Изпращането на вашата добра работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

Въведение

В Русия сред безпръчковите помпи най-често срещаните инсталации са електрически центробежни помпи. Над 35% от общия сондажен фонд на страната е оборудван с тях. Инсталациите на електрически центробежни помпи (ESP) имат много голям диапазон на дебита (от 10 до 1000 mі / ден или повече) и са способни да развиват налягане до 2000 m в зоната на големи потоци (над 80 mі / ден). ), ESP имат най-висок коефициент полезно действие(ефективност) сред всички механизирани методи за производство на масло. В диапазона на доставка от 50 до 300 mі/ден. ефективност ESP надвишава 40%, но в областта на ниските дебити ефективността е ESP рязко пада. По отношение на възможността за организиране на дистанционно наблюдение на състоянието, както и за регулиране на производителността, ESP значително превъзхожда прътовите единици. Освен това работата на ESP се влияе по-малко от кривината на сондажния отвор.

Влиянието на кривината на отвора на кладенеца върху работата на ESP засяга главно по време на операциите по спъване и повдигане поради възможността за повреда на кабела и не е свързано (до определена стойност на ъгъла на наклона на кладенеца и скоростта на нарастване в неговата кривина), както в случая на SPU, със самия процес на работа. ESP обаче не работят добре в корозивни среди, когато се изнася пясък, в условия на висока температура и висок газов фактор.

ESP са предназначени за изпомпване на пластова течност от нефтени кладенци и се използват за принудително изтегляне на течност.

За надеждна работа на помпата тя трябва да бъде правилно избрана за даден кладенец. По време на експлоатацията на кладенеца параметрите на формацията, зоната на дъното на формацията и свойствата на изтегления флуид непрекъснато се променят: водно съдържание, количеството свързан газ, количеството на механичните примеси и в резултат , има недостиг на течност или помпата работи на празен ход, което съкращава периода на основен ремонт на помпата. В момента акцентът е върху по-надеждното оборудване за увеличаване на периода на основен ремонт и като следствие от това намаляване на разходите за повдигане на течност. Това може да се постигне чрез използване на центробежни ESP вместо SPU, тъй като центробежните помпи имат дълъг период на ремонт.

ESP инсталацията може да се използва при изпомпване на течности, съдържащи газ, пясък и корозивни елементи.

1 . Дизайн и технически характеристики на ESP

1.1 Назпредназначение и технически данни на ESP

Потопяемите центробежни агрегати са предназначени за изпомпване на пластова течност от нефтени кладенци. Потопяемите центробежни електрически помпи за добив на нефт са предназначени за експлоатация на нефтени, понякога силно наводнени, кладенци с малък диаметър и голяма дълбочина, осигуряват безпроблемна и дълготрайна работа в течности, съдържащи агресивни пластови води с различни соли, разтворени в тях; газ (включително сероводород), механични примеси под формата на пясък. Дълбочината на потапяне на помпата достига 2500 m или повече, а температурата на изпомпваната течност понякога достига 100 0 C. Изискванията за пластовата течност за работа на кладенец с помощта на електрически потопяеми помпи са дадени в таблица 1.1.

Таблица 1.1 - Допустими характеристики на пластовия флуид за работа на кладенци с използване на ESP агрегати

Технически характеристики на пластовата течност

Стойност на техническата спецификация

Максимално съдържание на произведена вода, %

Водороден индекс на произведената вода, pH

Максимална плътност на течността, kg/m 3

Максимален кинематичен вискозитет на еднофазна течност, който осигурява работа на помпата без промяна на налягането и ефективността, mm 2 /s

Максимална масова концентрация на твърди частици за помпи, g/l:

Редовна версия

Устойчив на корозия дизайн

Устойчив на износване, устойчив на корозия дизайн

Повишена устойчивост на корозия и износване

Когато помпите са оборудвани с фин филтър

Микротвърдост на частиците по Морз, точки, не повече:

Стандартен дизайн, устойчив на корозия

Повишена устойчивост на корозия и износване, устойчив на износване дизайн, устойчив на корозия

Максимално съдържание на свободен газ при всмукване на помпата, обемни %:

Редовна версия

Използване на газов сепаратор като част от инсталацията

Използване на газов сепаратор-диспергатор

Използване на входно диспергиращ модул като част от инсталацията

Максимална концентрация на сероводород за помпи, g/l:

Стандартен дизайн, устойчив на износване

Устойчив на корозия дизайн, повишена устойчивост на корозия

Максимална температура на изпомпваната течност, С

Максимално хидростатично налягане в зоната на окачване на инсталацията, MPa

Количество агресивни компоненти, не повече (при използване на помпи с повишена устойчивост на корозия, устойчива на корозия конструкция), g/l:

Кладенците, в които се експлоатират инсталациите, трябва да отговарят на следните условия:

а) минималния вътрешен диаметър на кладенеца за всеки монтажен размер съгласно техническото описание за помпи и двигатели;

б) максималната скорост на нарастване на кривината на сондажа е 2º на 10 метра, а в зоната на монтаж - 3 минути на 10 метра;

в) максимално хидростатично налягане в зоната на окачване на инсталацията - 40 MPa;

г) в зоната на работа на потопяемата инсталация отклонението на кладенеца от вертикалата трябва да бъде не повече от 60 градуса.

1.2 Предимства и недостатъци на ESP

У нас широко се използват потопяеми инсталации на центробежни електрически помпи. Средният дебит на нефтен кладенец, оборудван с такъв агрегат, е 120-140 тона/ден, докато дебитът на кладенци, оборудвани с помпени агрегати с тръбни пръти, е само 15 тона/ден. Голямото предимство на тези агрегати е лекотата на поддръжка, дългият период на основен ремонт - 1 година. Чести са случаите, когато отделни полетаинсталациите работят повече от 2-3 години без повдигане.

1.2.1 Предимства на електрическите центробежни помпи

Кладенците, оборудвани с потопяеми центробежни електрически помпи, се сравняват благоприятно с кладенците, оборудвани с помпени агрегати за дълбоки кладенци.

Тук на повърхността няма механизми с движещи се части, няма огромни металоемки машини - помпени столове и масивни основи, необходими за тяхното инсталиране.

Използването на такова оборудване позволява кладенците да бъдат пуснати в експлоатация веднага след пробиване по всяко време на годината, дори и в най-суровите зимни месеци, без да се харчат много време и пари за изграждане на основи и инсталиране на тежко оборудване. При експлоатация на ESP кладенци, устието на кладенеца може лесно да бъде запечатано, което позволява събирането и отстраняването на свързания газ. ESP инсталациите се характеризират с липсата на междинна връзка от смукателни пръти, което увеличава времето за работа на кладенеца.

Обхватът на приложение на помпено извличане от дълбоки кладенции принудително изтегляне на течност от силно напоени кладенци, както и насочени кладенци.

1.2.2 Недостатъци на електрическите центробежни помпи

Недостатъците на безпръчковите помпени агрегати включват: сложни ремонти на кладенци при падане на тръби, понякога водещи до липса на резултати; сложно оборудване, изискващо висококвалифициран електротехник.

При високи скорости маслото се смесва с вода и трябва да губите голям бройенергия за отделяне на масло от вода. ESP могат също да се използват за инжектиране на вода между резервоарите и за поддържане на налягането в резервоарите в нефтени залежи.

а) течностите съдържат значително количество пясък, което води до бързо износване на работните части на помпата;

б) с голямо количество газ, което намалява производителността на помпата.

1.3 Състав на оборудването

Комплектът от потопяема инсталация за производство на нефт включва: електродвигател с хидравлична защита, помпа, кабелна линия, наземно електрическо оборудване и автоматична станция за управление (Фигура 1.1).

Помпата се задвижва от електрически мотор и доставя пластов флуид от кладенеца през тръбопроводи към повърхността в тръбопровода.

Кабелната линия осигурява захранване на електродвигателя. Свързва се към електродвигателя с помощта на съединител за кабелен вход.

1 - електродвигател; 2 - протектор; 3 - цедка на помпата; 4 - потопяема центробежна помпа; 5 - специален кабел; 6 - водеща ролка; 7 - кабелен барабан; 8 - автотрансформатор; 9 - автоматична контролна станция; 10 - колан за закрепване на кабела

Фигура 1.1 - Схема на ESP оборудване

Кабелът се закрепва към хидравличната защита, тръбите на помпата и компресора с метални колани, включени в комплекта за доставка на помпата.

Наземно електрическо оборудване - пълна трансформаторна подстанция или контролна станция с трансформатор преобразува напрежението на полевата мрежа до стойност, която осигурява оптимално изходно напрежение към електрическия двигател, като се вземат предвид загубите на напрежение в кабела, осигурява контрол на работата на потопяема инсталация и нейната защита при извънредни условия. Електрическата помпа е агрегат, състоящ се от специален потопяем електромотор с променлив ток, напълнен с масло, протектор, който предпазва двигателя от проникване на околната течност в него и центробежна многостъпална помпа. Корпусите на електродвигателя, протектора и помпата са свързани помежду си посредством фланци. Валовете имат шлицови връзки. В сглобения блок електродвигателят е разположен отдолу, над него е протекторът, а над протектора е помпата.

Електрическата помпа се спуска в кладенеца с помощта на тръби и се окачва на окачена шайба без допълнително закрепване в кладенеца. Двигателят се захранва от електричество чрез специален маслоустойчив кръгъл трижилен кабел на марката KRBK в гъвкава лентова броня, който преминава през шайбата на окачването и се закрепва към тръбите на помпата с метални колани. Те инсталират само контролна станция и автотрансформатор на повърхността и манометър и клапан на устието на кладенеца. За да се сведат до минимум диаметралните размери на потопяемия модул, покрай него е положен специален плосък кабел KRBP в гъвкава лентова броня, защитен от повреда от ребра, заварени към помпата и защитни капаци.

Комплектен трафопост или контролна станция

и трансформаторът е монтиран и закрепен върху фундамент или постамент на разстояние най-малко 20 m от устието на кладенеца. Височината на основите (поедесталите) трябва да бъде такава, че да се изключи наводняване с вода и сняг, нанасящи се върху оборудването, монтирано върху тях. На разстояние 15-20 м от устието на кладенеца, Поставете барабана с кабела върху специално подготвена равна площ, като го монтирате върху механизирано устройство за навиване на кабели или върху опори, върху които барабанът ще се върти. Барабанът трябва да бъде позициониран така, че неговата ос на въртене да е перпендикулярна на въображаема линия, начертана от устието на кладенеца до средата на барабана. Ще бъде по-удобно да спуснете инсталацията, ако поставите барабана така, че кабелът да се развива от горната му част.

За да се улесни насочването на кабела в кладенеца при спускането му, се използва така наречената кабелна ролка, окачена над устието на кладенеца на малка височина.

Подгответе и поставете помпено-компресорни тръби и преводи върху тях на пътеки или опори по такъв начин, че тръбните съединители да са обърнати към устието на кладенеца, така че тръбите да са в зрителното поле на оператора на подемния агрегат и да не пречат на работата с кабела. Външните и вътрешните кухини на тръбите трябва да са чисти.

При експлоатация на кладенци с потопяеми центробежни електрически помпи, устието на кладенеца може лесно да се запечата, което позволява събирането и отстраняването на свързания газ. Наземно електрическо оборудване, поради малките си размери, лекото тегло и наличието на защитни капаци, в зависимост от климатични условияможе да се монтира както директно на открито, така и в малка неотопляема кабина, но така че нито снежни преспи, нито наводнения да пречат на нормалната непрекъсната работа на кладенеца.

Характерна особеност на потопяемите центробежни електрически помпи е лекотата на поддръжка, рентабилността и относително дълъг период на основен ремонт за тяхната работа. Продължителността на работа на помпата между повдигането за ремонт в повечето случаи надвишава 200 дни; в много кладенци те работят без повдигане 2-3 години.

1,4 Опреглед на чужди инсталации

В САЩ потопяемите помпи се произвеждат както в едносекционни, така и в дву-, три- и четирисекционни версии в зависимост от определеното налягане.

Характерна особеност на помпите Byron Jackson, която ги отличава от другите конструкции на помпи, е липсата на пета на вала на помпата както при едносекционните, така и при многосекционните помпи. Аксиалната сила, действаща върху края на вала в резултат на налягането, развивано от помпата, и масата на самия вал се възприема от петия, разположен в секцията на уплътнението (протектора). При секционните помпи валовете са съединени, опиращи се един срещу друг и образувайки, така да се каже, единичен дълъг вал. Поставянето на аксиалната опора на помпата в секцията на уплътнението има известен смисъл, защото... петата в този случай работи в чисто масло. Следователно, неговата надеждност трябва да бъде по-голяма от тази на пета, работеща директно в пластовата течност.

В първите конструкции на помпите Reda опората на аксиалния вал е направена под формата на сачмени лагери с ъглов контакт от типа „дуплекс“, разположени в долната част в специална камера.

В помпите Byron Jackson дължината на вала на 3 - 4 секции може да достигне 25...30 m. Валовете са свързани помежду си и с вала на уплътнителната секция посредством шлицови съединители, като краищата им опират един в друг. щифт или шайба в шлицовия съединител.

За да осигури стабилност на вала по време на работа, Байрън Джаксън предложи използването на междинни гумено-метални лагери, като ги постави на 6 етапа. За разлика от домашните дизайни, гумено-металните лагери на Byron Jackson не са монтирани вместо съответните етапи, а са монтирани в направляващите лопатки.

Помпите Reda Pump се отличават с дизайна на отделните части. На първо място, трябва да се отбележи, че помпите Reda Pump имат лява посока на въртене на вала, когато се гледат отгоре.

Риболовната глава и основа са направени от отделни структурни елементи по такъв начин, че да могат да бъдат свързани както към едносекционна, така и към многосекционна помпа. Това допринася за обединяването на части и възли.

Повечето модели Reda Pump нямат пета в горната част. Вместо пета, някои от работните колела (до 40%) са стриктно фиксирани в аксиална посока върху вала с помощта на ограничители, закрепени в канали на вала на помпата. По този начин горната част на работните колела, чиито втулки опират една в друга, се предпазва от аксиално движение.

При потопяемите помпи Byron Jackson аксиалните сили от плаващите работни колела на етапите се възприемат от направляващите лопатки едновременно върху две повърхности на опорите, когато силата е насочена надолу, и върху една повърхност в случай на плаващо работно колело. Този тип дизайн на стъпалата се нарича двойна опора.

Стъпалата с двойна опора се използват и от Reda Pump Co., Oil Dynamics и Oilline в случаите, когато е необходимо да се намали специфичното натоварване на опората.

За разлика от конструкцията на етапа с една опора, етапът с двойна опора, в допълнение към основната опора, лежаща върху яката на водещата лопатка, има втора опора, лежаща върху втулката на водещата лопатка. по този начин обща площсе увеличава, специфичното натоварване на опората намалява, износването намалява и издръжливостта се увеличава.

Стъпалото с двойна опора позволява опорите да се пускат в действие една по една, поради дебелината на опорните шайби или съответните аксиални размери на яките.

Стъпалата с релефни отвори в работното колело се използват широко в помпи от Reda Pump, Oilline и Oil Dynamics.

Този дизайн намалява аксиалната сила с до 25% и следователно не изисква втора опора. Това обаче намалява ефективността с 4...6%. При потопяеми помпи, чиято ефективност вече е ниска, в работните колела не се правят релефни отвори.

Чуждите компании плащат голямо вниманиечистотата на каналите на потока на работните елементи на помпите, тъй като ефективността на етапите зависи от това. Byron Jackson, например, прецизно отлива работни колела и направляващи лопатки, за да осигури чиста, гладка повърхност за каналите на потока.

