Повышение эффективности работы скважин, оборудованных УЭЦН на Южно-Покачевском месторождении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 3.4

КПБП		3x6		-	10,2x27,5			300 и кратн.	796		2500
			3x10		-	13,6x33,8			1200-1700	950
			3x16		-	15,0x37,4			1100-1700	1170
			3x25		-	15,4x43,0			1000-1800	1615		3300
			3x35		-	18x48,2			500	2098
			3x50		-	19,7x52,3			500	2641
КФСБ		3x6		-	10,1x25,7			100 и кратн.	1123		2500
			3x10		-	11,1x28,1			1489
			3x16		-	12,3x31,7			1900		3300
			3x25		-	14,5 х 38,2			1500	2440
			3x6		2x0,5	10,3x25,7			100 и кратн.	1173		2500
			3x10		2x0,5	11,1x28,1				1539
			3x16		2x0,5	12,3x31,7				1950		3300
			3x25		2x0,5	14,5 х 38,2			1500	2490
КФСБК	3x6		-7			22,2	1500			1103		2500
	3x10		-			23,9				1420		3300
	3x16		-			26,4				1850
	3x25		-			31,1				2390
	3x6		3x0,5			22,2	1500			1178		2500
	3x10		3x0,5			23,9				1495
	3x16		3x0,5			26,4				1925		3300
	3x25		3x0,5			31,1				2465
КТЭБ	3x6		-			10,2X27,5	1500			502		2500
	3x10		-			13,6X33,8				842
	3x16		-			15,0X37,4				1083
	3x25		-			15,4X43,0				1403		3300
	3x35		-			18,0X48,2				1716
	3x6		2x0,5			10,2X27,5	100 и кратн.			542		2500
	3x10		2x0,5			13,6X33,8	1500			882
	3x16		2x0,5			15,0X37,4				1123		3300
	3x25		2x0,5			15,4X43,0				1443
	3x35		2x0,5			18,0X48,2				1756
КТЭБК	3x6		-			25	1500			464		2500
	3x10		-			29				795
	3x16		-			32				1132
	3x25		-			35,6				1355		3300
	3x35		-			38,6				1672
	3x6		2x0,5			25	1500			524		2500
	3x10		2x0,5			29				855
	3x16		2x0,5			32				1092		3300
	3x25		2x0,5			35,6				1415
	3x35		2x0,5			38,6				1732

 

3.6. Конструкция гидрозащиты

Гидрозащита предназначена для  предотвращения проникновения пластовой  жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменения объема масла  во внутренней полости от температуры  электродвигателя и передачи крутящего  момента от вала электродвигателя к  валу насоса. Разработано два варианта конструкций гидрозащит для двигателей унифицированной серии [5]:

• открытого типа - П92; ПК92; Ш14; ПК114;
• закрытого типа - П92Д; ГЖ92Д; (с диафрагмой) П114Д; ПК114Д. 
  Гидрозащиту выпускают обычного и коррозионностойкого исполнений. Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора.

Основным типом гидрозащиты  для комплектации ПЭД принята  гидрозащита открытого типа. Её принцип  действия требует применения специальной  барьерной жидкости плотностью до 2 г/см³, обладающей физико - химическими свойствами, которые исключают ее перемешивание с пластовой жидкостью скважины и маслом в полости электродвигателя.

.Компенсатор гидрозащиты предназначен  для компенсации утечек масла  из полости электродвигателя  и температурного изменения его  объёма. Основание компенсатора, присоединяется  к нижнему концу ПЭДа; пробка  служит для заполнения системы  маслом. Головка и корпус имеют отверстия для передачи внешнего давления жидкости на эластичный элемент (диафрагму). При охлаждении ПЭДа, объем и давление масла внутри его уменьшаются, при этом давление скважинной жидкости через диафрагму передаётся на масло внутри компенсатора: диафрагма сжимается, поршень клапана открывает перепускное отверстие и масло проходит из компенсатора в полость двигателя, компенсируя уменьшения объёма. При нагревании диафрагма объём масла в двигателе увеличивается, и его излишки перетекают в полость компенсатора, диафрагма при этом расширяется.

