Kaj je ESP v naftni industriji? Dizajn in tehnične značilnosti modulov ETS. Kontrolni in odzračevalni ventili

kuhinje 20.07.2020
kuhinje

Všeč mi je. Oprema ESP je sestavljena iz potopnega dela, ki se v vrtino spusti navpično na cevnem nizu, in površinskega dela, ki je med seboj povezan s potopnim napajalnim kablom.

Enciklopedični YouTube

    1 / 5

    ✪ Namestitev ESP (ESP diagram) del 1

    ✪ Zagon namestitve ESP. Izhod v način. 2. del

    ✪ ESP. Zagon, preklop v način

    ✪ Delovanje nadzorne postaje ESP

    ✪ Zaporedje dejanj pri zagonu in zagonu vodnjaka, opremljenega z ESP

    Podnapisi

Potopna oprema ESP

Potopni del opreme ESP je črpalna enota, navpično spuščena v vrtino na nizu cevi, ki jo sestavljajo potopni motor (potopni elektromotor), hidravlična zaščitna enota, modul za sprejem tekočine, sam ESP, protipovratni ventil in odtočni (odtočni) ventil. Ohišja vseh komponent potopnega dela ESP so cevi s prirobničnimi priključki za medsebojno spajanje, z izjemo povratnih in odtočnih ventilov, ki so priviti na cev z navoji. Sestavljena dolžina potopnega dela lahko doseže več kot 50 metrov. Del potopne opreme je tudi potopni kabel (KBPP), ki je ploščati oklepni trižilni kabel, njegova dolžina je neposredno odvisna od globine spuščanja potopnega dela ESP.

ESP

Električna centrifugalna črpalka za proizvodnjo olja je večstopenjska in na splošno večsekcijska zasnova. Odsek modula črpalke je sestavljen iz ohišja, gredi, paketa stopenj (tekači in vodilne lopatice), zgornjih in spodnjih radialnih ležajev, aksialne podpore, glave in podstavka. Paket stopenj z gredjo, radialnimi ležaji in aksialnimi nosilci je nameščen v ohišju in vpet s končnimi deli. Konstrukcije črpalk se razlikujejo po materialih delovnih teles, delov ohišja, tornih parov, izvedbe in števila radialnih ležajev.

Glavni proizvajalci ESP

Domači proizvajalci
Tuji proizvajalci

Trenutno so največji proizvajalci ESP v tujini:

  • REDA - ZDA
  • Centrilift - ZDA
  • ESP - ZDA

IN Zadnja leta Zelo aktivni so tudi proizvajalci ESP iz Ljudske republike Kitajske

Struktura simbola ESP

Danes z razvojem novih naftnih polj z zapletenimi pogoji za njegovo proizvodnjo in uporabo tehnologij, ki povečujejo črpanje nafte iz rezervoarjev na že izkoriščenih poljih, vodi do zmanjšanja obdobja remonta za delovanje tradicionalne opreme za proizvodnjo nafte, vključno z ESP-ji. To dejstvo od proizvajalcev zahteva povečanje modelna paleta, opremo, ki jo proizvajajo, ki lahko ustreza pogojem določenih vrtin. V zvezi s tem se izdelujejo novi modeli ESP, ki imajo oblikovne značilnosti delovna telesa, tehnologija njihovega taljenja in material, iz katerega so izdelani, lokacija aksialnih in radialnih nosilcev in še veliko več. Vse te značilnosti se odražajo v simbolih modela črpalke, ki jih vsak proizvajalec ustvari v skladu s svojimi specifikacijami, vendar vse domači proizvajalci uporabite splošni obrazec za navedbo standardne velikosti opreme v imenu modela.

Primer simbola:

ESP 5-125-2150

  • Električna centrifugalna črpalka
  • Velikost ESP (pogojno označuje najmanjši notranji premer ohišja v palcih)
  • Produktivnost - m³/dan. (ko enota deluje pri frekvenci izmeničnega toka 50 Hz, vrtilna frekvenca 2910 vrt/min, upoštevajoč zdrs)
  • Tlak - m (vsota tlakov vseh stopenj v vseh odsekih instalacije pri delovanju pri frekvenci izmeničnega toka 50 Hz je zaokrožena na 50 metrov)

Nekateri proizvajalci uporabljajo naslednjo oznako ESP-5A-45-1800(3026), kjer v oklepajih navajajo hitrost, s katero mora delovati ESP, da doseže določeno zmogljivost in tlak.

Proizvajalci ESP v ZDA uporabljajo drugačno strukturo oznak za svoje izdelke, na primer:

TD-650(242st) ali DN-460(366st)

  • Črka D označuje serijo, ki določa velikost ohišja črpalke.
  • Naslednja številka označuje kapaciteto ESP, merjeno v sodih. /dan pri izmenični frekvenci 60 Hz
  • V oklepajih je navedeno število delovnih stopenj črpalke

PED

V večini primerov je to posebej zasnovan motor in je asinhronski, trifazni, dvopolni izmenični motor z rotorjem s kletko. Motor je napolnjen z oljem z nizko viskoznostjo, ki opravlja funkcijo mazanja ležajev rotorja in odvaja toploto na stene ohišja motorja, ki jih spere tok produktov vrtine. PED so pogon ESP, ki pretvarja električna energija, ki se preko kabla dovaja od zgoraj do območja obešanja inštalacije, v mehansko rotacijsko energijo črpalk.

Zaščita vode

Hidravlična zaščita je naprava, ki se uporablja za zaščito pred vstopom formacijske tekočine v votlino elektromotorja, za kompenzacijo toplotnega raztezanja volumna olja in za prenos navora na gred centrifugalne črpalke. Spodnji konec gredi je povezan z gredjo (rotorjem) elektromotorja, zgornji konec je povezan z gredjo črpalke, ko je vgrajena v vodnjak. Zaščita vode opravlja naslednje funkcije:

  • izenači tlak v notranji votlini motorja s tlakom formacijske tekočine v vrtini;
  • kompenzira toplotne spremembe prostornine olja v notranji votlini motorja (odvečno olje se sprosti skozi ventile v obroč vrtine);
  • ščiti notranjo votlino motorja pred vdorom nastajajoče tekočine in puščanjem olja (vloga oljnega tesnila)
  • prenaša navor na gred centrifugalne črpalke.

