использованием погружного центробежного электронасоса

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

отличаются от насосов обычного исполнения наличием пластмассовых (вместо чугунных) рабочих колес, материалами пар трения в опорах и наличием дополнительных резинометаллических радиальных опор, препятствующих изгибу вала при его вращении и уменьшающих его износ.

Вопрос 4.42. Гидрозащита электродвигателя

Протектор гидрозащиты типа Г (рис. 4.63) устанавливается между насосом и электродвигателем б и служит для защиты последнего от попадания в него пластовой жидкости, а также компенсирует температурные изменения объема.

Протектор состоит из двух камер А и Б, разделенных резиновой диафрагмой 4. Камеры заполнены тем же маслом, что и двигатель.

При нагреве масла во время работы двигателя давление в камере Б растет, оно передается диафрагмой в полость А и далее в полость В. Масло из полости А будет вытесняться в полость В до тех пор, пока давление в камере А не снизится и пластовая жидкость не станет поступать в нее через обратный клапан 5- Чтобы диафрагма не изолировала друг от друга полости А и В, в протекторе предусмотрена соеди-

-220- нительная трубка 8. Для более надежной

герметизации двигателя имеются два торцевых уплотнения 1 и 3. Опора 2 воспринимает осевые усилия, действующие на вал.

При гидрозащите типа Г опоры скольжения вала насоса работают в подаваемой пластовой жидкости.

Компенсатор 7 гидрозащиты располагается ниже электродвигателя и предназначен для компенсации изменения объема масла в двигателе при его нагреве и охлаждении и компенсации перехода масла из двигателя в полость Б. Компенсатор (рис.4.64) представляет собой камеру, образуемую эластичной диафрагмой, заполняемую тем же маслом, что и электродвигатель. Диафрагма защищена от повреждений стальным корпусом.

Полость за диафрагмой сообщена с затрубным пространством отверстиями в корпусе компенсатора.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Пробка, расположенная на наружной поверхности компенсатора, предназначена для закачки масла в компенсатор, а внутреннее отверстие под заглушку -для выхода воздуха при заполнении его маслом, а также для сообщения полости двигателя и компенсатора.

После заполнения маслом компенсатора заглушка должна быть закрыта, а после монтажа установки и спуска ее в скважину заглушка автоматически открывается, при погружении компенсатора под уровень пластовой жидкости на 15...30 м.

В шифре гидрозащиты, например, 1Г51 приняты следующие обозначения: 1 - модификация, Г - тип защиты, 5 - условный размер обсадной колонны, 1 - номер разработки. Кроме гидрозащиты типа Г, на нефтяных промыслах России нашла широкое применение гидрозащита типа П.

Основные составные части протектора типа П (рис. 4.65): вал, торцовые уплотнения, корпуса, камеры, связанные гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцевых уплотнений.

-221-

Внутренние полости диафрагм заполнены маслом.

Торцовые уплотнения с двумя диафрагмами, закрепленными на цилиндрах, образуют верхнюю камеру над торцовым уплотнением, в районе верхней диафрагмы - среднюю камеру, в районе нижней диафрагмы - нижнюю камеру. Трубки между полостями камер расположены таким образом, что при движении сверху жидкость должна проходить по лабиринту и в двух местах этот путь механически разделяется двумя диафрагмами.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

При остановке и охлаждении двигателя объем масла будет уменьшаться и резиновая диафрагма, воспринимая давление окружающей среды, будет втягиваться внутрь и пополнять маслом полость двигателя.

При последующем включении двигателя процесс изменения объема масла повторится, то есть при любых изменениях объема и давления масла диафрагмы будут «дышать» и отслеживать объем находящегося масла в двигателе и уравновешивать давление в его полости с давлением окружающей среды.

Основным узлом протекторов являются торцевые уплотнения, предназначенные для герметизации вращающихся валов диаметром 25 мм и 35 мм.

Вопрос 4.43. Система токоподвода

В систему энергоснабжения входят: кабельная линия, станция управления, трансформатор.

Специальная кабельная линия служит для подвода электроэнергии к электродвигателю и состоит из основного круглого питающего кабеля, сращенного с ним плоского кабеля и муфты кабельного ввода.В зависимости от назначения в кабельную линию могут входить кабели марок КПБК или КППБПС - в качестве основного кабеля; комплектующий кабель марки КПБП; муфта кабельного ввода круглого или плоского типов.

Кабель КПБК (рис. 4.66, а) состоит из медных однопроволочных или многопроволочных жил 1, изолированных в два слоя полиэтиленом высокой плотности 2 и скрученных между собой, подушки 3 и брони 4

-223-

Рис. 4.66. Круглый (а) и плоский (6) кабель для подвода электроэнергии к двигателю

Кабель КППБПС (рис 4.66, б) состоит из медных однопроволоч-ных или многопроволочных жил 1, изолированных в два слоя полиэтиленом высокой плотности 2 и уложенных в одной плоскости, подушки 3 и брони 4. Аналогичную конструкцию имеет и кабель КПБП.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Муфта кабельного ввода круглого типа (рис.4.67, а) состоит из полиэтиленового изолятора 2, изготовленного на кабеле 1, корпуса 3, фланца 4 и штепсельных наконечников 5.

Муфта кабельного ввода плоского типа (рис. 4.67, 6) состоит из корпуса 2, полиэтиленового изолятора 3, изготовленного на кабеле 1, резиновых втулок 4, заглушки 5, контактных губок 6, резинового кольца 7 и уплотнительного кольца 8.

