Область применения электропогружных насосов – высокодебитные водонагнетательные глубокие и наклонные скважины с дебитом от 10 до 1300м3/сут и высотой подъема от 500 до 2000м. Межремонтный срок электропогружных насосов может достигать 320 лет дней или дольше.
Модульные агрегаты погружных центробежных насосов типа УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для перекачивания скважинной продукции, содержащей нефть, воду, газы и механические примеси. Установка типа УЭЦНМ имеет стандартное исполнение, а типа УЭЦНМК – коррозионностойкое исполнение.
Устройство (рисунок 24) состоит из погружной насосной установки, кабельных линий, вводимых в скважину по нефтепроводам, и поверхностного электрооборудования (подстанции).
В состав погружной нефтеперекачивающей установки входят двигатель (электродвигатель с гидрозащитой) и насос, над которым установлены обратный и сливной клапаны.
В зависимости от максимальных поперечных размеров водолазного снаряжения снаряжение делится на три группы состояния — 5А и 6:
· Установки группы 5 с поперечным размером 112 мм применяются в скважинах с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм;
· агрегаты группы 5А с поперечным размером 124 мм — в колодцах внутренним диаметром не менее 130 мм;
· Установка группы 6 с боковым размером 140,5 мм – в колодец внутренним диаметром не менее 148,3 мм.
Условия пригодности ЭЦН для перекачки сред: жидкости с содержанием механических примесей не более 0,5 г/л, содержание свободного газа на всасывающем патрубке насоса не более 25 %, сероводород не более 1,25 г/л, содержание воды не более 99 %; ; pH пластовой воды. Значение находится в пределах 6×8,5. Температура в месте расположения двигателя не превышает +90°С (специальное термостойкое исполнение до +140).
Пример кода установки — УЭЦНМК5-125-1300 означает: УЭЦНМК — Установка электроцентробежных насосов модульного и коррозионностойкого исполнения; 5 — насосный агрегат; 125 — объем подачи, м.куб./сут. 1300 — создаваемое давление, м вод ст.; Искусство.
Рисунок 24 – Установка погружного центробежного насоса
1—Устьевое оборудование; 2—Точка выносного подключения; 3—Трансформаторная составная подстанция; 5—Клапан обратный; 7—Тросовая часть; —Насосный модуль газосепаратора; 10—Начальный модуль; 11—Протектор; 13——Система термокомпрессии.
Серийно выпускаемые ЭЦН имеют длину от 15,5 до 39,2 м и массу от 626 до 2541 кг в зависимости от количества модулей (секций) и их параметров.
В современных установках может быть включено от 2 до 4 модульных секций. В корпус сегмента вставлен набор ступеней, состоящий из рабочего колеса и направляющего аппарата, собранных на валу. Количество уровней варьируется от 152 до 393. Входной модуль представляет собой основание насоса, с воздухозаборником и фильтром, через который в насос поступает жидкость из скважины. В верхней части насоса имеется выступающая головка с обратным клапаном, к которому подсоединяется труба.
Насос (ЭЦНМ) представляет собой погружной центробежный модульный многоступенчатый вертикальный вариант.
Насосы также разделены на три группы по состоянию — 5А и 6; Диаметр корпуса составляет 92 мм для группы 5, 103 мм для группы 5А и 114 мм для группы 6.
Часть насосного модуля (рис. 25) состоит из корпуса 1, вала 2, группы ступеней (крыльчатка-3 и направляющий аппарат-4), верхнего подшипника 5, нижнего подшипника 6, верхней осевой опоры 7, головки насоса 8, основания 9, Два 10-ребра (для защиты троса от механических повреждений) и резиновые кольца 11, 12, 13.
Рабочее колесо свободно перемещается по валу в осевом направлении и ограничено нижним и верхним направляющим аппаратом. Осевое усилие от рабочего колеса передается на нижнее кольцо из текстильного материала, а затем на кольцо направляющего аппарата. Часть осевой силы передается на вал из-за трения колеса о вал или из-за прилипания колеса к валу из-за отложения соли в зазоре или коррозии металла. Крутящий момент передается с вала на рабочее колесо через латунную шпонку (L62), установленную в канавке рабочего колеса. Шпонки расположены по всей длине колесного узла и состоят из сегментов длиной 400 – 1000 мм.
Рисунок 25 – Модульный сегментный насос
1 — корпус; 3 — рабочее колесо; 5 — верхний подшипник; 7 — верхняя осевая опора; 10 — ребра; — резиновые кольца.
Направляющие аппараты шарнирно соединены между собой по периферийной части корпуса; в нижней части корпуса они все опираются на нижний подшипник 6 (рис. 25) и основание 9 и зажаты в корпусе сверху за верхний корпус подшипника жилье.
