Погружной электродвигатель (ПЭД)

Погружной центробежный насос приводится в действие трех­фазным электродвигателем переменного тока с котороткозамкну-тым ротором. Погружные электродвигатели применяются для рабо­ты в скважинах с температурой откачиваемой жидкости 80-95° С.

Диаметр корпуса двигателя ограничивается внутренним диаметром эксплуатационной колонны, поэтому чтобы обеспе­чить необходимую мощность, длина их достигает 4,2-8,2 м.

Мощности выпускаемых отечественных электродвигателей в зависимости от типа насоса бывают от 14 до 125 кВт, а их диа­метры - от 103 до 123 мм.

Скорости вращения ротора погружных электродвигателей составляет около 3000 об/мин.

С целью недопущения проникновения в полость электро­двигателя жидкости из скважины его делают герметичным и за­полняют малопязким трансформаторным маслом, которое, благо­даря действию механизма протектора, находится под давлением, превышающим давление окружающей среды. На рис. 105 показа­но устройство погружного электродвигателя.

Ротор двигателя состоит из отдельных секций 1, собран­ных на валу 2. Между секциями устанавливаются промежу­точные опорные подшипники качения или скольжения 3, кото­рые предотвращают изгиб вала от одностороннего магнитного притяжения между статором и ротором и от действия неурав­новешенных центробежных сил. Осевые нагрузки (в основном вес ротора) воспринимаются верхним радиально-упорным под­шипником 8. Статор двигателя состоит из чередующихся между собой магнитных 4 и немагнитных 5 пакетов, собран­ных в стальной трубе 6, магнитные пакеты в собранном двига­теле располагаются напротив секций ротора, а немагнитные -напротив промежуточных подшипников. Все пакеты статора связаны с корпусом шпоночным соединением, с помощью ко-

В.И. Кудшюв. Основы нефтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

Рис. 105. Погружной электродвигатель

торого реактивный крутящий момент статора передается на корпус.

Обмотка статора 7 является общей для всех секций и вы­полняется из медных изолированных стержней, укладываемых в пазах статора. Изоляция обмотки выполняется из стеклотка­ни, пропитанной специальным лаком, и является термо- и мас-лостойкой. Выводные концы обмотки статора подключаются к кабелю с помощью специальной герметичной штепсельной муфты.

Вал двигателя имеет продольное отверстие диаметром 6-8 мм для циркуляции масла, которым заполнен двигатель, С этой же це­лью в степкс пакета статора имеются продольные пазы.

Масло циркулирует через пазы в железе статора, фильтр и нижней части двигателя, где оно очищается. Двигатель запол­няется специальным маловязким маслом или сухим чистым трансформаторным маслом с высокой диэлектрической прочно­стью.

При эксплуатации УЭЦН с асинхронным погружным элек­тродвигателем в определенных режимах отбора жидкости из скважины возникают некоторые технологические проблемы, которые приводят к существенному снижению ресурса обору­дования. Ограничены возможности дальнейшего повышения энергетической эффективности работы УЭЦН с асинхронным

пэд.

Значительно лучшими, по сравнению с асинхронными, функциональными, ресурсными и энергетическими характери­стиками обладают приводы па основе вентильных электродви­гателей. Вентильный привод состоит из электродвигателя, ро­тор которого выполнен на постоянных магнитах, и станции управления, которая питает обмотку статора по специальному алгоритму. Вентильные электродвигатели имеют возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне. «РИ-ТЭК-ИТЦ» разработал и выпускает привод с диапазоном часто­ты вращения 500-3500 об/мин, что позволяет использовать его

В.И. Кудинов. Основы нефтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

в составе УЭЦН с серийными насосами и гидрозащитой. Вен­тильный электродвигатель имеет присоединительные размеры, обеспечивающие использование в его комплекте гидрозащиты и подсоединение кабельных муфт, применяемых в серий­ных ПЭД.

