Оборудование для бесштанговой эксплуатации скважин.
Главной отличительной особенностью бесштанговых глубинных насосов (БШГН) является отсутствие механической связи между наземным приводом и самим насосом, как это имеет место в установке штангового глубинного насоса.
Наиболее обширную и потому первую группу в классе бесштанговых насосов составляют установки электроцентробежных насосов (УЭЦН).
Ко второй группе относятся установки электродиафрагменных насосов (УЭДН), в которых подача жидкости производится колеблющейся гибкой диафрагмой. Область их использования - малодебитные скважины.
Третью группу составляют установки электровинтовых насосов (УЭВН). Их доля в общем балансе добычи нефти в настоящее время незначительна.
Четвертую группу составляют установки гидропоршневых насосов (УГПН), они получили пока ограниченное применение на Российских промыслах.
Пятую группу составляют установки струйных насосов (УСН), разработанные и испытанные в настоящее время на промыслах.
Рассмотрим каждую из перечисленных групп бесштанговых насосов.
УЭЦН
Установка предназначена для подъема жидкости с содержанием в ней воды на более 99%, механических примесей не более 0,01%, с температурой не более 90 оС. Насосы повышенной износостойкости допускают содержание механических примесей 0,05%. Средний дебит установки составляет 100…500 м3/сут., дебит 40-1000 м3/сут, напор насоса от 550 м и выше (550-1800 м – отечественные насосы).
К подземному оборудованию относятся:
а) электроцентробежный насос, являющийся основным исполнительным узлом установки (ЭЦН)
б) погружной электродвигатель (ПЭД), являющийся приводом насоса
в) система гидрозащиты, осуществляющая защиту ПЭД от попадания в него пластовой жидкости и состоящая из протектора и компенсатора
г) токоведущий кабель, служащий для подачи электроэнергии к ПЭД
д) насосно-компрессорные трубы (НКТ), являющиеся каналом, по которому добываемая жидкость поступает от насоса на дневную поверхность
е) клапан обратный, исключающий переток жидкости из НК'Г через насос во время остановки насоса и его обратное вращение, облегчает запуск двигателя
ж) клапан сливной, обеспечивающий выход жидкости из НКТ перед подъемом установки.
К наземному оборудованию относятся:
а) устьевая арматура, служащая для направления и регулирования дебита поступающей жидкости из скважины и герметизации устья и кабеля
б) станция управления погружным двигателем, осуществляющая запуск, контроль и управление работой УЭЦН
в) трансформатор, предназначенный для регулирования величины напряжения, подаваемого к ПЭД
г) подвесной ролик, служащий для подвески и направления кабеля в скважину при спускоподъемных операциях.
1-компенсатор, 2-погружной электродвигатель ПЭД, 3-протектор, 4-ЭЦН, 5-плоский кабель, 6-обратный клапан, 7-сливной клапан, 8-стальные пояса, 9-круглый кабель, 10-колонна НКТ, 11-устьевое оборудование, 12-станция управления, 13-трансформатор
Отечественная промышленность освоила и в настоящее время выпускает более 300 типоразмеров УЭЦН. Каждый типоразмер имеет определенный шифр.
Например, УЭЦНМ5 - 125 - 1200 обозначает: У - установка, Э - привод от электродвигателя, Ц - центробежный, Н - насос, М - модульного исполнения, 5 - группа насоса (диаметр обсадной колонны), 125-подача насоса (м3/сут), 1200 напор (м). Буквы К, Т, И в шифре обозначают соответственно коррозионностойкое, теплостойкое или износостойкое исполнение.
Типоразмеры Российских УЭЦН приведены в таблице.
ЭЦН
Электроцентробежный насос (ЭЦН) является основным узлом установки. В центробежном насосе перекачиваемая жидкость получает напор на лопатках быстровращающегося рабочего колеса. При этом происходит превращение кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию давления.
