Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН)

Газосепараторы 1 МНГК5, МНГ5а – повышенной коррозионной стойкости.

Модули насосные устанавливаются  между входным модулем и модулем-секцией

погружного насоса.

Погружной насос, электродвигатель, и  гидрозащита соединяются между собой

фланцами и шпильками. Валы насоса, двигателя и протектора имеют  на концах

шлицы и соединяются шлицевыми  муфтами.

Комплектующие подъемы и оборудование установок ЭЦН приведены в  приложении 2.

     1.1.3.Технические характеристика ПЭД

Приводом погружных центробежных насосов служит специальный маслозаполненный

погружной ассинхронный электродвигатель трехфазного переменного тока с

короткозамкнутым ротором вертикального  исполнения типа ПЭД. Электродвигатели

имеют диаметры корпусов 103, 117, 123, 130, 138 мм. Поскольку диаметр

электродвигателя ограничен, при  больших мощностях двигатель  имеет большую

длину, а в некоторых случаях  выполнения секционным. Так как электродвигатель

работает погруженным в жидкость и часто под большим гидростатическим

давлением, основное условие надежной работы – его герметичность (см. рисунок

1.3).

ПЭД заполняется специальным маловязким, высокой диэлектрической прочности

маслом, служащим как для охлаждения, так и для смазки деталей.

Погружной электродвигатель состоит  из статора, ротора, головки, основания.

Корпус статора изготавливается  из стальной трубы, на концах которой

предусмотрена резьба для подсоединения  головки и основания двигателя.

Магнитопровод статора собирается из активных и немагнитных шихтованных

жестей, имеющих пазы, в которых располагаются обмотка. Обмотка статора может

быть однослойной, протяжной, катушечной или двухслойной, стержневой,

петлевой. Фазы обмотки соединены.

Активная часть магнитопровода совместно с обмоткой создает в

электродвигателей вращающееся магнитное  поле, а немагнитная часть служит

опорами для промежуточных подшипников  ротора. К концам обмотки статора

припаивают выводные концы, изготовленные  из многожильной медного провода с

изоляцией, имеющий высокую электрическую и механическую прочность. К концам

припаивают штежельные гильзы, в которые входят наконечники кабеля. Выводные

концы обмотки соединяют с кабелем  через специальную штежельную колодку

(муфту) кабельного ввода. Токоввод двигателя может быть и ножевого типа.

Ротор двигателя короткозамкнутый, многосекционный. В его состав входят вал,

сердечники (пакеты ротора), радиальные опоры (подшипники скольжения). Вал

ротора выполнен из пустотелой калиброванной стали, сердечники из листовой

электротехнической стали. Сердечники набираются на вал, чередуясь с

радиальными подшипниками, и соединены с валом шпонками. Набор сердечников на

валу затянуть в осевом направлении  гайками или турбинкой. Турбинка служит для

принудительной циркуляции масла  для выравнивания температуры двигателя  на

длине статора. Для обеспечения  циркуляции масла на погружной поверхности

магнитопровода имеются продольные пазы. Масло циркуляцией через эти пазы,

фильтра в нижней части двигателя, где оно очищается, и через  отверстие в

валу. В головке двигателя расположены пята и подшипник. Переводник в нижней

части двигателя служит для размещения фильтра, перепускного клапана и  клапана

для закачки масла в двигатель. Электродвигатель секционного исполнения

состоит из верхней и нижней секций. Каждая секция имеет такие же основные

узлы. Технические характеристики ПЭД приведены в приложении 3.

     1.1.4.Основные технические данные кабеля

Подвод электроэнергии к электродвигателю установки погружного насоса

осуществляется через кабельную  линию, состоящую из питающего кабеля и муфты

кабельного ввода для сочленения с электродвигателем.

В зависимости от назначения в кабельную  линию могут входить:

Кабель марок КПБК или КППБПС – в качестве основного кабеля.

Кабель марки КПБП (плоский)

Муфта кабельного ввода круглая  или плоская.

Кабель КПБК состоит из медных однопроволочных или многопроволочных жил,

изолированных в два слоя полиэтиленом высокой прочности и скрученных между

собой, а также подушки и брони.

Кабели марок КПБП и КППБПС в  общей шланговой оболочке состоят  из медных

однопроволочных и многопроволочных жил, изолированных полиэтиленом высокой

плотности и уложенных в одной плоскости, а так же из общей шланговой

оболочке, подушки и брони.

