснащены технологическими защитами от перегрева подшипников, падения давления масла в подшипниках, падения давления нагнетания, а также от больших утечек через сальники. Число агрегатов на БКНС - 2, 3, 4, один из которых резервный. Насосные агрегаты оборудуются ЭД серии СТД мощностью 800, 1250, 1600 и 4000 кВт с тиристорным возбудительным устройством ТЕ8-320. Генплан и компоновка БКНС на четыре агрегата приведены на рис. 9.2, 9.3. В блоке низковольтной аппаратуры и управления (рис. 9.4) установлены тиристорные возбудители ТЕ8-320, питающий его трансформатор, щит станции управления и станции автоматического переключения

1-блок низковольтной аппаратуры и управления; 2-блок дренажных насосов; 3-блок насосного агрегата; 4-РУ 6 (10) кВ; 5-подстанция КТПН-400; 6-блок напорной гребенки с водораспределительным пунктом; 7-блок электрооборудования водораспределительного пункта; 8-резервуар сточных вод

1-блок низковольтной аппаратуры и управления; 2-блок дренажных насосов; 3-блок насосных агрегатов

1-тиристорный возбудитель ТЕ8-320; 2-щиты станций управления; 3-трансформатор питания возбудителя; 4-станция автоматического переключения питания типа ШУ8254-32А2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9.5. Конструктивная схема подключения разрядников РВРД и КТПН-400 на БКНС 1-КТПН-400; 2- РУ 6 кВ; 3-разрядник РВРД

Рис. 9.6. Вариант электроснабжения БКНС

1-подстанция с трансформаторами 6,3 MB А; 2-подстанция с трансформаторами 2,5 МВА; 3-объединенное РУ 6 кВ; 4,5-БКНС с насосами ЦНС; 6-трансформатор 6/0,4 кВ мощностью 160 кВА; 7-промысловые линии 6 кВ

Для закачки поверхностных или пластовых вод в нагнетательные скважины с целью поддержания пластового давления применяют также установки погружных электроцентробежных насосов типа УЭЦП, состоящих из погружного электронасоса (насос и ЭД), кабеля, оборудования устья скважины, трансформатора и комплектного устройства для управления и защиты ЭД. ЭД трехфазный, асинхронный, с короткозамкнутым ротором, погружной, водонаполненный, с трубчатым холодильником для дополнительной отдачи в окружающую среду теплоты, выделяющейся внутри ЭД во время его работы (табл. 9.2) состоит из статора, ротора, верхней и нижней опор с резиновыми подшипниками с резинометаллическими подпятниками со стальной пятой, узла циркуляции жидкости и трубчатого холодильника. Статор состоит из цилиндрического корпуса, в котором запрессован пакет штампованных листов из электротехнической стали с закрытыми пазами. В пазы пакета заложена обмотка из медных проводов с водостойкой полиэтиленовой изоляцией. Ротор цельнокованый с прямоугольными пазами, в каждый из которых заложены три стержня прямоугольной формы: нижний - из меди, средний - из стали, верхний - из латуни. Подвод электроэнергии к ПЭД осуществляется с помощью кабеля типа КПБК - кабель полиэтиленовый, бронированный круглый, напряжение 3000 В (табл. 9.3). Основные технические данные силовых трансформаторов для УЭЦП приведены в табл. 9.4. Управление и защита ПЭД осуществляются при помощи комплектных устройств КУПНА (табл. 9.5). Для районов с холодным климатом применяют КУПНА500-68М, с умеренным -КУПНА79.

Комплектные устройства обеспечивают: УЭЦП в ручном и автоматическом режимах; автоматический самозапуск установки при появлении напряжения после его исчезновения с выдержкой времени от 0,5 до 10 мин; отключение работающей установки при увеличении силы тока ЭД более чем на 40-70% выше номинального с выдержкой времени 1,5-0,5 с; отключение установки при перегрузке ЭД по току на 15% выше номинального с выдержкой времени 20 с; отключение установки при срыве подачи жидкости насосом и снижении силы тока ЭД ниже 0,85 1Н с выдержкой времени 20 с; контроль за работой ЭД при помощи амперметра (в том числе регистрирующего) и вольтметра; отключение установки при отклонении напряжения питающей сети выше 10 и ниже 15% номинального значения, если это отклонение приводит к недопустимой перегрузке или недогрузке ЭД по току, с автоматическим самозапуском после восстановления напряжения; непрерывный контроль за сопротивлением изоляции с действием на отключение без выдержки времени при снижении сопротивления изоляции системы ЭД - кабель ниже 30±4 кОм; автоматическую работу установки в зависимости от уровня воды в скважине при установке датчиков уровня воды; невозможность повторного включения установки после срабатывания защит всех видов (за исключением случая понижения напряжения на 15 или повышения на 10% от номинального, приводящего к недопустимой перегрузке или недогрузке ЭД по току); возможность настройки на месте эксплуатации защиты от превышения или снижения силы тока ЭД; наружную световую сигнализацию об аварийном отключении; возможность управления установкой с диспетчерского пункта; возможность подключения программного реле КЭП-12У, поставляемого по отдельному заказу; возможность подключения геофизических приборов на 220 В ток до 6А.

2. Электропривод технологических установок водяных насосных станций системы поддержания пластового давления

Насосные установки для законтурного и внутриконтурного заводнения являются весьма энергоемкими. В связи с необходимостью непрерывной подачи воды при больших ее расходах и высоких требованиях к качеству создаются специальные системы водоснабжения. Воду для закачки в пласт забирают из рек и озер, водохранилищ. Забираемую из открытых водоемов воду перед подачей в магистрали системы водоснабжения очищают с тем, чтобы освободить ее от взвешенных частиц железа и других примесей, засоряющих поры нефтеносного пласта.