Прецизно лятите работни колела имат еднаква дебелина на дисковете, лопатките, втулките и стриктна концентричност на елементите, което осигурява необходимото балансиране на всички работни колела.

2 . Разработка на патенти

2.1 Опции за развитие на патента

2.1.1 Патент 66417 Руска федерация,E21B43/38

Потопяем помпен агрегат за кладенец за добив на нефт, уловител за суспензия и предпазен клапан на потопяем помпен агрегат за кладенец. Говберг Артем Савелиевич, Терпунов Вячеслав Абелевич; заявител и притежател на патент „Център за развитие на оборудване за производство на нефт (OCRO) (SC)“. - No 2007113036/22, молба. 04/10/2007; публ. 09/10/2007.

Техническите решения се отнасят до устройства за пречистване на пластов флуид в нефтени кладенци и могат да се използват в нефтената промишленост за защита на потопяемо помпено оборудване от въздействието на твърди примеси, съдържащи се в изпомпвания флуид, главно след хидравлично разбиване, по време на разработване на кладенци, както и по време на добив на нефт от кладенци за добив на пясък с концентрация на твърди вещества до 5 g/l, както и за защита на помпено оборудване от необичайни условия на работа, когато разделителните устройства са запушени. Потопяема помпа за кладенец за добив на нефт, осигуряваща постигането на горния технически резултат, включва потопяема помпа, електродвигател и уловител за утайки. В този случай помпеният агрегат е оборудван с предпазен клапан, предназначен да свързва хидравлично всмукването на помпата с пръстена зад утайкоуловителя, при условие че движението на изпомпваната течност през утайкоуловителя е спряно. Постигнатият технически резултат е да се осигури ефективна защита на потопяемото помпено оборудване от въздействието на твърдите примеси, съдържащи се в изпомпваната течност, без да се замърсява дънната зона на кладенеца, както и защита на помпеното оборудване от необичайни условия на работа, когато колекторът за утайки е препълнен и/или сепараторът е запушен с частици твърди примеси.

Предпазният клапан включва тяло с байпасен отвор и втулка на макарата с байпасен отвор. Втулката на макарата е проектирана да се движи под въздействието на потока течност, изпомпван от потопяема помпа. Между втулката на макарата и корпуса се образува диференциална кухина. Постигнатият технически резултат е повишаване на чувствителността и скоростта на реакция предпазен клапан.

Известен предпазен клапан за потопяем помпен агрегат за кладенец за производство на нефт е описан в патент US 5494109 A, 27/02/1996, който включва корпус, конфигуриран да бъде свързан към тръбопровод за подаване на изпомпваната течност към входа на помпата. В страничната стена на корпуса има байпасни отвори. Клапанът включва и макарна втулка с байпасен отвор, поставен в корпуса с възможност за аксиално движение по такъв начин, че в горната позиция на втулката е възможно изпомпваната течност да се движи през споменатите байпасни отвори на корпуса и муфата за приемане на помпата, заобикаляйки филтърните елементи, разположени на входа на споменатия тръбопровод. Това предпазва помпата от прекъсване на захранването и потопяемия двигател от прегряване, когато филтърните елементи са запушени с частици от механични примеси. Преместването на втулката на макарата в горната позиция се случва, когато налягането в пръстена се увеличи под действието на диференциално бутало, чийто прът е разположен в аксиалния отвор на тялото на клапана.

Основните недостатъци на прототипа са недостатъчната чувствителност и скорост на реакция на клапана, който реагира на повишаване на налягането в пръстена, причинено от спирането на движението на течността през филтъра, а не на самото отсъствие на движение на изпомпвания флуид .

Техническият резултат, постигнат чрез внедряването на полезния модел, е повишаване на чувствителността и скоростта на реакция на предпазния клапан.

Предпазният клапан на потопяем помпен агрегат за кладенец за добив на нефт, осигуряващ постигането на горния технически резултат, включва корпус с байпасен отвор, който е конфигуриран да бъде свързан към тръбопровод за подаване на изпомпваната течност към входа на помпата, a втулка за макара с байпасен отвор, разположен в корпуса с възможност за аксиално движение по такъв начин, че в едно от положенията на втулката е възможно изпомпваната течност да се движи през споменатите байпасни отвори на корпуса и втулката. В този случай, за разлика от прототипа, втулката на макарата е направена с възможност да се движи под въздействието на потока течност, изпомпвана от потопяема помпа, до положение, в което възможността за движение на изпомпваната течност през байпасните отвори на корпусът и втулката са изключени. Между втулката на макарата и корпуса се образува диференциална кухина по такъв начин, че посоката на произтичащата сила, действаща върху втулката на макарата при поставяне на предпазния клапан в кладенеца, е противоположна на посоката на изпомпвания поток течност, действащ върху макарата ръкав.

Байпасните отвори са направени в страничната стена на корпуса и втулката, като възможността за движение на изпомпваната течност през байпасните отвори на корпуса и втулката се осигурява в най-ниското положение на втулката на макарата спрямо работното положение на вентила в кладенеца.

Втулката на макарата е оборудвана със сферичен възвратен клапан, предназначен да затваря централния отвор на втулката, когато течността се движи в посока, обратна на посоката на потока течност, изпомпван от потопяемата помпа.

Втулката на макарата е натоварена с пружина в посоката, в която потокът от течност, изпомпвана от потопяемата помпа, действа върху втулката, а силата, създадена от пружината, е по-малка от горепосочената резултатна сила във всяка позиция на втулката на макарата.

Предпазният клапан на помпения агрегат е предназначен да свързва входа на помпата с пръстена зад утайкоуловителя в посоката на движение на изпомпваната течност, при условие че движението на изпомпваната течност през утайкоуловителя е спряно.

Предпазният клапан (Фигура 2.1) включва корпус 23 с байпасни отвори 24 в страничната стена, проектиран да бъде свързан към тръба или стебло зад хидроциклонния сепаратор. Вътре в корпуса 24 има втулка на макара 25 с радиални байпасни отвори 26 в страничната стена. Втулката 25 е монтирана с възможност за аксиално движение. В крайно долно положение на втулката байпасните отвори 24 и 26 се комбинират и се осигурява възможността за движение на изпомпваната течност от пръстена към входа на помпата. Между втулката и тялото се образува диференциална кухина 27 по такъв начин, че посоката на резултантната сила, действаща върху втулката на макарата (ако има свръхналягане в кухината на предпазния клапан, т.е. при поставяне на предпазния клапан в кладенеца) е противоположна на посоката на изпомпвания флуиден поток, действащ върху втулката на макарата. Втулката на макарата 25 е натоварена с пружина в посоката на влияние на потока на изпомпваната среда, докато силата, създадена от пружината 16, е по-малка от споменатата резултатна сила във всяка позиция на втулката 25. В допълнение, втулката е оборудван със сферичен възвратен клапан 22, предназначен да затваря централния отвор на втулката, когато течността се движи в посока надолу след спиране на помпата.

Фигура 2.1 - Предпазен клапан

Когато калоуловителя се напълни с частици от твърди примеси, движението на течността през предпазния клапан спира, в резултат на което сферичният кран 22 се затваря, а втулката на макарата 25 под въздействието на разликата в налягането, произтичаща от наличието на диференциална кухина 27, слиза надолу и заема най-ниската позиция, компресирайки пружината 16. През комбинираните байпасни отвори 24 и 26 работният флуид навлиза във всмукателния отвор на помпата.

Предпазен клапан на потопяем помпен агрегат за кладенец за добив на нефт, включващ корпус с байпасен отвор, който е конфигуриран да бъде свързан към тръбопровод за подаване на изпомпваната течност към входа на помпата, макарна втулка с байпасен отвор, поставена в корпусът с възможност за аксиално движение, така че в една от позициите на втулката е възможно изпомпваната течност да се движи през споменатите байпасни отвори на корпуса и втулката, характеризиращ се с това, че втулката на макарата е направена с възможност да се движи под въздействието на потока течност, изпомпвана от потопяемата помпа, до положение, при което възможността за движение на изпомпваната течност през байпасните отвори на корпуса и втулките се образува диференциална кухина между втулката на макарата и тяло по такъв начин, че посоката на произтичащата сила, действаща върху втулката на макарата при поставяне на предпазния клапан в кладенеца, е противоположна на посоката на изпомпвания поток течност, действащ върху втулката на макарата.

