Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти из скважин (стр. 2 из 8)
2 - ступени из «нирезиста» одноопорной конструкции с удлиненной ступицей рабочего колеса
3 - ступени из «нирезиста» одноопорной конструкции с удлиненной ступицей рабочего колеса, разгруженные
Структура условного обозначения насосов типа ЭЦНД по ТУ 3665-004-00217780-98 представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структура условного обозначения насосов типа ЭЦНД по ТУ 3665-004-00217780-98:
X - Конструктивное исполнение насосов
ЭЦН - электроцентробежный насос
Д - двухопорный
(К)- насосы в коррозионностойком исполнении
(И)- насосы в износостойком исполнении
(ИК) - насосы в износокоррозионностойком исполнении
(П) - рабочие органы изготовлены методом порошковой металлургии
5(5А,6) - габаритная группа насоса
XXX - номинальная подача, м3/сут
ХХХХ - номинальный напор, м
где Х: - цифра не проставляется для модульного исполнения без промежуточных подшипников
1 - модульное исполнение с промежуточными подшипниками
2 - встроенный входной модуль и без промежуточных подшипников
3 - встроенный входной модуль и с промежуточными подшипниками
4 - встроенный газосепаратор и без промежуточных подшипников
5 - встроенный газосепаратор и с промежуточными подшипниками
6 - насосы в односекционном исполнении с длиной корпуса более 5 м
8 - насосы с компрессионно-диспергирующими ступенями и без промежуточных подшипников
9 - насосы с компрессионно-диспергирующими ступенями и с промежуточными подшипниками
10 - насосы без осевой опоры вала, с опорой на вал гидрозащиты
10.1- насосы без осевой опоры вала, с опорой на вал гидрозащиты и с промежуточными подшипниками
Примеры условного обозначение насосов различных конструктивных исполнений:
ЭЦНД5А-35-1450 по ТУ 3665-004-00217780-98
Электроцентробежный двухопорный насос 5А-габарита без промежуточных подшипников, производительностью 35 м3/сут., напором 1450 м
1ЭЦНД5-80-1450 по ТУ 3665-004-00217780-98
Электроцентробежный двухопорный насос 5-го габарита в модульном исполнении с промежуточными подшипниками, производительностью 80 м3/сут, напором 1450 м
6ЭЦНД5А-35-1100 по ТУ 3665-004-00217780-98
Электроцентробежный двухопорный насос 5А - габарита в односекционном исполнении производительностью 35м3/сут, напором 1100 м
1.3 Газосепараторы типа МНГБ
Газосепараторы устанавливаются на входе насоса вместо входного модуля и предназначены для уменьшения количества свободного газа в пластовой жидкости, поступающего на вход погружного центробежного насоса. Газосепараторы снабжены защитной гильзой, предохраняющей корпус газосепаратора от гидрообразивного износа.
Все газосепараторы, за исключением исполнения ЗМНГБ, выпускаются с осевыми опорами вала из керамики.
Рисунок 2. Газосепаратор типа МНГБ
В газосепараторах исполнения ЗМНГБ осевая опора вала не устанавливается, а вал газосепаратора опирается на вал гидрозащиты.
Газосепараторы с буквой "К" в обозначении выпускаются в коррозионностойком исполнении. Технические характеристики газосепораторов приведены в таблице 3.
Таблица 3. Технические характеристики
| Без промежуточных опор вала | ||||||
| Типоразмер насоса | Подача макс, однофазной жидкости м3/сут. | Макс, доп. Мощностьна валу, кВт | Диаметркорпуса,мм | Диаметрвала,мм | Масса,кг | Длина,мм |
| МНГ Б5 | 250 | 76 | 92 | 17 | 27,5 | 717 |
| ЗМНГБ5 | 300 | 27 | 848 | |||
| ЗМНГБ5-02 | 95 | 20 | 27,5 | 848 | ||
| МНГБ5А | 500 | 135(180 с плавным пуском и валомК-онель) | 103 | 22 | 28,5 | 752 |
| МНГБ5А-К | ||||||
| МНГБ5А | 33 | 848 | ||||
| С промежуточными опорами вала | ||||||
| МНДБ5-04 | 250 | 76 | 92 | 17 | 28 | 717 |
2. Эксплуатация скважин погружными центробежными электронасосами
2.1Общая схема установки погружного центробежного электронасоса
Центробежные насосы для откачки жидкости из скважины принципиально не отличаются от обычных центробежных насосов, используемых для перекачки жидкостей на поверхности земли. Однако малые радиальные размеры, обусловленные диаметром обсадных колонн, в которые спускаются центробежные насосы, практически неограниченные осевые размеры, необходимость преодоления высоких напоров и работа насоса в погруженном состоянии привели к созданию центробежных насосных агрегатов специфического конструктивного исполнения. Внешне они ничем не отличаются от трубы, но внутренняя полость такой трубы содержит большое число сложных деталей, требующих совершенной технологии изготовления.