Modul za dovod tekočine

Tvorna tekočina vstopa v delovne stopnje ESP skozi sprejemne luknje v spodnjem delu črpalne enote; v ta namen so v nekaterih napravah luknje v spodnjem delu spodnjega dela ESP, vendar v večini primerov vsi Instalacije ESP so opremljene z ločeno enoto za sprejem tekočine, ki se imenuje sprejemni ali vhodni modul. Gred sprejemnega modula je s pomočjo nazobčanih sklopk priključena od spodaj na hidravlično zaščitno gred, od zgoraj pa do gredi spodnjega dela ESP, tako da med delovanjem ESP vrtenje rotorja motorja - gred in hidravlična zaščita se prenaša preko te enote na dele črpalke. Poleg sprejema formacijske tekočine in prenosa vrtenja lahko ta enota, odvisno od zasnove, filtrira formacijsko tekočino iz mehanskih nečistoč in deluje kot enota za stabilizacijo plina. V skladu z zgornjimi funkcijami lahko ločimo naslednje skupine enot za sprejem tekočine:

Sprejemni modul

Najpreprostejša enota, navedena spodaj, njene glavne naloge so sprejem tekočine za nastajanje v votlino črpalke in prenos navora od motorja do ESP. Sestavljen je iz podlage (1) z luknjami za prehod formacijske tekočine in gredi (2), luknje so zaprte s sprejemno mrežico (3), ki preprečuje zamašitev. Dolžina sprejemnega modula praviloma ne presega 500 mm, premer ohišja pa ustreza premeru ohišja odsekov črpalke in je, tako kot ESP, razvrščen po velikosti. Pri vgradnji ESP v vrtino se sprejemni modul vgradi med ščitnik hidravlične zaščite in spodnji del ESP ali plinsko stabilizator, če je izdelan brez sprejemnih lukenj, v ta namen v spodnjem delu podnožja. je prirobnica s skoznjimi luknjami za priklop na ohišje zaščitnika, na zgornjem koncu pa so slepe luknje z navoji, v katere so priviti čepi za priklop na prirobnico enote, nameščene za sprejemnim modulom.

Potopni filter

Naprava, ki zmanjšuje vpliv mehanskih nečistoč na delovanje ESP. Predstavimo ga lahko kot modul, ki je nameščen med ščitnikom hidravlične zaščite in spodnjim delom ESP, kjer je celotna filtrirna površina naprave območje za sprejem formacijske tekočine.V tem primeru ima potopni filter v svoji zasnovi gred, ki prenaša vrtenje rotorja motorja na dele črpalke in poleg filtriranja formacijske tekočine opravlja enake funkcije kot sprejemni modul. Potopni filter je lahko tudi modul, obešen pod celotno instalacijo. V tem primeru filter ni sprejemni modul za tekočino, ampak je dodatna viseča oprema.

Separator plina

Naprava, ki deluje na vstopu v črpalko in zmanjšuje negativni vpliv plinskega faktorja z ločevanjem plinske faze od proizvedene formacijske tekočine. Formirana tekočina skozi sprejemne luknje vstopi v vrtljivi polž, ki pospešuje njeno gibanje, nato prehaja skozi rotor, ki "trese" tekočino za razplinjevanje, v ločevalni boben, v katerem se pod vplivom centrifugalnih sil tvorijo težje faze (tekočina in mehanske nečistoče) se vržejo na obrobje, kjer se skozi poseben kanal premaknejo na stopnjo črpalke, lažja plinska faza pa se utrdi v središču bobna in se skozi poseben kanal odpelje v obroč vrtine. Separator plina v ESP je nameščen namesto vhodnega modula in je sestavljen iz:

  • ohišje (cev enakega premera kot ohišje ESP, dolžina 0,5-1 m);
  • gred (sprejema vrtenje rotorja motorja in prenaša vrtenje na gredi ESP),
  • spodnja podlaga s prirobnico za povezavo z vodozaščitno zaščitno glavo, tornim ležajem in sesalnimi odprtinami,
  • zgornja podlaga s tornimi ležaji in izhodnimi luknjami,
  • polž,
  • impeler,
  • ločilo.

Plinski separator omogoča stabilno delovanje črpalke, ko je vsebnost plina v ekstrahirani mešanici na vstopu do 55%.

Razpršilec plina

Tako kot je plinski separator naprava, ki zmanjšuje slab vpliv plinski faktor za delovanje ESP, vendar za razliko od plinskega separatorja ne ločuje na tekočo in plinsko fazo, temveč sproščeni plin zmeša iz tekočine v homogeno emulzijo, pri čemer se plin ne odvaja v obroč.

Navzven so si te enote podobne, razen v odsotnosti lukenj za izpust plina v disperzatorju plina, znotraj pa ima namesto separatorja nabor delovnih elementov, ki stepajo proizvodno mešanico.

ESP diagram

ESP – vgradnja električne centrifugalne črpalke, v angleška verzija- ESP (električna potopna črpalka). Glede na število vrtin, v katerih delujejo takšne črpalke, so slabše od enot SRP, vendar glede količine nafte, proizvedene z njihovo pomočjo, ESP nimajo konkurence. Približno 80 % vse nafte v Rusiji se proizvede z uporabo ESP.

Na splošno je ESP navadna črpalna enota, le tanka in dolga. In ve, kako delati v okolju, za katerega je značilna agresivnost do mehanizmov, ki so v njem prisotni. Sestavljen je iz potopne črpalne enote (elektromotor s hidravlično zaščito + črpalka), kablovoda, cevnega niza, opreme na ustju vrtine in površinske opreme (transformator in krmilna postaja).

Glavne komponente ESP:

ESP (električna centrifugalna črpalka)- ključni element naprave, ki dejansko dvigne tekočino iz vrtine na površje. Sestavljen je iz odsekov, ki so nato sestavljeni iz stopenj (vodilnih lopatic) in velikega števila rotorjev, sestavljenih na gredi in zaprtih v jeklenem ohišju (cevi). Glavni značilnosti ESP sta pretok in tlak, zato ime vsake črpalke vsebuje te parametre. Na primer, ESP-60-1200 črpa 60 m 3 /dan tekočine s tlakom 1200 metrov.

SEM (potopni električni motor)– drugi najpomembnejši element. Gre za asinhroni elektromotor, napolnjen s posebnim oljem.