Кабели марки КППБПС с отдельно отшлангованными жилами состоят из медных одно-

,многопроволочных жил, изолированных  в два слоя полиэтилена высокого  давления

и уложенных в одной плоскости.

Кабель марки КПБК имеет:

Рабочее напряжение В – 3300

Допустимое давление пластовой  жидкости, МПа – 19,6

Допустимый газовый фактор, м/т – 180

Кабель марки КПБП имеет:

Рабочее напряжение, В - 2500

Допустимое давление пластовой  жидкости, МПа – 19,6

Допустимый газовый фактор, м/т – 180

Кабель марки КПБК и КПБП имеет  допустимые температуры окружающей среды от 60

до 45 С воздуха, 90 С – пластовой жидкости.

Температуры кабельных линий приведены  в приложении 4.

            1.2.Краткий обзор отечественных схем и установок.           

                           1.2.1.Общие сведения                          

Установки погружных центробежных насосов предназначены для откачивания

нефтяных скважин, в том числе  наклонных, пластовой жидкости, содержащей нефть

и газ, и механической примеси.

Установки выпускаются двух видов  – модульные и немодульные; трех исполнений:

обычное, коррозионостойкое и повышенной износостойкости. Перекачиваемая среда

отечественных насосов должна иметь  следующие показатели:

-              пластовая дикость – смесь  нефти, попутной воды и нефтяного  газа;

-              максимальная кинематическая вязкость  пластовой жидкости 1 мм\с;

-              водородный показатель попутной  воды рН 6,0-8.3;

-              содержание мехпримесей для обычного и коррозионостойкого не

более 0,1 г\л, износостойкого не более 0.5 г\л;

-              содержание сероводорода для обычного и износостойкого не более

0,01 г\л; корозионостойкого до 1.25 г\л;

-              максимальное содержание полученной  воды 99%;

-              свободного газа на приеме  до 25%, для установок с модулями  –

сепараторами до 55%;

-              максимальная температура добываемой  продукции до 90С.

В зависимости от поперечных размеров применяемых в комплекте установок

погружных центробежных электронасосов, элетродвигателей и кабельных линий

установки условно делятся на 2 группы 5 и 5 а. С диаметрами обсадных колонн

121.7 мм; 130 мм; 144,3 мм соответственно.

Установка УЭЦ состоит из погружного насосного агрегата, кабеля в сборе,

наземного электрооборудования –  трансформаторной комилентной подстанции.

Насосный агрегат состоит из погружного центробежного насоса и  двигателя с

гидрозащитой, спускается в скважину на колонне НКТ. Насос погружной,

трехфазный, асинхронный, маслозаполненный с ротором.

Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора. Кабель трехжильный  с

полиэтиленовой изоляцией, бронированный.

Погружной насос, электродвигатель и  гидрозащита соединяются между собой

фланцами и шпильками. Валы насоса, двигателя и протектора имеют  на концах

шлицы и соединяются шлицевыми  муфтами.

1.2.2. Погружной центробежный насос.

Погружной центробежный насос по принципу действия не отличается от обычных

центробежных насосов, применяемых  для перекачки жидкости. Отличие  в том, что

он многосекционный с малым  диаметром рабочих ступеней –  рабочих колес и

направляющих аппаратов. Рабочие  колеса и направляющие аппараты насосов

обычного исполнения изготавливают  из модифицированного серого чугуна, насосов

коррозионностойких – чугуна типа «нирезист», износостойких колес – их

полиамидных смол.

Насос состоит из секций, число  которых зависит от основных параметров насоса

– напора, но не более четырех. Длина  секции до 5500 метров. У модульных

насосов состоит из входного модуля, модуля – секции. Модуль – головки,

обратного и спускного клапанов. Соединение модулей между собой  и входного

модуля с двигателем – фланцевое  соединение (кроме входного модуля, двигателем

или сепаратором) уплотняются резиновыми манжетами. Соединение валов модулей-

секций между собой, модуля-секции с валом входного модуля, вала входного

модуля с валом гидрозащиты  двигателя осуществляется шлицевыми  муфтами. Валы

модулей-секций всех групп насосов  имеющих одинаковые длины корпусов

унифицированы по длине.

Модуль-секция состоит из корпуса, вала, пакета ступеней (рабочих колес  и

направляющих аппаратов), верхнего и нижнего подшипников, верхней осевой

опоры, головки, основания, двух ребер  и резиновых колец. Ребра предназначены

для защиты плоского кабеля с муфтой от механических повреждений.

