Вопрос 4.39. Схема УЭЦН

При эксплуатации нефтяных скважин с большим дебитом наибо­ лее целесообразно применение центробежных насосов.

Центробежный насос спускается в скважину под уровень жид­ кости на насосно-компрессорных трубах и приводится в действие расположенным под ним электродвигателем, электроэнергия к ко­ торому подводится по специальному кабелю. Расположение приво­ дящего двигателя непосредственно у насоса позволяет передавать ему большие мощности. Например, у скважинных штанговых насо­ сов, у которых связь привода (станка-качалки) со скважинным на­ сосом осуществляется посредством длинной колонны штанг, полез­ ная мощность насоса ограничена приблизительно 40 кВт при обсад­ ной колонне диаметром 168 мм и напоре насоса 1000 м. У скважин-ного центробежного насоса полезная мощность при этих условиях превышает 100 кВт.

Скважинные центробежные насосы при напоре 1915 м обеспечива­ ют отбор жидкости до 125 м³/сут из скважин с внутренним диаметром колонны обсадных труб 130 мм; при напоре550 м - 900 м³/сут из сква­ жин с внутренним диаметром колонны обсадных труб 148,3 мм.

При средних и больших отборах жидкости (100...500 м^:!/сут в, бо­ лее) центробежные насосы-наиболее экономичный и наименее тру­ доемкий в обслуживании вид оборудования для подъема пластовой жидкости. Обслуживание скважинных центробежных насосов облег­ чается за счет того, что на поверхности размещаются только станция управления и трансформатор. Монтаж оборудования также упроща­ ется, так как для относительно легких станций управления и транс­ форматора не требуется фундамент. Межремонтный период работы У скважинных центробежных насосов при средних и больших отбо­ рах больше, чем у штанговых, и составляет, например, на промыслах Башкирии и Татарии, в среднем 260...320 сут.

- 2 1 1 -

Скважинные центробежные насосы предназначены для подъема жидкости с содержанием в ней воды не более 99 %, механических примесей (по массе) не более 0,01 %, с температурой не более 90 "С. Насосы повышенной износостойкости допускают содержание меха­ нических примесей (по массе) до 0,05%.

Для подъема из нефтяной скважины жидкости с повышенной кор­ розионной активностью применяются скважинные центробежные насосы, основные детали которых изготовлены из коррозионностой-ких материалов.

Установка скважинного центробежного насоса (рис. 4.56) состо­ ит из компенсатора 1, приводящего электродвигателя 2, протектора 3, насоса 4, плоского 5 и круглого 9 кабелей, крепящихся к насосно-ком-прессорным трубам 10 стальными поясами 8, обратного 6 и спускно­ го 7 клапанов, оборудова­ ния устья скважины 11, станции управления 12, трансформатора 13 и раз­ личного вспомогательного оборудования. Скважин-ный электронасосный аг­ регат спускают на колонне насосно-компрессорных труб. Электроэнергию к погружному электродви­ гателю подводят по круг­ лому кабелю, идущему с поверхности вдоль насос­ но-компрессорных труб до насосного агрегата и пере­ ходящего затем в плоский кабель. Плоский кабель применяется для умень­ шения общего диаметра скважинного электрона­ сосного агрегата, обеспе­ чивающего свободный, без повреждений спуск

и подъем насоса.

Рис. 4.56. Установка скважинного центробежного насоса

- 2 1 2 -

Ограничение диамет­ ров скважинных электро­ насосных агрегатов при­ водит к необходимости увеличения длины агрега-

тов при мощностях электродвигателей до 250 кВт. Диаметры агрега­ тов находятся в пределах 116...142,5 мм, длина агрегатов - более 25 м.

Вместо круглого возможно применение по всей длине плоского кабеля соответствующего сечения. Кабель оканчивается муфтой ка­ бельного ввода для подсоединения к электродвигателю. От механи­ ческих повреждений при спуске и подъеме насоса плоский кабель предохраняется защитными кожухами или специальным хомутом.

Электродвигатель насосного агрегата - погружной, маслонаполнен-ный, герметичный. Для предотвращения попадания в него пластовой жидкости он имеет гидрозащиту, состоящую (см. рис. 4.56) из протек­ тора 3, устанавливаемого между насосом и электродвигателем, и ком­ пенсатора 1, присоединяемого к нижней части электродвигателя.

Над насосным агрегатом через две-три насосно-компрессорные трубы устанавливают обратный клапан и еще через одну трубу - спус­ кной клапан. Обратный клапан облегчает условия пуска насоса пос­ ле его остановки, так как обеспечивает заполнение колонны насосно-компрессорных труб жидкостью. Спускной клапан позволяет перед подъемом насоса слить жидкость из насосно-компрессорных труб для облегчения подъема оборудования.

Трансформатор служит для преобразования напряжения промыс­ ловой электросети, для обеспечения оптимального напряжения на зажимах электродвигателя с учетом потерь в кабеле. Станция управ­ ления предназначена для ручного или автоматического пуска насос­ ного агрегата, контроля за параметрами при эксплуатации и предох­ ранения установки при возникновении аварийного режима.

К вспомогательному оборудованию относятся: подвесной ролик, заправочный насос и приспособления для спускоподъемных операций.

