использованием погружного центробежного электронасоса

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-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис 4.75. Установка гидропоршневых насосов: 1 - замерное устройство; 2 - технологический блок;

3 - блок управления; 4 - оборудование устья скважины; 5 - НКТ;

и вспомогательные устройства: ловильную камеру, мачту с подъемным устройством и переключателем потока рабочей жидкости.

В состав наземного оборудования входят устройства для подготовки рабочей жидкости, насосы высокого давления, распределительная гребенка, которая служит для направления рабочей жидкости под заданным давлением с требуемым расходом к гидропоршневым насосным агрегатам, силовое и контрольно-регулирующее электрооборудование.

Использование гидропривода позволяет при небольшом давлении силового насоса применить погружной насос с высоким рабочим давлением или при небольшом расходе рабочей жидкости - с высокой подачей. Это достигается возможностью изменения в определенном диапазоне отношения эффективных площадей насоса и гидродвигателя

иустановкой поршней разного диаметра как в насосе, так и в гидродвигателе. Наземная станция установки УГН состоит из двух блоков: технологического и

управления.

Все оборудование наземной станции располагается в двух транспортабельных блоках-боксах размерами 3x12 и 3x6 м.

В технологическом блоке сепаратор вместимостью 16м3 располагается на «втором этаже», что обеспечивает создание силовым насосом гидростатического подпора около 1,5 м и позволяет разместить

-238-