Рабочее колесо и направляющие аппараты стандартного насоса изготовлены из модифицированного серого чугуна и радиационно-модифицированного полиамида; коррозионностойкий насос — из модифицированного чугуна ЦН16Д71ХШ типа «Нирезист».
Валы сегментного модуля и входного модуля насоса типового исполнения изготовлены из композитной коррозионностойкой высокопрочной стали ОЖ14Н7В и имеют на конце маркировку «НЖ» для насосов с повышенной коррозионной стойкостью – калиброванные из Н65Д29ЮТ-ИШ; стержень изготовлен из К-Монеля и имеет на конце маркировку «М».
валы каждой группы секций насосного модуля унифицированы, длина обечаек составляет 3, 4 и 5 м.
Соединение между модулем, входным модулем и двигателем фланцевое. Соединения (кроме соединения модуля ввода с двигателем и соединения модуля ввода с газоотделителем) уплотнены резиновыми кольцами.
Для перекачки пластовых жидкостей, содержащих более 25% (до 55%) свободного газа по объему на сетке входного модуля насоса, подключают к насосу модуль газосепаратора (Рисунок 26).
Рисунок 26 – Газовый сепаратор
1 — головка; 2 — сепаратор; 4 — вал; 6 — направляющий аппарат; 9 — шнек; 11 — опора.
Газоотделитель устанавливается между входным модулем и секционным модулем. Наиболее эффективными газосепараторами являются центробежные газосепараторы, в которых фазы разделяются в поле центробежных сил. При этом жидкость концентрируется в периферийной части газосепаратора, а газ концентрируется в центральной части газосепаратора и выбрасывается в затрубное пространство. Максимальная производительность газосепаратора серии МНГ составляет 250х500 куб.м/сут, коэффициент разделения 90%, вес от 26 до 42 кг.
Двигатель погружной насосной установки состоит из электродвигателя и устройства гидрозащиты. Двигатель (рис. 27) представляет собой погружной трехфазный короткозамкнутый двухполюсный маслонаполненный двигатель распространенного и коррозионностойкого исполнения в унифицированной серии ПЭДУ и в распространенном исполнении современной серии ПЭД Л. Рабочая зона не превышает 20 МПа. Номинальная мощность 16~360кВт, номинальное напряжение 530×2300В, номинальный ток 26×122,5А.
Рисунок 27 – Двигатель серии PEDU
1—муфта; 2 — крышка; 4 — опорный подшипник; 6 — крышка кабельного ввода; 9 — ротор; 11 — фильтр; 12 – база.
Гидравлическая защита двигателя СЭД (рисунок 28) предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости в полость двигателя, компенсации изменений объема масла во внутренней полости, вызванных температурой двигателя, и передачи крутящего момента от двигателя. Вал двигателя к валу насоса.
Рисунок 28 – Гидроизоляция
а — открытого типа; б — закрытого типа
А — верхняя камера; Б — нижняя камера; 2 — торцовое уплотнение; 9 — штуцер; 6 — штуцер; 8 — патрубок; 10 – диафрагма.
Гидравлическая защита состоит из протектора или протектора и компенсатора. Возможны три варианта гидрозащиты.
Третий тип — гидрозащита 1Г51М и 1Г62 состоит из протектора, расположенного над двигателем, и компенсатора, соединенного с нижней частью двигателя. Система механического уплотнения обеспечивает защиту от попадания пластовых жидкостей в двигатель вдоль вала. Мощность передачи гидрозащиты 125х250кВт, вес 53х59кг.
Система термоманометрии ТМС-3 предназначена для автоматического контроля работы погружных центробежных насосов и предотвращения нештатных режимов работы (снижения давления на входе в насос и повышения температуры погружного двигателя) в процессе эксплуатации скважины. Есть подземная часть и надземная часть. Диапазон управляющего давления составляет 0–20 МПа. Диапазон рабочих температур от 25 до 105.
Общий вес 10,2 кг (см рисунок 24).
Кабельный провод представляет собой кабельную сборку, намотанную на кабельный барабан.
Кабельная сборка состоит из основного кабеля — круглого ПКБК (кабель с полиэтиленовой изоляцией, бронированного, круглого) или плоского кабеля — КПБП (рис. 29), через плоский кабель с муфтой кабельного ввода (с удлинителем муфты кабельного ввода) к подключите его муфта).
Кабель состоит из трех жил, каждая с изоляцией и оболочкой из прорезиненной ткани и брони; Три изолированные жилы круглых кабелей скручены по спирали, а жилы плоских кабелей расположены параллельными рядами.
