Особенности тестирования горизонтальных скважин

ВВЕДЕНИЕ

 

Уровень развития энергетики и электрификации, как известно, в наиболее обобщенном виде отражает технико-экономический потенциал  любой страны[2].

Электрификация играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства Казахстана, является стержнем строительства экономики  нашего общества.

Развитие многих отраслей промышленности, в том числе нефтяной и газовой, базируется на современных  технологиях, широко использующих электрическую  энергию. В связи с этим возросли требования к надежности электроснабжения, к качеству электрической энергии, к ее экономному и рациональному  расходованию.

Успех работы энергетиков  во многом будет определяться повышением культуры проектирования и эксплуатации, ростом знаний теории и передовой  практики.

При проектировании и эксплуатации электрических установок, электрических  станций, подстанций и систем требуется  предварительно произвести ряд расчетов, направленных на решение многих технических  вопросов и задач, таких как:

а) сопоставление, оценка и  выбор схемы электрических соединений станций и подстанций;

б) выявление условий  работы потребителей при аварийных  режимах;

в) выбор аппаратов и  проводников, их проверка по условиям работы при коротких замыканиях;

г) проектирование и настройка  устройств релейной защиты и автоматики;

д) ряд других задач.

Одной из главных задач данного проекта является создание систем электроснабжения промышленных предприятий, а конкретно нефтеперекачивающей станции «Жетыбай», способных обеспечивать нормальную работу энергопотребителей при возникновении аварийных ситуаций со стороны энергосистем или на отходящих присоединениях, а также соответствовать существующим объемам перекачки энергоносителей.

Существующие  мощности неспособны обеспечить бесперебойную  работу нефтеперекачивающей станции  «Жетыбай», вызванную увеличением  объемов транспортировки нефтепродуктов.

Также необходимо отметить тот факт, что электрооборудование  подстанции НПС «Жетыбай» физически  устарело.

В связи с  вышесказанным актуальность выбранной  темы для дипломного проектирования очевидна.

В данной дипломной  работе предлагается альтернативный проект подстанции 35-10 кВ для электроснабжения нефтеперекачивающей станции «Жетыбай», включающий краткую характеристику объекта проектирования, краткое описание технологического процесса, расчет электрических нагрузок, расчет токов короткого замыкания, выбор основного электрооборудования, расчет релейной защиты, расчет молниезащиты, расчет заземления, раздел охраны труда и окружающей среды и экономическую часть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика объекта 
   

1. Общая характеристика объекта 
   

 

НПС «Жетыбай» является станцией магистрального нефтепровода Актау-Жетыбай-Узень. Протяженность нефтепровода Актау — Жетыбай — Узень составляет 150 км. Нефтепровод проходит по территории Мангыстауской области. Объем прокачиваемой нефти — 9 млн тонн. Владельцем нефтепровода является казахстанская транспортная компания КазТрансОйл.

Нефтеперекачивающая станция (НПС) представляет собой комплекс сооружений и устройств  для приема, и перекачки нефти  по магистральному нефтепроводу.

Основной схемой технологического процесса перекачки нефти НПС  является перекачка по схеме работы станции с "подключенными резервуарами". Нефть по подводящим нефтепроводам  поступает на НПС через приемную задвижку № 1, и направляется на фильтры-грязеуловители. Затем нефть, очищенная от механических примесей, парафино - смолистых отложений, посторонних предметов, поступает  в технологические резервуары (РВС) № 1, 2, а также на вход подпорной  насосной. Для защиты технологических  трубопроводов и арматуры резервуарного  парка от превышения давления на НПС  установлены предохранительные  клапаны 1^й группы. Сброс нефти от предохранительных клапанов предусмотрен в технологические резервуары РВС № 1, 2. Для подачи нефти от резервуаров РВС № 1, 2 к основным насосам предусмотрена подпорная нефтенасосная станция, которая предназначена для подачи нефти на вход магистральных насосов, так как при откачке из резервуаров магистральные насосы не в состоянии вести откачку нефти без предварительного создания давления нефти на их входе. Из резервуаров нефть откачивается подпорным насосным агрегатом НПВ № 1,2,3,4 и через задвижку № 42 подается на прием магистральной насосной. Предохранительные клапаны 2^й группы и предназначены для защиты от повышения давления технологических трубопроводов и арматуры между подпорной и магистральной насосной. На участке трубопровода от магистральной насосной до магистрального нефтепровода установлен узел регулирования давления – заслонки № 1, 2 для поддержания заданных величин давления. После узла регуляторов давления нефть через выкидную задвижку НПС № 59 подается в магистральный нефтепровод.

