33. Общая схема уэцн, назначение и работа основных ее элементов. Преимущество, недостатки и области эффективного применения уэцн.

Недостаточно высокая подача штанговых глубинных насосов, необходимость установки громоздкого оборудования (механизмов с движущимися частями, металлоемких станков-качалок и массив­ных фундаментов), опасность обрыва штанг при больших глубинах скважин, сравнительно небольшой межремонтный период и другие Причины ограничивают область применения штанговых глубинных насосов. В связи с этим в практике применяют бесштанговые на­сосы, из которых наиболее широко распространены центробежные электронасосы. Отличительной чертой таких насосных установок является перенос двигателя непосредственно к месту установки на­соса и устранение штанг.

Установка погружного центробежного электронасоса (рис. 144) состоит из насосного агрегата, спускаемого в скважину на насосно-компрессорных трубах 5, кабеля 6, арматуры устья 7, станции управления 10 и автотрансформатора 9.

Погружной насосный агрегат состоит из следующих основных частей: центробежного многоступенчатого насоса 4, погружного электродвигателя 1 и протектора 2 (или протектора с компенса­тором). Все эти узлы соединены между собой посредством флан­цев. Валы двигателя, протектора и насоса имеют на концах шли­цы и соединяются шлицевыми муфтами.

Так как электродвигатель расположен непосредственно под насосом, насос имеет боковой прием жидкости, которая поступает в него из кольцевого пространства между эксплуатационной колон­ной и электродвигателем через фильтр-сетку.

Наземное оборудование скважин состоит из устьевой арматуры 7, автотрансформатора 9 и станции управления 10. Автотрансфор­матор предназначен для компенсации падения напряжения в ка­беле 6 подводящем ток к погружному электродвигателю 1 и на­виваемом с установленного на поверхности барабана 8. Для защи­ты от пыли и снега трансформатор устанавливают в будке. Станция управления позволяет вручную или автоматически запус­кать в действие, останавливать установку и контролировать ее работу.

Устьевая арматура 7 предназначена для отвода продукции скважину в выкидную линию, герметизации затрубного пространства с учетом ввода в это пространство кабеля и перепуска газа из этого пространства при чрезмерном увеличении его давления.

Рис. 144. Установка погружного центробежного электронасоса

Принцип действия установки следующий. Электрический ток из промысловой сети через автотрансформатор 9 и станцию управ­ления 10 поступает по кабелю 6 к электродвигателю 1, в результа­те чего начинает вращаться вал двигателя и насоса.

Во время работы агрегата жидкость проходит через фильтр ус­тановленный на приеме насоса, и нагнетается по насосным тру­пам на поверхность. Чтобы жидкость при остановке агрегата не сливалась из колонны труб в скважину, в верхней части насоса смонтирован обратный клапан. Кроме того, над насосом устанав­ливают сливной клапан, через который жидкость сливается из колонны труб перед подъемом агрегата из скважины.

Установки центробежных электронасосов обозначаются шифром УЭЦН, а установки с повышенной износостойкостью насоса – УЭЦНИ.

ПОГРУЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ЭЛЕКТРОНАСОСОВ

Погружной центробежный электронасос 4 (см. рис. 144) по принципу действия не отличается от обычных цент­робежных насосов, применяемых для перекачки жидкости. Он представляет собой набор рабочих колес (ступеней) и направля­ющих аппаратов, расположенных на общем с электродвигателем валу и заключенных в стальной корпус, выполненный из трубной заготовки. Число рабочих колес изменяется в широком диапазоне. Выпускаемые для нефтяной промышленности погружные электро­насосы имеют от 80 до 330 ступеней.

В нижней части насоса 4 имеется приемный фильтр, через ко­торый жидкость из скважины поступает к первой ступени насоса. По окружности основания насоса закреплена сетка, не допускаю­щая попадания в полость насоса крупных механических частиц. В верхний конец корпуса насоса ввинчивается ниппельная гайка, стягивающая в осевом направлении нижнюю опору насоса, на­правляющие аппараты и верхний подшипник.

В основании насоса установлена нижняя опора, воспринимаю­щая осевые усилия, действующие на вал от развиваемого насосом давления и веса самого вала, а также радиальные нагрузки, действующие на вал.

Обратный клапан предназначен для удержания откачи­ваемой жидкости в подъемных трубах при остановках насоса. Бла­годаря этому клапану насос запускают в режиме, близком к ре­жиму работы насоса при закрытой задвижке, что уменьшает пус­ковую мощность. Кроме того, при кратковременных остановках исключается возможность запуска насоса при обратном вращении вала (что может произойти при вращении ротора жидкостью, сли­вающейся из труб).

Сливной клапан (рис. 145), устанавливаемый над обрат­ным клапаном в колонне подъемных труб, предназначен для спус­ка жидкости из труб перед подъемом их из скважины.

При необходимости подъема насосного агрегата в трубы сбра­сывают металлический стержень, который, ударяя по удлиненному концу штуцера сливного клапана, отламывает его в месте надреза. В результате открывается отверстие для слива жидкости из колон­ны насосных труб. Это облегчает труд работающих, так как развинчивание и подъем труб производятся без разлива жидкости. Сломанный штуцер впоследствии реставрируют или заменяют новым.

Отличительные конструктивные особенности таких насосов:

1) чугунные рабочие колеса заменены пластмассовыми из смо­лы П-68;

2) текстолитовая опора колеса заменена резиновой, а в на­правляющем аппарате опорой для этой резиновой шайбы служит стальная термообработанная втулка;

3) для уменьшения износа ступиц рабочих колес и вала ставят­ся дополнительные резинометаллические радиальные опоры, кото­рые препятствуют изгибу вала при его вращении.

Погружной электродвигатель. Приводом погружных центробежных насосов служат вертикальные асинхронные маслозаполненные погружные электродвигатели трехфазного перемен­ного тока (ПЭД), предназначенные для работы в скважинах с температурой откачиваемой жидкости от 50 до 90 °С.

При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 об/мин. Двигатели, так же как и насосы, имеют не­большие диаметры, различные для скважин с обсадными колон­нами диаметрами 140, 146 и 168 мм. Они изготовляются диамет­рами 103, 117 и 123 мм. Диаметр двигателя мощностью 125 кВт равен 138 мм.

Поскольку поперечные размеры погружных электродвигателей небольшие, то с целью обеспечения необходимой мощности их вы­полняют значительной длины —от 4,2 до 8 м.

Во избежание проникновения в полость электродвигателя жид­кости, заполняющей скважину, его делают герметичным и запол­няют маловязким трансформаторным маслом.

Погружные электродвигатели выпускаются мощностью от 14 до 125 кВт. Так же как и насосам, каждому типу погружного элект­родвигателя присвоен свой шифр. Например, шифр ПЭД 35—123 В5 означает—погружной электродвигатель мощностью 35 кВт, диаметром 123 мм. Знак В5 означает общеклиматическое испол­нение.

Гидрозащита—один из важнейших узлов погружного аг­регата. Она предохраняет электродвигатель от попадания в его полость пластовой жидкости. Это достигается тем, что внутри дви­гателя и в основании насоса при любой глубине погружения агре­гата под уровень жидкости в скважине создается давление, превышающее давление окружающей среды. Гидрозащита ком­пенсирует также утечки масла, температурные изменения объема масла в системе, а также обеспечивает подачу масла к подшипни­кам двигателя и насоса.

В нефтяной промышленности известны несколько типов гидро­защиты погружных электродвигателей.