2.1.2 Патент 2480630 Руска федерация, F04D15/02,Е04 г13/10

Байпасен клапан за потопяема центробежна електрическа помпа. Шрамек В.Б., Саблин А.Ю., Матвеев Д.Ф., Смирнов И.Г.; заявител и притежател на патент фирма с ограничена отговорност"Руска електротехническа компания". - No 2011139811/06; приложение 29.09.2011 г.; публ. 27.04.2013 г.

Изобретението се отнася до оборудване за производство на нефт и може да се използва при производство на пластов флуид от кладенец, по-специално за преминаване на флуид от входния модул (филтър) или газов сепаратор за получаване на потопяема центробежна електрическа помпа (ESP) и за подаване на флуид от пръстена към помпата в случай на запушване на филтърните елементи с частици от механични примеси.

Известен предпазен клапан за потопяема помпа за кладенец (патент № 66417, E21B 43/38, дата на публикуване 2007.09.10), взет като прототип, включващ корпус с байпасни отвори в страничната стена, който е предназначен да

хидравлична връзка на всмукването на помпата с пръстена зад утайкоуловителя в посоката на движение на изпомпваната течност, при условие че движението на изпомпваната течност през утайкоуловителя, втулката на макарата с радиални байпасни отвори в страничната стена са спрени. Втулката е монтирана с възможност за аксиално движение. В най-ниската позиция на втулката байпасните отвори на корпуса и втулката са подравнени и е възможно изпомпваната течност да се премести от пръстена към входа на помпата. По-специално, втулката е натоварена с пружина и е оборудвана със сферичен възвратен клапан, конфигуриран да затваря централния отвор на втулката, когато течността се движи в обратна посока след спиране на помпата.

Недостатъците на известния предпазен клапан за потопяема помпа за кладенец са:

Ниска надеждност на работата на клапана поради задръстване на втулката на макарата, когато частици от механични примеси, съдържащи се в течността, навлизат в междината между тялото и втулката на макарата;

Ниската вероятност за безотказна работа на известния клапан е свързана с ниската чувствителност на клапана поради ниската скорост на движение на втулката на макарата в случай на запълване на утайника или запушване на сепаратора с механични примеси. В този случай захранването на помпата може да бъде прекъснато, преди втулката на макарата да се премести до позицията, в която байпасните отвори на втулката и корпуса са подравнени, в който момент течността ще тече от пръстена към входа на помпата;

Ниска поддръжка на клапана, тъй като е невъзможно да се сменят части от предпазния клапан, без първо да се разглоби от разделителната тръба и запушалката на пакера или кухата цилиндрична опашка и да се разглоби тялото на клапана за подмяна на части;

Поставянето на предпазен клапан между двигателя и долния калоуловител значително увеличава дължината на цялата ESP инсталация, което създава допълнителни затруднения при спускане и повдигане на агрегата в кладенеца, а също така води до възможно разрушаване на най-натоварените елементи, т.е. например фланцовата връзка на двигателя с последващо падане на оборудването надолу по веригата до дъното на кладенеца. Увеличаването на характеристиките на теглото и размера на инсталацията води до повишено износване на частите на помпата и намаляване на времето за работа на помпената инсталация, когато тя работи в зона с повишена кривина на кладенеца.

Целта на изобретението е да се създаде байпасен клапан, който позволява потока на пластовата течност към входа на помпата в случай на запушване на филтърния елемент на входния модул или газовия сепаратор, като същевременно елиминира възникването на аварийна ситуация, свързана с нарушаване на подаването на пластовия флуид от помпата и повреда на блока ESP с последващото му повдигане от кладенеца.

Техническият резултат, получен при решаването на проблема, е повишаване на надеждността на работата на клапана, поддръжка, лекота на работа и увеличаване на времето между отказите на ESP инсталацията.

Посоченият технически резултат се постига с факта, че байпасният клапан за потопяема центробежна електрическа помпа, съдържащ корпус с байпасни отвори, който е конфигуриран да бъде свързан към тръбопровод за подаване на изпомпваната течност към входа на помпата, съгласно изобретението е оборудван с вал, монтиран в корпуса с възможност за завъртане и свързване на единия краен вал с вала на входния модул или газовия сепаратор, а другия край на вала - с вала на електрическата помпа, докато байпасът отворите са разположени в стъпаловидната част на корпуса под ъгъл спрямо централната ос на клапана по посока на потока на произведената течност; във всеки байпасен отвор е монтиран възвратен клапан, включително седло и спирателен вентил елемент, монтиран в тялото на възвратния клапан с възможност за движение.

Осъществяването на байпасните отвори под ъгъл спрямо централната ос на клапана по посока на потока на произведения флуид позволява да се намали хидравличното съпротивление на изтичащата течност от пръстена през байпасните отвори на клапана в случай на запушване на долния входен модул или газов сепаратор, което увеличава налягането на помпата, нейната производителност, повишава надеждността на клапана, предотвратявайки повреда на захранването на помпата, което увеличава времето между повреди на ESP инсталацията.

Инсталирането на възвратни клапани в байпасните отвори дава възможност да се увеличи чувствителността на реакцията на клапана, когато налягането в пръстена се увеличи, което увеличава скоростта и надеждността на клапана, предотвратявайки повреда на потока на помпата.

Изработването на корпуса на вентила сглобяем, състоящ се от две части, подобрява условията за монтаж/демонтаж на вентила, което повишава ремонтопригодността на вентила.

Инсталирането на опора на вала в тялото на клапана с помощта на разглобяема връзка, като резбова, увеличава поддръжката на вентила.

Инсталирането на възвратния клапан в байпасния отвор с помощта на разглобяема връзка, например с резба, ви позволява бързо да го смените или ремонтирате.

Дизайнът на спирателния елемент на възвратния клапан под формата на топка осигурява херметичността на възвратния клапан в затворено положение, а също така осигурява самоцентриране на топката в кухината на тялото на клапана, когато клапанът е отворен. Точковият контакт между топката и тялото при преместване на топката по оста на възвратния клапан предотвратява засядането й в тялото, което повишава надеждността на байпасния клапан като цяло.

Пружинирайте топката на възвратния клапан в обратна посока

Посоката на въздействие на потока течност, идваща от пръстена върху топката, позволява вентилът да се използва както в хоризонтални, така и в наклонени кладенци, което разширява функционалността на клапана.

Осъществяването на байпасния клапан под формата на самостоятелен продукт, имащ свързващи елементи върху тялото и от двата края на вала, например шлицови съединители за свързване към вала на входния модул или газовия сепаратор и помпата, увеличава лекотата на използване и поддръжка на вентила.

Фигура 2.2 показва общ изгледбайпасен клапан за потопяема центробежна електрическа помпа. Байпасният клапан съдържа стъпаловиден корпус 1 с отвор за преминаване на течност 2, направен, например, сглобяем, включващ горна част 3 и долна част 4 сгради. В корпуса 1 има вал 5, закрепен по-специално в лагерна опора 6, в която са монтирани радиални плъзгащи лагери 7. В опората 6 има канали 8 за преминаване на изпомпваната течност. Носещата опора 6 е фиксирана в корпуса 1 с помощта на разглобяема връзка, например резба. Шлицови съединители 9 и 10 са монтирани в краищата на вал 5 за свързване на вал 5 с вала на входния модул или газовия сепаратор и съответно вала на ESP помпата (не е показано). В стъпаловидната част на корпуса 1 има байпасни отвори 11, разположени под ъгъл спрямо централната ос на клапана по посока на потока на произведената течност. Възвратен клапан 12 е монтиран във всеки байпасен отвор 11. Възвратният клапан 12 съдържа двойка клапани, включително седло 13 и заключващ елемент (топка) 15, пружинно натоварен от пружина 14, монтиран в отвора 16 на тялото 17 на възвратния клапан 12 с възможност за движение. Възвратните клапани 12 са монтирани в байпасните отвори 11, като се използва например резбова връзка.