Станция управления ШГС и КУПНА обеспечивают: включение и отключение установки; работу в ручном и автоматическом режи-

Рис. 4.67. Муфта кабельного ввода круглого (а) и плоскость (б) типов

-224- мах; управление установкой с диспетчерского пункта; возможность подключения

программного реле времени КЭ П -12 У; самозапуск электродвигателя с выдержкой времени до 10 мин при появлении напряжения после его исчезновения; отключение станции управления при токах короткого замыкания в силовой цепи; отключение электродвигателя при увеличении или снижении номинального тока на 15%; отключение электродвигателя при отклонении напряжения питающей сета, выше 10% или ниже 15% от номинального; непрерывный контроль сопротивления изоляции кабеля с отключением при сопротивлении ниже 30 кОм; световую сигнализацию об аварийном режиме; подключение геофизических приборов; отключение установок при разрыве нефтепровода.

Трансформаторы в системе энергоснабжения установок скважин-ных центробежных насосов выполняются с естественным масляным охлаждением (масляные трансформаторы), устанавливаются на открытом воздухе и предназначены для повышения напряжения тока от сетевого (380 В) до необходимого рабочего напряжения электродвигателя у его ввода с учетом снижения напряжения в кабеле.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

обмотки. На немагнитные пакеты жестей опираются радиальные подшипники скольжения 7 ротора. Секции статора запрессованы в корпус 12.

Секция ротора имеет пакет роторных жестей 10 и радиальный подшипник 7. В пазах пакета жестей расположены медные стержни «беличьей клетки» (коротко замкнутой обмотки ротора).

Выводные концы обмотки статора соединяются с выводными концами колодки кабельного ввода и изолируются. Колодка кабельного ввода изготавливается из эластичного диэлектрического материала.

Осевой подшипник воспринимает осевые усилия, действующие на вал ротора. На верхнем конце вала ротора находится шлицевая муфта 1, через которую гидрозащита соединяется с валом и далее с насосом. Шлицевая муфта имеет скосы на шлицах для быстрого соединения валов. На валу ротора установлена турбинка 6 для принудительной циркуляции масла внутри электродвигателя с целью смазки опор и охлаждения двигателя. Масло поступает по отверстию в валу к турбинке и нагнетается ею в полость над статором двигателя, далее по зазору между статором и ротором и по специальным пазам, выполненным в статорных жестях около корпуса двигателя, масло подается к фильтру, проходит через него и вновь поступает в отверстие вала.

При попадании пластовой жидкости в неплотности изоляции проводов обмотки электродвигателя снижаются изоляционные свойства масла, что приводит к отказу двигателя.

-226-

Вопрос 4.45. Монтаж установки погружных ЭЦН

Перед спуском на устье необходимо выполнить следующие работы:

1) установить хомут-элеватор на электродвигателе, поднять электродвигатель с мостков, спустить его на устье скважины и снять предохранительную крышку;

2)установить хомут-элеватор на протекторе, поднять протектор над скважиной, снять предохранительную крышку с нижнего конца протектора, проверить вращение вала протектора и электродвигателя шлицевым ключом, установить свинцовую прокладку на электродвигатель, соединить вал протектора с валом двигателя шлицевой муфтой, соединить протектор с электродвигателем;

3)снять хомут-элеватор с электродвигателя и опустить двигатель с протектором в устье скважины;

4)снять предохранительную крышку с верхнего конца протектора и проверить вращение вала шлицевым ключом;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5) поднять электродвигатель с протектором над фланцем обсадной колонны и снять упаковочные крышки с кабельного ввода электродвигателя и кабельной муфты, проверить изоляцию;

6) установить свинцовую прокладку в паз кабельного ввода, соединить кабельную муфту с концами обмотки статора электродвигателя и слегка закрепить гайками, не допуская полного уплотнения;

7) вывинтить пробку для выпуска воздуха из нижней камеры протектора и пробку обратного клапана в головке двигателя, ввинтить на место пробки штуцер напорного шланга заправочного насоса; закачать в двигатель жидкое масло до появления его в отверстии нижней камеры протектора и в зазоре неплотно затянутой кабельной муфты; вывинтить штуцер заправочного насоса и ввинтить на место пробку обратного клапана головки двигателя;

8) ввинтить пробку в протектор и затянуть гайки, с помощью которых кабельная муфта крепится к двигателю; опустить двигатель с протектором в скважину до посадки хомута на протекторе на фланец обсадной колонны и проверить вращение двигателя включением в электросеть;

9) навинтить патрубок-переводник на насос, поднять насос с мостков; снять предохранительную крышку с конца насоса, вывинтить пробку в основании насоса, проверить вращение вала насоса шлицевым ключом; установить свинцовую прокладку и шлицевую муфту на вал протектора и соединить насос с протектором;

10) снять хомут-элеватор с протектора, поднять протектор над фланцем обсадной колонны; вывинтить пробку обратного клапана протектора и ввинтить на ее место штуцер заправочного насоса с жидким маслом; вывинтить пробку из спускного отверстия протектора

-227-

изакачать жидкое масло до его появления в спускном отверстии протектора.

11)ввинтить пробку в спускное отверстие протектора и продолжать закачивать жидкое масло до появления его в отверстии основания насоса;

12)ввинтить в отверстие основания насоса манометр и спрессовать агрегат;

13)при отсутствии утечек масла в соединениях вывинтить манометр и штуцер заправочного бачка;

14)ввинтить воздушную пробку протектора и открыть перепускной клапан протектора на 1,5...2 оборота;

15)при появлении густого масла в отверстии основания насоса закрыть пробку, спустить агрегат и установить предохранительные кожухи; 16) подключить кабель и произвести пробный запуск насоса. После спуска труб при их

подвеске на планшайбе следует провести заключительные операции:

1)ввинтить подъемный патрубок в планшайбу, поднять ее с мостков и навинтить на колонну труб;

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.