Краткий курс обучения и ознакомленния с азотной установкой NU 500 на шасси MERCEDES BENZ ACTROS 4141 (8x8) Азотная установка NU500 предназначена для безопасного преобразования жидкого азота в газообразное состояние и закачки его под высоким давлением в скважину при проведении операций по капитальному ремонту и стимуляции скважин, в т.ч. при совместной работе с колтюбинговой установкой в процессе освоения скважин. Установка представляет собой блок азотной насосной установки, блок кабины оператора и блок криогенной емкости, смонтированные на шасси повышенной проходимости. Температура эксплуатации от -40ºС до + 40ºС Габариты установки: Длина: 1200 см Ширина: 255 см Высота: 400 см Вес: 31600 кг Азотная установка смонтирована шаcси Mercedes Benz Actros 4141 колёсная формула 8х8. Двигатель мощностью 300 кВт (408 л.с.). КПП механика. Максимальное рабочее давление установки 700 бар. Производительность 85 м.куб.\мин. Криогенная ёмкость объёмом 8000 л ( 6400 кг ). Верхний дизель Volvo Penta. Мощностью 405 кВт (550 л.с.) через раздаточную коробку приводит в действие два гидронасоса. Один запитывает триплекс, второй бустерный насос и систему теплоносителей. Теплоноситель снимает избыточное тепло с разных систем двигателя, и накопленой температурой испаряет жидкий азот. Азотный контур. 1 Присоединение приточной линии жидкого азота 2 Присоединение сливной линии жидкого азота 3 Бустерный насос 4 Трех-плунжерный насос 5 Испаритель 6 Выходной интерфейс газообразного азота 7 Присоединение приточной линии жидкого азота минуя бустерный насос Азотный Контур включает область низкого давления (показан серым цветом) и область высокого давления (показан красным цветом). Низкое давление Жидкий азот поступает из емкости с азотом через приточный патрубок (1). Бустерный насос (3) выталкивает жидкий азот к трех-цилиндровому насосу (4) с приблизительным давлением 7,5 бар. Избыточный жидкий азот направляется в емкость с азотом через сливной патрубок (2). Высокое давление В рабочих цилиндрах Трехплунжерного насоса (4) жидкий азот сильно сжимается до высокого давления , в следствие чего, он продавливается через линию высокого давления к испарителю (5). В испарителе жидкий азот испаряется под воздействием тепловой энергии контура теплообмена и подогревается до температуры 20 °C. При этом повышаются объем (1 литр LIN = 697 литрам газообразных N2) и давление. Давление создаваемое трехплунжерным насосом должно поддерживаться настолько высоким, чтобы жидкий азот всегда подавался в испаритель. В этом случае газообразный подогретый азот передается через выходной интерфейс (6). Трехплунжерный насос получает из бустерного насоса непрерывный поток LIN. В рабочем цилиндре («холодном конце») трехплунжерного насоса повышается давление жидкого азота. В рабочий цилиндр постоянно должен поступать жидкий, свободный от пузырьков, азот. Давление, создаваемое трехплунжерный насосом, должно быть постоянно таким высоким, чтобы жидкий азот подавался в испаритель. Обвязка ёмкости. Этот рисунок показывает схему расположения кранов на азотной емкости. Подача. Обратка. Подача Обратка Панель управления. 1 Управление трехплунжерным насосом 2 Управление тепловой нагрузкой 3 Управление бустерным насосом 4 Управление двигателем и оборудованием 5 Управление клапаном направления выхлопных газов 6 Управлнение процессом охлаждения Порядок запуска установки. Заводим и прогреваем двигатель и теплоноситель до рабочей температуры. В холодное время года, наоборот. Подогреваем , потом заводим. Установка оборудована предпусковым подогревателем Spheros. Подогреватель находится с левой стороны, перед кабиной оператора. 1. Бак подогревателя 55 л. 2. Подогреватель установлен в инструментальном ящике. Запуск двигателя производится с пульта оператора. 