3.7. Устьевое оборудование

Типичная арматура устья  скважины, оборудованной для эксплуатации УЭЦН (Рисунок 3.3), состоит из крестовины 1, которая устанавливается на колонной головке.

Рисунок 3.3 Арматура устья скважины, оборудованной УЭЦН

В крестовине имеется разъемный  вкладыш 2, воспринимающий нагрузку от НКТ. На вкладыш накладывается уплотнение из нефтестойкой резины 3, которое прижимается разъемным фланцем 5. Фланец 5 прижимается болтами к фланцу крестовины и герметизирует вывод кабеля 4.

Арматура предусматривает отвод  затрубного газа через трубу 6 и обратный клапан 7. Арматура собирается из унифицированных узлов и запорных кранов. Она сравнительно просто перестраивается для оборудования устья при эксплуатации штанговыми насосами.

 

 

 

4. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

4.1. Технические характеристики, принцип действия УЭЦН

Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены  для откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонных, пластовой  жидкости, содержащей нефть, воду, газ, механические примеси.

В зависимости от поперечного размера  погружного агрегата УЭЦН подразделяют на четыре условные группы 5, 5А, 6 и 6А. В  зависимости от количества агрессивных  компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, насосы установок имеют  исполнение обычное (УЭЦН) и повышенной коррозионно - (УЭЦНК) и износостойкости (УЭЦНИ). Условия применимости УЭЦН по перекачиваемым средам: жидкость с  содержанием механических примесей для УЭЦН и УЭЦНК не более 0,1 г/л, для УЭЦНИ не более 0,5 г/л; свободного газа на приеме насоса не более 25%, сероводорода не более 0,01 г/л и 1,25 г/л для УЭЦНК; воды не более 99%; водородный показатель (рН) пластовой воды для УЭЦНК  в пределах 6-8,5. Температура в  зоне размещения электродвигателя не должна превышать 50-90С. Установки выпускаются  по группе надежности в климатическом  исполнении У (для умеренного климата).

Для районов с холодным климатом установки комплектуются поверхностным  электрооборудованием в исполнении ХЛ1. В качестве примера приведем шифры установок: УЗЭЦН 5-130-1200, У2ЭЦНИ 6-350-1100 и УЭЦНК 5-130-1200, где, кроме УЭЦН, приняты обозначения: 3 -модификация; 5 - группа насоса; 130 - подача, м³/сут; 1200 - развиваемый напор, м водяного столба; И - износостойкое исполнение; К - коррозионно-стойкое исполнение (остальные обозначения аналогичны).

Принципиальная схема УЭЦН приведена на рисунке 4.1.

 

Рисунок 4.1. Принципиальная схема УЭЦН

1. Электродвигатель.
2. Гидрозащита.
3. Центробежный электронасос.
4. Кабель в сборе.
5. Комплектная трансформаторная подстанция.
6. Клапан спускной.
7. Пояс.
8. Насосно-компрессорная труба.
9. Оборудование устья скважины.
10. Станция управления.
11. Клапан обратный.
12. Газосепаратор.

Погружной агрегат включает в себя центробежный электронасос, гид-розашиту и электродвигатель. Он спускается в скважину на колонне НКТ, которая подвешивается с помощью устьевого оборудования, устанавливаемого на колонной головке эксплуатационной колонны. Электроэнергия от промысловой сети через трансформатор и станцию управления по кабелю, прикрепленному к наружной поверхности НКТ крепежными поясами (хомутами), подается на электродвигатель, с ротором которого связан вал центробежного электронасоса (ЭЦН). ЭЦН подает жидкость по НКТ на поверхность. Выше насоса установлен обратный шаровой клапан, облегчающий пуск установки после ее простоя, а над обратным клапаном - спускной клапан для слива жидкости из НКТ при их подъеме. ЭЦН - это погружной, центробежный, секционный, многоступенчатый электронасос. В корпусы секций вставляется пакет ступеней, представляющий собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты. Число ступеней колеблется в пределах 127-413. Снизу в корпус ввинчивают основание насоса с приемными отверстиями и фильтр-сетку, через которые жидкость из скважины поступает в насос. В верхней части насоса находится ловильная головка с обратным клапаном, к которой крепятся НКТ.