В качестве гидрозащиты применяется специальный протек­тор. Он собирается в стальном цилиндрическом корпусе, диаметр которого соответствует диаметру насоса. Протектор устанавлива­ется между насосом и двигателем. Через него проходит промежу­точный вал, соединяющий вал насоса с валом двигателя посред­ством шлицевых муфт. Протектор состоит из камер густого масла (вверху) и жидкого маслоотстойника с гидрозатвором (внизу). В верхней части протектора имеется поршень с пружиной для создания избыточного давления масла в протекторе и двигателе в пределах 0,01-0,2 МПа.

В корпусе под поршнем имеется отверстие для сообщения подпоршневой части протектора с окружающей средой и переда­чи поршню гидростатического давления окружающей жидкости. По мере расхода густого масла через сальник насоса поршень, перемещаясь под действием пружины вверх, подает масло в ка­меру упорного подшипника насоса и поддерживает в системе из­быточное давление. В последнее время гидрозащита выпускается в двух исполнениях - ГД и Г.

В гидрозащите ГД также используется густое и жидкое масло, по здесь они разделены между собой эластичной диа­фрагмой. Окружающее давление передается электродвигателю через диафрагму, расположенную в компенсаторе, что исклю­чает проникновение пластовой жидкости в полость электродви­гателя.

Гидрозащита типа Г предусматривает применение одного лишь жидкого масла, замену радиалыю-уиорных шарикопод­шипников п насосе пятой скольжения, которая располагается в верхнем части насоса.

4.3. Кабель

Электроэнергия подводится к погружному электродвига­телю с помощью специального кабеля КРБК и КРБП. Участок токоподвода от станции управления до погружного агрегата выполняется из круглою бронированного кабеля с нефтестой-кой резиновой изоляцией типа КРБК (кабель резиновый бро­нированный круглый) или с полиэтиленовой изоляцией тина КПБК.

На участке погружного ai регата вдоль насоса и гидрозащи­ты применяется плоский бронированный кабель (КПБК) тоже с резиновой или полиэтиленовой изоляцией. Круглый и плоский кабели сращиваются между собой, место соединения тщательно изолируется, а на конце плоского кабеля прикрепляется кабель­ная муфта для соединения токоподвода с выводными концами статорной обмотки, обеспечивающей герметизацию ввода кабеля в погружной электродвигатель. Кабель крепится к НКТ металли­ческими хомутиками.

У КРБК с резиновой изоляцией на медные жилы, обрези-нспмые диэлектрической резиной и скрученные вместе, наклады­вается общий нефтестойкий шланг из наириговоп резины, сверху которого имеются защитные покровы из маслостойкой лакотка-ни, пропитанная хлопчатобумажная оплетка и броня. У плоских кабелей с резиновой изоляцией три медные жилы, обрезинениые диэлектрической резиной и нефтестойким наиритовым шлангом, обматываются стеклотканью и укладываются параллельно. Все три жилы дополнительно обматываются лакотканью, на ко­торую накладываются пропитанная хлопчатобумажная оплетка и броня.

Существует конструкция плоского кабеля, в котором на об-резииспные диэлектрической резиной и уплотненные параллель­но жилы накладывается общий наиритовый шланг. Шланг обма­тывается лакотканью, оплетается противогнилостной хлопчато­бумажной оплеткой и бронируется. Сращивание круглых и пло­ских кабелей с полиэтиленовой изоляцией и изготовление ка-

В.И. Кудинсж. Основы нефтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

бельных муфт осуществляется горячим способом в специальных пресс-формах. Броня круглых кабелей выполняется из оцинко­ванной ленты, а плоских — из стальной оцинкованной или медной ленты. Броня, защищающая кабель от механических поврежде­ний во время спускоподъемных операций, имеет специальный профиль, благодаря которому кабель приобретает большую прочность на раздавливание и сохраняет при этом необходимую гибкость для наматывания на барабан через специальный подвес­ной ролик диаметром 900 мм.

Кабели с резиновой изоляцией имеют номинальное напря­жение 1100 В и предназначаются для работы при температуре окружающей среды от +90 до -30° С и давлении до 10,0 МПа.

Допустимая температура окружающей среды от +90 до -55° С, давление до 20,0 МПа. Кабели с полиэтиленовой изоляцией обла­дают большой газостойкостью.