header
ecnblog
ecncentr

Установки электроприводных ценробежных насосов для добычи нефти УЭЦН

ecnsite

УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ УЭЦН

   Погружные установки электроцентробежных насосов УЭЦН по своим конструктивным особенностям наиболее эффективные насосные агрегаты для отбора большого объема жидкости из скважины. В отличии от штанговых насосов в УЭЦН насос и электропривод к нему находятся непосредственно в скважине, отсутствует длинное механическое соединение насосного агрегата с приводом, питание к электроприводу подводится по НКТ по силовому кабелю или по трубопроводу при гидро/пневмоприводе. Благодаря этому мощность и КПД насосов УЭЦН по сравнению со штанговыми агрегатами значительно выше. В России установками ЭЦН оснащено более 55% всех нефтяных скважин и добывается более 65 % всей нефти.
   Первую разработку скважинного погружного насоса в России начали в начале 20-го века, А. С. Арутюнов и В. К. Долгов изобрели скважинный агрегат, в котором погружной электродвигатель приводил в действие центробежный насос для отбора жидкости из скважины. Впоследствии А. С. Арутюнов в 1923 году эмигрировал в Америку, где основал при поддержке фирмы «Phillips Petroleum» много лет лидирующую на рынке по УЭЦН фирму «REDA Pump» (Russian Electrical Dynamo of Arutunoff) - Русский электродвигатель Арутюнова. Разработкой серийных образцов центробежных насосов с электроприводом УЭЦН в Советском Союзе занималось  «Особое Конструкторское Бюро по скважинным насосам» (ОКБ БН). ОКБ БН СССР продолжительное время являлась лидером во всех новых разработках по скважинным насосам. АО "ОКБ БН-КОННАС" и сейчас занимает лидирующме позиции по созданию и модернизации новых типов (винтовых, диафрагменных и других) разных типоразмеров бесштанговых погружных насосов.

Принципиальные особенности установок ЭЦН

   При больших объемах отбора жидкости из скважин погружные установки УЭЦН достаточно экономичны и не слишком трудоемки при эксплуатации по сравнению с компрессорным методом или добычей другими типами насосов. При больших объемах отбора жидкости затраты на электроэнергию установки относительно невелики. В этой области работы к. п. д. ее достаточно высок (до 0,35). Обслуживание в процессе эксплуатации УЭЦН просто, на поверхности размещается автоматическая станция управления с телеметрией и трансформатор, не требующие ежедневного постоянного ухода. При использовании погружных УЭЦН можно применять эффективные методы уменьшения парафинообразований в насосно-компрессорных трубах НКТ, защитные покрытия НКТ, автоматизированные системы подачи специальных химических реагентов в скважину и автоматические установки со скребками. Монтаж и обвязка наземного электрооборудования УЭЦН прост, СУ и силовой трансформатор не нуждаются в устройстве капитальных фундаментов, эти два основных узла наземного оборудования УЭЦН размещают обычно на бетоных плитах на открытом грунте. Межремонтный срок работы УЭЦН в среднем, составляет по Западной Сибири около года, внедрение иновационных разработок, методов диагностики, обслуживания в ходе эксплуатации и ремонта позволит в ближайшем будущем повысить межремонтные сроки в 1,5 - 2 раза.