Кабели КФСБ с фторопластовой изоляцией рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающей среды до +160 °С.
Кабельная сборка имеет единый круглый кабельный ввод К38 (К46). Изолированные жилы плоского кабеля герметизированы в металлическом корпусе муфты с помощью резиновых уплотнителей.
Штепсельные наконечники подключаются к электропроводящим проводникам.
круглые кабели доступны диаметром от 25 до 44 мм. Размеры плоского кабеля от 10,1х25,7 до 19,7х52,3 мм. Номинальная строительная длина 850, 1000¸ 1800 м.
Рисунок 29 – Кабель
примерно; б – плоская; 1 – жилы; 3 – оболочка; 5 – броня.
Комплектация ШГС5805 обеспечивает включение погружного электродвигателя, дистанционное и программное управление ПЦН, работу в ручном и автоматическом режимах, отключение при перегрузке и отклонении напряжения питания выше 10% и ниже 15% от номинального значения, контроль тока и напряжения, а также пользователя Внешняя световая сигнализация аварийного отключения (включая встроенную систему измерения температуры).
Комплексная подстанция погружных насосов — КТППН предназначена для обеспечения питания и защиты электродвигателей односкважинных погружных насосов мощностью 16¸ 125 кВт (включительно). Номинальное высокое напряжение 6 или 10 кВ, диапазон регулирования среднего напряжения от 1208 до 444 В (трансформатор ТМПН100) и от 2406 до 1652 В (ТМПН160). Масса с трансформатором 2705 кг.
Комплектная подстанция КТППНКС предназначена для питания, управления и защиты четырех центробежных электронасосов с электродвигателями 16¸ 125 кВт для добычи нефти на буровых площадках, четырех электродвигателей насосных агрегатов и передвижных токоприемников при выполнении ремонтных работ. Обеспечить мотивацию. КТППНКС предназначен для эксплуатации в условиях Крайнего Севера и Западной Сибири.
Монтажный комплект включает в себя: насос, кабельную сборку, двигатель, трансформатор, полную подстанцию, полное оборудование, газовый сепаратор и набор инструментов.
Проблемы с самоконтролем:
1. Основные компоненты ЭСП
2. Назначение гидроизоляции
3.Маркировка ЭСП
4. Сфера применения ЭЦН
5. Назначение газосепаратора
Рекомендуем к прочтению: Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М., Недра, 1984 г
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ПОГРУЖНЫМИ ЭЛЕКТРОНАСОСАМИ
Установка погружного электроцентробежного насоса (ЭЦН) для добычи нефти состоит из погружной насосной установки (двигателя и насоса с гидрозащитой), кабельных линий, колонн труб, устьевого оборудования и наземного оборудования: трансформаторов и станций управления или комплектов оборудования. Характеристики погружных двигателей приведены в разделе 6.4; характеристики кабелей — раздел 6.5, а вспомогательного оборудования — раздел 6.6.
На примере У2ЭЦНИ6-350-1100 поясняются установочные символы. Здесь: У — установка; 2 (1) — номер модификации; Е — с приводом от погружного двигателя; Н — насос повышенной износостойкости (К — повышенная коррозионная стойкость); 6 (5; 5А) — установка; группа 350 – подача воды от насоса в оптимальном режиме (м3/сутки); 1100 – давление, создаваемое насосом в метрах водного столба.
Установка УЭЦН способна добывать пластовые жидкости с содержанием сероводорода до 1,25 г/л, в то время как традиционные варианты имеют содержание сероводорода не более 0,01 г/л. В устройствах УЭКНИ могут использоваться среды с содержанием механических примесей до 0,5 г/л. Обычное устройство – содержание механических примесей менее 0,1 г/л.
Установки группы 5 подходят для скважин с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм, группы 5А — 130,0 мм, группы 6 — 144,3 мм, а установки УЭЦП6-500-1100 и УЭЦП6-700-800 — диаметром не менее 148,3 мм мм.
Характеристики погружных центробежных насосов следующие.
рис. 6.1.1 – Общий чертеж скважинного оборудования с установленным погружным центробежным насосом
область применения электропогружных насосов – высокодебитные водонагнетательные глубокие и наклонные скважины с дебитом от 10 до 1300м3/сут и высотой подъема от 500 до 2000м. Межремонтный цикл ЭЦН составляет более 320 дней.
Модульные агрегаты погружных центробежных насосов типа УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для перекачивания скважинной продукции, содержащей нефть, воду, газы и механические примеси. Установка типа УЭЦНМ имеет стандартное исполнение, а типа УЭЦНМК – коррозионностойкое исполнение.