Погружные центробежные электронасосы (ГГЦЭН) - это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем специальной конструкции (ПЭД). Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотрансформатора или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно-измерительная аппаратура и автоматика. ПЦЭН опускается в скважину под расчетный динамический уровень обычно на 150 - 300 м. Жидкость подается по НКТ, к внешней стороне которых прикреплен специальными поясками электрокабель. В насосном агрегате между самим насосом и электродвигателем имеется промежуточное звено, называемое протектором или гидрозащитой. Установка ПЦЭН (рисунок 3) включает маслозаполненный электродвигатель ПЭД 1; звено гидрозащиты или протектор 2; приемную сетку насоса для забора жидкости 3; многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН 4; НКТ 5; бронированный трехжильный электрокабель 6; пояски для крепления кабеля к НКТ 7; устьевую арматуру 8; барабан для намотки кабеля при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9; трансформатор или автотрансформатор 10; станцию управления с автоматикой 11 и компенсатор 12.
Рисунок 3. Общая схема оборудования скважины установкой погружного центробежного насоса
Насос, протектор и электродвигатель являются отдельными узлами, соединяемыми болтовыми шпильками. Концы валов имеют шлицевые соединения, которые стыкуются при сборке всей установки.
При необходимости подъема жидкости с больших глубин секции ПЦЭН соединяются друг с другом так, что общее число ступеней достигает 400. Всасываемая насосом жидкость последовательно проходит все ступени и покидает насос с напором, равным внешнему гидравлическому сопротивлению. УПЦЭН отличаются малой металлоемкостью, широким диапазоном рабочих характеристик, как по напору, так и по расходу, достаточно высоким к. п. д., возможностью откачки больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом. Следует напомнить, что средняя по России подача по жидкости одной УПЦЭН составляет 114,7 т/сут, а УШСН - 14,1 т/сут.
Все насосы делятся на две основные группы; обычного и износостойкого исполнения. Подавляющая часть действующего фонда насосов (около 95 %) - обычного исполнения (рисунок 4).
Насосы износостойкого исполнения предназначены для работы в скважинах, в продукции которых имеется небольшое количество песка и других механических примесей (до 1 % по массе). По поперечным размерам все насосы делятся на 3 условные группы: 5; 5А и 6, что означает номинальный диаметр обсадной колонны, (в дюймах), в которую может быть спущен данный насос.
Рисунок 4. Типичная характеристика погружного центробежного насоса
Группа 5 имеет наружный диаметр корпуса 92 мм, группа 5А - 103 мм и группа б - 114 мм.
Частота вращения вала насосов соответствует частоте переменного тока в электросети. В России это частота - 50 Гц, что дает синхронную скорость (для двухполюсной машины) 3000 мин". В шифре ПЦЭН заложены их основные номинальные параметры, такие как подача и напор при работе на оптимальном режиме. Например, ЭЦН5-40-950 означает центробежный электронасос группы 5 с подачей 40 м3/сут (по воде) и напором 950 м. ЭЦН5А-360-600 означает насос группы 5А с подачей 360 м3/сут и напором 600 м.
В шифре насосов износостойкого исполнения имеется буква И, означающая износостойкость. В них рабочие колеса изготовляются не из металла, а из полиамидной смолы (П-68). В корпусе насоса примерно через каждые 20 ступеней устанавливаются промежуточные резино-металлические центрирующие вал подшипники, в результате чего насос износостойкого исполнения имеет меньше ступеней и соответственно напор.
Торцовые опоры рабочих колес не чугунные, а в виде запрессованных колец из закаленной стали 40Х. Вместо текстолитовых опорных шайб между рабочими колесами и направляющими аппаратами применяются шайбы из маслостойкой резины.
Все типы насосов имеют паспортную рабочую характеристику в виде кривых зависимостей H(Q) (напор, подача), η(Q) (к. п. д., подача), N(Q) (потребляемая мощность, подача). Обычно эти зависимости даются в диапазоне рабочих значений расходов или в несколько большем интервале (рисунок 4).
Всякий центробежный насос, в том числе и ПЦЭН, может работать при закрытой выкидной задвижке (точка A: Q = 0; Н = Нmах) и без противодавления на выкиде (точка В: Q = Qmax; H = 0). Поскольку полезная работа насоса пропорциональна произведению подачи на напор, то для этих двух крайних режимов работы насоса полезная работа будет равна нулю, а следовательно, и к. п. д. будет равен нулю. При определенном соотношении (Q и Н, обусловленном минимальными внутренними потерями насоса, к. п. д. достигает максимального значения, равного примерно 0,5 - 0,6. Обычно насосы с малой подачей и малым диаметром рабочих колес, а также с большим числом ступеней имеют пониженный к. п. д. Подача и напор, соответствующие максимальному к. п. д., называются оптимальным режимом работы насоса. Зависимость η(Q) около своего максимума уменьшается плавно, поэтому вполне допустима работа ПЦЭН при режимах, отличающихся от оптимального в ту и другую сторону некоторую величину. Пределы этих отклонений завесят от конкретной характеристики ПЦЭН и должны соответствовать разумному снижению к. п. Д. насоса (на 3 - 5 %). Это обусловливает целую область возможных режимов работы ПЦЭН, который называется рекомендованной областью.