Поскольку ЭЦН - центробежный насос, созданный для эксплуатации нефтяных скважин, это повлекло за собой ряд конструктивных особенностей, присущих только этому классу насосов, а именно:
|
|
а) насос должен иметь минимальные габариты, ограничиваемые диаметром скважин;
б) насос должен иметь широкий диапазон производительностей и напоров;
в) насос подвешивается в вертикальном положении и недоступен осмотру и обслуживанию.
Основными конструктивными элементами ЭЦН являются:
рабочее колесо, направляющий аппарат, вал, корпус, гидравлическая пята, уплотнения, подшипники.
Рабочее колесо является основным рабочим органом насоса. Оно выполнено в виде двух дисков - переднего (по ходу жидкости) с отверстием большого диаметра в центре и заднего - сплошного диска со ступицей (втулкой в центре), через которую проходит вал.
Диски расположены на некотором расстоянии один от другого, а между ними находятся лопатки, отогнутые назад по направлению вращения колеса. Колеса ЭЦН изготовляют из легированного чугуна, полиамидной смолы, углепластика и других материалов.
Направляющий аппарат предназначен для изменения направления потока жидкости и преобразования скоростной энергии в давление. Он состоит из двух неподвижных дисков с лопатками, напоминающими лопатки рабочего колеса, закрепленных неподвижно в корпусе насоса. Лопасти направляющего аппарата направлены противоположно от лопастей рабочего колеса.
Рабочее колесо, совместно с направляющим аппаратом, образует ступень насоса. Каждая ступень развивает напор 4-7 м.
Учитывая, что глубина, с которой приходится поднимать нефть, достигать 1,5-2 км. и более, можно рассчитать потребное количество ступеней для конкретного насоса.
Таким образом, электроцентробежный насос является многоступенчатым и, кроме того, секционным, так как в один корпус большое количество ступеней установить невозможно.
Ступень насоса: 1-вал, 2-шпоночный паз, 3-шайба, 4-рабочее колесо, 5-направляющий аппарат
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес. Длина и диаметр вала регламентируется габаритами насоса. Вал ЭЦН работает в весьма жестких условиях, так как имеет небольшой диаметр (17-25 мм), значительную длину (до 5000 мм) и несет не себе большое количество рабочих колес (до 300).
Материалом для валов являются легированные стали.
Валы отдельных секций насоса, а также его модулей соединяются с помощью шлицевых муфт.
Опорами вала являются радиальные подшипники скольжения, установленные верхней и нижней части корпуса.
Ротор насоса - собранные на валу и вращающиеся вместе с ним рабочие колеса.
Корпус насоса - специальная труба, диаметры которой у современных насосов составляют 86,92,103 и 114 мм, а длина зависит от числа собранных в ней ступеней.
Корпус сверху заканчивается резьбой, с помощью которой он присоединяется к колонне НКТ, и ловильной головкой, обеспечивающей захват насоса при его падении в скважину.
Снизу корпус снабжен фильтром и присоединительными фланцами для соединения с очередной секцией или протектором. Новые насосы соединяются со своими узлами с помощью быстро сборных байонетных соединений.
Уплотнения в ЭЦН представлены сальником, расположенным в нижней части насоса, представляющим набор колец, выполненных из свинцовой ваты с графитом. В связи с созданием новой гидрозащиты изменилась и функция сальника, которая теперь сводится к предотвращению попадания механических примесей из насоса в протектор.
Кроме того, соединяемые между собой на резьбе части корпуса насоса снабжены уплотнительными кольцами круглого сечения.
Гидравлическая пята предотвращает движение ротора насоса от действия силы, направленной вниз, возникающей при выбросе жидкости. Защищает вал от осевых усилий.
Принцип действия насоса.
Насос работает следующим образом.
Скважинная жидкость через сетку фильтра поступает в полость направляющего аппарата, а затем - в рабочее колесо. Далее движение жидкости следует по такой же схеме: «аппарат - колесо».
На выходе из последнего рабочего колеса жидкость приобретает необходимый напор и выбрасывается в корпус модуля, а затем в головку и присоединенные к ней НКТ.