В состав НПС входят:

• резервуарный парк;
• подпорная насосная;
• насосная станция с магистральными насосными агрегатами;
• фильтры-грязеуловители;
• узел регулирования давления;
• узлы с предохранительными устройствами;
• технологические трубопроводы;
• системы водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, канализации, пожаротушения, водотушения, электроснабжения, автоматики, телемеханики, АСУ, связи, производственно–бытовые здания и сооружения.

2. Характеристика объекта как потребителя электрической энергии

 

Система электроснабжения должна обеспечивать стабильную и непрерывную  подачу электроэнергии к НПС "Жетыбай". Так как НПС является потребителем I категории [3], то ее питание должно осуществляться от двух независимых, взаиморезервируемых источников.

Исходными данными при разработке проекта электроснабжения объектов нефтяной и газовой промышленности являются величина электрической нагрузки потребителей, а также место расположения ближайших источников электроэнергии и их параметры. Такими источниками, как правило являются главные  понижающие подстанции (ГПП) с двумя  трансформаторами.

Основные условия проектирования рациональной схемы электроснабжения – надежность, экономичность и  качество электроэнергии у потребителя. Для крупных предприятий наиболее надежной и экономичной является система электроснабжения с применением  глубоких вводов, при которой сети 6-110 кВ максимально приближены к  потребителям электроэнергии.

Система электроснабжения строится таким  образом, чтобы все её элементы постоянно  находились под нагрузкой, т.е. чтобы  не было холодного резерва. Вместе с  тем параллельно установленные  трансформаторы и параллельные линии  электропередачи должны работать раздельно, так как при этом снижаются  токи короткого замыкания и удешевляются схемы коммутации и схемы релейных защит.

Согласно ПУЭ, потребители относятся  к первой категории в отношении  бесперебойности питания.

Это предъявляет к системе электроснабжения следующие требования:

• Электроснабжение должно осуществляться от двух независимых источников питания по двум линиям;
• Питание потребителей нефтеперекачивающей станции должно производится от двух трансформаторной подстанции, трансформаторы которой выбираются с учетом взаимного резервирования;
• Перерыв в электроснабжении возможен лишь на время действия автоматики (АПВ и АВР).

 

3. Основное оборудование НПС

 

Основным  оборудованием нефтеперекачивающих  станций являются насосы (основные и подпорные) и их приводы.

К основным насосам, перекачивающим нефть по магистральным  нефтепроводам, предъявляются следующие  требования: экономичность, надежность и долговременность непрерывной  работы; простота конструкции; компактность. Поскольку этим требованиям наилучшим  образом отвечают центробежные насосы, они и получили преимущественное распространение на магистральных  нефтепроводах. Поршневые насосы для  транспортировки нефти по магистральному трубопроводу применяются весьма ограниченно, в основном для перекачки высоковязких жидкостей. Магистральные центробежные насосы серии НМ, используемые в  настоящее время, имеют частоту  вращения 3000 об/мин. Определяется это  тем, что с увеличением частоты  вращения возрастают скорости входа  жидкости в насос, в результате чего может наступить кавитация. Обычно в каждой насосной нефтепровода устанавливают  четыре центробежных насоса, соединенных  последовательно и создающих  давление до нескольких МПа. Насосы НМ имеют монотонно падающую напорную характеристику, позволяющую иметь  устойчивую работу в достаточно широком  диапазоне расходов. Однако пределы  регулирования, обеспечивающие экономичный  режим работы, при последовательном соединении насосов невелики.

Для нормальных условий эксплуатации основные центробежные насосы обеспечиваются подпором. В качестве подпорных насосов  применяют насосы серий НМП, НДвН, НДсН и НПВ. Чтобы создать хорошую  всасывающую способность, подпорные  насосы эксплуатируют при сравнительно низкой частоте вращения вала (730-1450 об/мин), они имеют одно рабочее  колесо с двухсторонним подводом жидкости. Приводом подпорных насосов  являются низковольтные и высоковольтные электродвигатели. Наиболее совершенной  конструкцией подпорных насосов  являются насосы вертикального типа (серии НВП). Основное их достоинство  заключается в том, что отпадает необходимость в строительстве  традиционной подпорной насосной, как  правило, заглубленной по отношению  к отметке земли. Насосы этого  типа можно устанавливать непосредственно  в резервуарном парке, что значительно  сокращает потери на трение во всасывающих  трубопроводах.

Основными потребителями электроэнергии РУ-10 кВ НПС «Жетыбай» являются:

• четыре электродвигателя СТД-2500-2 привода магистральных насосов;
• три электродвигателя ВАОВ-800 и один электродвигатель ВАОВ-400 привода подпорных насосов; 
  комплектная трансформаторная подстанция (КТП) с двумя трансформаторами мощностью по 1000 кВА напряжением 10/0,4 кВ для электроснабжения потребителей НПС на напряжении 0,4 кВ;
• комплектная трансформаторная подстанция (КТП) с двумя трансформаторами мощностью по 400 кВА напряжением 10/0,4 кВ для электроснабжения потребителей НПС на напряжении 0,4 кВ;
• два фидера 10 кВ для питания перспективных нагрузок ВЛ-10кВ электроснабжения линейной части нефтепровода;
• собственные нужды ПС 35/10 кВ НПС «Жетыбай».

Основными потребителями электроэнергии на стороне  низкого напряжения являются калориферы, вентиляторы, насосы, запорная арматура, наружное и внутреннее электроосвещение. 

 

В табл. 1.1 и  табл. 1.2, приведены технические данные насосов, установленных на НПС:

 

Таблица 1.1

Технические данные магистрального насоса НМ 3600-230

Производительность	Q=3600 м3/час;
Напор	Н=230 м;
Номинальная частота вращения	n=1500 об/мин;
КПД	hнас=0,83;
Допустимый кавитационный  запас	K=37 м;
Мощность (на нефти)	Р=2370 кВт.

 

Таблица 1.2

Технические данные магистрального насоса НПВ 2500-80

Производительность	Q=2500 м3/час;
Напор	Н=80 м;
Номинальная частота вращения	n=1000 об/мин;
КПД	hнас=0,83;
Допустимый кавитационный запас	K=3 м;
Мощность (на нефти)	Р=792 кВт.

 

В табл. 1.3 приведены  электродвигатели, находящиеся на НПС:

 

Таблица 1.3

Наименование  потребителя	Количество, шт.	Расчетная мощность, кВт
СТДП-2500-2УХЛ4	4	2500	0,9
ВАОВ-6300L-4У1	3	800	0,9
ВАОВ-6300L-4У1	1	400	0,9

 

 

2. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НПС

1. Схема электроснабжения НПС

 

Рис. 2.1. Схема электроснабжения НПС

 

 На рис. 2.1. в соответствии с заданием приведена схема электроснабжения НПС для перекачки нефти по трубопроводу.

 Трансформаторы Т1 и Т2 35/10 кВ в нормальном режиме работают раздельно, каждый на свою секцию шин КРУ.

Автоматическое включение резерва  на стороне низшего напряжения производится с помощью секционного выключателя. (Q4).

 Питание подводится по двум одноцепным взаиморезервируемым ЛЭП 35кВ. Питание высоковольтных двигателей и трасформаторов 10/0,4кВ производится от двух, взаиморезервируемых секций шин КРУ (рис. 2.1).

 Питание  цепей защиты и управления  электродвигателями и всего вспомогательного  оборудования НПС на напряжение 220/380 В, осуществляется от трансформаторов  собственных нужд, Т3 и Т4.

 

2. Расчет электрических нагрузок. 
   

Первым этапом проектирования системы  электроснабжения является определение электрических нагрузок. Электрические нагрузки промышленного предприятия определяют выбор всех элементов системы электроснабжения: линий электропередачи, трансформаторов, оборудования трансформаторных подстанций и др. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором при проектировании и эксплуатации электрических сетей.