Схемы поршневых насосов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2) приподнять колонну труб и снять приспособление для защиты кабеля с устья скважины и посадить колонну труб на колонный фланец;

3) вывинтить подъемный патрубок из муфты планшайбы;

4) установить и закрепить сектор планшайбы; 5) поднять и ввинтить арматуру (тройник и задвижку) в муфту планшайбы;

6) соединить нагнетательную линию арматуры и проверить работу насоса и станции управления.

При подвеске труб и переводной катушки необходимо: 1) снять кабель с подвесного ролика;

2) поднять переводной патрубок вместе с переводной катушкой и навинтить на колонну труб;

3) приподнять колонну труб и снять приспособление для защиты кабеля с устья скважины;

4) протащить свободный конец кабеля в отверстие катушки; 5) посадить колонну труб на крестовик и закрепить переводную катушку с

крестовиком болтами; 6) установить сальниковое уплотнение;

7) отсоединить переводной патрубок от переводной катушки; 8) поднять елку арматуры и соединить ее с переводной катушкой;

9) соединить нагнетательные линии арматуры. Автотрансформатор и станция управления имеют салазки, и для них не требуется изготовлять фундаменты. Их устанавливают на полу дощатой будки, которая защищает их от атмосферных осадков и заносов зимой.

-228- В последнее время для скважин, эксплуатируемых погружными центробежными

электронасосами (ПЭЦН), вместо планшайб применяют специальную арматуру, которая отличается от обычной фонтанной конструкцией катушки, предназначенной для пропуска кабеля. Для этого в катушку вварена сальниковая камера, уплотненная набивкой. Подвеска насосных труб аналогична подвеске подъемных труб в фонтанных скважинах. Эту арматуру выпускают тройниковой и крестовой.

Вопрос 4.46. Обслуживание установок погружных ЭЦН

В процессе эксплуатации погружные электронасосы не требуют постоянного ухода за ними. Наблюдение заключается в следующем:

-не реже одного раза в неделю измеряют подачу насоса;

-еженедельно измеряют напряжение и силу тока электродвигателя;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

- периодически очищают аппаратуру станции управления от пыли и грязи, подтягивают ослабевшие и зачищают подгоревшие контакты, проверяют затяжку болтов на клеммах трансформатора (обесточенных);

- устраняют негерметичности трубопроводов.

Неполадки в работе скважины могут быть вызваны отложениями песка, парафина и солей, вредным влиянием газа.

Борьба с вредным влиянием газа на работу ЭЦН осуществляется так. Увеличивают глубину погружения насоса под динамический уровень, в результате чего возрастает давление на приеме и, как следствие, уменьшается объемный расход свободного газа за счет сжатия, т. е. увеличивается растворимость газа в нефти. На глубине, где давление на приеме насоса равно давлению насыщения нефти, весь газ растворен в нефти и его вредное влияние прекращается.

Вопрос 4.47. Назначение и конструкция обратного и спускного клапана

Известно, что центробежный электронасос легче запускается при нулевой подаче (производительности), т. е. при закрытой задвижке.

Насос будет потреблять наименьшую мощность, если подача его будет равна нулю, а напор соответствовать максимальному значению. При уменьшении напора производительность возрастает. Наименьшему напору соответствует наибольшая производительность насоса. В этом случае насос будет потреблять максимальную мощность, значительно превышающую нормальную мощность.

В обычных стационарных центробежных электронасосах максимальный напор легко создается закрытием задвижки, расположенной

-229-

около насоса. В погружном центробежном электронасосе исключена возможность установки задвижки в трубопроводе около насоса, задвижка на поверхности скважины не может дать нужных результатов для облегчения запуска агрегата.

Если производить запуск погружного электронасоса, пользуясь одной только задвижкой, установленной на поверхности, то после включения агрегата электронасос не будет иметь какого-либо напора и будет развивать максимальную производительность, так как находящийся в трубах воздух или газ будет медленно сжиматься, уменьшаясь в объеме, а двигатель при этом будет сильно перегружен.

По мере заполнения насосных труб добываемой жидкостью будут возрастать напор и уменьшаться производительность. Заполнение длинной колонны насосных труб может производиться в течение продолжительного времени в зависимости от уровня жидкости в скважине, диаметра насосных труб и производительности насоса.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Иногда заполнение колонны труб происходит в течение 5...15 мин., а иногда значительно дольше. Естественно, что такая продолжительная работа электродвигателя с большой перегрузкой не может считаться нормальной и может повлечь за собой аварию, если не будет работать защита.

Вообще же максимальная защита станции управления не допустит такой продолжительной перегрузки и отключит установку. Производить же запуск, минуя защиту, опасно как для обслуживающего персонала, так и для электрооборудования.

Кроме того, закрытие задвижки на поверхности скважины существенно не облегчит запуска электронасоса, но в то же время создаст определенную опасность, так как находящийся в трубах воздух или газ по мере подъема жидкости будет находиться под давлением, а работать с задвижкой, находящейся под высоким давлением газа, значительно опасней, чем под давлением жидкости.

Для облегчения запуска погружного электронасоса и избежания всех неудобств применяют обратный клапан (рис. 4.69).

