Устройство УЭЦН. Назначение основных узлов

Понятие о нефтяных эмульсиях и их основных свойствах.

БИЛЕТ № 16

При интенсивном перемешивании водонефтяной смеси, когда она движется по насосно-компрессорным трубам и промысловым трубопроводам, составляющие ее компоненты (нефть и вода) дробятся на мельчайшие капельки, при этом скорость оседания или всплывания их очень мала (0,1 м/с и менее). В результате полного разделения жидкостей не происходит даже при длительном ее отстаивании. Такое состояние смеси называют эмульсией. В зависимости от физико-химических свойств жидкостей, образующих смесь, эмульсии могут быть двух видов: I) нефть в воде (мельчайшие капельки нефти взвешены в воде) и 2) вода в нефти (капельки воды взвешены в нефти).

Для разрушения эмульсий применяют следующие способы: 1) термический (нагревание смеси до 40—85 °С), 2) механический (фильтрование или центрифугирование), 3) химический (обработка эмульсии специальными химическими реагентами, называемыми деэмульгаторами), 4) электрический (воздействие электрическим полем), 5) магнитный (воздействие магнитным полем).

Термический способ способствует снижению вязкости смеси и ускорению выпадения крупных капель воды; его применяют в сочетании с другими способами (химическим или электрическим). В качестве химических деэмульгаторов на промыслах используют так называемый нейтрализованный черный контакт (НЧК), дисолъван, сепарол и др. Деэмульгаторы способствуют слиянию мелких капель воды в более крупные и более быстрому их осаждению.

Добываемая нефть обычно содержит то или иное количество солей в растворенном или кристаллическом состоянии; значительное количество солей содержится в сопутствующей воде. Это способствует коррозии трубопроводов и оборудования на нефтеперерабатывающих заводах. Избыток солей удаляется путем промывания нефти теплой водой, которая довольно быстро растворяет их. Остаточное содед^ании воды в товарной нефти не должно превышать 0,5— 2%, а солей— 900 мг/л.

Если при транспортировке нефти на перерабатывающие заводы не обеспечивается герметичность транспортной системы, что ведет к испарению и потере легких компонентов, то прибегают к стабилизации нефти на промыслах. Стабилизация заключается в нагревании нефти до 80— 120 °С, при которой отделяются легкие компоненты. После конденсации эти компоненты транспортируются отдельно. Нефть на промыслах хранят в резервуарах, объем которых может составлять от 100 до 5000 м.

Широкое применение в нашей стране получили погружные установки центробежных электронасосов. Начали применяться гидропоршневые насосы, и прошли успешные промышленные испытания винтовые насосы. Средний дебит нефтяной скважины, оборудованной такой установкой, составляет 120—140 т/сут, в то время как дебит скважин, оборудованных штанговыми на­сосными установками, всего 15 т/сут. Большое преимущество этих установок — простота обслуживания, большой межремонтный период работы — более 1 года. Нередки случаи, когда на отдельных месторождениях установки работают более 2—3 лет без подъема.

УСТАНОВКА ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА

Установка погружного центробежного электронасоса состоит из следующих основных элементов: насосного агрегата (на­сос, электродвигатель, протектор ), который спускается на колонне насосно-компрессорных труб; бронированного кабеля; устьевой арматуры; автотрансформатораи станции управ­ления.

Погружной электродвигатель (ПЭД) 1 расположен под на­сосом, вал которого соединяется с валом насоса посредством шлицевого соединения вала протектора. ПЭД представляет собой асинхронный двигатель трехфазного тока в герметичном исполнении — помещен в стальную трубу, заполненную транс­форматорным маслом. Ток питания подводится через брони­рованный кабель, который спускается в скважину парал­лельно насосно-компрессорным трубам (НКТ) и крепится к ним хомутиками. Конец кабеля плоский. Кабель имеет кабельную муфту для соединения токоподвода с выводными концами статорной обмотки. Питание электродвигателя осуществляется от промысловой сети, напряжение которой регулируется авто­трансформатором.Управление и контроль за работой насоса проводят с помощью станции управления.

