Конструкция и принцип, условия работы оборудования УЭЦН

 

УЭЦН состоит из погружного агрегата, оборудования устья, электрооборудования и НКТ (рисунок 2).

Погружной агрегат включает в себя электроцентробежный насос, гидрозащиту и электродвигатель. Он спускается в скважину на колонне НКТ, которая подвешивается с помощью устьевого оборудования, устанавливаемого на колонной головке эксплуатационной колонны. Электроэнергия от промысловой сети через трансформатор и станцию управления по кабелю, прикрепленному к наружной поверхности НКТ крепежными поясами (хомутами), подается на электродвигатель с ротором которого связан вал центробежного электронасоса (ЭЦН). ЭЦН подает жидкость по НКТ на поверхность. Выше насоса установлен обратный шаровой клапан, облегчающий пуск установки после ее простоя, а над обратным клапаном- спускной клапан для слива жидкости из НКТ при их подъеме. Гидрозащита включает в себя компенсатор и протектор.

 

Рисунок 2 - Технологическая схема УЭЦН

- эксплуатационная колона

- компенсатор;

- электродвигатель;

- протектор;

- центробежный электронасос;

- обратный и спускной клапаны;

- НКТ;

- электрический кабель;

- крепежный пояс;

-обратный перепускной клапан;

- оборудование устья;

- станция управления;

- трансформатор.

Погружной насос, электродвигатель и гидрозащита соединяются между собой фланцами и шпильками. Валы насоса, двигателя и гидрозащиты имеют на концах шлицы и соединяются между собой шлицевыми муфтами.

Насос погружают под уровень жидкости в зависимости от количества свободного газа на глубину до 250-300 м, а иногда и до 600 м.

В зависимости от поперечного размера погружного агрегата УЭЦН подразделяют на три условные группы 5, 5А и 6 с диаметрами соответственно 92, 103 и 114 мм. Они предназначены для эксплуатации скважин с внутренними диаметрами эксплуатационных колонн соответственно не менее 121,7; 130; 144,3 мм, а установки УЭЦН 6-500-1100 и УЭЦН 6-700-800 - для скважин диаметром эксплуатационной колонны 148,3 мм.

Основные узлы установок ЭЦН.

Центробежные электронасосы - это погружные, центробежные, секционные, многоступенчатые насосы.

Секции насоса связанные фланцевыми соединениями, представляют собой металлический корпус, изготовленный из стальной трубы длиной до 5,5 м. В корпус секции вставляется пакет ступеней, представляющий собой собранные на валу рабочие колёса и направляющие аппараты. Число ступеней колеблется от 127 до 413 (рисунок 3).

 

Рисунок 3 - Разрез корпуса ЭЦН

Снизу в корпус ввинчивается основание насоса с приёмными отверстиями и фильтром-сеткой, через которые жидкость из скважины поступает в насос.

В верхней части насоса находится ловильная головка, в которой расположен обратный клапан и к которому крепятся НКТ.

Погружной электродвигатель.В качестве привода насоса используется погружной, трёхфазный, асинхронный с короткозамкнутым многосекционным ротором вертикального исполнения, маслонаполненный электродвигатель типа ПЭД. Погружной электродвигатель состоит из статора, ротора, головки и основания.

Двигатель заполняется специальным, маловязким, высокой диэлектрической прочности маслом, служащим, как для охлаждения, так и для смазки.

Погружные электродвигатели имеют следующие шифры: ПЭД 125-138АВ5, где 125 - номинальная мощность, кВт (16-125 кВт); 138 - диаметр корпуса, мм (103-138); АВ5 - серия двигателя. При работе электродвигателя серии АВ5 температура окружающей среды не должна превышать 50-70°С.

Гидрозащита предназначена для защиты ПЭД от проникновения в его полость пластовой жидкости. Она состоит из протектора и компенсатора.

Протектор устанавливается между ЭЦН и ПЭД. Протектор обеспечивает смазку упорного подшипника, который воспринимает осевую нагрузку от вала ЭЦН, и защищает ПЭД от проникновения в его полость скважинной жидкости.

Компенсатор присоединяется к основанию ПЭД. Он защищает ПЭД от проникновения в его полость скважинной жидкости.

Кабель. С поверхности до погружного агрегата подводят питающий, полиэтиленовый, бронированный круглый кабель (типа КПБК), а в пределах погружного агрегата - плоский (типа КПБП). Переход от круглого кабеля к плоскому производится горячим способом в пресс-формах. Строительная длина кабеля составляет 800-1800 м.

Станция управления обеспечивает включение и отключение установки, самозапуск после появления исчезнувшего напряжения и аварийное отключение (перегрузки, короткое замыкание и др.).

Станция управления типа ШГС - 5804 предназначена для управления УЭЦН с электродвигателем мощностью до 100 кВт, а комплектное устройство типа КУПНА - 79 -свыше 100 кВт.

Трансформаторы повышают напряжение подачи электроэнергии от напряжения промысловой сети (380 В) до напряжения питающего тока в ПЭД (350-6000 В) с учётом потерь напряжения в кабеле. В настоящее время используются силовые с масляным охлаждением трансформаторы типов ТМП и ТМПН и комплектные специальные трансформаторные подстанции типов КТП и КТППН. Они предназначены для установки на открытом воздухе. Трансформаторы подбирают по типу погружного электродвигателя.

Оборудование устья скважины обеспечивает муфтовую подвеску НКТ, герметизацию устья (вывод кабеля и НКТ), подачу продукции и регулирование режима эксплуатации, и возможность проведения различных технологических операций.

При подборе УЭЦН к скважине руководствуются паспортной (заводской) характеристикой насоса - зависимостями напора Н, потребляемой мощности N и коэффициента полезного действия з от подачи Q насоса. Вероятная характеристика работы насоса в конкретной скважине может существенно отличаться от паспортной вследствие качества изготовления насоса, отличия вязкости откачиваемой жидкости от вязкости воды и наличия в продукции скважины свободного газа.