Zaščita (ali hidroizolacija)– element, ki se nahaja med elektromotorjem in črpalko. Loči elektromotor, napolnjen z oljem, od črpalke, napolnjene s formacijsko tekočino, in hkrati prenaša vrtenje z motorja na črpalko.

Kabel, s pomočjo katerega se električna energija napaja v potopni motor. Oklepni kabel. Na površini in do globine spusta črpalke je okroglega prereza (KRBK), v območju potopnega agregata vzdolž črpalke in hidravlične zaščite pa je raven (KPBK).

Dodatna oprema:

Separator plina– uporablja se za zmanjšanje količine plina na vstopu v črpalko. Če količine plina ni treba zmanjšati, se uporabi preprost vhodni modul, skozi katerega tekočina iz vrtine vstopi v črpalko.

TMS– termomanometrični sistem. Termometer in manometer združena v enem. Na površini nam daje podatke o temperaturi in tlaku okolja, v katerem deluje ESP, spuščen v vrtino.

Ta celotna instalacija je sestavljena neposredno, ko se spusti v vodnjak. Sestavlja se zaporedno od spodaj navzgor, pri čemer ne smemo pozabiti na kabel, ki je s posebnimi kovinskimi pasovi pritrjen na samo instalacijo in na cev, na kateri vse skupaj visi. Na površini se kabel napaja do povečevalnega transformatorja (TMPT) in krmilne postaje, nameščene blizu puše.

Poleg že naštetih komponent so v cevnem nizu nad električno centrifugalno črpalko nameščeni protipovratni in odtočni ventili.

Kontrolni ventil(KOSH - povratni kroglični ventil) se uporablja za polnjenje cevnih cevi s tekočino pred zagonom črpalke. Prav tako preprečuje odtekanje tekočine, ko se črpalka ustavi. Medtem ko črpalka deluje povratni ventil je v odprtem položaju pod vplivom pritiska od spodaj.

Nameščen nad povratnim ventilom izpustni ventil (KS), ki se uporablja za odvajanje tekočine iz cevi pred dvigom črpalke iz vrtine.

Električne centrifugalne potopne črpalke imajo bistvene prednosti pred črpalkami za globoke vrtine:

  • Enostavnost zemeljske opreme;
  • Možnost črpanja tekočine iz vrtin do 15.000 m 3 / dan;
  • Možnost njihove uporabe v vrtinah z globino več kot 3000 metrov;
  • Visoka (od 500 dni do 2-3 let ali več) življenjska doba ESP med popravili;
  • Možnost izvajanja raziskav v vrtinah brez dviganja črpalne opreme;
  • Manj delovno intenzivne metode za odstranjevanje parafina s sten cevnih cevi.

Električne centrifugalne potopne črpalke se lahko uporabljajo v globokih in nagnjenih naftnih vrtinah (in celo vodoravnih), v močno zalivanih vrtinah, v vrtinah z jod-bromidnimi vodami, z visoko slanostjo formacijskih voda, za dvigovanje raztopin soli in kislin. Poleg tega so bile razvite in proizvedene električne centrifugalne črpalke za hkratno in ločeno delovanje več horizontov v eni vrtini s 146 mm in 168 mm zaščitnimi nizi. Včasih se električne centrifugalne črpalke uporabljajo tudi za vbrizgavanje mineralizirane formacijske vode v naftni rezervoar, da se ohrani tlak v rezervoarju.

Potopne centrifugalne električne črpalke za pridobivanje nafte so namenjene obratovanju naftnih, včasih močno navodnjenih, vrtin majhnega premera in velike globine, zagotavljati morajo nemoteno in dolgotrajno delovanje v tekočinah, ki vsebujejo agresivne formacijske vode z različnimi solmi, raztopljenimi v njih. , plini (vključno z vodikovim sulfidom), mehanske nečistoče, predvsem v obliki peska.

Riž 5 Shematski diagram ESP

1 - avtotransformator; 2 - nadzorna postaja; 3 - kabelski boben; 4 - oprema za vrtino; 5 - cevni stolpec; 6 - oklepni električni kabel; 7 - kabelske sponke; 8 - potopna večstopenjska centrifugalna črpalka; 9 - sesalni zaslon črpalke; 10 - povratni ventil; 11 - odtočni ventil; 12 - hidravlična zaščitna enota (ščitnik); 13 - potopni elektromotor; 14 - kompenzator.

Naprava ESP je sestavljena iz potopne enote, opreme na ustju vrtine, električne opreme in cevnega niza.

Potopna enota vključuje električno centrifugalno črpalko, hidravlično zaščito in elektromotor. (Enota) se spusti v vrtino na cevnem nizu, ki je obešen z uporabo opreme na glavi vrtine, nameščene na glavi ohišja proizvodnega niza.

Električna energija iz terenskega omrežja se prek transformatorja in krmilne postaje preko kabla, pritrjenega na zunanjo površino cevi s pritrdilnimi jermeni (objemkami), dovaja v elektromotor, katerega rotor je povezan z gredjo centrifugalne električne črpalke. . ESP dovaja tekočino skozi cevni niz na površino. Nad črpalko je nameščen protipovratni ventil, ki olajša zagon inštalacije po njenem mirovanju, nad povratnim ventilom pa je odtočni ventil za odvajanje tekočine iz cevi, ko so dvignjene.

Potopna črpalka, elektromotor in hidravlična zaščita so med seboj povezani s prirobnicami in čepi. Zaščitne gredi črpalke, motorja in hidravlične zaščite imajo na koncih utore in so med seboj povezane z utornimi sklopkami.

Črpalka je potopljena pod nivo tekočine, odvisno od količine prostega plina, do globine 250 - 300 m, včasih tudi do 600 m.

Za pogon ESP se uporabljajo trifazni asinhroni motorji s kletkastimi rotorji v hermetično zaprti izvedbi, napolnjeni z oljem.

Za zaščito elektromotorja pred vstopom tvorbene tekočine v njegovo notranjo votlino in za kompenzacijo sprememb prostornine olja v motorju med segrevanjem in hlajenjem, pa tudi pri puščanju olja skozi puščanje, se uporablja hidravlična zaščita. Hidravlična zaščita vključuje protektor in kompenzator.

Električna energija se do potopnega motorja napaja preko posebnega trižilnega kabla. Prerez vodnikov kabla je izbran glede na moč potopnega elektromotorja in globino njegovega spusta.