Входной модуль состоит из основания  с отверстиями для прохода  пластовой

жидкости, подшипниковых втулок и  сетки, вала с защитными втулками и шлицевой

муфтой, предназначенной для соединения вала модуля с валом гидрозащиты.

Модуль-головка состоит из корпуса, с одной стороны которого имеется

внутренняя коническая резьба для  подсоединения обратного клапана, с другой

стороны – фланец для подсоединения  к модулю-секции, двух ребер и  резинового

кольца.

В верхней части насоса имеется  ловильная головка.

Отечественной промышленностью выпускаются  насосы с подачей (м/сут):

Модульные – 50,80,125,200.160,250,400,500,320,800,1000.1250.

Немодульные – 40.80,130.160,100,200,250,360,350,500,700,1000.

Следующих напоров (м)  - 700, 800, 900, 1000, 1400, 1700, 1800, 950, 1250,

1050, 1600, 1100, 750, 1150, 1450, 1750, 1800, 1700, 1550, 1300.

     1.2.3. Погружные электродвигатели

Погружные электродвигатели состоят из электродвигателя и гидрозащиты.

Двигатели трехфазные, ассинхронные, короткозамкнутые, двухполюсные,

погружные, унифицированной серии. ПЭД в нормальном и коррозионном

исполнениях, климатического исполнения В, категории размещения 5, работают от

сети переменного тока частотой 50 Гц и используются в качестве привода

погружных центробежных насосов.

Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости (смесь  нефти и

попутной воды в любых пропорциях) с температурой до 110 С содержащей:

-         мехпримесей не более 0.5 г/л;

-         свободного  газа не более 50%;

-         сероводорода  для нормальных, не более 0.01 г/л,  коррозионностойких

до 1,25 г/л;

Гидрозащитное давление в зоне работы двигателя не более 20 МПа.

Электродвигатели заполняются  маслом с пробивным напряжением  не менее 30 КВ.

Предельная  длительно допускаемая  температура обмотки статора

электродвигателя (для двигателя  с диаметром корпуса 103 мм) равна 170 С,

остальных электродвигателей 160 С.

Двигатель состоит из одного или  нескольких электродвигателей (верхнего,

среднего и нижнего, мощностью  от 63 до 630 КВт) и протектора.

Электродвигатель состоит из статора, ротора, головки с токовводом, корпуса.

                   1.2.4. Гидрозащита электродвигателя.                  

Гидрозащита предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости

во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации объема масла во

внутренней полости от температуры  электродвигателя и передачи крутящего

момента от вала электродвигателя к  валу насоса. Существует несколько

вариантов гидрозащиты: П, ПД, Г.

Гидрозащиту выпускают обычного и коррозионностойкого исполнений. Основным

типом гидрозащиты для комплектации ПЭД принята гидрозащита открытого типа.

Гидрозащита открытого типа требует  применения специальной барьерной  жидкости

плотностью до 21 г/см, обладающий физико-химическими  свойствами с пластовой

жидкостью и маслом.

Гидрозащита состоит из двух камер  сообщенных трубкой. Изменение объемов

жидкого диэлектрика в двигателе  компенсируется перетоком барьерной жидкости

из одной камеры в другую. В  гидрозащите закрытого

типа применяются резиновые  диафрагмы. Их эластичность компенсирует изменение

объема масла.

             1.3. Краткий обзор зарубежных схем и установок.            

Наиболее крупными фирмами, выпускающими погружные центробежные насосные

установки являются «Реда ламп», «Оил дайнемикс».

Погружные центробежные насосы применяются для добычи нефтепродуктов в ряден

стран.

Насосы имеют по 2 верхние и 2 нижние секции.

Рассчитаны на работу в скважинах:

-              с температурой до 95С;

-              содержание мехпримесей не более 0,5г\л;

-              сероводорода до 1,25 г\л;

-              свободного газа на приеме  насоса до 35%.

После определения производительности скважины выбирается насос

соответствующего размера. Характеристиками рабочего колеса центробежного

насоса являются большое давление сверху вниз при низком уровне дебита. Чтобы

продлить срок службы насоса, фирма  ОДИ рекомендует использовать специальное

оборудование, если предполагается значительное содержание песка –

гофрированный резиновый подшипник  – используется для осевой поддержки  насоса.

Резина обеспечивает прочную упругую  поверхность осевого подшипника. Такая