Обратный клапан представляет стальной патрубок, имеющий с обоих концов внутреннюю резьбу для соединения с насосными трубами. В расточке патрубка устроено седло для клапана, которое может быть либо выточено в самом корпусе, либо сделано вставным из бронзы. Над седлом выточена кольцевая канавка для специального разжимного кольца, ограничивающего выдвижение клапана. Обратный клапан расположен между насосом и насосными трубами. Обычно клапаны изготовляют из бронзы.

Кроме приведенных обратных клапанов в настоящее время используются обратные клапаны тарельчатого типа, назначение и принцип действия которых аналогичны описанным.

-230-

Обратный клапан может быть помещен также в самом электронасосе, т. е. в ловильной головке. При применении обратного клапана после спуска агрегата в скважину можно производить заливку насосных труб жидкостью перед пуском электронасоса и в дальнейшем, в случае остановок электронасоса -удерживать ее в трубах. Жидкость, находящаяся в колонне насосных труб, создает определенное давление и значительно облегчает запуск электронасоса.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Обратный клапан является существенным и необходимым приспособлением в погружном электронасосе.

Эксплуатация погружного электронасоса без обратного клапана считается ненормальной и даже опасной. Однако применение одного лишь обратного клапана может усложнить подъем насосных труб, заполненных жидкостью, так как в этом случае при подъеме и развинчи-вании труб будет разливаться находящаяся в них жидкость и затруднять работу.

Во избежание этого применяется сливной или, как его называют, спускной клапан (рис. 4.70).

Спускной клапан представляет собой патрубок, похожий на соединительную муфту с внутренней конусной резьбой, соответствующей определенному размеру насосных труб. В средней части муфты, между витками резьбы, имеется отверстие с резьбой для штуцера.

-231-

Штуцер (рис. 4.71) изготавливают из бронзы.

С наружной стороны, т. е. со стороны резьбы, он имеет глухое отверстие диаметром 5...8 мм, просверленное на глубину 30 мм.

Головку отверстия запиливают под шестигранный ключ, при помощи которого штуцер ввинчивают в муфту.

Резиновое колечко (см. рис. 4.71) очень хорошо уплотняет штуцер в отверстии, выдерживая любое практически необходимое давление.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Спускной клапан монтируют над обратным клапаном. В некоторых насосах спускной клапан, так же как и обратный клапан, вмонтирован в корпусе ловильной головки электронасоса.

Когда возникает необходимость поднимать погружной электронасос из скважины, в насосные трубы сбрасывают металлический ломик. Ломик, пролетая через трубы, ударяет по удлиненному концу штуцера, отламывает его в месте надреза и открывает отверстие для слива жидкости, находящейся в колонне насосных труб.

Таким образом, подъем и развинчивание труб будут производиться без каких-либо неудобств и разлива жидкости.

Сломанный штуцер впоследствии реставрируют или заменяют новым.

В районах, где добываемая нефть содержит много парафина и для очистки труб от парафина применяют автоматические скребки; над спускным клапаном устраивают специальный предохранитель на случай падения скребка.

Этот предохранитель предотвращает слом штуцера скребком и в то же время не препятствует сбрасываемому ломику сбивать штуцер.

Вопрос 4.48. Компоновка погружного агрегата электровинтовой насосной установки

Существенным недостатком центробежных насосов является его низкая эффективность при работе в скважинах с дебитами ниже 60 м3/сут и с малыми диаметрами эксплуатационных колонн. Это явление обусловлено свойствами центробежного насоса - степенной зависимостью развиваемого напора от диаметра колеса, т. е. в конечном счете от диаметрального габарита насоса.

-232-

С другой стороны, высокая единичная мощность агрегата обусловлена рациональным принципом его компоновки - расположением первичного двигателя в непосредственной близости от насоса.

Электровинтовые насосы скомпонованы аналогично УЦЭН, но вместо гидродинамического центробежного насоса используется объемный - винтовой насос. Это решение позволяет использовать все преимущества объемного насоса и преимущества компоновки агрегата ЦЭН.

Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса (рис. 4.72) состоит из насоса 5, электродвигателя с гидрозащитой 7, комплектного устройства 2, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода 6. В состав установок с подачами 53,100 и 200 м3/сут входит еще и трансформатор 1, так как двигатели этих установок рассчитаны соответственно на напряжение 700 и 1000 В.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Насос и двигатель с гидрозащитой спускаются в скважину на на-сосно- компрессорных трубах 4.

Электроэнергия от трансформатора и комплектного устройства, расположенных на поверхности земли, подается к электродвигателю по специальному бронированному кабелю, который крепится к трубам специальными поясами 3.

Все погружные винтовые электронасосы выполнены по одной и той же схеме с двумя рабочими органами (табл. 4.14[15]).

Принцип действия винтовых насосов заключается в том, что винт или винты насоса и его обойма образуют по своей длине ряд замкнутых полостей, которые при вращении винтов передвигаются от приема насоса к его выкиду. В начальный момент каждая полость сообщается с областью приема насоса, при продвижении вдоль оси насоса ее объем увеличивается, заполняясь перекачиваемой жидкостью, после чего становится полностью замкнутым. У выкида объем полости сообщается с полостью нагнетания, постепенно уменьшается, а жидкость выталкивается в трубопровод.