Za vzdrževanje zahtevane napetosti na sponkah potopnega elektromotorja, ko se spremenijo napetostne izgube v kablu in drugih elementih napajalnega omrežja, ter za napajanje SEM z različnimi nazivnimi napetostmi pri standardnih napetostih omrežnega omrežja so avtotransformatorji in transformatorji se uporabljajo.

Krmiljenje in zaščita potopnih elektromotorjev centrifugalne črpalke izvajajo s pomočjo kompleksa opreme, nameščene v nadzorni postaji. Nadzorna postaja s posebnim stikalom omogoča nastavitev treh načinov delovanja krmiljenja: ročnega, avtomatskega in programskega.

Glavna parametra centrifugalnih črpalk sta njena dobava Q (v m 3 /dan) in razvit tlak H (v m). Vrednost tlaka označuje višino, do katere lahko določena črpalka dvigne tekočino. Tlak črpalke in njen pretok sta soodvisni količini: višji kot je razvit tlak, nižji je njen pretok. Podatki o nazivni moči črpalke običajno kažejo tlak in pretok črpalke pri največji učinkovitosti. instalacije.

Namen in tehnični podatki ESP.

Potopne centrifugalne črpalke so zasnovane za črpanje rezervoarske tekočine, ki vsebuje nafto, vodo in plin ter mehanske nečistoče, iz naftnih vrtin, vključno s poševnimi. Glede na število različnih komponent, ki jih vsebuje črpana tekočina, imajo črpalke inštalacij standardno izvedbo in različico s povečano odpornostjo proti koroziji in obrabi. Pri delovanju ESP, kjer koncentracija trdnih delcev v izčrpani tekočini presega dovoljenih 0,1 gram/liter, pride do zamašitve črpalk in intenzivne obrabe delovnih enot. Posledično se povečajo tresljaji, voda vstopi v motor skozi mehanska tesnila in motor se pregreje, kar povzroči okvaro ESP.

Simbol nastavitve:

ESP K 5-180-1200, U 2 ESP I 6-350-1100,

Kjer je U – namestitev, 2 – druga modifikacija, E – pogon s potopnim elektromotorjem, C – centrifugalni, N – črpalka, K – povečana odpornost proti koroziji, I – povečana odpornost proti obrabi, M – modularna zasnova, 6 – skupine črpalk, 180, 350 – pretok m/dan, 1200, 1100 – tlak, m.w.s.

Odvisno od premera proizvodnega niza in največje prečne dimenzije potopne enote se uporabljajo ESP različnih skupin - 5,5 in 6. Namestitev skupine 5 s prečnim premerom najmanj 121,7 mm. Naprave skupine 5a s prečno dimenzijo 124 mm - v vrtinah z notranjim premerom najmanj 148,3 mm. Črpalke so razdeljene tudi v tri pogojne skupine - 5,5 a, 6. Premeri ohišij skupine 5 so 92 mm, skupina 5 a - 103 mm, skupina 6 - 114 mm. Tehnične značilnosti črpalk tipov ETsNM in ETsNMK so podane v Dodatku 1.

Sestava in popolnost ESP

Napravo ESP sestavljajo potopna črpalna enota (elektromotor s hidravlično zaščito in črpalka), kabelski vod (okrogel ploščat kabel s spojko za kabelski vhod), cevni niz, oprema ustja vrtine in površinska električna oprema: transformator in nadzorno postajo (celotna naprava) (glej sliko 1.1.). Transformatorska postaja pretvori omrežno napetost polja na neoptimalno vrednost na sponkah elektromotorja ob upoštevanju napetostnih izgub v kablu. Nadzorna postaja zagotavlja nadzor delovanja črpalnih agregatov in njihovo zaščito v optimalnih pogojih.

Potopna črpalka Ta enota, sestavljena iz črpalke in elektromotorja s hidravlično zaščito in kompenzatorjem, se spusti v vrtino po cevi. Kabelski vod zagotavlja napajanje elektromotorja. Kabel je pritrjen na cev s kovinskimi kolesi. Po dolžini črpalke in zaščite je kabel ploščat, nanju pritrjen s kovinskimi koleščki in zaščiten pred poškodbami z ohišji in sponkami. Kontrolni in izpustni ventili so nameščeni nad deli črpalke. Črpalka črpa tekočino iz vrtine in jo dovaja na površino skozi cevni niz (glej sliko 1.2.)

Oprema ustja vrtine zagotavlja obešanje cevnega niza z električno črpalko in kablom na prirobnico ohišja, tesnjenje cevi in ​​kablov ter odvajanje proizvedene tekočine v odvodni cevovod.

Potopna, centrifugalna, sekcijska, večstopenjska črpalka se po principu delovanja ne razlikuje od običajnih centrifugalnih črpalk.

Njegova razlika je v tem, da je sekcijska, večstopenjska, z majhnim premerom delovnih stopenj - tekačev in vodilnih lopatic. Potopne črpalke, proizvedene za naftno industrijo, vsebujejo od 1300 do 415 stopenj.

Sekcije črpalke, povezane s prirobničnimi priključki, so izdelane iz kovinskega ohišja. Narejeno iz Jeklena cev dolžina 5500 mm. Dolžina črpalke je določena s številom delovnih stopenj, katerih število je odvisno od glavnih parametrov črpalke. - dovod in tlak. Pretok in tlak stopenj sta odvisna od prereza in izvedbe pretočnega dela (lamele) ter od hitrosti vrtenja. Paket stopenj je vstavljen v telo delov črpalke, ki je sklop tekačev in vodilnih lopatic na gredi.

Tekalna kolesa so nameščena na gredi na peresnem ključu vzdolž tekočega prileganja in se lahko premikajo v aksialni smeri. Vodilne lopatice so zavarovane pred vrtenjem v ohišju nastavka, ki se nahaja v zgornjem delu črpalke. Od spodaj je v ohišje privito podnožje črpalke s sprejemnimi luknjami in filtrom, skozi katerega teče tekočina iz vrtine v prvo stopnjo črpalke.

Zgornji konec gredi črpalke se vrti v ležajih oljnega tesnila in se konča s posebno peto, ki prevzame obremenitev gredi in njeno težo skozi vzmetni obroč. Radialne sile v črpalki absorbirajo drsni ležaji, nameščeni na dnu nastavka in na gredi črpalke.

Na vrhu črpalke je ribiška glava, v kateri je nameščen protipovratni ventil in na katerega je pritrjena cev.

