Результат интеллектуальной деятельности: 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 шапок, которыее могут привести к прорывам трубоповода.

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 более экономичного насоса и исключением технологически необоснованных его пусков, приводящих к ускоренному 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 на дожимной насосной станции с объемом поступающей продукции скважин не менее 1000 м³/сут устанавливают винтовой насос с 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, ГЗНУ) 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. Подбирают дожимную насосную станцию, в которую объем поступающей продукции скважин в течение суток был не менее 1000 м³/сут. Устанавливают винтовой насос, 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 ГЗНУ-49 в НГДУ «Азнакаевскнефть» с объемом поступающей продукции скважин 1291 м³/сут внедрен винтовой насос, исходя из среднечасового объема жидкости, поступающей на дожимную насосную станцию в течение суток, оснастили ЧРП. При помощи блока управления ЧРП с насосом настроили так, что насос работал в постоянном режиме, при этом уровень жидкости в буферной емкости находится на середине ±8%. В результате давление в напорном трубопроводе снизилось с 1,8 МПа до 1,1 МПа, а удельное потребление энергии за месяц снизилось с 0,95 кВт⋅ч/м³ до 0,45 кВт⋅ч/м³, то есть на 53%.

На ДНС 210 в НГДУ «Азнакаевскнефть» с объемом поступающей продукции скважин 1382 м³/сут внедрен винтовой насос, 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 ±9 %. В результате давление в выкидном и напорном трубопроводах снизилось с 3,9 МПа до 2,0 МПа, а удельное потребление энергии за месяц снизилось с 1,5 кВт⋅ч/м³ до 0,6 кВт⋅ч/м³, то есть на 60%.

Предлагаемый способ регулирования режима работы дожимной насосной станции позволяет снизить энергопотребление за счет изменения режима работы с учетом характеристик более экономичного насоса и исключением технологически необоснованных его пусков, приводящих к ускоренному износу и выходу из строя насоса.