Фигура 2.2 - Байпасен клапан

Корпусът 1 съдържа свързващ фланец 18 с отвори 19 за закрепващи елементи, позволяващи монтаж на байпасния клапан към входния модул (не е показан). Корпус 1 е снабден с крепежни елементи (шипове) 20 за свързване към корпуса на ESP помпата.

Когато помпеният агрегат е включен, формационният флуид под налягането на течния стълб в кладенеца идва от входния модул или газовия сепаратор (не е показан), през отвор 2 в байпасния клапан, преминава през канали 8 на носеща опора 6 и се получава от ESP. В този случай топката 15 на възвратния клапан 12 се притиска към гнездото 13 от пружина 14, което елиминира подаването на пластов флуид от пръстена през байпасните отвори 11 в байпасния клапан и съответно към приема на ESP помпата. Когато входният модул или газовият сепаратор (не е показан) е частично или напълно запушен с частици от механични примеси, разликата в налягането между външното налягане на течността и течността във вътрешната кухина на байпасния клапан се увеличава. В този случай възвратният клапан 12 се отваря, при което топката 15 се движи от седалката 13, компресирайки пружината 14 на възвратния клапан 12. Формоващата течност през отвора 16 на възвратния клапан 12 тече от пръстена в тялото 1 на байпасния клапан и по-нататък, преминавайки през каналите 8 на опората на лагера 6, напуска клапана и влиза в помпата, осигурявайки му течност за продължаване на работата, което предотвратява прекъсването на помпата.

2.2 Разработване на патентибайпасен клапан

Целта на патентното проучване е да се подобри байпасният клапан за потопяема центробежна електрическа помпа (патент № 2480630, F04D15/02, F04D13/10).

Един от основните елементи на байпасния клапан (Фигура 2.2) е възвратен клапан, който служи за пропускане на пластова течност, когато входният модул или газовият сепаратор е частично или напълно запушен с частици от механични примеси. Недостатъкът на този дизайн е бързото запушване на възвратния клапан поради навлизането на големи частици в отвора на възвратния клапан. Този проблем е много важен за устойчивите на износване електрически центробежни помпи. Решението е да се инсталира приемна филтърна мрежа 13 (Фигура 2.3) по протежение на пътя на движение на пластовия флуид в обратния клапан 1, който служи за филтриране от големи механични частици. Това конструктивно изпълнение ще увеличи времето за работа на байпасния клапан в нормален режим и следователно експлоатационния живот на помпата.

Монтажът на байпасния клапан на въпросния дизайн е сложен поради липсата на жлеб за монтаж в монтажната скоба на асансьора. Решението е да се изреже жлеб в областта на главата 5 на байпасния клапан, което ще опрости процеса на инсталиране, ще увеличи скоростта му и ще го направи подобен на процеса на инсталиране на други секции на помпата.

Фигура 2.3 - Модернизиран байпасен клапан

Също така в модернизирания дизайн на байпасния клапан има горни 9 и долни 10 капаци, които служат за защита на вътрешната кухина от замърсяване по време на съхранение и транспортиране.

Недостатък на тази конструкция на модернизирания агрегат е увеличеният габарит в аксиална посока в сравнение с разглеждания патент.

3 . Устройство и принцип на действие на помпата

ESP инсталацията се състои от потопяем помпен агрегат (електродвигател с хидравлична защита и помпа), кабелна линия (кръгъл и плосък кабел с муфа за въвеждане на кабел), тръбна колона, оборудване за кладенец и повърхностно електрическо оборудване: трансформатор и контролна станция (или сложно устройство).

Потопяем помпен агрегат, състоящ се от помпа и електродвигател с хидравлична защита, се спуска в кладенеца върху тръбни тръби. Кабелната линия осигурява захранване на електродвигателя. Кабелът е прикрепен към тръбата с метални колани.

По дължината на помпата и протектора кабелът е плосък, закрепен към тях с метални колани и защитен от повреда с обвивки или скоби.

Над помпите са монтирани възвратни и дренажни вентили. Помпата изпомпва течност от кладенеца и я доставя на повърхността през тръбната колона. Оборудването на ухото на кладенеца осигурява окачване на тръбната колона с електрическа помпа и кабел върху фланеца на корпуса, уплътняване на тръби и кабели, както и дренаж на флуид в тръбопровода.

Потопяема помпа, центробежна, секционна, многостъпална. Потопяем електродвигател, трифазен, асинхронен, маслен с короткозатворен ротор. Хидравличната защита на електродвигателя се състои от протектор и компенсатор. Двукамерен протектор с гумена диафрагма и механични уплътнения на вала, компенсатор с гумена диафрагма. Трижилен кабел с полиетиленова изолация.

Трансформаторът подава необходимото напрежение към потопяемия електродвигател, а контролната станция е предназначена да управлява потопяемата електрическа помпа и да изключва цялата инсталация, когато е изключена от нормалния й работен режим.

Потопяемата помпа, електродвигателят и хидравличната защита са свързани помежду си чрез фланци и шпилки. Валовете на помпата, двигателя и предпазителя имат шлицове в краищата и са свързани чрез шлицови съединители.

Принципът на работа на потопяемата центробежна помпа не се различава от конвенционалните центробежни помпи, използвани за изпомпване на течности. Разликата му е, че е секционен, многостъпален, с малък диаметър на работните етапи - работни колела и направляващи лопатки. Главно за нефтената промишленост потопяемите помпи съдържат от 130 до 415 степени.

Центробежната помпа е проста хидравлична машина, предназначена да повдига и транспортира течност през тръбопровод от едно място на друго. Помпата се състои основно от работно колело с лопатки, водеща лопатка, вал и корпус.

Принципът на работа на помпата, с известно опростяване, може да се представи по следния начин: течността, засмукана през филтъра и смукателния клапан, тече през тръбата върху лопатките на въртящото се колело, под въздействието на което придобива скорост и налягане. Потопяемата помпа има много етапи и този процес се повтаря във всеки етап, придобивайки по-голяма скорост и налягане. Кинетичната енергия на течността се преобразува в налягане в спиралния канал. На изхода на помпата флуидният поток се събира и насочва в тръбен низ.

Основните параметри на помпата са: дебит, налягане, височина на засмукване, консумация на енергия и ефективност. Параметрите на помпата се показват при работа с вода.

3.1 Разположение на помпата

Потопяемите електрически центробежни помпи са проектирани на секционен принцип и като цяло се състоят от входен модул (MV), средни секции (MC), горна секция (SV), възвратен клапан (KO) и дренажни вентили (KS) (Фигура 3.1, а). Ако съдържанието на газ е високо, помпата включва модул помпа-газов сепаратор (PGS) (Фигура 3.1, b). Дизайнът предвижда опции за оборудване на помпи с долна секция (SN), която има приемна решетка, докато входният модул е ​​изключен от помпата (Фигура 3.1, c). При използване на долната секция газовият сепаратор не може да бъде включен в помпата. Ако съдържанието на газ е високо, помпата може да включва газов сепаратор с приемна решетка (MGN) (Фигура 3.1, d). Няма нужда от входен модул.

Помпите, в зависимост от напречните размери, се произвеждат в три групи: 5, 5A и 6. Групата условно определя минималния вътрешен диаметър на производствения низ, който е за група 5 - 123,7 mm, 5A - 130 mm, 6 - 148,3 mm. мм. Диаметърът на корпуса на помпата е съответно 92, 103 и 114 mm.

Фигура 3.1 - Оформление на ESP

3.2 Дизайн на модула и работа на помпата

Потопяемата помпа се сглобява от входния модул MV, модула MNG помпа-газосепаратор, средната секция SS (една + четири), горната секция SV, които са свързани помежду си чрез фланци с помощта на шпилки и болтове.