рис. 24. Установка погружного центробежного насоса:
1—Устьевое оборудование; 2—Точка подключения трансформатора; 4—Клапан обратный; 7—Кабель; 9—Газовая часть; модуль насоса сепаратора; 10 – модуль начальный; 12 – электродвигатель; 13 – термодавленная система
Установка (рисунок 24) состоит из погружной насосной установки, кабельных линий для насосных и компрессорных труб, спускаемых в скважину, и поверхностного электрооборудования (подстанции).
В зависимости от максимальных поперечных размеров водолазного снаряжения снаряжение делится на три группы состояния — 5А и 6:
— Установки группы 5 с поперечным размером 112 мм применяются в скважинах с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм;
— агрегаты группы 5А с поперечным размером 124 мм — в колодцах внутренним диаметром не менее 130 мм;
— Установка группы 6 с поперечным размером 140,5 мм — в колодцах внутренним диаметром не менее 148,3 мм.
условия применения электропогружных насосов для перекачки сред: жидкости с содержанием механических примесей не более 0,5 г/л, содержание свободного газа на всасывающем патрубке насоса не более 25 %, сероводород не более 1,25 г/л, влажность не более 99 %; ; pH пластовой воды в пределах 6¸8,5. Температура в месте расположения двигателя не превышает +90°С (в специальном термостойком исполнении может достигать +140°С).
Пример кода установки — УЭЦНМК5-125-1300 означает: УЭЦНМК — Установка электроцентробежных насосов модульного и коррозионностойкого исполнения; 5 — насосный агрегат; 125 — объем подачи, м.куб./сут. 1300 — создаваемое давление, м вод ст.; Искусство.
на картинке. На рисунке 24 представлена схема установки погружного центробежного насоса модульной конструкции, представляющего новое поколение оборудования данного типа, что позволяет индивидуально подобрать оптимальную схему установки из небольшого количества взаимозаменяемого оборудования в зависимости от параметров используемого оборудования хорошо модуль.
Данное устройство (принципиальная схема НПО «Борец», г. Москва на рисунке 24) предлагает оптимальный вариант прокачки скважин, который достигается наличием больших величин давления от каждого источника подачи. Агрегаты выпускаются с интервалами давления от 50¸100 до 200¸250 м, в зависимости от наличия интервалов, указанных в таблице. 7 Основные данные настройки.
Серийно выпускаемые ЭЦН имеют длину от 15,5 до 39,2 м и массу от 626 до 2541 кг в зависимости от количества модулей (секций) и их параметров.
В современных установках может быть включено от 2 до 4 модульных секций. В корпус сегмента вставлен набор ступеней, состоящий из рабочего колеса и направляющего аппарата, собранных на валу. Диапазон шагов 152¸393. Входной модуль представляет собой основание насоса, с входным отверстием и сетчатым фильтром, через который жидкость из скважины поступает в насос. В верхней части насоса имеется выступающая головка с обратным клапаном, к обратному клапану подсоединяется труба.
Насос (ЭЦНМ) представляет собой погружной центробежный модульный многоступенчатый вертикальный вариант.
Насосы также делятся на три группы состояния – 5А и 6; Диаметр корпуса 5-й группы — 92 мм, группы 5А — 103 мм, 6-й группы — 114 мм.
Часть насосного модуля (рисунок 25) состоит из корпуса 1, вала 2, группы ступеней (крыльчатка-3 и направляющий аппарат-4), верхнего подшипника 5, нижнего подшипника 6, верхней осевой опоры 7, головки 8, основания 9, двух ребер. 10 (применяется для защиты кабеля от механических повреждений) и резиновые кольца 11, 12, 13.
Рабочее колесо свободно перемещается по валу в осевом направлении и ограничено нижним и верхним направляющим аппаратом. Осевое усилие от рабочего колеса передается на нижнее кольцо из текстильного материала, а затем на кольцо направляющего аппарата. Часть осевой силы передается на вал из-за трения колеса о вал или из-за прилипания колеса к валу из-за отложения соли в зазоре или коррозии металла. Крутящий момент передается от вала к рабочему колесу через латунную шпонку (L62), установленную в канавке рабочего колеса. Шпонки расположены по всей длине колесного узла и состоят из секций длиной 400-1000 мм.
Направляющие шарнирно соединены друг с другом по периферийным частям, в нижней части корпуса они все опираются на нижний подшипник 6 (рис. 25) и основание 9, а сверху зажаты в корпусе верхним подшипником жилье.
Рабочее колесо и направляющие аппараты стандартного насоса изготовлены из модифицированного серого чугуна и радиационно-модифицированного полиамида; коррозионностойкий насос — из модифицированного чугуна ЦН16Д71ХШ типа «Нирезист».
Валы сегментного модуля и входного модуля насоса типового исполнения изготовлены из композитной коррозионностойкой высокопрочной стали ОЖ14Н7В и имеют на конце маркировку «НЖ» для насосов с повышенной коррозионной стойкостью – калиброванные из Н65Д29ЮТ-ИШ; стержень изготовлен из К-Монеля и имеет на конце маркировку «М».
рис. 25. Модульный сегментный насос:
1 — Корпус; 2 — Вал; 4 — Направляющее устройство; 5 — Верхняя опора; 7 — Верхняя осевая опора; 9 — Основание; – ребро 11, 12, 13 – резиновое кольцо
Муфты шлицевые предназначены для соединения валов модулей секций между собой, модуля секции с валом входного модуля (или валом газосепаратора), а также вала входного модуля с валом гидрозащиты двигателя.
Соединение между модулем, входным модулем и двигателем фланцевое. Соединения (кроме соединения модуля ввода с двигателем и соединения модуля ввода с газоотделителем) уплотнены резиновыми кольцами.
Для перекачки пластовых жидкостей, содержащих более 25% (до 55%) объемного свободного газа на входной сетке модуля насоса, подключают к насосу модуль газосепаратора (Рисунок 26).
рис. 26. Газоотделитель:
1 — головка; 3 — сепаратор; 4 — вал; 7 — направляющий аппарат; 9 — шнек; 11 — опора
Газоотделитель устанавливается между входным модулем и секционным модулем. Наиболее эффективными газосепараторами являются центробежные газосепараторы, в которых фазы разделяются в поле центробежных сил. При этом жидкость концентрируется в периферийной части газосепаратора, а газ концентрируется в центральной части газосепаратора и выбрасывается в затрубное пространство. Газосепараторы серии МНГ имеют максимальный расход 250¸500 куб.м/сут, коэффициент разделения 90% и вес от 26 до 42 кг.
Двигатель погружной насосной установки состоит из электродвигателя и устройства гидрозащиты. Электродвигатели (рис. 27) представляют собой погружные трехфазные, короткозамкнутые, двухполюсные, маслонаполненные, обычного и коррозионностойкого исполнения унифицированной серии ПЭДУ и обычного исполнения ПЭД Модерн серии Л. Давление в гидростатической рабочей зоне не должно превышать 20 МПа. Номинальная мощность 16–360 кВт, номинальное напряжение 530–2300 В, номинальный ток 26–122,5 А.
Рис. 27. Двигатель серии PEDU:
1—Муфта; 3—Головка; 5—Упорный подшипник; 7—Заглушка; 9—Ротор; 11—Фильтр; 12 — База
Целью гидрозащиты двигателя (рис. 28) является предотвращение проникновения пластовой жидкости в полость двигателя, компенсация изменений объема масла во внутренней полости, вызванных температурой двигателя, передача крутящего момента двигателя. Вал двигателя к валу насоса.
рис. 28. Водонепроницаемый:
а — открытого типа; б — закрытого типа
А — Верхняя комната Б — Нижняя комната;
1 — головка; 2 — торцовое уплотнение; 3 — верхний ниппель; 5 — средний ниппель; 7 — нижний ниппель; 9 — соединительная трубка
Первый состоит из двухкамерных протекторов П92, ПК92 и П114 (открытого типа). Верхняя камера заполнена тяжелой затворной жидкостью (плотностью до 2 г/см3, не смешивающейся с пластовыми флюидами и нефтью), а нижняя камера заполнена маслом МА-ПЕД, та же камера, что и двигатель. Камеры подключаются через трубки. Компенсирует изменения объема жидкого диэлектрика в двигателе за счет переноса изоляционной жидкости в устройстве гидрозащиты из одной камеры в другую.
Второй состоит из протекторов П92Д, ПК92Д и П114Д (закрытый вариант), в которых используются резиновые диафрагмы, их эластичность компенсирует изменения объема жидкого диэлектрика в двигателе.
Третий тип — гидрозащита 1Г51М и 1Г62 состоит из протектора, расположенного над двигателем, и компенсатора, соединенного с нижней частью двигателя. Система механического уплотнения обеспечивает защиту от попадания пластовых жидкостей в двигатель по валу. Мощность передачи гидрозащиты составляет 125×250 кВт, масса – 53×59 кг.
Система термоманометрии ТМС-3 предназначена для автоматического контроля работы погружных центробежных насосов и предотвращения нештатных условий эксплуатации (низкое давление на входе в насос и повышенная температура погружного двигателя) в процессе эксплуатации скважины. Есть подземная часть и надземная часть. Диапазон управляющего давления составляет 0–20 МПа. Диапазон рабочих температур от 25 до 105°C.
Общий вес 10,2 кг (см рисунок 24).
Кабельная сборка состоит из основного кабеля — круглого ПКБК (кабель с полиэтиленовой изоляцией, бронированный, круглый) или плоского кабеля — КПБП (рис. 29), через плоский кабель с муфтой кабельного ввода (удлинитель с удлинителем) для подключения к это муфта).
рис. 29. Кабель:
примерно; б – плоская; 1 – жила; 3 – оболочка; 5 – броня
Кабель состоит из трех жил, каждая с изоляцией и оболочкой из прорезиненной ткани и брони; Три изолированные жилы круглых кабелей скручены по спирали, а жилы плоских кабелей расположены параллельными рядами.
Кабели КФСБ с фторопластовой изоляцией рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающей среды до +160°С.
круглые кабели доступны диаметром от 25 до 44 мм. Размеры плоского кабеля от 10,1х25,7 до 19,7х52,3 мм. Номинальная строительная длина 850, 1000¸1800м.
Комплектация ШГС5805 обеспечивает включение погружного электродвигателя, дистанционное и программное управление ПЦН, работу в ручном и автоматическом режимах, отключение при перегрузке и отклонении напряжения питания выше 10% и ниже 15% от номинального значения, контроль тока и напряжения, а также пользователя Внешняя световая сигнализация аварийного отключения (включая встроенную систему измерения температуры).
Подстанция погружная насосная комплексная — КТППН предназначена для обеспечения электропитания и защиты двигателей погружных насосов мощностью одной скважины 16-125кВт (включительно). Номинальное высокое напряжение 6 или 10 кВ, диапазон регулирования среднего напряжения от 1208 до 444 В (трансформатор ТМПН100) и от 2406 до 1652 В (ТМПН160). Масса с трансформатором 2705 кг.
Комплектная подстанция КТППНКС предназначена для питания, управления и защиты четырех центробежных электронасосов с двигателями мощностью 16¸125 кВт для добычи нефти на скважинах, а также до четырех насосных агрегатов и мобильных токоприемников при проведении ремонтных работ. Электродвигатель обеспечивает питание. КТППНКС предназначен для эксплуатации в условиях Крайнего Севера и Западной Сибири.
ЭЦН (установка ЭЦН, установка электроцентробежного насоса) ЭЦН относится к погружной бесштанговой насосной установке.
Оборудование УЭЦН состоит из погружной секции, размещаемой вертикально в скважине через колонну насосно-компрессорных труб, и надводной секции, соединенной между собой погружными силовыми кабелями.
Погружное оборудование УЭЦН
Погружной частью оборудования УЭЦН является насосная установка, которая размещается вертикально в скважину через колонну насосно-компрессорных труб и состоит из погружного двигателя (погружного двигателя), устройства гидрозащиты, модуля приема жидкости, самого УЭЦН, чека клапан, и дренажный (дренажный) клапан.
Корпус всех компонентов погружной части УЭЦН представляет собой трубу с фланцевыми соединениями, входящими друг в друга, за исключением обратного клапана и сливного клапана, навинченных на трубу. Длина водолазной части в собранном виде может достигать более 50 метров. Погружная часть оборудования также представляет собой погружной бронированный трехжильный кабель, длина которого напрямую зависит от глубины залегания погружной части электропогружного насоса.
Электроцентробежные насосы, применяемые в нефтедобыче, представляют собой многоступенчатые, часто многосекционные конструкции. Часть насосного модуля состоит из корпуса, вала, ступенчатой группы (крыльчатка и направляющий аппарат), верхнего и нижнего радиальных подшипников, осевой опоры, головки и основания. Ступень в сборе с валом, радиальными подшипниками и осевыми опорами размещена в корпусе и зажата торцами. Конструкция насоса различается конструкцией и количеством материалов рабочего органа, корпусных деталей, пар трения и радиальных подшипников.
Структура условного обозначения ЭЦН
Сегодня освоение новых нефтяных месторождений со сложными условиями добычи и применение технологий повышения нефтеотдачи пластов на разрабатываемых месторождениях привели к сокращению циклов капитального ремонта традиционного нефтедобывающего оборудования, в том числе ЭЦН. Данный факт требует от производителей расширения номенклатуры выпускаемого ими оборудования с учетом условий конкретной скважины. В связи с этим выпускаются новые модели ЭЦН, отличающиеся конструктивными особенностями рабочего механизма, технологии плавки и материалов изготовления, расположения осевых и радиальных опор и т д. Все эти характеристики отражены в обозначениях моделей насосов, и хотя для такого оборудования установлены национальные стандарты, каждый производитель обычно создает обозначения моделей насосов согласно своим техническим условиям.
