Способ регулирования режима работы дожимной насосной станции

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам транспортирования обводненной нефти с использованием насосов дожимной насосной станции (ДНС).

Известен способ регулирования режима работы водоотливной установки (патент RU № 2418196, МПК F04D 15/00, опубл. 10.05.2011 в Бюл. № 13) подачей воздуха во всасывающий трубопровод, при этом измеряют подачу насоса Q_и мощность Р, потребляемую приводом насосного агрегата, определяют удельный расход электроэнергии E=P/Q_и изменением проходного сечения трубопровода подачи воздуха посредством экстремального регулятора устанавливают режим работы насосной установки, соответствующий минимальной величине удельного расхода электроэнергии.

Недостатками способа являются невозможность использования для перекачки нефтепродуктов из-за больших рисков аварийных ситуаций, связанных с возможной реакцией кислорода воздуха с нефтью, и затраты на перекачку жидкости на дальние расстояния, так как наличие газа повышает сопротивление потоку жидкости и давление в напорном трубопроводе за счет образования газовых, которое может привести к прорывам трубопровода.

Известен также способ регулирования режима работы двух дожимных насосных станций (патент RU № 2367821, МПК F04D 15/00, опубл. 20.09.2009 в Бюл. № 26), буферные емкости которых оснащены уровнемерами с заданными первоначальными уставками, осуществляющих периодическую откачку жидкости из соответствующих буферных емкостей в один и тот же трубопровод, включающий регистрацию времени пуска и останова насосов на диспетчерском пульте с исключением одновременной откачки, при этом по истечении определенного времени, достаточного для накопления объема данных, необходимого для получения статистически достоверного результата, определяют средние значения времени работы и простоя, а также их периоды, равные сумме времени работы и простоя, затем меняют уставки уровнемеров буферной емкости дожимной насосной станции, имеющей больший период, так, чтобы новый период был равен периоду другой дожимной насосной станции, после чего для сокращения времени совместной работы и исключения одновременного пуска выполняют коррекцию времени ее пуска.

Недостатками данного способа являются высокое энергопотребление, так как режимы работы выбираются без учета характеристик применяемых насосов и давления в напорном трубопроводе, приводящего к высокой вероятности порывов, и большое количество пусков насосов, что приводит к повышенному расходу электроэнергии и износу подвижных частей насосов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является дожимная насосная станция (патент на ПМ RU № 45937, МПК B01D 17/022, опубл. 10.06.2005 в Бюл. № 16), включающая буферную емкость, насос, отводящий трубопровод с регулятором расхода, соединяющий буферную емкость с приемом насоса, выкидной трубопровод, блок управления, причем она дополнительно снабжена влагомером, установленным на выкидном трубопроводе, и вспомогательным трубопроводом с регулятором расхода, соединяющим среднюю часть буферной емкости с приемом насоса, при этом влагомер через блок управления функционально связан с регуляторами расхода отводящего и вспомогательного трубопроводов, обеспечивая их попеременную работу.

Данным устройством осуществляют способ регулирования режима работы дожимной насосной станции, включающий подачу жидкости из нижней зоны буферной емкости по отводящему трубопроводу через регулятор расхода и насосом, подобранным исходя из объема поступающей продукции в буферную емкость, нагнетают в выкидной трубопровод с влагомером, при обводненности ниже настроенной уставки, то есть, при содержании нефти свыше 1-5% блок управления подает сигнал регуляторам расхода на отбор из средней части буферной емкости, после откачки слоя нефти блок управления (контроллер) в соответствии с заданным алгоритмом подает сигнал на отбор из нижней части буферной емкости, далее циклы повторяются.

Недостатками данного способа являются сложность и высокая стоимость, связанные с необходимостью наличия отбора из средней части буферной емкости, отбор без учета характеристик применяемого насоса и большое количество пусков и остановок, что приводит высокому энергопотреблению станции, также е контролируется и не регулируется давление в трубопроводе, приводящее к выходу их строя насосного оборудования.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание простого в реализации способа регулирования режима работы дожимной насосной станции, позволяющим снизить энергопотребление за счет изменения режима работы с учетом характеристик применяемого насоса и исключением технологически необоснованных его пусков, приводящих к ускоренном износу и выходу из строя насоса.

Техническая задача решается способом регулирования режима работы дожимной насосной станции, включающим подачу жидкости из буферной емкости через отводящий трубопровод с датчиком расхода на выходе насоса, подобранного исходя из объема поступающей продукции в буферную емкость и нагнетающего через выкидной трубопровод с датчиком выходных параметров в напорный трубопровод, режим работы станции регулируют блоком управления, на который подают входные и выходные параметры.

Новым является то, что насос подбирают так, чтобы среднечасовой объем жидкости, поступающей на дожимную насосную станцию в течение суток, находится пределах 50–80 % от номинальной производительности этого насоса, который оснащают частотно-регулируемым приводом, настраиваемым при помощи блока управления так, что при постоянно работающем насосе уровень жидкости в буферной емкости находится на среднем уровне ± 10%.

Способ реализуется следующим образом.

Способ регулирования режима работы дожимной насосной станции (ДНС) включает подачу жидкости из буферной емкости через отводящий трубопровод с датчиком расхода на выходе насоса, подобранного исходя из объема поступающей продукции в буферную емкость и нагнетающего через выкидной трубопровод с датчиком выходных параметров в напорный трубопровод. При этом насос подбирают так, чтобы среднечасовой объем жидкости, поступающей на дожимную насосную станцию в течение суток, находится пределах 50–80 % от номинальной производительности этого насоса, который оснащают частотно-регулируемым приводом (ЧРП). ЧРП насоса при помощи блока управления (БУ), на который подают входные и выходные параметры, настраивают так, что при постоянно работающем насосе уровень жидкости в буферной емкости поддерживается на среднем уровне ± 10%.

Пример конкретного выполнения

На ДНС 4 в НГДУ «Джалильнефть» насосы с производительностью 72 %, исходя из среднечасового объема жидкости, поступающей на дожимную насосную станцию в течение суток, оснастили ЧРП. При помощи БУ ЧРП с насосом настроили так, что насос работал в постоянном режиме, при этом уровень жидкости в буферной емкости находится на середине ±7 %. В результате давление в напорном трубопроводе снизилось с 1,8 МПа до 0,8 МПа, а потребление энергии за месяц снизилось 56757 кВт⋅ч до 47529 кВт⋅ч, то есть на 16,3 %.

На ДНС 24 в НГДУ «Джалильнефть» насосы с производительностью 68 %, исходя из среднечасового объема жидкости, поступающей на дожимную насосную станцию в течение суток, оснастили ЧРП. При помощи БУ ЧРП с насосом настроили так, что насос работал постоянно, при этом уровень жидкости в буферной емкости находится на середине ± 10%. В результате давление в выкидном и напорном трубопроводах снизилось с 1,6 МПа до 1,2 МПа, а потребление энергии за месяц снизилось 58855 кВт⋅ч до 32382 кВт⋅ч, то есть на 45 %.

Предлагаемый способ регулирования режима работы дожимной насосной станции позволяет снизить энергопотребление и увеличить межремонтный период за счет изменения режима работы с учетом характеристик применяемого насоса и исключением технологически необоснованных пусков.