Възвратният клапан се завинтва в риболовната глава на горната секция, дренажният клапан се завинтва във възвратния клапан. Помпата се задвижва от потопяем електродвигател. Изпомпваната течност влиза в газовия сепаратор през входния модул, където се отделя свързаният газ, след което в помпената секция, където се създава необходимото налягане. Чрез възвратния и дренажния клапан течността навлиза в тръбопроводната колона под налягане. Възвратният и дренажният клапан могат да бъдат монтирани над хващащата глава на помпата чрез 6...7 тръбни тръби.

Входният модул се използва за получаване и грубо почистванеизпомпвана течност, за свързване на секциите към двигателя и предаване на въртящ момент от вала на двигателя към валовете на помпените секции. Входният модул е ​​показан на фигура 3.2 и се състои от основа 1 с отвори за преминаване на пластова течност, в която вал 2 се върти върху плъзгащи лагери. Външната страна на основата е покрита с приемна мрежа 3. Шлицова връзка 4 се използва за свързване на вала на модула с шпилките на предпазителя на двигателя 5, горният край на модула е прикрепен към средната секция на помпата или модула на помпата-газ сепаратор. Долният фланец прикрепя входния модул към протектора с помощта на шпилки и гайки. По време на транспортиране и съхранение входният модул е ​​затворен с капаци 6 и 7.

Модулът помпа-газосепаратор (газов сепаратор) е предназначен да намали обемното съдържание на свободен газ на входа на помпените секции. Газовият сепаратор MNG е показан на фигура 3.3 и се състои от тръбно тяло 1 с глава 2, основа 3 в краищата си и вал 4 с разположени в него части. Корпусът съдържа гайка 5, която закрепва пакета от работни части чрез ограничител 6, лагер 7, дистанционна втулка 8, направляващи лопатки 9, 10 и опорен пръстен 11. Валът съдържа 12 радиални лагерни втулки, шлицов съединител 19 , винт 13, работно колело 14, втулки 15, решетка 16 и сепаратори 17. Подводник 18 е притиснат в главата 2, образувайки съединител на напречен поток с главата; перфорирана тръба 20 е фиксирана извън главата, действайки като допълнителна сепарираща единица.

По време на транспортиране и съхранение газовият сепаратор е затворен с капаци 21 и 22.

Основата на газовия сепаратор е закрепена с шпилки и гайки към входния модул. Главата на газовия сепаратор е свързана с фланци към средната част на помпата и закрепена към нея с шпилки или болтове. Валовете са свързани с помощта на шлицови съединители. Основата на газовия сепаратор има версия с приемна мрежа, в този случай входният модул не е необходим и газовият сепаратор е свързан директно към протектора (версия MNGN).

Фигура 3.3 - Модул помпа-газов сепаратор

Газовият сепаратор работи по следния начин. Газо-течната смес постъпва през входния модул или мрежата на основата на газоотделителя върху шнека и по-нататък към работните части. Благодарение на придобиването на налягане сместа газ-течност навлиза във въртяща се сепараторна камера, оборудвана с радиални ребра, където под въздействието на центробежни сили газът се отделя от течността. След това течността от периферията на сепараторната камера тече през жлебовете на подводника към входа на помпата, а отделената газо-течна смес навлиза в кухината на перфорираната тръба, където се получава допълнително разделяне на газ и течност. Тази течност изтича през отворите на тръбата, тече надолу по външната страна на тялото на газовия сепаратор и отново влиза във входа. Това намалява съдържанието на газ в сместа, влизаща в газовия сепаратор през входния модул. Газът се изпуска в пръстеновидното пространство през перфорирана тръба. Газовите сепаратори MNG(K)5, MNGN(K)5 се използват с помпи с капацитет до 250 m3/ден, а MNG(K)5A, MNGN(K)5A - с помпи с капацитет до 400 m3/ден.

Средната част е показана на Фигура 3.4 и е основната част на помпата. Средната секция се състои от корпус 1, вал 2, пакет от степени (работни колела 3 и направляващи лопатки 4), горен лагер 5, долен лагер 6, междинни лагери 17, горна аксиална опора 7, глава 8, основа 9, две ребра 10, гумени пръстени 11, 13, шлицов съединител 14 и капаци 15 и 16. Работни колела и направляващи лопатки са монтирани последователно. Водещите лопатки в корпуса са затегнати от горния лагер и основата и са неподвижни по време на работа. Работните колела са монтирани чрез шпонка на вал, което ги кара да се въртят. Когато колелата се въртят, изпомпваната течност получава увеличение на налягането от етап на етап.

Горните междинни 5 и долните 6 лагери са радиални опори на вала, а горната аксиална опора 7 възприема натоварвания, действащи по оста на вала. Гумените пръстени 11 уплътняват вътрешната кухина на секцията от течове на изпомпвания и входния модул.

Шлицовият съединител 14 служи за свързване към вала на закачената секция или входния модул или газовия сепаратор или протектор и предава въртене от един вал към друг. При транспортиране и съхранение секцията се затваря с капаци.

Ребрата 10 са предназначени да предпазват електрическия кабел, разположен между тях, от механични повреди срещу стената на корпусните тръби при спускане и повдигане на помпата. Ребрата са прикрепени към основата на секцията с болт и гайка.

Възвратният клапан, показан на фигура 3.5, е предназначен да предотврати обратното въртене на работните колела на помпата под въздействието на колоната течност в напорния тръбопровод, когато помпата е спряна и да улесни нейното повторно пускане след това; той се използва за изпитване на налягането на тръбната колона след това спускане на инсталацията в кладенеца.

Възвратният клапан се състои от тяло 1, от едната страна на което има вътрешна конична резба за свързване на изпускателния клапан, а от другата страна има външна конична резба за завинтване в риболовната глава на горната секция. Вътре в корпуса има гумирана седалка 2, върху която лежи плочата 3. Плочата има способността да се движи аксиално в направляващата втулка 4. Под въздействието на потока на изпомпваната течност плочата се издига, като по този начин отваря клапана. . Когато помпата спре, плочата се спуска върху седалката под въздействието на течния стълб в напорния тръбопровод и клапанът се затваря.

Фигура 3.5 - Възвратен клапан

Дренажният клапан е показан на Фигура 3.6 и е проектиран да източва течност от напорния тръбопровод (тръбен низ) при повдигане на помпата от кладенеца. Изпускателният вентил се състои от тяло 1, от едната страна на което има вътрешна конична резба на съединителя за свързване към тръбата с номинален диаметър 73 mm, а от другата страна има външна конична резба за завинтване в възвратния клапан.

Фигура 3.6 - Изпускателен клапан

В корпуса се завинтва фитинг 2, който е уплътнен с гумен пръстен 3. Преди да извадите помпата от кладенеца, краят на фитинга, разположен във вътрешната кухина на клапана, се събаря (отчупва) с специален инструмент и течността от тръбната колона изтича през отвора във фитинга в пръстена. По време на транспортиране и съхранение възвратният клапан е затворен с капаци 4 и 5. Потопяемите електродвигатели, използвани за задвижване на центробежни помпи, са асинхронни с ротори с катерица, маслени. При честота на тока от 50 Hz скоростта на въртене на синхронния вал е 3000 rpm. Двигателите, подобно на помпите, имат малки диаметри, различни за кладенци с обсадни колони от 140, 146 и 168 mm. В същото време тяхната мощност може да достигне 125 kW. В тази връзка двигателите понякога се правят по-дълги от 8 m.

За да се предпази електродвигателят от навлизане на течност във вътрешната му кухина, за да се компенсират промените в обема на маслото в двигателя по време на нагряване и охлаждане, както и да се избегнат течове на масло чрез течове, се използва хидравлична защита (протектор).

Хидравличната защита е разположена между двигателя и помпата и, създавайки свръхналягане, едновременно с това доставя гъсто масло към уплътнението на центробежната помпа, предотвратявайки изтичането на произведената течност.