Длина электродвигателя в зависимости от мощ­ности может достигать 10 м. Статор двигателя состоит из магнитныхи немагнитныхпакетов, собранных в общем кор­пусе. Обмотка статора (общая для всех пакетов) выполнена из масло- и теплостойких материалов. Ротор двигателя состоит из отдельных секций, собранных на валу. Между роторными секциями установлены промежуточные опорные подшипники ка­чения или скольжения. Скорость вращения ротора ПЭД со­ставляет около 3000 об/мин.

Для серийных центробежных насосных установок выпускают двигатели мощностью от 10 до 125 кВт. Наружные диаметры корпусов равны 103, 117 и 123 мм. В настоящее время выпу­скаются погружные электродвигатели в термостойком испол­нении для эксплуатации установок при температурах до 95°С.

Погружной центробежный электронасос монтиру­ется также в стальной трубе. Рабочие колесасобраны на валу(на шпонке) скользящей посадкой. Колеса расположены в соответствующих направляющих аппаратахкак на подпят­никах. Для уменьшения трения в расточку нижнего диска ко­леса запрессованы текстолитовые шайбы 6. Вал поддержива­ется подшипниками: верхним — скольженияи нижним радиально-упорным. Число рабочих колец и направляющих ап­паратов (ступеней) в серийно выпускаемых насосах колеблется от 84 до 332. Длина корпуса насоса не превышает обычно 5,5 м. При большом числе ступеней их размещают в двух, а иногда и в трех корпусах, соединенных в секции одного насоса. В сое­динительном патрубке верхней части насоса устанавливают обратный шариковый клапан, который необходим для заполне­ния НКТ жидкостью перед пуском насосного агрегата в экс­плуатацию и удержания жидкости в них при вынужденных остановках работы скважины. Над обратным клапаном в конце НКТ имеется сливной патрубок, используемый для спуска жидкости при подъеме насосного агрегата на поверхность.

В зависимости от условий эксплуатации используют также насосы в износоустойчивом исполнении, которые применяют в обводненных скважинах со значительным содержанием песка (до 1 %). Рабочие колеса этих насосов изготовляют из полиа­мидной смолы, а в корпусе насоса устанавливают промежуточ­ные резино -металлические подшипники.

Протектор состоит из двух герметично изолированных друг от друга секций, через которые проходит вал с двумя шлицевыми концами для соединения посредством специальных муфт с валами насоса и электродвигателя. Верхняя секция заполнена специальной смазкой для снабжения упорных подшипников насоса, а нижняя секция — трансформаторным маслом для подачи в электродвигатель по мере ее убыли при работе. Давление в секциях протектора несколько больше давления в скважине, что предотвращает возможность попадания скважинной жидко­сти в двигатель.

Корпусы насоса, протектора и электродвигателя соединены между собой фланцами. Наружные диаметры корпуса насоса и протектора соответственно равны 92 и 114 мм.

Устье скважины оборудуют устьевым оборудованием ОУЭН. Насосный агрегат на НКТ подвешивают на специ­альной разъемной эксцентричной планшайбе, имеющей отвер­стие для кабеля.Крестовинанавинчивается на ответную муфту колонной головки и имеет боковые задвижки. Места ввода кабеля и НКТ уплотняются разъемным корпусом и ре­зиновым уплотнителем, который поджимается разъемным фланцем. Межтрубное пространство соединено с выкидной ли­нией, на которой установлен обратный клапан для отвода газа при работе скважины. Задвижка 8 позволяет спускать в скважину различные измерительные приборы и механические скребки для очистки подъемных труб от парафина. С этой целью на тройнике устанавливают лубрикатор. Задвижка, установленная на выкиде устьевой арматуры, необходима для изменения режима работы скважины в процессе ее исследова­ния. Давления на выкиде и в межтрубном пространстве заме­ряются манометрами.