Маркировка:
ЭЦНС5 - 125 - 1200 обозначает: Э - привод от электродвигателя, Ц - центробежный, Н - насос, С - секционного исполнения, 5 - группа насоса (диаметр обсадной колонны), 125-подача насоса (м3/сут), 1200 напор (м). Буквы К, Т, И в шифре обозначают соответственно коррозионностойкое, теплостойкое или износостойкое исполнение.
ПЭД
В качестве привода электроцентробежного насоса используется асинхронный маслонаполненный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В соответствии со спецификой эксплуатации ПЭД выполнен цилиндрическим и сильно развит в длину.
Отечественная промышленность освоила выпуск 18 типов ПЭД мощностью от 12 до 300 кВт, с диаметрами корпусов 96,103,117, 123, 130 мм для колонн диаметром 112; 121,7; 123,7; 144,3; 148,3 мм.
Основными узлами ПЭД являются статор, ротор, опорная пята, вал. Назначение статора и ротора и принцип их работы аналогичны электродвигателю обычной (наземной) конструкции.
Положение ПЭД в скважине - вертикальное, поэтому нормальная его работа обеспечивается опорной пятой и подшипниками скольжения, расположенными на валу и фиксируемыми в статоре ПЭД. Вал имеет сквозное отверстие, через которое циркулирует масло, принудительно перекачиваемое турбинкой. Масло смазывает подшипники и охлаждает ПЭД.
Напряжение на обмотку статора подается через специальный герметичный кабельный ввод.
Погружной двигатель имеет следующую маркировку:
ПЭДС90-117МВ5
что означает: П - погружной, Э - электрический, Д - двигатель, С - секционный, 90 - мощность в кВт, 117-диаметр корпуса в мм, М - модульное исполнение, В - климатическое исполнение, 5-диаметр обсадной колонны (дюймы).
Погружной электродвигатель:
1 - шлицевая муфта; 2 - головка; 3 - пята; 4 - подпятник; 5 - колодка кабельного ввода; 6 - турбинка; 7 - радиальные подшипники скольжения; 8 - статор; 9 -пакет магнитных жестей; 10 - ротор; 11 - вал; 12 - корпус; 13 - масляный фильтр; 14-основание.
Система гидрозащиты
Под гидрозащитой понимают устройства, противодействующие проникновению пластовой жидкости в полость двигателя и компенсирующие температурное расширение масла в ПЭД.
Промышленность выпускает гидрозащиту, состоящую из двух узлов -компенсатора (монтируется ниже ПЭД) и протектора (монтируется между ЭЦН и ПЭД).
Компенсатор служит для передачи давления скважинной жидкости в ПЭД и компенсации расхода масла.
Представляет собой эластичную резиновую диафрагму,
сообщающуюся с
полостью ПЭД со скважиной через канал. При этом на нее
воздействует скважинное давление, передающееся в полость ПЭД
через канал, что исключает возникновение перепада давлений
между скважиной и полостью ПЭД, и защищает
его от пластовой
жидкости.
Протектор выполняет функцию защитной камеры со стороны насоса за счет наличия в нем торцового уплотнения, предотвращающего переток жидкости. Узел гидропяты обеспечивает разгрузку осевых сил со стороны насоса, а диафрагменные полости, заполняемые маслом, сообщаются с двигателем. Они компенсируют расход масла, защищают ПЭД от попадания пластовой жидкости.
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
В методической разработке представлены следующие вопросы:
1) комплектность установки электро-центробежного насоса
2) характеристика подземного оборудования: насоса ЭЦН, двигателя ПЭД, гидрозащиты ГД
3) характеристика наземного оборудования: устьевое оборудование АУЭ, станция управления, трансформатор
4) принцип действия установки электро-центробежного насоса, насоса ЭЦН
5) маркировка установки электро-центробежного насоса, насоса ЭЦН, двигателя ПЭД, гидрозащиты ГД, устьевого оборудования ГД
6) классификация электро-центробежного насоса по типу исполнения и поперечному габариту
6 656 297 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Шестернева Марина Анатольевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Курс повышения квалификации
72/180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.