Соединение узлов насосного агрегата: секций насоса, гидрозащи­ ты и электродвигателя, фланцевое. Валы электродвигателя, протек­ тора и насоса соединяются шлицевыми муфтами.

В верхней части насоса предусмотрена ловильная головка с резь­ бой для соединения с колонной насосно-компрессорных труб. Кон­ струкция головки позволяет производить ловильные работы насос­ ного агрегата при отвороте его от насосно-компрессорных труб или разрушении переводника в резьбовой части ловильной головки.

Насосный агрегат с насосно-компрессорными трубами и кабелем подвешивают на оборудовании устья скважины, которое обеспечи­ вает герметизацию кабеля и насосно-компрессорных труб, а также отвод жидкости и газа.

Установки скважинных центробежных насосов (УЭЦН), эксплу­ атирующиеся в скважинах с различным внутренним диаметром об­ садных колонн, имеют следующие обозначения: УЭЦН5 - эксплуа­ тируются в скважинах с внутренним диаметром обсадной колонны

- 2 1 3 -

не менее 121,7 мм; УЭЦН5А- не менее 130 мм; УЭЦН6 -менее 144,3 мм; УЭЦН6А -не менее 148,3мм. В обозначениях: буквы «У» - уста­ новка (если после буквы «У» стоит цифра, то она обозначает поряд­ ковый номер модернизации установки); «Э» - с приводом от элект­ родвигателя; «Ц» - центробежный насос; «Н» - нефтяной; следую­ щая цифра и буква «А» обозначают условную габаритную группу, число после тире - номинальная подача, м³/сут; последнее число - напор, м, при номинальной подаче.

Обозначение насоса аналогично обозначению установки, при этом первая буква «У» - опускается. Например, скважинный центробеж­ ный насос с приводом от электродвигателя, 2-й модификации, для сква­ жин с внутренним диаметром обсадной колонны не менее 121,7 мм,

с подачей 130 м³/сут и напором 1200 м обозначается 2ЭЦН5-130-1200.

В обозначении установок, поставляемых с насосами повышенной износостойкости, добавляется буква «И», а с насосами повышенной коррозионностойкости - буква «К», например, УЭЦНИ5, УЭЦНК5.

Погружные электродвигатели обозначаются буквами «ПЭД», а в случае секционного исполнения «ПЭДС», где буквы «П»- погруж­ ной, «ЭД»- электродвигатель, «С»- секционный. Первое число пос­ ле буквенного обозначения - номинальная мощность электродвига­ теля, кВт; второе число - наружный диаметр корпуса электродвига­ теля, мм; следующая буква - обозначение модернизации электродви­ гателя; последние буква и цифра - изготовление электродвигателей

в климатическом исполнении «В» категории 5. Например, погруж­ ной электродвигатель секционный мощностью 90 кВт, с диаметром корпуса 117 мм, модернизации «А», исполнения «В» по 5-й катего­ рии размещения обозначается ПЭДС 90-117АВ5.

Гидрозащита обозначается, например, 1Г51, где 1-номер модифи­ кации, «Г» - гидрозащита; 5 - для обсадной колонны с внутренним диаметром не менее 121,7 мм; 1-номер разработки.

Кабели для установок скважинных центробежных насосов име­ ют обозначения: КПБК.- кабель с полиэтиленовой изоляцией, бро­ нированный, круглый; КПБП - кабель с полиэтиленовой изоляцией, бронированный, плоский; КППБПС - кабель с полиэтиленовой изо­ ляцией, бронированный, плоский на всю строительную длину. На­ пример, КПБК 3x16 - кабель с полиэтиленовой изоляцией, брониро­ ванный, круглый, трехжильный, с площадью сечения жилы 16 мм².

Трансформаторы обозначаются, например, ТМПН 100/3- 73У1, где «Т» - трехфазный; «М» - естественная циркуляция ; масла и воздуха, «ПН» - для скважинных нефтяных насосов; 100 - номи­ нальная мощность, кВМА; 3 - класс напряжения обмотки ВН; 73 - год разработки; У1 - климатическое исполнение и категория раз­ мещения.

- 2 1 4 -

Тип станции управления обозначается, например, ШГС5804-49АЗУ1, где «Ш» - шкаф, «Г» - отрасль применения (горнодобыва­ ющая и нефтяная промышленности), «С» - обозначение завода-из­ готовителя; 5 - класс; 8 - группа; 04 - порядковый номер, 4 - номи­ нальный ток силовой цепи (4 - до 250 А, 5 - до 400 А); 9 - напряже­ ние силовой цепи (до 2300 В); А - модернизация; 3 - напряжение цепи управления (380 В); У1 - климатическое исполнение и катего­ рия размещения.

Станция управления другого типа обозначается, например, КУПНА79-29А2У1, где «КУПНА»- комплектное устройство управ­ ления скважинным насосным агрегатом; 79 - год разработки; 2 - но­ минальный ток силовой цепи (2 - до 100 А, 3 - до 160 А, 4 - до 250 А); 9 - напряжение силовой цепи (до 3000 В); А - модификация; 2 - на­ пряжение цепи управления (220 В); У1-климатическое исполнение и категория размещения.