Електричеството се подава към потопяемия двигател чрез специален брониран кабел. Основната част на кабела е с кръгло напречно сечение. По дължината на потопяемия модул (помпа, хидравлична защита, двигателна глава) се полага плосък кабел, съответстващ на необходимите диаметрални размери на уреда.

Подобни документи

    Цел и технически характеристики на потопяеми центробежни помпени инсталации, техните видове. Анализ на спешния фонд за НГДУ "Лянторнефт". Хидравлична защита на електродвигателя, предназначена да предотврати проникването на пластов флуид във вътрешната му кухина.

    дисертация, добавена на 31.12.2015 г

    Показатели за работа на сондажен електрически помпен агрегат. Параметри, характеризиращи кладенеца: статично и динамично ниво на течността, намаляване на нивото на течността, дебит и специфичен дебит на кладенеца. Подготовка на електрическата помпа за работа.

    курсова работа, добавена на 25.07.2014 г

    Хидравлично изчисляване на система за извличане на нефт от кладенец с помощта на потопяема центробежна помпа. Построяване на графика на необходимото налягане и определяне на работната точка. Избор на потопяема електрическа центробежна помпа, преобразуваща нейните характеристики във вискозна течност.

    курсова работа, добавена на 13.02.2013 г

    Характеристики на потопяема помпа, потопена под нивото на изпомпваната течност. Анализ на прътови потопяеми и безпръчкови потопяеми помпи. Коефициент на съвършенство при разлагане на системата. Запознаване с основните видове потопяеми помпи.

    курсова работа, добавена на 18.12.2011 г

    Концепция за петролно находище. Източници на резервоарна енергия. Поток на течност към перфориран кладенец. Режими на разработване на нефтени находища. Проектиране на дънно оборудване на кладенец. Киселинна обработка на теригенни резервоари. Технология за перфориране на кладенци.

    презентация, добавена на 24.10.2013 г

    Потопяема центробежна модулна помпа, негова характеристики на дизайнаи предназначение, основни предимства и недостатъци. Анализ на причините за преждевременни повреди на кладенци, оборудвани с ESP. Поддръжкаи правила за работа на помпата.

    курсова работа, добавена на 26.02.2015 г

    Експлоатация на газови кладенци, методи и средства за диагностициране на проблеми, произтичащи от натрупване на течност. Образуване на воден конус; източник на течност; измерване на налягането по дължината на сондажа като начин за определяне на нивото на течността в тръбната колона.

    резюме, добавено на 17.05.2013 г

    Експлоатация на кладенци с центробежни потопяеми помпи. Потопяеми центробежни модулни помпи тип ESPND. Инсталиране на PCEN специално предназначениеи определяне на дълбочината на неговото окачване. Елементи на електрическото оборудване на инсталацията и потопяемия помпен агрегат.

    дисертация, добавена на 27.02.2009 г

    История на развитието на нефтеното находище Приобское. Геоложка характеристика: продуктивни пластове, водоносни комплекси. Динамика на показателите за развитие и фонда на кладенците. Избор на монтаж на електрическа центробежна помпа. Изчисляване на капиталовите разходи.

    дисертация, добавена на 26.02.2015 г

    Техническо описание, дизайн и принцип на работа на помпата TsNSM 60-99. Процедура за инсталиране и подготовка за работа. Инструкции за работа и предпазни мерки. Типични неизправностии методи за премахването им. Вибрационна диагностика, центровка на помпения агрегат.

Отдавна мечтая да напиша на хартия (принтирайки на компютър) всичко, което знам за ESP.
Ще се опитам да ви разкажа на прост и разбираем език за инсталацията с електрическа центробежна помпа - основният инструмент, който произвежда 80% от целия петрол в Русия.

Някак си се оказа, че съм бил свързан с тях през целия си възрастен живот. На петгодишна възраст той започва да пътува с баща си до кладенците. На десет можеше сам да ремонтира всяка станция, на двадесет и четири стана инженер в предприятието, където се ремонтираха, на тридесет стана зам. генерален директор, където се произвеждат. Има много знания по темата - нямам нищо против да споделя, особено след като много, много хора постоянно ме питат за това или онова, свързано с моите помпи. Като цяло, за да не повтарям едно и също нещо много пъти с различни думи, ще го напиша веднъж и след това ще се явя на изпити;). да Пързалки ще има...без слайдове няма как.


Какво е?
ESP е инсталация на електрическа центробежна помпа, известна още като безпръчкова помпа, известна още като ESP, известна още като тези пръчки и барабани. ESP е точно това (женско)! Въпреки че се състои от тях (мъжки). Това е специално нещо, с помощта на което доблестни петролни работници (или по-скоро обслужващи работници за петролни работници) извличат пластова течност от под земята - това е, което наричаме муляка, което след това (след като е преминало през специална обработка) се нарича с всякакви видове интересни думи като URALS или BRENT. това целият комплексоборудване, за да направите което, имате нужда от познания на металург, металург, механик, електротехник, инженер по електроника, хидравлика, кабелен инженер, нефтен работник и дори малък гинеколог и проктолог. Нещото е доста интересно и необичайно, въпреки че е изобретено преди много години и не се е променило много оттогава. Като цяло това е обикновен помпен агрегат. Необичайното при него е, че е тънък (най-обикновеният се поставя в кладенец с вътрешен диаметър 123 мм), дълъг (има инсталации с дължина 70 метра) и работи в толкова мръсни условия, в които малко или много сложен механизъм изобщо не трябва да съществува.

И така, всеки ESP съдържа следните компоненти:

ESP (електрическа центробежна помпа) е основният агрегат - всички останали го защитават и осигуряват. Помпата получава най-много - но тя върши основната работа - повдига течността - такъв е животът й. Помпата се състои от секции, а секциите се състоят от степени. Колкото повече степени, толкова по-голямо е налягането, което помпата развива. Колкото по-голям е самият етап, толкова по-голям е дебитът (количеството течност, изпомпвано за единица време). Колкото по-големи са дебитът и налягането, толкова повече енергия консумира. Всичко е взаимосвързано. Освен по дебит и налягане, помпите се различават и по размер и дизайн - стандартни, износоустойчиви, устойчиви на корозия, устойчиви на износване, много, много устойчиви на износване.

SEM (потопяем електродвигател) Електрическият двигател е второто основно звено - върти помпата - консумира енергия. Това е обикновен (електрически) асинхронен електродвигател - само че е тънък и дълъг. Двигателят има два основни параметъра - мощност и размер. И отново има различни версии: стандартни, топлоустойчиви, устойчиви на корозия, особено топлоустойчиви и като цяло неразрушими (сякаш). Двигателят е зареден със специално масло, което освен че смазва, охлажда двигателя и значително компенсира налягането, упражнявано върху двигателя отвън.

Протекторът (наричан още хидравлична защита) е нещо, което стои между помпата и двигателя - той, първо, разделя кухината на двигателя, пълна с масло, от кухината на помпата, пълна с пластова течност, като същевременно предава въртене, и второ, решава проблем с изравняването на налягането вътре в двигателя и отвън (всъщност може да има до 400 atm, това е около една трета от дълбочината Марианската падина). Предлагат се в различни размери и, отново, всякакви дизайни бла бла бла.

Кабелът всъщност е кабел. Меден, трижилен... Блиндиран е и той. можете ли да си представите Брониран кабел! Разбира се, няма да издържи на изстрел дори от Макаров, но ще издържи пет-шест спускания в кладенеца и ще работи там - доста дълго време.
Бронята му е малко по-различна, предназначена повече за триене, отколкото за остър удар - но все пак. Кабелът се предлага в различни секции (диаметър на сърцевината), има различна броня (обикновена поцинкована или неръждаема стомана), а също така е устойчив на температура. Има кабел за 90, 120, 150, 200 и дори 230 градуса. Тоест може да работи неограничено дълго време при температура два пъти по-висока от точката на кипене на водата (забележете - извличаме нещо като петрол и то не гори много добре - но трябва кабел с топлоустойчивост над 200 градуса - и то почти навсякъде).