Пример условных обозначений (после принятия ГОСТ Р 56830-2015 «Установка электропластинчатых насосов в подземных шахтах»):
Примеры обозначений (до принятия ГОСТ Р 56830-2015):
Некоторые производители используют следующее обозначение ESP-5A-45-1800(3026),
В скобках указана скорость, с которой должен работать ESP для достижения заданных характеристик и давления.
Производители ESP в США используют разные структуры названий для своих продуктов, например:
ТД-650 (242-й) или ДН-460 (366-й)
В большинстве случаев это специально разработанный двигатель, асинхронный трехфазный двухполюсный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель заправлен маловязким маслом, которое смазывает подшипники ротора и передает тепло стенкам корпуса двигателя и промывается потоком скважинной продукции. SED представляет собой привод ESP, который преобразует электрическую энергию, подаваемую сверху по кабелям в зону подвеса установки, в механическую энергию вращения для насоса.
Гидравлическая защита – устройство, предназначенное для предотвращения попадания пластовой жидкости в полость двигателя, компенсации теплового расширения нефти и передачи крутящего момента на вал центробежного насоса.
Нижний конец вала соединяется с валом двигателя (ротора), а верхний конец соединяется с валом насоса при установке в скважине.
Водоохрана выполняет следующие функции:
Модуль приёма жидкости
Пластовая жидкость поступает в рабочую ступень электропогружного насоса через приемное отверстие в нижней части насосной установки, по этой причине в некоторых установках нижняя часть электропогружного насоса снабжена приемным отверстием; в большинстве случаев это так. Устройства ЭЦН оснащены отдельным блоком приема жидкости, называемым приемным или входным модулем. Вал приемного модуля имеет шлицевую муфту, которая соединена с валом гидрозащиты снизу и сверху с валом в нижней части ЭЦН, так что при работе ЭЦН происходит вращение двигателя ротор – вал и гидрозащита передаются на насос через эту деталь устройства. Помимо приема пластовых жидкостей и передачи вращения, установка предназначена для фильтрации механических примесей из пластовых жидкостей и выполняет функции узла стабилизации газа. Исходя из вышеперечисленных функций, агрегаты забора жидкости можно разделить на следующие группы:
Схема приемного модуля ESP
Ниже указан простейший агрегат, основная задача которого – поступление пластовой жидкости в камеру насоса и передача крутящего момента от двигателя к ЭЦН. Он состоит из основания (1) с отверстиями для прохода пластовых жидкостей и вала (2). Эти отверстия закрыты приемной сеткой (3) для предотвращения их засорения. Обычно длина приемного модуля не превышает 500 мм, диаметр корпуса соответствует диаметру корпуса насосной части и, как и ЭЦН, классифицируется по размеру.
При установке ЭЦН в скважину приемный модуль устанавливается между устройством гидрозащиты и устройством ЭЦН или газостабилизации (при отсутствии предназначенного для этого приемного отверстия), в нижней части основания имеется фланец; со сквозным отверстием, с Для подключения к корпусу протектора на верхнем конце имеются глухие резьбовые отверстия, в которые вкручиваются шпильки, для подключения к фланцу блока, установленного за приемным модулем.
Устройство, снижающее влияние механических примесей на работу ЭЦН. Может быть установлен в виде модуля между гидрозащитой и нижней частью УЭЦН, где вся фильтрующая поверхность устройства является зоной приема пластовых жидкостей. При этом погружной фильтр имеет в своей конструкции вал, удерживающий пластовую жидкость. Передает вращение ротора двигателя насосной секции, которая помимо фильтрации пластовой жидкости выполняет те же функции, что и приемный модуль.
Погружной фильтр также может представлять собой модуль, подвешиваемый под всем агрегатом. В данном случае фильтр представляет собой не модуль приема жидкости, а дополнительное подвесное устройство.
Устройство, работающее на входе в насос, снижающее негативное воздействие газовых факторов за счет отделения газовой фазы от образующихся пластовых флюидов. Пластовая жидкость через приемное отверстие поступает во вращающийся шнек, что ускоряет ее движение, а затем проходит через рабочее колесо, «растрясающее» жидкость до дегазации, и поступает в сепарационный барабан, где под действием центробежной силы происходит выделение более тяжелых фаз. (жидкие и механические примеси) отбрасываются на периферию, перемещаются к насосной ступени по специальным каналам, более легкая газовая фаза консолидируется в центре барабана и по специальным каналам направляется в затрубное пространство скважины.
