ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС - раздел Изобретательство, Разработка нефтяных и газовых месторождений
Электроцентробежный Насос (Эцн) Является Основным Узлом Устан...
Электроцентробежный насос (ЭЦН) является основным узлом установки. В отличие от штангового насоса, сообщающего напор перекачиваемой жидкости посредством возвратно-поступательного движения плунжера, в центробежном насосе перекачиваемая жидкость получает напор на лопатках быстро вращающегося рабочего колеса. При этом происходит превращение кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию давления.
Поскольку ЭЦН – центробежный насос, созданный для эксплуатации нефтяных скважин, это повлекло за собой ряд конструктивных особенностей, присущих только этому классу насосов, а именно:
а) насос должен иметь минимальные габариты, ограничиваемые диаметром скважин;
б) насос должен иметь широкий диапазон производительностей и напоров;
в) насос подвешивается в вертикальном положении и недоступен осмотру и обслуживанию.
Основными конструктивными элементами ЭЦН являются: рабочее колесо, направляющий аппарат, вал, корпус, гидравлическая пята, уплотнения, подшипники, (см. рис. 6.2).
Рабочее колесо является основным рабочим органом насоса. Оно выполнено в виде двух дисков - переднего (по ходу жидкости) с отверстием большого диаметра в центре и заднего - сплошного диска со ступицей (втулкой в центре), через которую проходит вал. (рис. 6.3)
Диски расположены на некотором расстоянии один от другого, а между ними находятся лопатки, отогнутые назад по направлению вращения колеса. Колеса ЭЦН изготовляют из легированного чугуна, полиамидной смолы, углепластика и других материалов.
Направляющий аппарат предназначен для изменения направления потока жидкости и преобразования скоростной энергии в давление. Он состоит из двух неподвижных дисков с лопатками, напоминающими лопатки рабочего колеса, закрепленных неподвижно в корпусе насоса.
Рабочее колесо, совместно с направляющим аппаратом, образует ступень насоса. Каждая ступень развивает напор 4-7 м (рис. 6.4).
Рис. 63. Рабочее колесо ЭЦН
Рис. 6.4. Ступень насоса:
1 - вал; 2 - шпоночный паз; 3 - шайба; 4 - рабочее колесо; 5 – направляющий аппарат.
Учитывая, что глубина, с которой приходится поднимать нефть, может достигать 1,5-2 км и более, можно рассчитать потребное количество ступеней для конкретного насоса.
Таким образом, электроцентробежный насос является многоступенчатым и, кроме того, секционным, так как в один корпус большое количество ступеней установить невозможно.
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам. Представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес. Длина и диаметр вала регламентируется габаритами насоса. Вал ЭЦН работает в весьма жестких условиях, так как имеет небольшой диаметр (17-25 мм), значительную длину (до 5000 мм) и несет не себе большое количество рабочих колес (до 300).
Материалом для валов являются легированные стали.
Валы отдельных секций насоса, а также его модулей соединяются с помощью шлицевых муфт.
Опорами вала являются радиальные подшипники скольжения, установленные верхней и нижней части корпуса. Каждый направляющий аппарат осуществляет разгрузку осевых усилий посредством упора перемещающегося колеса в аппарат и скольжения его по текстолитовой шайбе.
Такая конструкция позволяет передавать осевые силы равномерно на все направляющие аппараты. На вал практически действует сила от собственного веса и сила осевого давления, достигающая у серийных насосов 400 Н (разность сил со стороны нагнетания и всасывания).
Ротор насоса — собранные на валу и вращающиеся вместе с ним рабочие колеса.
Корпус насоса - специальная труба, диаметры которой у современных насосов составляют 86,92,103 и 114 мм, а длина зависит от числа собранных в ней ступеней.
Корпус сверху заканчивается резьбой, с помощью которой он присоединяется к колонне НКТ, и ловильной головной, обеспечивающей захват насоса при его падении в скважину.
Снизу корпус снабжен фильтром и присоединительными фланцами для соединения с очередной секцией или протектором. Новые насосы соединяются со своими узлами с помощью быстро сборных байонетных соединений.
Уплотнения в ЭЦН представлены сальником, расположенным в нижней части насоса, представляющим набор колец, выполненных из свинцовой ваты с графитом. В связи с созданием новой гидрозащиты изменилась и функция сальника, которая теперь сводится к предотвращению попадания механических примесей из насоса в протектор.
Кроме того, соединяемые между собой на резьбе части корпуса насоса снабжены уплотнительными кольцами круглого сечения.
Насос работает следующим образом (см. рис. 6.2).
Скважинная жидкость через сетку фильтра 13 поступает в полость направляющего аппарата 9, а затем - в рабочее колесо 8. Далее движение жидкости следует по такой же схеме: «аппарат - колесо».
На выходе из последнего рабочего колеса жидкость приобретает необходимый напор и выбрасывается в корпус модуля 4, а затем в головку 1 и присоединенные к ней НКТ,
Рабочие колеса укреплены на валу 5, который вращается в подшипниках верхнем 7 и нижнем 10.
Гидравлическая пята 6 предотвращает движение ротора насоса от действия силы, направленной вниз, возникающей при выбросе жидкости. В основании 12 размещена сетка-фильтр 13, втулка подшипника 14 и защитная втулка 15.
Основными параметрами насоса являются: подача, напор, частота вращения, потребляемая мощность и коэффициент полезного действия (КПД). Они вносятся в паспорт насоса и составляют его техническую характеристику (табл. 6.2).
Под подачей (Q) понимают объем перекачиваемой жидкости, проходящей через напорный патрубок насоса в сутки (м7сут).
Напор (Н) - величина подъема жидкости на определенную высоту, выраженная в метрах.
Частота вращения (n)- количество оборотов, совершаемое ротором насоса в минуту.
Коэффициент полезно действия (КПД) — отношение полезной мощности насоса или установки к потребляемой соответственно насосом или установкой.
Рабочая характеристика насоса — система графических зависимостей напора, мощности и КПД от производительности (рис. 6.5).
Рис 63. Рабочие характеристики УЭЦН:
Q - производительность; Н - напор; N - мощность; т)-КПД,%
Паспортная номинальная характеристика - система зависимостей полученная в результате испытания насоса на пресной воде после его изготовления на пресной воде.
Реальные характеристики – зависимости, полученные на жидкостях, приближенных по физическим свойствам к скважинным.
П0ГРУЖН0Й ЭЛЕКТР0ДВИГАТЕЛЬ (ПЭД)
В качестве привода электроцентробежного насоса используется асинхронный маслозаполненный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. В соответствии со спецификой эксплуатации ПЭД выполнен цилиндрическим и сильно развит в длину (рис. 6.6).
Отечественная промышленность освоила выпуск 18 типов ПЭД мощностью от 12 до 300 кВт, с диаметрами корпусов 96,103,117, 123,130 мм для колонн диаметром 112; 121,7; 123,7;144,3; 148,3 мм.
Основными узлами ПЭД являются статор, ротор, опорная пята, вал. Назначение статора и ротора и принцип их работы аналогичны электродвигателю обычной (наземной) конструкции.
Положение ПЭД в скважине — вертикальное, поэтому нормальная его работа обеспечивается опорной пятой и подшипниками скольжения, расположенными на валу и фиксируемыми в статоре ПЭД. Вал имеет сквозное отверстие, через которое циркулирует масло, принудительно перекачиваемое турбинкой. Масло смазывает подшипники и охлаждает ПЭД.
Рис. 6.6. Погружной электродвигатель:
1 - шлицевая муфта; 2 - головка; 3 - пята; 4 - подпятник; 5 - колодка кабельного входа; 6 - турбинка; 7 - радиальные подшипники скольжения; 8 - статор; 9 -пакет магнитных жестей; 10 - ротор; 11 - вал; 12- корпус; 13 - масляный фильтр; 14-основание.
Напряжение на обмотку статора подается через специальный герметичный кабельный ввод.
Погружной двигатель имеет следующую маркировку: ПЭДС90-117МВ5, что означает: П - погружной, Э - электрический, Д - двигатель, С - секционный, 90 - мощность в кВт, 117-диаметр корпуса в мм, М - модульное исполнение, В - климатическое исполнение, 5-диаметр обсадной колонны (5").
Все темы данного раздела:
Силы, действующие в продуктивном пласте
Всякая нефтяная и газовая залежь обладает потенциальной энергией, которая в процессе разработки залежи переходит в кинетическую и расходуется на вытеснение нефти и газа из пласта. З
Режимы работы залежей
В зависимости от источника пластовой энергии, обуславливающего перемещение нефти по пласту к скважинам, различают пять основных режимов работы залежей: жестководонапорный, упруго-во
Состояние жидкостей и газов в пластовых условиях
Пластовая жидкость может двигаться к забоям скважин под действием: напора краевых (контурных) вод; напора газовой шапки; энергии сжатого газа газонефтяной смеси; упругих сил нефти,
Методы поддержания пластового давления
Искусственное поддержание пластового давления достигается методами законтурного, приконтурного и внутриконтурного заводнения, а также закачкой газа в газовую шапку пласта.
Методы, повышающие проницаемость пласта и призабойной зоны
В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений широко применяются методы повышения проницаемости пласта и призабойной зоны. По мере разработки залежи приток нефти и газа в с
Методы повышения нефтеотдачи и газоотдачи пластов
Для повышения нефтеотдачи применяются следующие способы:
- закачка в пласт воды, обработанной ПАВ;
- вытеснение нефти растворами полимеров;
- закачка в пл
Способы эксплуатации скважин
Все известные способы эксплуатации скважин подразделяются на следующие группы:
- фонтанный, когда нефть извлекается из скважин самоизливом;
- компрессорный - с пом
ОБОРУДОВАНИЕ ФОНТАННОЙ СКВАЖИНЫ
Наиболее простым способом подъема жидкости из фонтанной скважины является использование для этой цели эксплуатационной колонны. При этом возможно возникновение осложнений:
Компрессорный способ эксплуатации скважин
Компрессорным называется способ эксплуатации нефтяных скважин, при котором подъем жидкости из пласта на поверхность осуществляется сжатым газом, нагнетаемым в колонну подъемных
Оборудование ствола скважин
В стволе газлифтных скважин размещают воздушную и подъемную трубы. Но в отличие от классической схемы газлифта (рис. 7.13) подъемную трубу в настоящее время оборудуют специальными пусковыми (газлиф
Техника безопасности при эксплуатации газлифтных скважин
Устье газлифтной скважины оборудуют стандартной фонтанной арматурой на рабочее давление, равное максимальному, ожидаемому на устье скважины. Арматуру до установки на скважину опресс
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН ШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ
Наиболее распространен в мировой практике штанговый насосный способ добычи нефти, который охватывает более 2/3 общего действующего фонда.
Скважинная штанговая насосная уста
Приводы штанговых насосов
Станок-качалка - это балансирный индивидуальный механический привод штангового скважинного насоса. Его основными узлами являются (рис. 7.26) рама 13, стойка 3 в виде усеченной четыр
НАСОСОВ
В последние годы при эксплуатации нефтяных скважин все шире применяются бесштанговые насосы (погружные электроцентробежные насосы, винтовые насосы и др).
Схема установки в
СИСТЕМА ГИДРОЗАЩИТЫ
Под гидрозащитой понимают устройства, противодействующие проникновению пластовой жидкости в полость двигателя и компенсирующие температурное расширение масла в ПЭД.
Промышл
БЕСШТАНГОВЫМИ НАСОСАМИ
Установками электроцентробежных насосов эксплуатируются высокопродуктивные скважины с высоким пластовым давлением, которые при остановке могут фонтанировать через насос. Следовательно, разгерметиза
Системы сбора нефти на промыслах
В настоящее время известны следующие системы промыслового сбора: самотечная двухтрубная, высоконапорная однотрубная и напорная.
При самотечной двухтрубной системе сбора
Дегазация
Дегазация нефти осуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат, в котором это происходит называется сепаратором, а сам процесс разделения - сепарацией.
Процесс сепарации осуществл
Обезвоживание
При извлечении из пласта, движении по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды, образуется водонефтяная эмульсия - механическая смесь
Стабилизация
Под процессом стабилизации нефти понимается отделение от нее легких (пропан-бутанов и частично бензиновых) фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке.
Стабил
Установка комплексной подготовки нефти
Процессы обезвоживания, обессоливания и стабилизации нефти осуществляются на установках комплексной подготовки нефти (УКПН).
Принципиальная схема УКПН с ректификацией приведена на рис. 7.3
Системы промыслового сбора природного газа
Существующие системы сбора газа классифицируются:
- по степени централизации технологических объектов подготовки газа;
- по конфигурации трубопроводных коммуникаци
Тема 4.8 Промысловая подготовка газа
Природный газ, поступающий из скважин, содержит в виде примесей твердые частицы (песок, окалина), конденсат тяжелых углеводородов, пары воды, а в ряде случаев сероводород и углекисл
Очистка газа от механических примесей
Для очистки природного газа от мехпримесей используются аппараты 2-х типов:
- работающие по принципу «мокрого» улавливания пыли (масляные пылеуловители);
- работающие по принципу
Осушка газа
Для осушки газа используются следующие методы:
- охлаждение;
- абсорбция;
- адсорбция.
Пока пластовое давление значительно больше давления в магистральном газопр
Очистка газа от сероводорода
Очистка газа от сероводорода осуществляется методами адсорбции и абсорбции.
Принципиальная схема очистки газа от H2S методом адсорбции аналогична схеме осушки газа адсорбционным
Очистка газа от углекислого газа
Обычно очистка газа от СО2 проводится одновременно с его очисткой от сероводорода, т.е. этаноламинами (рис. 7.44).