Начальными звеньями системы водоснабжения в этих случаях являются насосные станции водозабора первого (и второго), подъема, от которых вода, пройдя через водоочистительные сооружения, поступает в магистральные трубопроводы. Из последних вода забирается кустовыми насосными станциями (КНС), где насосы высокого давления повышают ее давление и по разводящим напорным трубопроводам направляют в скважины.

Электрооборудование водонасосных станций может быть нормального исполнения, так как здесь взрывоопасные смеси отсутствуют. Водозаборные насосные станции на открытых водоемах снабжаются несколькими агрегатами с двигателями мощностью от 100 до 250 кВт (первого подъема) и 800-2500 кВт - на насосных второго подъема. На старых насосных станциях используются асинхронные двигатели. На современных насосных станциях применяются синхронные двигатели.

Система автоматики насосной станции обеспечивает возможность автоматического пуска резервного насоса при аварийной остановке рабочего насоса, самозапуск рабочих насосов после кратковременного перерыва электроснабжения, автоматическое управление задвижками во время пуска насосов, автоматическое управление электроотоплением.

Насосные станции второго подъема, а также приводные насосы для струйных установок применяются в блочном исполнении. Насосные агрегаты на заводе-изготовителе собирают в блоки, состоящие из рамы или понтона с ограждающими конструкциями из утепленных металлических панелей. В одном блоке монтируется от одного до шести насосных агрегатов, в зависимости от типа насоса и электродвигателя. В насосных второго подъема применяют синхронные двигатели мощностью 2500 кВт и асинхронные двигатели мощностью 200-1600 кВт напряжением 6 кВ.

Кустовые насосные станции обычно располагаются на небольшом расстоянии от нагнетательных скважин и оборудуются тремя - пятыо насосными агрегатами каждая. На КНС применяются синхронные двигатели 800-1000 кВт, 6 кВ и асинхронные короткозамкнутые 450-850 кВт, 6 кВ на 3000 об/мин (синхронных).

За последние годы широкое распространение получили КНС в блочном исполнении. Эти станции (БКНС) изготовляют в заводских условиях и монтируют на месторождении в течение 3-4 мес. Типовыми проектами нормального ряда БКНС предусмотрены станции производительностью 150; 300 и 450 м3/ч с давлением на выходе 10-20 МПа. Число установленных агрегатов соответственно 2; 3 и 4, из которых один резервный. Насосы приводятся в действие синхронными двигателями СТД-1250-2 1250 кВт, 6 кВ, 3000 об/мин.

Синхронные двигатели БКНС снабжены защитой от коротких замыканий (двигатели на 1250 кВт - токовой отсечкой, двигатели на 4000 кВт - продольной дифференциальной токовой), перегрузок, минимального напряжения, замыканий на землю, асинхронного хода. Кроме того, предусмотрены технологические защиты при падении давления всасывания и нагнетания, падении давления масла в подшипниках, перегреве подшипников или масла в конечном участке системы смазки.

В нефтедобывающих районах с мощными водяными горизонтами закачка воды в пласт для поддержания пластового давления иногда производится с помощью погружных электронасосов. Такой насос откачивает пластовую воду из водозаборной скважины и подает ее в напорный трубопровод и далее в нагнетательные скважины. В частности, погружные насосы для поддержания пластового давления оснащаются погружными электродвигателями мощностью 125-700 кВт, питаемыми от сети 6(10) кВ через комплектное устройство типа КУПНА-700, в состав которого входит шкаф управления ШГС-9007. В этом шкафу размещена релейно-контакторная аппаратура, выполняющая логические функции по управлению погружным двигателем и его защите.

Комплектное устройство КУПНА-700 обеспечивает ручное и автоматическое включение и отключение электронасосной установки, а также управление ею с диспетчерского пункта или по программе; автоматическое повторное включение электронасосной установки после восстановления напряжения сети, если срабатывание защиты вызвано отклонением напряжения питания за пределы рабочей зоны (0,85-1,1)Uном; АПВ электронасосной установки с регулируемой выдержкой времени от 0,5 до 10 мин при восстановлении напряжения после его исчезновения; быстродействующую защиту, отключающую установку при перегрузке электродвигателя током более чем на (40-70) % Iном с выдержкой времени 1,5-2 с; отключение установки с выдержкой времени 18-28 с при срыве подачи жидкости насосом и снижении нагрузки по току электродвигателя более чем на 15 % от установившегося рабочего значения; невозможность повторного включения установки при срабатывании любого вида защиты, кроме случая срабатывания защиты, вызванного отклонением напряжения за пределы рабочей зоны; грозозащиту установки.

Заключение

Электрооборудование, разработанное и выпускаемое для водяных насосных систем ППД, имеет специализированную конструкцию и различное исполнение для эксплуатации, в условиях месторождений. Комплектные устройства и системы управления выпускаются с необходимыми системами вентиляции, обогрева и освещения, что обеспечивает надежную работу и удобство обслуживания.

Направления развития электропривода основных механизмов водяных насосных систем ППД в основном совпадают с общей тенденцией развития электропривода на современном этапе -- это постоянно расширяющаяся область применения регулируемого электропривода и компьютерных средств автоматизации при создании нового и модернизации действующего оборудования.

Список литературы

1) Блантер С.Г., Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности М., 1980г.

2) Сибкин Ю.Д., Техническое обслуживание и ремонт электрооборудования М., 2009г.

Размещено на Allbest.ru