Состав узлов и параметры УЭЦН

   При третьем варианте (рис. 2, в) Dн = Dд , а габарит погружного агрегата определяется суммой размеров ПЭД (или ЭЦН), плоского кабеля и защитных устройств (защитных кожухов или ребер). Подача центробежного насоса при таком вари-анте расположения узлов агрегата будет максимальной, но мощность ПЭД при этом снизится. В отечественной и мировой практике в основном применяют промежуточный вариант (рис. 2, б).
Окончательный выбор диаметров ЭЦН и ПЭД определяется наиболее выгодным соотношением к. п. д. ЭЦН и ПЭД при минимальных потерях энергии в кабеле и трубах.
В некоторых случаях плоский кабель применяется на всей глубине спуска, в том числе и у НКТ. При этом требуется строго следить за правильным размещением кабеля, с тем, чтобы он не становился ребром к трубам, что может привести к его повреждению при спуске. Необходимо отметить и проблему теплоотвода от средней жилы плоского кабеля, что в сочетании с высокой температурой откачиваемой жидкости приводит зачастую к перегреву изоляции средней жилы и отказу установки по кабелю.
Трансформатор применяют для повышения напряжения тока, получаемого от промысловой сети (обычно 380 В). У двигателя напряжение обычно больше (400- 2000  В и выше). Кроме того, трансформатор необходим для компенсации снижения напряжения в длинном кабеле.
Схема сборки модулей погружного УЭЦН
   УЭЦН в России разработаны для скважин с обсадными колоннами 127, 140, 146 и 168 мм. Для обсадных колонн размера 146 и 168 мм имеются погружные агрегаты двух габаритов. Один предназначен для скважин с наименьшим внутренним диаметром (по ГОСТу) обсадной колонны. В этом случае и агрегат ЭЦН имеет меньший диаметр, а, следовательно, и меньшие предельные величины рабочей характеристики (напор, подача, кпд). Агрегат других габаритов предназначен для наиболее распространенных скважин с большим внутренним диаметром. Здесь агрегаты и их параметры могут быть большими (табл.1). В таблице в скобках показана перспектива увеличения параметров установок.
Схема компоновки скважинного УЭЦН
Рис.2. Схема компоновки скважинного насосного агрегата
Диаметр обсадной  Данные агрегата
номинальный, мм.наименьший внутренний, мм.габариты, мм.наибольшая подача, м3/сутноминальная мощность, кВт
127/14011296200(250)63(90)
146122113200(350)90(125)
146130117500 (700)125 (180)
1681441231250250(500)
1681481301500360 (750)
Таблица 1.  Некоторые параметры погружных установок ЭЦН
   Каждая установка имеет свой шифр, например УЭЦН5А-500-800, в котором приняты следующие обозначения: цифра (или цифра и буква) после УЭЦН обозначает наименьший допустимый внутренний диаметр обсадной колонны, в которую он может быть спущен, Цифра "4" соответствует диаметру 112 мм, цифра "5" соответствует 122 мм, "5А"-130мм, "6"-144мм  и "6А"-148 мм; второе число шифра обозначает номинальную подачу насоса (в м3/сут) и третье - примерный напор в м . Значения подачи и напора даны для работы на воде.
   В последние годы номенклатура выпускаемых установок центробежных насосов значительно расширилась, что нашло отражение и в шифрах выпускаемого оборудования. Так, установки ЭЦН, выпускаемые фирмой АЛНАС (г.Альметьевск, Татарстан), в шифре имеют заглавную букву "А" после надписи "УЭЦН", а установки Лебедянского механического завода (АО "Лемаз", г.Лебедянь, Курской обл.)имеют заглавную букву "Л" перед надписью "УЭЦН". Установки центробежных насосов с двухопорной конструкцией рабочего колеса, предназначенных для отбора пластовой жидкости с большим количеством механических примесей имеют в своем шифре "2" после буквы "Л" и  перед надписью УЭЦН (для насосов фирмы "Лемаз"), букву "Д" после надписи "УЭЦН" (для насосов "АО "Борец"), букву "А" перед цифрой габарита установки (для насосов АЛНАС). Коррозионностойкое исполнение УЭЦН отражается буквой "К" в конце шифра установки, термостойкое - буквой "Т". Конструкция рабочего колеса с дополнительными вихревыми лопатками на заднем диске(фирма "Новомет", г.Пермь)  имеет в шифре насоса буквенное обозначение ВННП. На рис.3 указана структура условного обозначения электроприводных центробежных насосов для добычи нефти российского производства.
   Погружные центробежные насосы для добычи нефти, газосепараторы и погружные двигатели для УЭЦН производятся в России в соответствии с техническими условиями, разработанными фирмами-изготовителями.