Тема 5.1 Трубопроводный транспорт
В зависимости от вида транспортируемого продукта различают следующие типы узкоспециализированных трубопроводных систем: нефтепроводы, нефтепродуктопроводы, газопроводы и трубопроводы для транспорти
Свойства нефти, влияющие на технологию ее транспорта
На технологию транспорта и хранения нефтей в той или иной мере влияют их физические свойства (плотность, вязкость), испаряемость, пожаровзрывоопасность, электризация, токсичность.
Основные объекты и сооружения магистрального нефтепровода
Магистральный нефтепровод, в общем случае, состоит из следующих комплексов сооружений:
- подводящие трубопроводы;
- головная и промежуточные нефтеперекачивающие ст
Трубы для магистральных нефтепроводов
Трубы магистральных нефтепроводов (а также нефтепродук-топроводов и газопроводов) изготавливают из стали, т.к. это экономичный, прочный, хорошо сваривающийся и надежный материал.
По способ
Трубопроводная арматура
Трубопроводная арматура предназначена для управления потоками нефти, транспортируемыми по трубопроводам. По принципу действия арматура делится на три класса: запорная, регулирующая
Изоляционные покрытия
Изоляционные покрытия, применяемые на подземных магистральных трубопроводах, должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- обладать высокими диэлектрическими свойствами;
Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии
Практика показывает, что даже тщательно выполненное изоляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются повреждения и
Протекторная защита
Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента (рис. 12.16).
Два электрода (трубопровод 1 и протектор 2, изготовленный из более электроотрицательного метал
Блуждающих токов на подземные металлические сооружения и их разрушения
Появление блуждающих токов в подземных металлических сооружениях связано с работой электрифицированного транспорта и электрических устройств, использующих землю в качестве токопрово
Электродренажная защита трубопроводов
Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение — источник блуждающих токов, либо специальное заземление - на
Насосно-силовое оборудование
Насосами называются гидравлические машины, которые служат для перекачки жидкостей.
При трубопроводном транспорте нефти используются центробежные насосы. Конструктивно (рис. 12.18) они пред
Резервуары и резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов
Резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов служат:
- для компенсации неравномерности приема-отпуска нефти на границах участков транспортной цепи;
Оборудование для обеспечения надежной работы резервуаров и снижения потерь нефти
К этой группе оборудования относятся:
- дыхательная арматура;
- приемо-раздаточные патрубки с хлопушкой;
- предохранительный клапан
- средства защиты от внутренн
Противопожарное оборудование
Резервуары являются объектом повышенной пожарной опасности, поэтому они в обязательном порядке оснащаются противопожарным оборудованием: огневыми предохранителями, средствами пожаротушения и охлажд
Приборы контроля и сигнализации
Для сигнализации и контроля за работой резервуаров применяются:
- местные и дистанционные измерители уровня нефти;
- сигнализаторы максимального оперативного и аварийного уров
Основные объекты и сооружения магистрального газопровода
В состав МГ входят следующие основные объекты (рис. 15.2):
1. головные сооружения;
2. компрессорные станции;
3. газораспределительные станции (ГРС);
4. подземные
Газоперекачивающие агрегаты
В качестве газоперекачивающих агрегатов применяются поршневые газомотокомпрессоры или центробежные нагнетатели.
Поршневые газомотокомпрессоры представляют собой агрегат, в котором объедине
Неравномерность газопотребления и методы ее компенсации
Расходование газа промышленными и особенно коммунально-бытовыми потребителями, как правило, неравномерно и колеблется в течение суток, недели и года.
В часы приготовления и потребления пищ
Хранение газа в газгольдерах
Газгольдерами называют сосуды большого объема, предназначенные для хранения газов под давлением. Различают газгольдеры низкого (4000 Па) и высокого (от 7×104 до 30×104
Подземные газохранилища
Подземным газохранилищем (ПХГ) называется хранилище газа, созданное в горных породах.
Различают два типа ПХГ: в искусственных выработках и в пористых пластах. Первый тип хранилищ получил о
Газораспределительные сети
Газораспределительной сетью называют систему трубопроводов и оборудования, служащую для транспорта и распределения газа в населенных пунктах.
Газ в газораспределительную сеть поступает из
Использование сжиженных углеводородных газов в системе газоснабжения
Наряду с природным газом в системе газоснабжения широко используются сжиженные газы (пропан, бутан и др.)
В зависимости от расхода газа, климатических условий и вида потребителей с
Хранилища сжиженных углеводородных газов
Все хранилища для сжиженных углеводородных газов по своему назначению делятся на 4 группы:
1. хранилища, находящиеся на газо- и нефтеперерабатывающих заводах, т.е. в местах производст
Новости и инфо для студентов