Винтовые насосы могут быть с несколькими или с одним винтом. Для перекачивания нефти используются одновинтовые насосы. У одновинтового насоса замкнутая полость образуется одним металлическим винтом и резиновой обоймой. Винт имеет однозаходную плавную нарезку с весьма большим отношением.

В настоящее время разработаны установки типа УЭВНТ 5А на подачу 16...200 м3/сут при напоре 1200...900 м, где Т означает тихоходный двигатель (частота вращения 1500 мин'1). Их подача меньше зависит от напора. Они оказались эффективными при работе на вязких жидкостях (до 6-10-4 м2/с) и расходном газосодержании на приеме до 0,5. Область применения их ограничена температурой до 30...70 "С. Вследствие теплового расширения это определяет различный натяг

-233- или зазор - посадку винта в обойме. Слабым звеном пока является резиновая обойма.

Вопрос 4.49. Конструкция скважинного винтового насоса

Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает использование двух уравновешенных винтов с правым 7 и левым 4 направлениями спирали. Винты изготовлены из титановых сплавов для увеличения износостойкости и полыми для уменьшения инерционных усилий (рис. 4.73).

Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте 5, расположенной между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор 10, эксцентриковую пусковую муфту 9 и вал 8. Эксцентриковые муфты обеспечивают необходимое вращение винтов 4 и 7. Пусковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

его из строя, предотвращает движение винта в противоположную сторону при обесточивании двигателя или неправильном подключении кабеля.

Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые приемные сетки 2, расположенные вверху верхнего и внизу нижнего винтов. Общий выход жидкости происходит в пространстве между винтами, дальше она проходит по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожухом насоса к многофункциональному предохранительному клапану 1 поршеньково-золотникового типа. Обойдя по сверлению предохранительный клапан, жидкость проходит в шламовую трубку и попадает в НКТ.

Предохранительный клапан перепускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ при подъеме, а также перепускает жидкость из НКТ в затрубное пространство при остановках насоса, недостаточном притоке из пласта, содержании в жидкости большого количество газа, повышении устьевого давления выше регламентированной величины (объемный насос не может работать призакрытом выкиде). Шламовая труба представляет собой заглушенный сверху патрубок с боковыми отверстиями и предохраняет насос от попадания в него механических твердых частиц с поверхности и из откачиваемой жидкости при остановках. Шлам собирается меж ду внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью шламовой трубы.

-234-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

димый в действие двигателем 4 забирает пластовую жидкость из скважины и по колонне труб 6 направляет ее вверх. В установке с открытой схемой рабочая жидкость из мотора поднимается на поверхность по колонне труб б, а в установке с закрытой схемой - по отдельной колонне 7.

Вустановке с открытой схемой смесь пластовой и рабочей жидкости из колонны 6 направляется в устройство подготовки рабочей жидкости 8, из которого очищенная нефть по трубопроводу 9 поступает на прием силового насоса 2, а остальная часть потока вместе с отдельными примесями направляется в сборный промысловый коллектор.

Вустановке с закрытой схемой рабочая жидкость возвращается в буферную емкость устройства подготовки 8, откуда трубопроводом 9 направляется на прием силового насоса 2. Пластовая жидкость из колонны 7 отводится в сборный промысловый коллектор, а небольшая часть жидкости (1...2%) по трубопроводу 10 направляется в устройство подготовки 8 для компенсации потерь рабочей жидкости.

Блочные автоматизированные установки гидропоршневых насосов (У ГН) предназначены для добычи нефти из 2...8 кустовых наклонно-направленных скважин с внутренними диаметрами эксплуатационных колонн 117,7...155,3 мм. Установки можно применять для добычи нефти плотностью 870 кг/м3, содержащей до 99% воды, до 0,1 г/л механических примесей, до 0,01 г/л сероводорода, при температуре пласта до 120 °С.

Установки изготавливают в климатическом исполнении У, ХЛ.

Пример условного обозначения установки при заказе: установка гидропоршневых насосов УГН25-150-25, где УГН - установка гидропоршневых насосов; 25 - подача одного гидропоршневого агрегата, м3/сут; 150 - подача установки суммарная, м3/сут; 25 - давление нагнетания гидропоршневого агрегата при заданном давлении нагнетания рабочей жидкости, МПа.

Установка УГН (рис. 4.75) состоит из скважинного и наземного оборудования.

Принцип действия установки основан на использовании гидравлической энергии жидкости, закачиваемой под высоким давлением по специальному каналу в гидравлический забойный поршневой двигатель возвратно-поступательного действия, преобразующий эту энергию в возвратно-поступательное движение жестко связанного с двигателем поршневого насоса.

Скважинное оборудование включает в себя гидропоршневой насосный агрегат, размещенный в нижней (призабойной) части обсадной колонны, систему каналов, по которым подводится рабочая жидкость, отводится добытая и отработанная жидкость; устьевую арматуру

-237-