расшифровка кода УЭЦН ПК Алнас Лемаз
Рис.3. Условное обозначение УЭЦН электроприводных центробежных насосов для добычи нефти российского производства.
   Длина сборки насоса, газосепаратора и двигателя с гидрозащитой может достигать 25 м и более. Все это вызвало необходимость принять частоту вращения вала наибольшей при условии работы без каких-либо преобразователей. Частота вращения при частоте тока 50 Гц синхронная - 3000 мин-1, а с учетом скольжения- 2800-2950 мин-1. Для увеличения подачи и напора рабочей ступени центробежного насоса за счет увеличения частоты вращения ротора насоса применяются специальные исполнения погружных двигателей (например - вентильные) или преобразователи частоты питающего электродвигатель электрического тока (ЧПТ).
Особенности конструкции насосов и двигателей, условия их эксплуатации в агрессивной среде, при повышенной температуре, необходимость работать в течение нескольких месяцев без осмотра и профилактических ремонтов поставили перед конструкторами и технологами ряд сложных задач. При этом были созданы эффективные, высоконапорные ступени насоса (рабочие колеса и направляющие аппараты) с диаметром колеса 50-80 мм, найдены технологические приемы изготовления валов длиной до 6-7 м и диаметром 17-26 мм, точных прямолинейных корпусов длиной до 6,5 м с внутренним диаметром 70-100 мм и т. д. Большой опыт отечественного и мирового насосостроения, высокий уровень развития технологических процессов в машиностроении способствовали успешному решению этих задач. Рассмотрим подробней основные узлы установки центробежного насоса, их расчет, пути совершенствования установок и перспективы расширения областей их применения.
   Нефтедобывающая отрасль в России имеет первостепенное значение и непрерывно нуждается в агрегатах для отбора из скважин большого объема жидкости. Для этих целей по своим характеристикам наиболее подходят динамические лопастные насосы с возможностью регулировки отбора в широком диапазоне. Наиболее широкое распространение среди лопастных агрегатов получили насосы центробежного типа, они создают достаточно хороший напор жидкости при заданных уровнях высоты столба с подачей жидкости, имея при этом приемлимые габариты, надежность и коэффициент полезного действия.
   Лопастной центробежный насос имеет привод от погружного электродвигателя. Электроэнергия подводится к двигателю по специальному кабелю, располагаемому в скважине рядом с НКТ. Установка привода непосредственно около насоса позволила просто решить задачу передачи энергии от привода к скважинному насосу и использовать насосы большой мощности. Широкое использование скважинных электро-приводных центробежных насосов (ЭЦН) обусловлено несколькими факторами.
   Состав модульных узлов УЭЦН с наземным оборудованием приведены на рис. 1. Скважинный ЭЦН - многоступенчатый и имеет от 80 до 500 и более ступеней (думаю, что для новичков надо сказать о том, что при увеличении количества ступеней производительность не меняется, но увеличивается напор).
   Жидкость поступает в насос через защитную металлическую сетку, расположенной в его нижней части. Сетка служит для фильтрации пластовой жидкости от механических примесей. Насос создает напор и подает жидкость из скважины в трубы НКТ. Погружной электродвигатель - маслозаполненный, герметизированный служмит для привода вала ЭЦН, для защиты проникновения в него пластовой жидкости служит модуль гидрозащиты. Вал электродвигателя соединяется с валом гидрозащиты и через него с валом насоса посредством съемных металлических муфт. При использовании асинхронных двигателей - частота вращения вала 2800-2950 об/мин. Электроэнергия с наземного оборудования - трансформатора к двигателю подается по силовому кабелю. К трубам НКТ специальнми хомутами (клямсы) крепится круглый (плоский), а около насосного агрегата - плоский кабель. Применение плоского силового кабеля позволяет несколько повысить диаметр ЭЦН и ПЭД, это благоприятно отражается на их энергетические характеристики.