Potopni elektromotor, trifazni, asinhroni, napolnjen z oljem, z kletkastim rotorjem v običajni izvedbi in korozijsko odporni izvedbi PEDU (TU 16-652-029-86). Klimatska izvedba - B, kategorija namestitve - 5 po GOST 15150 - 69. Na dnu elektromotorja je ventil za črpanje olja in njegovo odvajanje ter filter za čiščenje olja pred mehanskimi nečistočami.

Hidravlično zaščito motorja motorja sestavljata zaščita in kompenzator. Zasnovan je tako, da ščiti notranjo votlino elektromotorja pred tvorbeno tekočino ter kompenzira temperaturne spremembe v količini olja in njegovi porabi. (Glej sliko 1.3.)

Protektor je dvokomorni, z gumijasto membrano in mehanskimi tesnili osi ter kompenzatorjem z gumijasto membrano.

Trožilni kabel s polietilensko izolacijo, oklepen. Kabelovod, tj. kabel, navit na boben, na katerega osnovo je pritrjen podaljšek - ploščat kabel s spojko za kabelski vhod. Vsaka kabelska žila ima izolacijsko plast in ovoj, blazine iz gumirane tkanine in oklep. Tri izolirane žile ploščatega kabla so položene vzporedno v vrsti, okrogel kabel pa je zvit vzdolž spiralne črte. Kabelski sklop ima enotno kabelsko vstopno spojko K 38, K 46 okroglega tipa. V kovinskem ohišju so spojke hermetično zaprte z gumijastim tesnilom, konice pa so pritrjene na prevodne vodnike.

Zasnova ESP instalacij, ESPNM s črpalko, ki ima gred in stopnje iz korozijsko odpornih materialov, in ESP s črpalko s plastičnimi rotorji in gumi-kovinskimi ležaji je podobna zasnovi ESP instalacij.

Pri visokem plinskem faktorju se uporabljajo črpalni moduli - plinski separatorji, namenjeni zmanjšanju volumetrične vsebnosti prostega plina na vstopu v črpalko. Plinski separatorji ustrezajo skupini izdelkov 5, tip 1 (popravljiv) po RD 50-650-87, klimatska različica - B, kategorija umestitve - 5 po GOST 15150-69.

Moduli so lahko dobavljivi v dveh različicah:

Plinski separatorji: 1 MNG 5, 1 MNG5a, 1 MNG6 – standardna izvedba;

Plinski separatorji 1 MNGK5, MNG5a – povečan odpornost proti koroziji.

Črpalni moduli so nameščeni med vhodnim modulom in modulom sekcije potopne črpalke.

Potopna črpalka, elektromotor in hidravlična zaščita so med seboj povezani s prirobnicami in čepi. Gredi črpalke, motorja in zaščitne gredi imajo na koncih utore in so povezani z utornimi sklopkami.

Dodatki za dvigala in oprema za ESP instalacije so podani v Dodatku 2.

Tehnične lastnosti motorja

Pogon potopnih centrifugalnih črpalk je poseben potopni trifazni asinhroni elektromotor z oljem. izmenični tok z navpičnim kletkastim rotorjem tipa PED. Elektromotorji imajo premer ohišja 103, 117, 123, 130, 138 mm. Ker je premer elektromotorja omejen, je pri velikih močeh motor daljši, v nekaterih primerih pa je sekcijski. Ker elektromotor deluje potopljen v tekočino in pogosto pod visokim hidrostatičnim tlakom, je glavni pogoj za zanesljivo delovanje njegova tesnost (glej sliko 1.3).

PED je napolnjen s posebnim oljem z nizko viskoznostjo in visoko dielektrično trdnostjo, ki služi tako za hlajenje kot tudi za mazanje delov.

Potopni elektromotor je sestavljen iz statorja, rotorja, glave in baze. Ohišje statorja je izdelano iz jeklene cevi, katere konci so navojni za povezavo glave in baze motorja. Magnetno vezje statorja je sestavljeno iz aktivnih in nemagnetnih laminiranih plošč z utori, v katerih se nahajajo navitja. Navitje statorja je lahko enoslojno, neprekinjeno, tuljavo ali dvoslojno, paličasto, zanko. Faze navitja so povezane.

Aktivni del magnetnega kroga skupaj z navitjem ustvarja rotacijsko magnetno polje v elektromotorjih, nemagnetni del pa služi kot nosilci vmesnih ležajev rotorja. Svinčeni konci iz napredene žice so spajkani na konce statorskega navitja. bakrena žica z izolacijo, ki ima visoko električno in mehanska trdnost. Na konce so prispajkani vtični tulci, v katere se prilegajo kabelski čevlji. Izhodni konci navitja so povezani s kablom preko posebnega vtičnega bloka (spojnika) kabelskega vhoda. Tokovni vod motorja je lahko tudi nožasti. Rotor motorja je kletkast, večdelni. Sestavljen je iz gredi, jeder (rotorskih paketov), ​​radialnih nosilcev (drsnih ležajev). Gred rotorja je iz votlega kalibriranega jekla, jedra so iz elektrojeklene pločevine. Jedra so sestavljena na gred izmenično z radialnimi ležaji in povezana z gredjo s klini. Komplet jeder na gredi zategnite aksialno z maticami ali turbino. Turbina se uporablja za prisilna cirkulacija olje za izenačitev temperature motorja po dolžini statorja. Za zagotovitev kroženja olja so na potopljeni površini magnetnega kroga vzdolžni utori. Olje kroži skozi te utore, filter na dnu motorja, kjer se čisti, in skozi luknjo v gredi. Glava motorja vsebuje peto in ležaj. Adapter na dnu motorja se uporablja za namestitev filtra, obvodnega ventila in ventila za črpanje olja v motor. Sekcijski elektromotor je sestavljen iz zgornjega in spodnjega dela. Vsak del ima enake glavne komponente. Tehnične značilnosti SEM so podane v prilogi 3.

Osnovni tehnični podatki kabla

Oskrba elektromotorja potopne črpalke z električno energijo poteka preko kablovoda, sestavljenega iz napajalnega kabla in kabelske uvodne spojke za sklopko z elektromotorjem.

Odvisno od namena lahko kabelska linija vključuje:

Znamke kablov KPBK ali KPPBPS - kot glavni kabel.