Газоотделитель в ЭЦН устанавливается вместо входного модуля и состоит из следующих частей:
Газоотделитель обеспечивает стабильную работу насоса при содержании газа в экстрагируемой смеси на входе до 55%.
Так же, как и газосепаратор, это устройство, снижающее вредное влияние газовых факторов на работу ЭЦН, но в отличие от газосепаратора оно не разделяет на жидкую и газовую фазы, а смешивает выделяющиеся газы в вместе. Жидкость становится гомогенной эмульсией без перемещения газа в кольцевое пространство.
Внешне эти устройства схожи, за исключением того, что газоотводное отверстие для газодиспергатора отсутствует, а внутри него вместо сепаратора находится набор рабочих элементов для перемешивания экстрагируемой смеси.
КПД этого устройства значительно ниже, чем у газосепаратора, но при использовании в сочетании с газосепаратором оно способно обеспечить стабильную работу ЭЦН при содержании газа на входе до 75%.
Предотвращает вытеснение столба жидкости, находящегося в трубе, и тем самым предотвращает вращение ESP в обратном направлении
Устройство, используемое для удаления жидкости из колонны НКТ при подъеме погружного электронасоса. Представляет собой соединение труб длиной не более 30 сантиметров по корпусу, с внутренней резьбой сверху, с наружной резьбой снизу и соответствующей резьбе маслопровода. Дренажный механизм представляет собой съемную арматуру, обычно латунную, выступающую во внутреннее пространство агрегата и имеющую полость, переходящую в отверстие в затрубном пространстве скважины.
Погружной телеметрический датчик
Прибор для измерения текущих рабочих параметров и параметров выходной жидкости ЭЦН. Установлен на базе PED. Измеряются и передаются в блок наземной телеметрии ТМСН следующие параметры: сопротивление изоляции, температура обмотки двигателя, вибрация, давление на входе в насос, температура жидкости и др.
Кабельные трассы предназначены для подачи переменного напряжения от земли к погружному электродвигателю установки.
Кабельная трасса состоит из основного кабеля (плоского или круглого) и плоского удлинительного кабеля, подключаемого к нему через кабельный ввод.
Основной кабель соединяется с удлинителем с помощью неразъемной муфты (муфты). Сращивания также можно использовать для соединения участков основного кабеля для получения необходимой длины.
Внешние размеры удлинителя уменьшены по сравнению с основным кабелем.
Муфта кабельного ввода обеспечивает герметичное соединение кабеля с двигателем.
В зависимости от температуры и агрессивности перекачиваемой среды выпускаются кабели с разным уровнем изоляции. Современные кабели могут работать при температуре до 200 °С и напряжении до 4000 В.
Эта часть статьи еще не написана.
Помощь в написании Википедии можно найти здесь. (30 ноября 2016 г)
НКТ используются для добычи жидкостей и газов из скважин, закачки воды и сжатия воздуха (газа)
СУ (Станция управления)
Станция управления погружным насосом с 18-импульсным выпрямителем
Станция управления обеспечивает электропитание, контролирует работу водолазного аппарата и защищает его от нештатных условий эксплуатации.
Современные станции управления могут быть оснащены тиристорными преобразователями для бесступенчатого регулирования частоты вращения вала насоса, что позволяет плавно регулировать расход и давление устройства и обеспечивает плавный пуск двигателя после остановки (без толчков.
Станция управления обеспечивает контроль, индикацию и регистрацию основных параметров работы устройства, а также отключает двигатель при перегрузке/недогрузке, падении сопротивления изоляции и т.п.
В течение последних 20 лет на станциях управления успешно используются транзисторные преобразователи частоты IGBT в качестве регуляторов скорости двигателей погружных насосов. Они более совершенны, чем тиристорные преобразователи, и имеют более высокий КПД. В связи с появлением требований по ограничению техническими средствами выброса гармонических составляющих тока с током потребления более 16 А, пост управления может быть оборудован входным активным фильтром гармоник LCL или LCL. Некоторые производители станций управления не используют фильтры в выпрямителе преобразователя частоты, а используют 18-импульсные схемы для достижения аналогичных эффектов в области фильтрации при меньших затратах станции.
трансформаторы масляные погружные насосные напряжением 3 кВ и 6 кВ предназначены для повышения напряжения после низковольтных станций управления.
TMPS создает серьезную проблему, которую в настоящее время пытаются обойти: хотя векторное управление более энергоэффективно и точно, двигатели ESP могут управляться только скалярно.
Сегментированный центробежный насос