1. Кнопка экстренной остановки 2. Кнопка включения холостого хода 3. Выключатель зажигания 4. Экран - функции двигателя 5. Счетчик времени работы 6. Цифровой индикатор - температура гидравлического масла 7. Указатель уровня топлива 8. Включатель ВКЛ/ВЫКЛ - рабочее освещение оборудования 9. Включатель ВКЛ/ВЫКЛ - подсветки панели 10. Светодиодный сигнал текущего статуса - ток зарядки 11. Светодиодный сигнал предупреждения - фильтр для сливных магистралей загрязнен 12. Светодиодный сигнал предупреждения – приемный Фильтр загрязнен 13. Светодиодный сигнал предупреждения - замена масла Перед началом работ давление в бочке должно быть стравлено до нуля. Все шланги обвязки бочки с насосом должны быть подбиты. Если были отсоединены , то перед подключением обязательно продуты азотом. Если двигатель прогрет, то открываем испаритель V-4 на бочке. Создаём избыточное давление (1,2 бар) и открываем подачу на бустер. 1. Клапан быстрого охлаждения 2. Дроссель 3. Сброс высокого давления 4. Кран рециркуляции 5. Кран температуры азота 6. Кран рециркуляции высокого давления Кран №1 сброс газообразного азота должен быть открыт. №2 дросель – открыт. Кран обратки азота на ёмкости закрыт, но стравливающий перед ним открыт на поддон. Всё остальное закрыто. Когда визуально будет видно, что бустер замёрз. Во избежание примерзания фибры к корпусу, даём минимальное вращение гидромотора. Обороты двигателя подымаем до 900rpm. Когда линии низкого давления хорошо обмёрзнут, а из газосброса прорывается жидкий азот: Открываем обратку на бочку( стравливающий перед ним закрываем); 1. Манометр давления - давления жидкого азота в бустерном насосе 2. Вращающийся регулятор - регулировка скорости бустерного насоса Медленно добавляем обороты на бустере ( ПРАЙМИМ насос « PRIME – глагол, заполнять насос перед пуском»). Задача поднять давление после бустера. Если в бочке 1,2 бар , то после бустера должно быть 3 бар. Если видим рост давления на манометре закрываем газосброс , и контролируем давление в бочке( может подняться, а может и упасть). Действуем по ситуации. Выросло – при давлении 3 бар в бочке, сработает аварийный клапан. Можем тихонько приоткрыть газосброс. Упало – открываем испаритель. Контролируем бочку. Минимальное рабочее 1,2 бар. Задача добиться стабильной работы бустера. Рабочее давление гидромотора 50 бар. Если при работе не наблюдается рывков стрелки как на манометре давления подпитки, так и на манометре гидромотора, то бустер заполнен жидким азотом без пузырьков. Если есть рывки открываем кран №1 газосброс и добиваемся стабильной работы бустера. Далее переходим к триплексному насосу. Открываем кран №6 (Кран рециркуляции высокого давления). Во избежание примерзания всасывающих клапанов даём минимальное вращение триплексу. Управление трехплунжерным насосом Трехплунжерный насос выталкивает жидкий азот под высоким давлением в испаритель. Через эту секцию панели управления осуществляется управление и контроль за насосом. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Манометр давления смазки трехплунжерного насоса Манометр давления подпитки привода трехплунжерного насоса Цифровой индикатор температуры смазки трехплунжерного насоса Цифровой индикатор - выходной температуры газообразного азота Манометр давления приводного двигателя трехплунжерного насоса Цифровой индикатор - выходной температуры газообразного азота 1. Манометр выходного давления жидкого азота трехплунжерного насоса 2. Переключатель откр/закр крана на выходе 3. Кнопка (лампа) сброса превышения давления 1. Вращающийся регулятор - регулировки скорости трехплунжерного насоса. Максимальная скорость 910 об/мин. 2. Цифровой индикатор - скорости трехплунжерного насоса 3. Регистратор данных. Расход , давление. Добившись выхода жидкого азота с линии рециркуляции высокого давления, добавляем обороты двигателя до 1300- 1500 rpm. Открываем кран №3 (сброс высокого давления), и закрываем кран №6 (рециркуляция высокого давления). На триплексе можно добавить оборотов до расхода 5 м.