Znamka kabla KPBP (ploski)

Tulec za kabelski uvod je okrogel ali ploščat.

Kabel KPBK je sestavljen iz enožilnih ali večžilnih bakrenih žil, izoliranih v dveh slojih polietilena visoke trdnosti in zvitih skupaj, ter blazine in oklepa.

Kabli blagovnih znamk KPBP in KPPBPS v skupnem cevnem ovoju so sestavljeni iz enožilnih in večžilnih bakrenih vodnikov, izoliranih s polietilenom visoke gostote in položenih v isto ravnino, ter skupnega cevnega ovoja, blazine in oklepa.

Kabli znamke KPPBPS z ločeno cevnimi vodniki so sestavljeni iz eno- in večžilnih bakrenih vodnikov, izoliranih v dveh slojih polietilena. visok pritisk in položena v isto ravnino.

Kabel znamke KPBK ima:

Delovna napetost V – 3300

Kabel znamke KPBP ima:

Delovna napetost, V - 2500

Dovoljeni tlak formacijske tekočine, MPa – 19,6

Dovoljeni faktor plina, m/t – 180

Kabel znamke KPBK in KPBP ima dopustne temperature okolju od 60 do 45 C zrak, 90 C – rezervoarska tekočina.

Temperature kabelske linije so podani v Dodatku 4.

1.2 Kratek pregled domačih shem in naprav.

Potopne centrifugalne črpalke so zasnovane za črpanje naftnih vrtin, vključno s poševnimi, formacijske tekočine, ki vsebuje nafto in plin, ter mehanske nečistoče.

Enote so na voljo v dveh vrstah – modularne in nemodularne; tri različice: običajna, odporna proti koroziji in povečana odpornost proti obrabi. Črpalni medij domačih črpalk mora imeti naslednje kazalnike:

· divjina nahajališča – mešanica nafte, pripadajoče vode in naftnega plina;

· največja kinematična viskoznost plastične tekočine 1 mm/s;

· pH vrednost proizvedene vode pH 6,0-8,3;

· največja vsebnost pridobljene vode 99 %;

· prosti plin na vstopu do 25 %, za instalacije z moduli - separatorji do 55 %;

· maksimalna temperatura ekstrahiranih produktov do 90C.

Glede na prečne dimenzije potopnih centrifugalnih električnih črpalk, elektromotorjev in kablovodov, ki se uporabljajo v kompletu inštalacij, so inštalacije konvencionalno razdeljene v 2 skupini 5 in 5 a. S premerom ohišja 121,7 mm; 130 mm; 144,3 mm oz.

Namestitev UEC je sestavljena iz potopne črpalne enote, kabelskega sklopa, zemeljske električne opreme - transformatorske komutacijske postaje. Črpalni agregat je sestavljen iz potopne centrifugalne črpalke in motorja s hidravlično zaščito, v vrtino pa se spusti na cevnem nizu. Potopna črpalka, trifazna, asinhrona, z oljem napolnjena z rotorjem.

Hidravlična zaščita je sestavljena iz protektorja in kompenzatorja. Trožilni kabel s polietilensko izolacijo, oklepen.

Potopna črpalka, elektromotor in hidravlična zaščita so med seboj povezani s prirobnicami in čepi. Gredi črpalke, motorja in zaščitne gredi imajo na koncih utore in so povezani z utornimi sklopkami.

1.2.2. Potopna centrifugalna črpalka.

Načelo delovanja potopne centrifugalne črpalke se ne razlikuje od običajnih centrifugalnih črpalk, ki se uporabljajo za črpanje tekočin. Razlika je v tem, da je večdelni z majhnim premerom delovnih stopenj - tekačev in vodilnih lopatic. Tekalna kolesa in vodilne lopatice običajnih črpalk so izdelane iz modificirane sive litine, črpalke, odporne proti koroziji, so izdelane iz niresist litine, kolesa, odporna proti obrabi, pa so izdelana iz poliamidnih smol.

Črpalka je sestavljena iz odsekov, katerih število je odvisno od glavnih parametrov črpalke - tlaka, vendar ne več kot štiri. Dolžina odseka do 5500 metrov. Pri modularnih črpalkah je sestavljen iz vhodnega modula, modula - odseka. Modul - glave, povratni ventili in odtočni ventili. Povezava modulov med seboj in vhodnega modula na motor - prirobnični priključek (razen vhodnega modula, motorja ali separatorja) je tesnjen z gumijastimi manšetami. Povezava gredi odsekov modula med seboj, odseka modula z gredjo vhodnega modula in gredi vhodnega modula z gredjo hidravlične zaščite motorja se izvede s pomočjo nazobčanih spojk. Gredi modulskih delov vseh skupin črpalk z enakimi dolžinami telesa so enotne po dolžini.

Sekcija modula je sestavljena iz ohišja, gredi, paketa stopenj (tekači in vodilne lopatice), zgornjega in spodnjega ležaja, zgornjega aksialnega nosilca, glave, podstavka, dveh reber in gumijastih obročev. Rebra so namenjena zaščiti ploščatega kabla s spojko pred mehanskimi poškodbami.

Vhodni modul je sestavljen iz podlage z luknjami za prehod formacijske tekočine, ležajnih puš in rešetke, gredi z zaščitnimi pušami in nazobčane spojke, namenjene za povezavo gredi modula s hidravlično zaščitno gredjo.

Glavni modul je sestavljen iz ohišja, na eni strani katerega je notranji stožčasti navoj za priklop protipovratnega ventila, na drugi strani je prirobnica za priklop na modul modula, dve rebri in gumijasti obroč.

Na vrhu črpalke je ribiška glava.

Domača industrija proizvaja črpalke s pretokom (m/dan):

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

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

Naslednje glave (m) - 700, 800, 900, 1000, 1400, 1700, 1800, 950, 1250, 1050, 1600, 1100, 750, 1150, 1450, 1750, 1800, 1700, 1550, 1 30 0.

1.2.3. Potopni motorji

Potopni elektromotorji so sestavljeni iz elektromotorja in hidravlične zaščite.

Motorji so trifazni, asinhroni, kletkasti, dvopolni, potopni, enotne serije. PED v normalni in korozijski izvedbi, klimatska različica B, kategorija umestitve 5, delujejo iz omrežja izmeničnega toka s frekvenco 50 Hz in se uporabljajo kot pogon za potopne centrifugalne črpalke.