Газов сепаратор (или газов сепаратор-дисперсант, или просто дисперсант, или двоен газов сепаратор, или дори двоен газов сепаратор-дисперсант). Нещо, което разделя свободния газ от течността... или по-скоро течността от свободния газ... накратко, намалява количеството свободен газ на входа на помпата. Често, много често, количеството свободен газ на входа на помпата е напълно достатъчно, за да не работи помпата - тогава те инсталират някакво газостабилизиращо устройство (изброих имената в началото на параграфа). Ако няма нужда да инсталирате газов сепаратор, те инсталират входен модул, но как трябва течността да попадне в помпата? тук Слагат нещо все пак.. Или модул или газов двигател.

TMS е вид настройка. Кой го дешифрира - термоманометрична система, телеметрия... кой знае как. Точно така (това е старо име - от рошавите 80-те) - термоманометрична система, така ще я наречем - почти напълно обяснява функцията на уреда - измерва температура и налягане - там - точно отдолу - практически в подземния свят.

Има и защитни устройства. Това е възвратен клапан (най-често срещаният е KOSH - сферичен възвратен клапан) - така че течността да не изтича от тръбите, когато помпата е спряна (повдигането на колона течност през стандартна тръба може да отнеме няколко часа - жалко за това време). И когато трябва да вдигнете помпата, този клапан пречи - от тръбите постоянно се излива нещо, което замърсява всичко наоколо. За тези цели има разбиващ (или дренажен) клапан KS - смешно нещо - който се счупва всеки път, когато се повдига от кладенеца.

Цялото това оборудване виси на помпени и компресорни тръби (тръби - от тях много често се правят огради в нефтените градове). Зависва в следната последователност:
По дължината на тръбата (2-3 километра) има кабел, отгоре - CS, след това KOSH, след това ESP, след това бензиновата помпа (или входен модул), след това протектора, след това SEM и още по-долу TMS. Кабелът минава по ESP, дросела и протектора чак до главата на двигателя. Ека. Всичко е накъсано. Така че - от върха на ESP до дъното на TMS може да е 70 метра. и един вал минава през тези 70 метра и всичко се върти... и наоколо има висока температура, огромно налягане, много механични примеси, корозивна среда.. Слаби помпи...

Всички неща са секционни, секции с дължина не повече от 9-10 метра (иначе как да ги поставите в кладенеца?) Инсталацията се сглобява директно в кладенеца: PED, кабел, протектор, газ, секции на помпа, клапан, тръба са прикрепени към него.. Да! Не забравяйте да прикрепите кабела към всичко с помощта на скоби (като специални стоманени колани). Всичко това се потапя в кладенеца и работи там дълго (надявам се). За да захранвате всичко това (и по някакъв начин да го контролирате), на земята са инсталирани повишаващ трансформатор (TMPT) и контролна станция.

Това е нещо, което се използва за извличане на нещо, което по-късно се превръща в пари (бензин, дизелово гориво, пластмаси и други глупости).

Нека се опитаме да разберем как работи всичко, как се прави, как да изберем и как да го използваме.

Обхватът на приложение на центробежните помпи в производството на нефт е доста голям: дебит 40-1000 m 3 / ден; с налягане 740-1800 и (за домашни помпи). Тези помпи са най-ефективни, когато работят в кладенци с висок дебит. За ESP обаче има ограничения, дължащи се на условията на кладенеца, например висок газов фактор, висок вискозитет, високо съдържание на механични примеси и др.

Създаването на помпи и електродвигатели в модулен дизайн дава възможност за по-точен избор на ESP спрямо характеристиките на кладенеца по отношение на дебит и налягане. Всички тези фактори, като се има предвид икономическата осъществимост, трябва да се вземат предвид при избора на методи за експлоатация на кладенци.

Потопяемите помпени инсталации се спускат в кладенеца с помощта на тръби със следните диаметри: 60 mm при дебит на течността Q № до 150 m 3 / ден, 73 mm при 150< Q» < 300 м 3 , - сут. 89 мм при Q e >> 300 m 3 /ден. Изчислените характеристики на ESP са дадени за вода, а за конкретни течности (масло) са посочени с корелационни коефициенти. Препоръчително е да изберете помпа въз основа на дебит и налягане в областта на най-висока ефективност и минимална необходима мощност. ESP модулите могат да работят с течности, съдържащи до 1,25 g/l H, S, докато конвенционалните модули могат да работят с течности, съдържащи до 0,01 g/l H: S.

Конвенционалните помпи се препоръчват за кладенци, съдържащи до 0,1 g/l механични примеси в изпомпваната течност; помпи с повишена устойчивост на износване - за кладенци със съдържание на механични примеси в изпомпваната течност над 0,1 g/l, но не повече от 0,5 g/l; помпи с повишена устойчивост на корозия - за кладенци със съдържание на сероводород до 1,25 g.l и стойност на pH 6,0-8,5.

За избор на агресивни пластови течности или течности със значително съдържание на механични примеси (пясък) се използват диафрагмени кладенци помпени агрегати. Те са електрически задвижвани обемни помпи.

ESP инсталацията включва потопяем електрически помпен агрегат, който съчетава електродвигател с хидравлична защита и помпа; кабелна линия, спусната в кладенеца с помощта на повдигащи тръби; сондажно оборудване тип OUEN 140-65 или фитинги за коледно дърво. AFK1E-65x14; контролна станция и трансформатор, които са инсталирани на разстояние 20-30 от устието на кладенеца. Електричеството се доставя на двигателя чрез кабелна линия. Кабелът е закрепен към помпата и тръбните тръби с метални колани. Над помпата са монтирани възвратни и дренажни вентили. Изпомпаната течност от кладенеца навлиза на повърхността през тръбната колона. Потопяемата електрическа помпа, електродвигателят и хидравличната защита са свързани помежду си чрез фланци и шпилки. Валовете на помпата, двигателя и предпазителя имат шлицове в краищата и са свързани чрез шлицови съединители.

Критерий за приложимост на ESP:

  • 1 Индустрията произвежда помпи за извличане на течности от 1000 m3 на ден при налягане от 900 m
  • 2 Съдържание на сероводород в добитите продукти - до 0,01
  • 3 Минимално съдържание на произведена вода до 99%
  • 4 Съдържание на механични примеси до 0,5
  • 5 Съдържание на свободен газ не повече от 25%

Обяснението на символите на инсталациите е дадено на примера на U2ETsNI6-350-1100.

U - монтаж; 2 (1) - номер на модификация;

E - задвижван от потопяем електродвигател;

C - центробежен;

N - помпа;

I - повишена устойчивост на износване (K - повишена устойчивост на корозия);

  • 6 (5; 5A) - инсталационна група;
  • 350 - дебит на помпата в оптимален режим за вода в m 3 / ден;
  • 1100 е налягането, развито от помпата в метри воден стълб.

Монтажът на потопяема центробежна помпа включва потопяемо и повърхностно оборудване. Потопяемото оборудване включва: електрическа помпа, която се спуска в кладенеца под нивото на течността на тръбната колона. Електрическият помпен агрегат се състои от: електродвигател с хидравлична защита, газов сепаратор, центробежна помпа, както и възвратни и изпускателни клапани. Наземното оборудване включва: електрическо оборудване на инсталацията и оборудване на устието (главата на обсадната колона и арматурата на устието на кладенеца, свързани към тръбопровода). Електрическото оборудване, в зависимост от текущата захранваща верига, включва или пълна трансформаторна подстанция за потопяеми помпи (KTPPS), или трансформаторна подстанция (TS), контролна станция и трансформатор. Електричеството от трансформатора към потопяемия двигател се доставя чрез кабелна линия, която се състои от надземен захранващ кабел и главен кабел с удължител. Свързването на заземяващия кабел към главния кабел на кабелната линия се извършва в клемна кутия, която се монтира на разстояние 3-5 метра от устието на кладенеца.