В качестве привода насоса используется погружной, трехфазный, асинхронный  с короткозамкнутым многосекционным  ротором вертикального исполнения, маслонаполненный электродвигатель ПЭД. Обмотка статора соединяется  с колодкой кабельного ввода, расположенного в головке.

Гидрозащита состоит из протектора, который устанавливается между  ЭЦН и ПЭД, и компенсатора, присоединяемого  к основанию ПЭД. Они обеспечивают смазку и защиту ПЭД от проникновения  в его полость скважинной жидкости.

С поверхности до погружного агрегата протягивают питающий, полиэтиленовый (изоляция в один или два слоя), бронированный (эластичная стальная оцинкованная лента) круглый кабель (типа КЛБК), а  в пределах погружного агрегата - плоский (типа КПБП). Переход от круглого кабеля к плоскому сращивается горячим способом в пресс-формах. Строительная длина кабеля составляет 800-1800м. Потери напряжения в кабеле составляют 25-125В на 1000м. Станция управления обеспечивает включение и отключение установки при ручном и автоматическом управлении, самозапуск после появления исчезнувшего напряжения и аварийное отключение (перегрузки, короткое замыкание, колебания давления, отсутствие притока в насос и др.). Трансформатор повышает напряжение подачи электроэнергии от напряжения промысловой сети (380 В) до напряжения питающего тока в ПЭД (350-6000 В) с учетом потерь напряжения в кабеле.

Герметичность вывода кабеля и НКТ  достигается с помощью разъемного конуса, вставляемого в крестовину, резинового уплотнения и фланца.

Принцип работы центробежного насоса заключается в том, что увеличение напора жидкости, протекающей через  него, происходит при вращении рабочих  колес, которые являются основным органом  насоса.

Во время работы насоса жидкость, поступающая через всасывающие  отверстия к центральной открытой части рабочего колеса, попадает на его лопатки и увлекается ими  в полость насоса, где приобретает  вращательное движение.

Под влиянием центробежной силы и  от воздействия лопаток частицы  жидкости с большой скоростью  отбрасываются к периферии вращающегося колеса и затем наружу. Выбрасываемая  из колеса жидкость обладает большой  скоростью и, следовательно, значительной кинетической энергией - энергией движения. Для преобразования этой энергии  в энергию давления служат специальные  направляющие устройства, которые состоят  из системы фигурных лопаток, охватывающих рабочее колесо. Жидкость, протекая между этими лопатками, плавно изменяет направление движения, постепенно теряет скорость и отводится в следующую  ступень.

Рабочие колеса погружных насосов  имеют небольшой диаметр и  вследствие  этого напор жидкости, создаваемый одной ступенью, не превышает 3,5 - 5,5 м водяного столба. Поэтому  для обеспечения напора в 800 - 1000 м  в корпусе насоса монтируют по 150 - 200 ступеней, а в тех случаях, когда необходимо иметь больший  напор, применяют двухсекционные насосы.

Часть погружных центробежных электронасосов выпускается в износоустойчивом исполнении; они предназначены для  эксплуатации скважин с содержанием  механических частиц (песка) в откачиваемой жидкости от 1 до 10 г на литр.

Отличительными конструктивными  особенностями таких насосов  являются:

а)  выполнение  опорных торцовых  поверхностей  рабочих колес и 
направляющих аппаратов, а также других трущихся поверхностей (кроме 
сальникового узла) из износоустойчивой нефтестойкой резины;

б)  применение     промежуточных     износостойких     подшипников, 
облицованных резиной;

в)  защищенность вала насоса по всей длине от непосредственного 
соприкосновения с пластовой жидкостью; на участке между сальником и 
первым    рабочим    колесом,    а    также    между    рабочими    колесами    и 
промежуточными подшипниками вал защищен бронзовыми втулками;

г)  изготовление рабочих колес из бронзы.

Износоустойчивыми являются также  насосы с капроновыми рабочими колесами и направляющими аппаратами.

4.2. Характеристики УЭЦН