Motorji so zasnovani za delovanje v formacijski tekočini (mešanica olja in proizvedene vode v poljubnem razmerju) s temperaturami do 110 C, ki vsebuje:

· mehanske nečistoče ne več kot 0,5 g/l;

· prosti plin ne več kot 50%;

· vodikov sulfid za normalno, ne več kot 0,01 g/l, odporen proti koroziji do 1,25 g/l;

Hidravlični tlak v območju delovanja motorja ne presega 20 MPa. Elektromotorji so napolnjeni z oljem s prebojno napetostjo najmanj 30 kV. Najvišja dolgotrajno dopustna temperatura statorskega navitja elektromotorja (za motor s premerom ohišja 103 mm) je 170 C, za ostale elektromotorje pa 160 C.

Motor je sestavljen iz enega ali več elektromotorjev (zgornji, srednji in spodnji, moči od 63 do 630 kW) in protektorja. Elektromotor je sestavljen iz statorja, rotorja, glave s tokovnim vhodom in ohišja.

1.2.4. Hidravlična zaščita elektromotorja.

Hidravlična zaščita je zasnovana tako, da preprečuje prodiranje formacijske tekočine v notranjo votlino elektromotorja, kompenzira prostornino olja v notranji votlini od temperature elektromotorja in prenaša navor z gredi elektromotorja na gred črpalke. Obstaja več možnosti za zaščito pred vodo: P, PD, G.

Hidroprotekcija je na voljo v standardni in korozijsko odporni izvedbi. Glavna vrsta hidravlične zaščite za konfiguracijo SED je hidravlična zaščita odprtega tipa. Hidravlična zaščita odprtega tipa zahteva uporabo posebne pregradne tekočine z gostoto do 21 g/cm, ki ima fizikalne in kemične lastnosti s formacijsko tekočino in oljem.

Hidravlična zaščita je sestavljena iz dveh s cevjo povezanih komor. Spremembe prostornine tekočega dielektrika v motorju se kompenzirajo s pretokom pregradne tekočine iz ene komore v drugo. Pri zaščiti voda zaprtega tipa uporabljajo se gumijaste membrane. Njihova elastičnost kompenzira spremembe volumna olja.

24. Pretočne razmere v vrtini, določanje energije in specifična poraba plin med delovanjem dvigala plin-tekočina.

Pogoji pretoka vodnjaka.

Do pretoka vrtine pride, če razlika v tlaku med rezervoarjem in dnom vrtine zadostuje za premagovanje protitlaka stolpca tekočine in izgube tlaka zaradi trenja, to pomeni, da do pretakanja pride pod vplivom hidrostatičnega tlaka tekočine ali energije plin, ki se širi. Večina vodnjakov teče zaradi energije plina in hidrostatičnega tlaka hkrati.

Plin v olju ima dvižno silo, ki se kaže v obliki pritiska na olje. Več plina kot je raztopljenega v olju, manjša je gostota zmesi in višje se dvigne nivo tekočine. Ko doseže ustje, se tekočina prelije in vodnjak začne bruhati. Splošni obvezni pogoj za delovanje katerega koli tekočega vodnjaka bo naslednja osnovna enakost:

Рс = Рг+Рtr+ Ру; Kje

Рс - tlak v dnu vrtine, RG, Рtr, Ру - hidrostatični tlak stolpca tekočine v vrtini, izračunan navpično, izguba tlaka zaradi trenja v cevi oziroma protitlak na ustju vrtine.

Obstajata dve vrsti vodnjakov:

· Gouting tekočine, ki ne vsebuje plinskih mehurčkov – arteško bruhanje.

· Gugiranje tekočine, ki vsebuje plinske mehurčke, ki olajšajo bruhanje, je najpogostejša metoda bruhanja.

Vgradnja ESP je zapleten tehnični sistem in je kljub znanemu principu delovanja centrifugalne črpalke skupek elementov, ki so izvirno oblikovani. Shematski diagram ESP je prikazan na sl. 6.1. Namestitev je sestavljena iz dveh delov: površinskega in potopnega. Ozemljitveni del vključuje avtotransformator 1; nadzorna postaja 2; včasih kabelski boben 3 in oprema za ustje vrtine 4. Potopni del vključuje cevni niz 5, na katerem se potopna enota spusti v vrtino; oklepni trižilni električni kabel 6, preko katerega se napaja potopni elektromotor in je s posebnimi sponkami 7 pritrjen na cevni niz.

Potopna enota je sestavljena iz večstopenjske centrifugalne črpalke 8, opremljene s sprejemno mrežo 9 in povratnim ventilom 10. Potopna enota vključuje odtočni ventil 11, skozi katerega se tekočina odvaja iz cevi pri dvigovanju enote. V spodnjem delu je črpalka zgibno povezana s hidravlično zaščitno enoto (ščitnik) 12, ta pa je zgibno povezana s potopnim elektromotorjem 13. V spodnjem delu ima elektromotor 13 kompenzator 14.

Tekočina vstopi v črpalko skozi mrežico, ki se nahaja v njenem spodnjem delu. Mreža zagotavlja filtracijo formacijske tekočine. Črpalka dovaja tekočino iz vrtine v cev.

Naprave ESP v Rusiji so zasnovane za vrtine s premerom ohišja 127, 140, 146 in 168 mm. Za velikosti ohišij 146 in 168 mm so potopne enote na voljo v dveh velikostih. Ena je namenjena vrtinam z najmanjšim notranjim premerom (po GOST) ohišja. ESP enota ima v tem primeru tudi manjši premer in posledično manjše obratovalne karakteristike (tlak, pretok, učinkovitost).

riž. 6.1. Shematski diagram ESP:

1 - avtotransformator; 2 - nadzorna postaja; 3 - kabelski boben; 4 - oprema za vrtino; 5 - cevni stolpec; 6 - oklepni električni kabel; 7 - kabelske sponke; 8 - potopna večstopenjska centrifugalna črpalka; 9 - sesalni zaslon črpalke; 10 - povratni ventil; 11 - odtočni ventil; 12 - hidravlična zaščitna enota (ščitnik); 13 - potopni elektromotor; 14 - kompenzator

Vsaka naprava ima svojo oznako, na primer UETSN5A-500-800, v kateri so sprejete naslednje oznake: številka (ali številka in črka) za ESP označuje najmanjši dovoljeni notranji premer ohišja, v katerega se lahko spusti, številka "4" ustreza premeru 112 mm, številka "5" ustreza 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm in "6A" - 148 mm; druga številka kode označuje nazivni pretok črpalke (v m 3 / sUt) in tretja - približni tlak v m Vrednosti pretoka in tlaka so podane za delovanje na vodi.