куб\мин. Убедившись в стабильной работе установки( отсутсвие рывков в гидравлике, стуков , утечек жидкого азота, прорывов азота на тройниках через дренажные отверствия) можем приступать к опрессовке линий и выходить на рабочий режим. В случае остановки триплекса более чем на 15 мин. Нужно производить газосброс через кран рециркуляции №6 на минимальных оборотах насоса или оставлять кран открытым если уверены что нужно будет выходить на режим в ближайшие 15 мин. Опрессовка. Установка оборудована средствами защиты от превышения давлений. В линии высокого давления установлен механический аварийный клапан ( срабатывание 750 бар). Также установлен электронный shutdown. Для изменения давления срабатывания shutdown на индикаторе 3 (давление газ. азота на выходе) нажимаем кнопку Л или V до появления надписи REL.1. жмём ок. до появления надписи SET.P. жмём ок. и изменяем стрелками допустимое максимальное давление. При срабатывании shutdown автоматика отключит гидравлический мотор на триплексе и загорится красная кнопка (сброс превышения давления). Двигатель продолжит работать на установленных оборотах. Для возврата в рабочий режим: Сбрасываем регулятор оборотов триплексного насоса в положение 0. Стравливаем давление в линии и жмём кнопку (сброс превышения давления). Давление shutdown не должно превышать давление опрессовки ГТ и конектора. Или давление указанное в плане работ. Вся бригада выполняющая работы на скважине должна быть ознакомлена с планом работ под роспись. Выход на рабочий режим. После опрессовки линии, убедившись в герметичности и отсутствии утечек можем выходить на рабочий режим установки с требуемым расходом. Установив регулятором вращения триплексного насоса требуемый расход, начинаем контролировать температуру азота на выходе ( оптимальные параметры 20-25˚ С). На малых расходах: до 30 м.куб\мин. Краном №5 ( кран температуры азота) добавляем в испарённый азот жидкий, чем понижаем температуру на выходе. На больших расходах: свыше 30 м.куб.\мин. Теплоноситель может не успевать нагреваться до нужной температуры. Для этого предусмотрена гидравлическая нагрузка. 1. Манометр давления теплоносителя 2. Манометр давления - гидравлического давления двигателя гидравлического насоса (во время работы давление должно быть 28 бар) 3. Манометр давления - гидравлического давления в контуре тепловой нагрузки 4. Вращающийся регулятор - переключатель ручного и автоматического режимов управления 5. Управление насосом гидравлической нагрузки 6. Манометр давления вспомогательного насоса 7. Цифровой индикатор - температура теплоносителя Если регулятор 4 находится в автоматическом положении, то при понижении температуры азота на выходе ниже 20˚ С гидротормоз включится автоматически. Если регулятор 4 находится в ручном положении, то гидротормоз управляется в ручном режиме регулятором 5. Регулятор гидротормоза переключать в автомат только на расходах свыше 30 м.куб\мин. Также на больших расходах, для насыщения триплекса , допускается дросселирование линии обратки краном №2 (дроссель ), но нельзя допускать полного закрытия обратной линии. Для остановки установки в нормальном режиме нужно: Убрать регуляторы оборотов триплекса и бустера в положение ноль; Обороты двигателя снизить до холостых; Закрыть подачу жидкого азота на ёмкости и открыть кран №1 (клапан быстрого охлаждения) ; Закрыть линию возврата азота на ёмкости и аккуратно открыть краны стравливания с линий подачи и возврата. Так как в азотном контуре остаётся жидкий азот , то соответственно он будет испаряться и создавать избыточное давление. Во избежание разрывов азотного контура, в линии установлены разгрузочные клапана. Если стравливающие краны не открыть, сработают разгрузки. Для аварийной остановки двигателя на панели оператора и с обеих сторон установки установлена кнопка аварийной остановки двигателя: При нажатии произойдёт срабатывание клапана перекрывающего подачу воздуха в двигатель. Замигает красный стробоскоп возле триплекса ( также он будет мигать при падении давления смазки триплексного насоса). Для последующего запуска - кнопку вернуть в начальное положение, клапан взвести в ручную. Для взведения потяните вниз. При работе с жидким азотом есть риск получения обморожения. Всегда используйте спецодежду с длинным рукавом, рукавицы (утеплённый вариант или замшевые), защитные очки или маску. При стравливании давления с бочки используйте беруши или наушники. Транспортировка. При переездах установки , ёмкость с жидким азотом нужно перевести в транспортное положение. 1. Транспортный кран V-20 ( при переезде открыт) 2. Транспортный клапан R-1 Датчик уровня азота в ёмкости При транспортировке краны жидкой V-14 и газообразной V-15 фазы должны быть закрыты. Кран V-16 должен быть открыт.
