Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

погружные центробежные электронасосы для добычи нефти

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине «Машины и оборудование для добычи и подготовки нефти и газа» для студентов очного и заочного обучения специальности 17.02.00 (МОП)

Тюмень 2002

Утверждено редакционно-издательским советом

государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Тюменский государственный нефтегазовый университет"

Составители: профессор, к.т.н. Бочарников В.Ф.

ст. преподаватель Анашкина А.Е..

© Тюменский государственный нефтегазовый университет, 2002

1. ПОГРУЖНЫЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ЭЛЕКТРОНАСОСЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

1.1 Общие сведения

Погружной центробежный электронасос входит в комплект оборудования для эксплуатации нефтяных скважин, который принято называть «Установкой погружного центробежного электронасоса для добычи нефти», сокращенно УЭЦН.

Общий вид установки, представленной на рис.1.1., включает в свой состав наземное оборудование – трансформатор 8, станцию управления 7, оборудование устья нефтяной скважины 6 и погружное оборудование – центробежный насос 2 с электродвигателем и гидрозащитой 1, колонну подъемных труб 4, электрический кабель 3. Насос 2 с двигателем и гидрозащитой 1, собранный в единую сборочную конструкцию, устанавливается в скважине под уровень добываемой жидкости.

Отечественной промышленностью предусмотрен выпуск насосных установок обычного (УЭЦН) и модульного (УЭЦНМ) исполнения.

1.1.1. Установки центробежных электронасосов обычного исполнения

Установки скважинных центробежных электронасосов (УЭЦН) предназначены для эксплуатации нефтяных скважин при различных условиях: в чисто нефтяных и почти полностью обводненных скважинах; при содержании в откачиваемой жидкости газа и песка и жидкости с повышенной температурой.

В зависимости от условий эксплуатации, то есть от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, разработаны установки обычного исполнения (УЭЦН) и с повышенной коррозионной износостойкостью (УЭЦНК)

В зависимости от поперечного габарита скважинного электронасосоного агрегата установки подразделяют на следующие условные группы:

Группа УЭЦН 4 5 5А 6

Внутренний диаметр обсадной колонны, мм, не менее 112 127,7 130 144,3

Наружный диаметр насоса, мм 86 92 103 114

УЭЦН предназначена для откачки из нефтяных скважин пластовой жидкости (нефти, воды, нефтяного газа и механических примесей) со следующей характеристикой:

Максимальная плотность водонефтяной смеси, кг/м³ до 1400

Температура откачиваемой жидкости, ⁰С, не более 50-90

Максимальная объемная доля свободного газа на входе в насос,% 25

Максимальная концентрация сероводорода, г/л, не более 0,01

Максимальное содержание воды,% не более 99

Водородный показатель пластовой воды 6-8,5

Максимальная массовая концентрация твердых частиц, г/л 0,05

УЭЦНК применяют в жидкой среде с содержанием сероводорода в количестве 0,1-1,25 г/л. Механических примесей до 0,1 г/л.

1.1.2. Установки центробежных электронасосов в модульной исполнении

Установка скважинных центробежных насосов в модульном исполнении предназначена для откачки пластовой жидкости (смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа) из нефтяных скважин.

Установки выпускают в двух исполнениях: обычная УЭЦНМ и коррозионно-стойкая УЭЦНМК.

Жидкость, откачиваемая УЭЦНМ и УЭЦНМК, имеет слудеющую характеристику:

Максимальная кинематическая вязкость однофазной жидкости,

при которой обеспечивается работа насоса без изменения

напора и к.п.д., мм²/с 1

Водородный показатель попутной воды 6-8,5

Максимальная массовая концентрация твердых частиц, г/л, не более 0,1

Микротвердость частиц по Моосу, баллы, не более 5

Максимальное содержание попутной воды,% не более 99

Максимальное содержание свободного газа у основания двигателя,

% (по объему) 25

Максимальная концентрация сероводорода, г/л,

- для установок обычного исполнения 0,01

- для установок коррозионностойкого исполнения 0,12

Температура перекачиваемой жидкости, ⁰С, не более 90

Оборудование установок погружных центробежных электронасосов принято обозначать следующим образом:

УЭЦНМ5-80-1950,

где У – установка; Э – электропривод (от погружного электродвигателя); Ц – центробежный насос; Н – нефтяной; М – модульный; 5 – группа насоса, характеризующая внутренний диаметр обсадной колонны скважины (в данном случае внутренний диаметр обсадной колонны 121,7 мм); 80- подача насоса, м³/сут, 1950- напор в метрах водяного столба жидкости.