V zadnjih letih se je paleta proizvedenih centrifugalnih črpalk močno razširila, kar se odraža tudi v šifrah proizvedene opreme. Tako imajo naprave ESP, ki jih proizvaja ALNAS (Almetyevsk, Tatarstan), veliko črko "A" v kodi za napisom "ESP", naprave Lebedyansky Mechanical Plant (JSC Lemaz, Lebedyan, regija Kursk) pa imajo veliko črko črka "L" pred napisom "ESP". Instalacije centrifugalnih črpalk z zasnovo rotorja z dvema nosilcema, namenjene za izbiro formacijske tekočine iz velik znesek mehanske nečistoče imajo v svoji kodi "2" za črko "L" in pred napisom ESP (za črpalke Lemaz), črko "D" za napisom "ESP" (za črpalke "Borets JSC"), črko "A ” pred številko vgradne velikosti (za črpalke ALNAS). Zasnova ESP, odporna proti koroziji, je označena s črko "K" na koncu kode namestitve, zasnova, odporna na vročino, pa s črko "T". Zasnova rotorja z dodatnimi vrtinčnimi lopaticami na zadnjem disku (Novomet, Perm) ima črkovno oznako VNNP v kodi črpalke.

6.3. Glavne komponente vgradnje ESP, njihov namen in značilnosti

Vrtine centrifugalne črpalke

Centrifugalne črpalke v vrtini so večstopenjski stroji. To je predvsem posledica nizkih vrednosti tlaka, ki jih ustvari ena stopnja (tekač in vodilna lopatica). Po drugi strani so majhne vrednosti tlaka ene stopnje (od 3 do 6-7 m vodnega stolpca) določene z majhnimi vrednostmi zunanjega premera rotorja, omejenega z notranjim premerom ohišja in dimenzijami. uporabljene opreme v vrtini - kabel, potopni motor itd.

Zasnova centrifugalne črpalke za vrtino je lahko običajna in odporna proti obrabi, pa tudi s povečano odpornostjo proti koroziji. Premeri in sestava komponent črpalke so načeloma enaki za vse izvedbe črpalk.

Običajna vrtinska centrifugalna črpalka je zasnovana za črpanje tekočine iz vrtine z vsebnostjo vode do 99%. Mehanske nečistoče v črpani tekočini ne smejo presegati 0,01 masnega % (ali 0,1 g/l), trdota mehanskih nečistoč pa ne sme presegati 5 Mohsovih točk; vodikov sulfid - ne več kot 0,001%. V skladu z zahtevami tehničnih specifikacij proizvajalca vsebnost prostega plina na vstopu v črpalko ne sme presegati 25 %.

Centrifugalna črpalka, odporna proti koroziji, je zasnovana za delovanje, ko črpana formacijska tekočina vsebuje vodikov sulfid do 0,125 % (do 1,25 g/l). Zasnova, odporna proti obrabi, omogoča črpanje tekočin, ki vsebujejo mehanske nečistoče do 0,5 g/l.

Stopnice so nameščene v izvrtino cilindričnega telesa vsakega odseka. En del črpalke lahko sprejme od 39 do 200 stopenj, odvisno od njihove montažne višine. Največje število stopenj v črpalkah doseže 550 kosov.

riž. 6.2. Diagram centrifugalne črpalke v vrtini:

1 - prstan s segmenti; 2,3- gladke podložke; 4,5- podložke amortizerjev; 6 - zgornja podpora; 7 - nižja podpora; 8 - vzmetni obroč za podporo gredi; 9 - distančni tulec; 10 -osnova; 11 - utorna sklopka.

Modularni ESP

Za izdelavo visokotlačnih vrtin centrifugalnih črpalk je potrebno v črpalko namestiti več stopenj (do 550). Vendar pa jih ni mogoče namestiti v eno ohišje, saj dolžina takšne črpalke (15-20 m) otežuje transport, namestitev na vodnjak in izdelavo ohišja.

Visokotlačne črpalke so sestavljene iz več delov. Dolžina telesa v vsakem odseku ni večja od 6 m Deli telesa ločeni odseki so povezani s prirobnicami s sorniki ali čepi, gredi pa z utornimi sklopkami. Vsak del črpalke ima zgornji aksialni nosilec gredi, gred, radialne nosilce gredi in stopnice. Samo spodnji del ima sprejemno mrežo. Ribiška glava - samo zgornji del črpalke. Sekcije visokotlačne črpalke so lahko krajše od 6 m (običajno je dolžina telesa črpalke 3,4 in 5 m), odvisno od števila stopenj, ki jih je treba namestiti vanje.

Črpalka je sestavljena iz dovodnega modula (sl. 6.4), sekcijskega modula (sekcijskih modulov) (sl. 6.3), glavnega modula (sl. 6.3), povratnih ventilov in odtočnih ventilov.

Možno je zmanjšati število odsekov modula v črpalki in ustrezno opremiti potopno enoto z motorjem zahtevane moči.

Povezave med moduli in vhodnim modulom na motor so prirobnične. Priključki (razen priključka vhodnega modula na motor in vhodnega modula na plinski separator) so tesnjeni z gumijastimi obroči. Povezava gredi odsekov modula med seboj, odseka modula z gredjo vhodnega modula, gredi vhodnega modula s hidravlično zaščitno gredjo motorja se izvede s pomočjo nazobčanih spojk.

Gredi modulskih delov vseh skupin črpalk, ki imajo enake dolžine ohišja 3,4 in 5 m, so poenotene. Za zaščito kabla pred poškodbami med dvigovanjem so na podstavkih sekcijskega modula in glavnega modula nameščena odstranljiva jeklena rebra. Zasnova črpalke omogoča brez dodatne demontaže uporabo modula plinskega separatorja črpalke, ki je nameščen med vhodnim modulom in modulom sekcije.

Tehnične značilnosti nekaterih standardnih velikosti ESP za proizvodnjo olja, ki jih proizvajajo ruska podjetja po Tehnične specifikacije so predstavljeni v tabeli 6.1 in sl. 6.6.



Priporočamo branje