   Для повышения эффективности использования внутреннего диаметра обсадной колонны, необходимо до минимума понизить зазор между ней и погружным агрегатом. Минимально допустимый зазор, гарантирующий безаварийный спуск и подъем оборудования, был найден и обоснован при помощи большого числа экспериментов и результатов практики. Практика показывает, что минимальный зазор может быть принят 6 мм. По внутреннему размеру обсадных колонн и принятому зазору выбирают габариты погружного агрегата.
   Возможны три варианта расположения ЭЦН, ПЭД и силового плоского кабеля, определяющих габарит погружного агрегата (рис. 2). В первом случае (рис. 2, а) габарит погружного агрегата А mах равен диаметру ПЭД Dд, а диаметр ЭЦН Dн  и высота плоского кабеля hк  вписываются в габарит ПЭД. В этом случае можно получить большую мощность и иметь высокий к. п. д. ПЭД. Однако максимальная подача будет уменьшена, так как подача центробежного ЭЦН зависит от диаметра рабочего колеса в кубе (Dн 3).
   Станция управления СУ позволяет включать и отключать УЭЦН вручную или авто-матически по заданной программе и отключать ее при аварийном режиме работы. Кроме того, СУ имеет приборы, показывающие силу тока и напряжение, а в некоторых модификациях - и другие параметры (например - сопротивление изоляции кабеля). Современные станции управления позволяют задавать и поддерживать необходимые режимы работы системы "пласт-скважина-насосная установка" и проводить диагностику работоспособности УЭЦН.
   Колонна НКТ оборудуется обратным 7 и спускным 9 клапанами (см. рис. 1). Обратный  клапан НКТ  размещается в специальной муфте с конической внутренней резьбой НКТ на концах. Обратный клапан имеет в муфте седло, шар и ограничитель подъема шара. В некоторых конструкциях обратных клапанов применяются другие виды запирающего элемента (конус, тарель). Обратный клапан позволяет при остановках насоса сохранить в колонне НКТ жидкость. Таким образом, при остановке жидкость не сливается из труб в скважину и не тратится время на заполнение труб при каждой остановке насоса. Кроме того, облегчается запуск установки.
   Запуск происходит при заполненной жидкостью колонне подъемных труб, т. е. при большом напоре. Этот напор можно еще более увеличить, закрыв на устье выкидную задвижку. При больших напорах центробежный насос (по сравнению с малыми напорами и большей подачей), как известно, требует меньшей приводной мощности. Поэтому облегчается запуск установки, особенно при больших глубинах под-вески.
Спускной клапан НКТ позволяет освободить колонну труб от жидкости перед подъемом агрегата из скважины, если в колонне установлен обратный клапан. Спускной клапан расположен в специальной муфте, которая встраивается в колонну труб. В муфту ввернут ниппель с внутренним отверстием, сообщающимся с полостью скважины и закрытым в колонне труб. Ниппель выступает внутри труб так, что при сбросе в трубы ломика последний ломает ниппель и открывающееся отверстие ниппеля соединяет трубы с полостью скважины. Жидкость переливается по этому отверстию из труб в скважину. Применение такого спускного клапана не рекомендуется, если в установке используют скребок для очистки труб от парафина. При обрыве проволоки, на которой спускается скребок, он падает и ломает ниппель, происходит самопроизвольный перепуск жидкости в скважину, что приводит к необходимости подъема агрегата. Поэтому применяются спускные клапаны и других типов, приводимые в действие за счет повышения давления в трубах, без спуска ломика.
Рис.1. Схема сборки погружного УЭЦН
Состав узлов УЭЦН  >  Центробежные насосы ЭЦН  > Осевые опоры ЭЦН  >  Параметры ЭЦН  >

Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН  > Погружной элетродвигатель ПЭД  > Параметры ПЭД  > Гидрозащита ПЭД
Добыча нефти УЭЦН OIL-ECN.RU  © 2013-2020 | Установки электроприводных центробежных насосов УЭЦН |
расшифровка кода УЭЦН ПК Борец
шифр кода УЭЦН
играть браузерные игры
сайт знакомств фотострана
буровая на море
спецтехника для ремонта и освоения скважин
куст нефтяных скважин с уэцн
ecnbloger1
ecnbloger2
ecnbloger3
                             Содержание

01. Состав узлов и параметры УЭЦН схема сборки
02. Конструкции скважинных центробежнх насосов ЭЦН
03. Осевые опоры центробежного насоса ЭЦН
04. Параметры центробежных насосов ЭЦН таблицы
05. Газосепараторы и диспергаторы ЭЦН
06. Устройство погружного электродвигателя ПЭД
07. Технические параметры ПЭД таблицы
08. Гидрозащиты погружных электродвигателей ПЭД
компоненты УЭЦН на стеллаже