НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ

Скорректированное описание по запросу ФИПС от 18.04.13 Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности, к
насосным станциям стационарного или блочного исполнения для закачки воды в продуктивный пласт и к установкам предварительного сброса воды. Может использоваться в системах нефтесбора и подготовки пластовой воды в нефтедобывающих предприятиях страны.
Известна «Установка отделения и очистки попутно добываемой воды с нефтью воды» (патент РФ на изобретение №2460568, опубл. 10.09.2012), в которой для исключения попадания частиц нефти в приемный водовод насосной станции осуществляется регулирование качества подаваемой потребителю воды с помощью датчика в виде межфазного уровнемера, расположенного в секции воды от нефти. Межфазный уровнемер показывает переходную зону от воды к нефти и не контролирует качество самой воды. Между тем, согласно общеизвестных нормативных требований содержание нефтепродуктов в воде, закачиваемой в нефтяной пласт, не должно превышать 50-60 мг/л. По пластам с низкой проницаемостью это показатель еще ниже. По изобретению после такой установки не исключено попадание на прием насосной станции воды с мелкодиспергированной нефтью с концентрацией, превышающей нормативную.
Известна установка сброса попутной воды (патент РФ на изобретение №2314140, опубл. 10.01.2008, бюл. №1) по которой переходная зона от нефти к воде заблаговременно отсекается механическим устройством, а именно перекрывающим поток воды шаром с промежуточной плотностью. Установка имеет тот же недостаток, что и первый приведенный прототип.
Известна заявка на изобретение №2007117763/15 от 01.11.2005 «Способ и установка для удаления органического вещества из попутной воды нефтепромысла». В полученном авторами изобретении предложено более 30 технических способов доочистки пластовой воды от нефтепродуктов, в частности, применением адсорбентов и электролизера для разложения органических соединений. Но по изобретению не решен вопрос постоянного контроля качества воды, подаваемого в насосную станцию для закачки в продуктивный пласт.
Сегодня контроль качества закачиваемой в нефтяной пласт воды ведется периодически путем отбора с выкидного водовода пробы воды и его дальнейшего изучения в лабораторных условиях.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение на насосной станции постоянного контроля качества закачиваемой воды в нефтяной пласт по параметру «концентрация нефтепродуктов в воде». Техническим результатом предлагаемого решения должно стать невозможность попадания в насосную станцию воды с установок подготовки воды с концентрацией нефти и нефтепродуктов выше допустимого значения для данного объекта разработки - нефтяной залежи или его участка.
Поставленная техническая задача решена в насосной станции для закачки воды в нефтяной пласт, содержащей основной и резервный насосы для повышения давления закачиваемой воды, входной водовод для подачи воды в насос и выкидной водовод высокого давления от насоса до распределительной гребенки, средства автоматики и контроля технологических параметров работы насосов, тем, что входной и выкидной водоводы снабжены датчиками содержания нефтепродуктов в воде с функцией передачи информации на диспетчерский пункт и контроллер насосной станции.
При превышении концентрации нефтепродуктов в воде выше нормированной величины по данным хотя бы одного из двух установленных датчиков в диспетчерском пункте или контроллером насосной станции принимается решение по остановке работающего насоса для исключения подачи воды с нефтью в нагнетательные скважины продуктивного пласта.
Предлагаемая насосной станции приведена схематично на схеме, где 1 - насосы по закачке подготовленной воды в нефтяной пласт, 2 - входной водовод для подачи воды в насосы, 3 - выкидной - напорный водовод от насоса до распределительной гребенки, 4 - датчик содержания нефтепродуктов в воде на входном водоводе, 5 - датчик содержания нефтепродуктов в воде на выкидном водоводе.
Указанных датчиков на станции должно быть два по двум причинам. Общеизвестно, что состояние воды по параметру «однородность» во входном и выкидном водоводах станции бывает разным благодаря наличию в воде нефтепродуктов, газов в различном состоянии (свободном и растворенном) и механических примесей в виде частиц пород нефтяного пласта и продуктов коррозии нефтепромыслового оборудования. Содержащиеся в воде нефтепродукты находятся во входном и выкидном водоводе в различном объемном виде. Как правило, во входном водоводе вода движется в ламинарном режиме при небольшом давлении в 0,2-0,8 МПа. В такой «спокойной» воде мелкодиспергированные нефтепродукты всплывают и собираются в верхней части водовода. Для определения в такой воде объемной концентрации нефтепродуктов требуется один тип датчика. В выкидном водоводе благодаря интенсивному перемешиванию воды и нефтепродуктов рабочими органами насоса нефтепродукты расположены равномерно в объеме движущейся в водоводе воды. В данном случае применяют другой тип датчика - может быть использован чувствительный конденсатор с обкладками, размещенными по внутренней образующей водовода.
Вторая причина - это возможность поломки одного из датчиков. На время его восстановления контроль качества закачиваемой в пласт воды будет вестись с помощью второго датчика.
Несмотря на разные типы датчиков их показания по концентрации нефтепродуктов в воде в действующей насосной станции должны быть одинаковыми или отличаться на допустимую и регламентированную величину.
Рассмотрим работу насосной станции при различной концентрации нефтепродуктов (КН) в закачиваемой воде в табличном виде. Для данного объекта нефтедобычи приняты проектными документами два предельных значения КН:
1. 60 мг/л - максимально допустимая величина нефтепродуктов в воде при режимной работе установки по подготовке воды и насосной станции.
2. 600 мг/л - максимально допустимая величина нефтепродуктов в воде при аварийной работе установки по подготовке воды и насосной станции.
Концентрация нефтепродуктов в воде, мг/л
Принятые решения и режим работы насосной станции
По датчику на входном водоводе
По датчику на выходном водоводе
0-60
0-60
Установка по подготовке воды (УПВ) и насосная станция (НС) работают в штатном режиме
61-600
61-600
По сигналу с диспетчерского пункта персонал УПВ и НС выясняет причину создавшейся ситуации превышения нефтепродуктов в воде. Насосная станция работает или не работает по решению технического руководителя предприятия.
601 и более
601 и более
Работа насосной станции останавливается контроллером после неоднократного уведомления персонала НС и УПВ.
Применение датчиков концентрации нефтепродуктов в воде на водоводах насосной станции решает поставленную техническую задачу с положительным результатом - в продуктивный пласт станет невозможным попадание нефти и нефтепродуктов выше допустимых пределов. Особенно важную роль такие датчики должны сыграть свою положительную роль в ночное время при ограниченном персонале установки по подготовке воды и насосной станции.