В условном обозначении погружных насосных агрегатов буква «У» отсутствует. Подробная структура условных обозначений погружных насосов отечественного производства, принятая различными заводами-изготовителями, представлена ниже.

Рис. 1.1. Установка погружного центробежного электронасоса типа

УЭЦН

1 – электродвигатель с гидрозащитой; 2 – насос; 3 – кабельная линия;

4 – колонна насосно-компрессорных труб; 5 – крепежный пояс;

6 -оборудование устья скважины; 7- станция управления; 8 –

трансформатор

1.2. Условное обозначение насосов российского производства

1.2.1 Структура условных обозначений насосов

ХЭЦН Х Х Х ХХ ХХ Х

Цифра «I» обозначает насос с газосепарато-

ром по ТУ 3665-020-00220440-94; номер

модификации по ТУ 3665-026-00220440-96

или варианты конструктивного исполнения

по ТУ 3631-025-21945400-97; по ТУ 3631-

00217930-004-96 буква Л обозначает завод-

изготовитель – «ЛЕМАЗ», цифра – номер

модификации

Центробежный насос с приводом от погруж-

ного электродвигателя

По ТУ 3631-025-21945400-97 буква А обоз-

начает завод-изготовитель – «АЛНАС»; по

ТУ 3665-004-00217780-98 буква Д обознача-

ет двухопорность ступени; по остальным ТУ

буква М обозначает модульность

Буквы К, Т, КТ обозначают соответственно

коррозионностойкое, теплостойкое или

коррозионно-теплостойкое исполнения

группа насоса

подача насоса, м³/сут

напор насоса, м

буква Г обозначает насос, эксплуатируемый

с газосепаратором по ТУ 3665-026-

00220440-96

Насосы, предназначенные для работы в составе агрегата с газосепаратором, кроме газосепаратора типа 1МИГ, не имеют входного модуля.

1.2.2. Структура условных обозначений насосов производства

ЗАО «Новомет»

Продукция ЗАО «Новомет» - погружные модульные центробежные и центробежно-вихревые насосы пятого габарита для откачки пластовой жидкости с номинальной подачей 25, 50, 80 и 125 м³/сут. Все насосы оснащены порошковыми рабочими органами, что обеспечивает более высокий КПД насоса

вследствие высокой частоты поверхности проточных каналов и снижение вибронагруженности погружной установки из-за высокой точности заготовок рабочих колес.

Рабочие органы выпускаются одноопорной и двухопорной конструкций.

Центробежные насосы являются модернизацией существующих конструкций насосов и полностью взаимозаменяемы с ними как по гидродинамическим характеристикам, так и по размерам.

Освоен выпуск рабочих колес с центробежными и центробежно-вихревыми ступенями. Центробежно-вихревая ступень обеспечивает повышенный напор за счет диспергации пластовой жидкости. Центробежно-вихревая ступень взаимозаменяемая с серийными выпускаемыми центробежными ступенями.

1.2.2а Структура условного обозначение насосов

с центробежными ступенями

1ЭЦНП5-25-500-К ТУ 3631-003-12058737-99

ступени с удлиненной втулкой рабочего

колеса;

электроцентробежный насос;

Пермь;

группа насоса^*;

номинальная подача, м³/сут;

напор при номинальной подаче, м;

комплектация насоса.

ЭЦНП5-50-550-К ТУ 3631-001-12058737-99

электроцентробежный насос;

Пермь;

группа насоса^*;

номинальная подача, м³/сут;

напор при номинальной подаче, м;

комплектация насоса.

2ЭЦНП5-80-1200-К ТУ 3631-003-12058737-99

ступени двухопорной конструкции

электроцентробежный насос;

Пермь;

группа насоса^*;

номинальная подача, м³/сут;

напор при номинальной подаче, м;

комплектация насоса.

1.2.2б Cтруктура условного обозначения насосов с центробежно-

вихревыми ступенями

Центробежно-вихревые насосы (ВНН) отличаются конструкцией рабочего колеса – вихревой венец на ведущем диске обеспечивает ступеням непрерывнопадающую напорную характеристику.

Вихревой эффект обеспечивает высокую степень диспергации двух- и трехфазной пластовой жидкости и повышает напорность ступеней.

Насосы типа ВНН рекомендуется применять в скважинах с содержанием свободного газа на приеме до 50% без применения газосепаратора, а также в малоисследованных скважинах с нестабильным динамическим уровнем. Пример запаси обозначения центробежного насоса (ЭЦН), имеющего ступень с удлиненной втулкой рабочего колеса (1), Пермь (П), группы насоса 5, с номинальной подачей 25м³/сут, напором при номинальной подаче 550 м, комплектации 06 при заказе, переписке и другой документации: