Техническая часть
Оборудование УЭЦН
Погружные центробежные насосы применяют в скважинах для откачки пластовой жидкости, в том числе с сероводородом, а также механическими примесями.
Установки погружных центробежных насосов УЭЦНМ и УЭЦНМК по сравнению с ранее выпускавшимися установками имеют преимущества:
возможность более точного подбора оборудования к технологическим
режимам скважины и последовательное обеспечение работы
оборудования в режимах, близких к оптимальным;
повышенные параметры надежности;
снижение энергетических затрат за счет оптимального подбора установки к конкретным параметрам скважин;
расширение области применения по газосодержанию на приеме насоса за счёт использования насосного газосепаратора.
Установки предназначены для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.
Установка состоит из погружного насосного агрегата, кабельной линии , спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах, наземного электрооборудования (трансформаторной подстанции) (рис 4.1).
Погружной насосный агрегат включает в себя двигатель (электродвигатель с гидрозащитой) и насос, над которым устанавливается обратный и сливной клапаны.
Кабельная линия служит для подвода напряжения к двигателю, состоит из основного питающего кабеля и плоского удлинителя с муфтой. Кабель прикреплен к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами.
Оборудование устья скважины обеспечивает подвеску колонны насосно-компрессорных труб с насосным агрегатом и кабелем на фланце обсадной колонны, герметизацию затрубного пространства, отвод пластовой жидкости в трубопровод.
Трансформаторная подстанция (трансформатор и комплектное устройство) преобразует напряжение промысловой сети до оптимальной величины на зажимах электродвигателя с учетом потерь напряжения в кабеле и обеспечивает управление работой насосного агрегата установки и ее защиту при аномальных режимах.
В зависимости от максимального поперечного габарита погружного агрегата установки разделяют на три условные группы - 5, 5а и 6:
установки группы 5 поперечным габаритом 112мм. Применяют в скважинах с колонной обсадных труб внутренним диаметром не менее 121,7мм;
установки группы 5А поперечным габаритом 124мм - в скважинах внутренним диаметром не менее 130мм;
установки группы 6 поперечным габаритом 140,5мм в скважинах внутренним диаметром не менее 148,3мм.
Насосы, также как и установки, подразделяются на три условные группы - 5, 5А и 6. Диаметры корпусов насосов группы 5 - 92мм, группы 5А - 103мм, группы 6-114мм.
Насосы изготовляют в двух исполнениях:
обычное - для откачки жидкости с содержанием сероводорода до 0,01г/л (насосы типа ЭЦНМ);
коррозионно-стойкое - для откачки жидкости с содержанием сероводорода до 1,25г/л (насосы типа ЭЦНМК).
Насос состоит из входного модуля, модуля-секции (таких модулей может быть до трех) и модуля-головки.
Соединение модулей между собой и входного модуля с двигателем - фланцевое. Уплотнение соединений осуществляется резиновыми кольцами.
Соединение валов всех модулей, а так же с валом входного модуля, вала входного модуля с валом гидрозащиты двигателя осуществляется при помощи шлицевых муфт.
Модуль-головка (рис 4.2) представляет собой корпус, с одной стороны которого имеется внутренняя коническая резьба для подсоединения обратного клапана, с другой - фланец для подсоединения к модулю-секции. Имеются два ребра, прикрепленные к корпусу модуля-головки, и резиновое кольцо для герметизации соединения модуля-головки с модулем-секцией.
Ребра предназначены для защиты плоского кабеля от механических повреждений о стенку обсадной колонны при спуске и подъеме насосного агрегата.
Модуль-секция (рис 4.3) состоит из корпуса, вала, пакета ступеней (рабочих колес и направляющих аппаратов), верхнего и нижнего подшипников, верхней осевой опоры, головки, основания, двух ребер и колец.
Входной модуль (рис 4.4) имеет основание с отверстиями для ;прохода пластовой жидкости, подшипниковыми втулками и сеткой, вал с защитными втулками и шлицевую муфту для соединения вала модуля с валом гидрозащиты. Верхний конец входного модуля присоединен к модулю-секции, нижний - к гидрозащите двигателя.
Двигатель - асинхронный, погружной, трехфазный, короткозамкнутый, двухполюсный, маслонаполненный; в обычном и коррозионно-стойком исполнениях унифицированной серии ПЭДУ (рис.4.5) и в обычном исполнении по модернизации ПЭД 163.000 ТУ (рис 4.6).
Климатическое исполнение - В, категория размещения - 5 по ГОСТ 15150-69. Электродвигатель содержит статор, ротор с тоководом, основание с фильтром. Статор представляет собой цилиндрическую трубу, в которую запрессован магнитопровод. Обмотка - однослойная протяжная катушечная в виде провода с теплостойкой изоляцией.
Ротор - короткозамкнутый многосекционный, состоит из пустотелого вала, на котором собраны магнитные сердечники, чередующиеся с подшипниками скольжения.
Токовод состоит из изоляционной колодки, к которой подведены выводные провода с наконечниками от обмотки.
В основании электродвигателя предусмотрены клапан для закачки масла в электродвигатель и его слива, а также фильтр для очистки масла от механических примесей.
Гидрозащита предназначена для предохранения внутренней полости электродвигателя от попадания пластовой жидкости, а также компенсации температурных изменений объема масла и его расхода. Гидрозащита представляет собой протектор, установленный между электродвигателем и насосом. Гидрозащита может быть изготовлена в трех конструктивных исполнениях:
протектор П92, ПК92 и П114 (рис 4.7) состоит из двух камер. Верхняя камера заполнена тяжелой барьерной жидкостью, нижняя - маслом МА-ПЭД, что и полость электродвигателя;
протектор П92Д, ПК92Д и П114Д (рис 4.8) состоит из двух камер, образованных эластичными элементами (резиновыми диафрагмами) и заполненных жидкостью электродвигателя.
гидрозащита 1Г51м состоит из протектора (рис 4.9), размещенного над электродвигателем, и компенсатора (рис 4.10), присоединяемого к нижней части электродвигателя.
Система торцовых уплотнений обеспечивает защиту от попадания пластовой жидкости по валу внутрь электродвигателя.
Кабельная линия - кабель в сборе, намотанный на кабельный барабан.
Кабель в сборе (рис 4.11) состоит из основного кабеля (круглого или плоского типа) и присоединенного к нему плоского кабеля с муфтой кабельного ввода (удлинитель с муфтой).
Кабель состоит из трех жил, каждая из которых имеет слой изоляции и оболочку, подушки из прорезиненной ткани и брони. Три изолированные жилы кабеля круглого типа скручены по винтовой линии, а плоского типа уложены параллельно в один ряд.
Кабель в сборе имеет унифицированную муфту кабельного ввода КЗ 8 (К46) круглого типа. Муфта представляет собой металлический корпус, в котором герметично заделаны изолированные жилы плоского кабеля с помощью резинового уплотнителя.
К токопроводящим жилам прикреплены штепсельные наконечники.
Модули насосные - газосепараторы (МНГ) (рис 4.12) предназначены для уменьшения объемного содержания свободного газа на приеме насоса.
Газосепараторы устанавливают между входным модулем и модулем-секцией.
Газожидкостная смесь через сетку и отверстия входного модуля поступает в полость шнека и рабочих органов. Под напором газожидкостная смесь поступает во вращающуюся камеру сепаратора, снабженную радиальными ребрами, где под действием центробежных сил газ отделяется от жидкости. Далее жидкость с периферии камеры сепаратора поступает по пазам переводника на прием насоса, а газ через наклонные отверстия отводится в затрубное пространство.
Трансформаторы обеспечивают питание погружных двигателей от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6000В, работают на открытом воздухе в районах с умеренным и холодным климатом.
Трансформатор ТМПН состоит из магнитопровода стержневого типа, обмоток высокого и низкого напряжения, бака, заполняемого трнсформаторным маслом, крышки с вводами и приводами, переключателей, расширителя с маслоуказателями и воздухоосушителем и переключателем ответвлений обмоток высокого напряжения. Для герметизации разъемных частей трансформатора применяют уплотнения из маслостойкой резины.
Комплектные устройства обеспечивают включение и выключение погружных двигателей, дистанционное управление, работу в ручном и автоматическом режимах, отключение при перегрузке и отклонении напряжения питающей сети выше 10% или ниже 15% от номинального, контроль тока и напряжения, а также наружную световую сигнализацию об аварийном отключении.
Комплектное устройство ШГС5805-49АЗУ1 размещено в металлическом шкафу двустороннего обслуживания. Комплектное устройство КУПНА 83-29А2У1 состоит из высоковольтного шкафа управления двустороннего обслуживания с передними дверьми и задним заграждением и низковольтного ящика управления. Комплектное устройство КУПНА 700 представляет собой утепленную кабину контейнерного типа, в которую встроено не холодостойкое электрооборудование, состоящее из высоковольтного отсека и коридора обслуживания.
Комплектная трансформаторная подстанция КТППН-82 - двухшкафная конструкция на салазках, включает в себя: двадцатиступенчатый трансформатор, преобразующий напряжение 6 или 10 кВ в напряжение, необходимое для погружного двигателя; высоковольтную часть в виде разъединителя, предохранителей, вакуумного контактора, трансформаторов тока и напряжения; низковольтное, комплектное устройство для управления электронасосом и его защиты. Комплектная трансформаторная подстанция КТППНКС представляет собой кабину с встроенными шкафами высокого и низкого напряжения, шкафами ввода и управления, четырьмя силовыми шкафами. Пять силовых трансформаторов установлены рядом с кабиной.
На основании сделанного анализа можно сделать вывод, что нефтяная промышленность располагает достаточно широким ассортиментом узлов и комплектаций насосных установок, обеспечивающих широкий диапазон эксплуатационных характеристик скважин.
Вместе с тем имеется целый ряд причин, снижающих эффективность использования установок электроцентробежных насосов в работы в скважинах. Среди таких причин можно выделить следующие:
отсутствие достаточно совершенных и универсальных методик подбора УЭЦН.
отсутствие надежных аппаратных методов контроля за работой, как узлов, так и установки в целом в процессе ее эксплуатации в скважине.
Схема установки ЭЦН
Рис. 4.1