Эксплуатация скважин установками эцн схема оборудования и назначения отдельных узлов

Обновлено: 03.07.2022

Освоение скважин, оборудованных УЭЦН, является основной технологической операцией в процессе эксплуатации УЭЦН. От правильного выполнения этой операции зависит наработка на отказ подземного оборудования УЭЦН. В период освоения оборудование скважины работает в осложненных условиях, т.к. в скважине находится жидкость глушения более высокой плотности, чем скважинная жидкость. Поэтому, даже при откачки уровня жидкости из скважины на величину напора насоса, пласт не полностью включается в работу.

При глушении жидкость глушения проникает в призабойную зону пласта, образуя водонефтяную эмульсию, вязкость которой в несколько раз выше вязкости нефти.

Водонефтяная эмульсия снижает приток жидкости из пласта в скважину в период вывода УЭЦН на заданный технологический режим.

На освоение скважины влияют следующие факторы:

а) ухудшенное охлаждение электродвигателя (ПЭД) из-за откачки жидкости из затрубного пространства, когда приток из пласта минимальный;

б) большая нагрузка электродвигателя по мощности, вследствие откачки жидкости глушения, имеющей высокую плотность (удельный вес);

в) присутствие в стволе скважины водонефтяной эмульсии, остающейся после глушения скважины, в некоторых случаях происходит срыв подачи насоса при сравнительно высоком динамическом уровне в скважине;

г) вероятность работы насоса с обратным вращением.

Компоновка подземного оборудования УЭЦН (сверху вниз) следующая: колонна НКТ с кабелем, сливной клапан, сбивной клапан, две НКТ, электроцентробежный насос (ЭЦН), гидрозащита, погружной электродвигатель (ПЭД).

Лица, участвующие в запуске УЭЦН в работу должны знать:

а) тип и размер установки;

б) тип ПЭД, его номинальный ток и напряжение;

в) глубину спуска установки;

г) диаметр эксплуатационной колонны и НКТ;

д) объем жидкости глушения;

е) статический уровень жидкости в скважине.

Запуск установки производится после определения величины сопротивления изоляции, наличии исправного манометра на буферной задвижке фонтанной арматуры.

При “не развороте” ЭЦН запрещается увеличение времени подачи напряжения на двигатель установки более 5 секунд.

Повторный запуск производится после проверки параметров работы всего наземного оборудования и величины напряжения, подаваемого на ПЭД, с изменением вращения ПЭД.

При “тяжелом развороте” установки повторный запуск после срабатывания защиты производится через 20 минут, с изменением направления вращения и проверки работоспособности наземного оборудования.

При “неразвороте” ЭЦН решение о дальнейшем проведении работ принимает начальник ПРЦ ЭПУ по согласованию с Производственным отделом Управления добычи.

После запуска УЭЦН правильность его вращения определяется одним из следующих методов:

а) по большому дебиту УЭЦН;

б) по большему буферному давлению, когда перепад давления 4…6 атм.(0,4…0,6 Мпа) устанавливается линейной задвижкой;

в) по большому снижению динамического уровня.

Время, необходимое для подъема жидкости до устья, определяется по формуле:

t =( H ст* K *100)/ Q ном, (с), где

Нст - статический уровень, (м),

К - коэффициент, К=2 для НКТ диаметром 60 мм (2”),

К=3 для НКТ диаметром 73мм (2,5”).

Нормальная подача, м 3 /сут

Минимально допустимая подача, м 3 /сут

При отсутствии подачи после истечения расчетного времени, следует остановить УЭЦН для охлаждения ПЭД на время, равное времени предыдущей работы, а затем запустить, изменив направление вращения. Если и в этом случае подача отсутствует, то дальнейшие действия согласовываются со старшим технологом ЦДНГ.

После появления подачи и определения правильного вращения УЭЦН начинается освоение скважины.

В процессе освоения скважины, оборудованной УЭЦН предполагается, что приток из пласта минимальный. Поэтому первоначально происходит откачка жидкости из затрубного пространства.

Тип колонны труб

Запрещается освоение УЭЦН при дебите ниже минимально-допустимой подачи ЭЦН, или при давлении на приеме УЭЦН ниже 40 атм. (4 Мпа).

Запрещается освоение скважины без замера дебита и прослеживания динамического уровня.

При неисправности замерного устройства освоение скважины необходимо производить с обязательным прослеживанием уровня, силы тока, напряжения, сопротивления изоляции.

Оператор, занимающийся освоением скважины, заполняет “Карточку вывода на режим”. При выводе на режим снятие параметров УЭЦН (Ндин, Q , I , R , U ) производится для УЭЦН, номинальной подачей 20, 50, 80 м 3 /сут, один раз в течение первого часа, для УЭЦН, номинальной подачей 125 м 3 /сут и выше, не реже одного раза в течение 30 минут. В дальнейшем для всех типоразмеров снимаются не реже чем один раз в 30 минут.

Контроль параметров работы УЭЦН ( I , U , R ) осуществляется электромонтером ЦБПО ЭПУ не реже 1 раза в смену и в течение всего времени вывода скважины на режим.

Появление нефти из пробоотборника не является показателем того, что пласт включился в работу (в процессе глушения скважины может произойти неполное замещение жидкости глушения скважины).

После первоначального запуска через 2 часа работы необходимо остановить УЭЦН для охлаждения ПЭД на 2 часа.

В случае, когда за 2 часа работы после запуска УЭЦН динамический уровень и дебит стабилизируются, появляется газ в затрубном пространстве, свидетельствует о том, что пласт включился в работу, скважина осваивается без остановки.

В противном случае освоение скважины происходит циклически: необходимое время на восстановление уровня жидкости должно быть равно времени предыдущей работы УЭЦН, но не менее двух часов.

При необходимости, прослеживается кривая восстановления уровня, для определения дебита скважины.

Категорически запрещается оставлять УЭЦН в работе в момент вывода на режим без контроля.

Показания заносятся в карточку вывода на режим. При отсутствии карточки вывод на режим считается бесконтрольным и расценивается как некачественный вывод скважины на режим.

УЭЦН считается выведенным на режим, если за последние 2 часа работы не наблюдается снижение дебита, тока, динамического уровня, давление газа в затрубном пространстве больше 0.

Обсадные колонны скважин должны быть связаны между собой колонной головкой, которая испытывается после монтажа на давление, не превышающее давление опрессовки колонны, принимаемой по установленной норме. Опрессовка колонной головки на пробное давление должно производиться до установки ее на устье.

Устье скважины оборудуется стандартной арматурой, рабочее давление должно соответствовать максимальному давлению, ожидаемому на устье скважины. Схема сборки арматуры должна быть утверждена объединением.

Арматура до установки на устье скважины должна быть опрессована в собранном виде на пробное давление, предусмотренное паспортом. Фонтанная арматура после установки на устье скважины должна быть опрессована на максимальное давление для данной эксплуатационной колонны. Результаты опрессовки должны быть оформлены актом.

Арматура, независимо от ожидаемого рабочего давления должна монтироваться с полным комплектом шпилек и с уплотнениями, предусмотренными техническими условиями на монтаж арматуры.

Для измерения буферного давления и давления в затрубном пространстве на скважинах должны устанавливаться манометры с трехходовыми кранами.

При обслуживании верхней части арматуры оператор обязан пользоваться стационарной площадкой.

При обслуживании ЭЦН не допускается пропуск нефти и газа через сальник кабельного ввода.

Сальник кабельного ввода запрещается подтягивать во время работы скважин. Эти работы выполняются при подземном ремонте скважин при отключенной УЭЦН и при полностью стравленном давлении в затрубном и трубном пространстве.

При обслуживании скважин, оборудованных ЭЦН, открывать дверку станции управления и смотровое окно трансформатора запрещается.

Для пуска ЭЦН открыть манифольдную и центральную задвижки, включить рубильник на вводе на станции управления, нажать кнопку “пуск” или повернуть ручку в положение “пуск”. Останавливать насос следует в обратном порядке: отключить контакт, затем рубильник на вводе. Если после двух попыток запуска ЭЦН не заработал, то отключить его и сообщить диспетчеру. При отключении и включении пользоваться подставками и перчатками.

Если наземное оборудование ЭЦН установлено в будке, станция управления должна быть расположена таким образом, чтобы при открытых дверях ее обеспечивался свободный выход наружу.

Дверца станции должна иметь замок, ключ от которой должен находиться у лица, обслуживающего установку ЭЦН.

Бронированный кабель от устья скважины до станции управления УЭЦН прокладывается по кабельной эстакаде. Через каждые 50 метров трассы должны быть установлены предупредительные знаки.

На заключительной стадии эксплуатации вместе с нефтью из скважин поступает большое количество пластовой воды, применение штанговых насосов становится малоэффективным. Этих недостатков лишены установки погружных электронасосов УЭЦН.

Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонных, пластовой жидкости, содержащей нефть, воду, газ, механические примеси.

Установки имеют два исполнения – обычное и коррозионностойкое.

Пример условного обозначения установки

при заказе: УЭЦНМ5-125-1200 ВК02 ТУ 26-06-1486 - 87,

при переписке и в технической документации: УЭЦНМ5-125-1200 ТУ 26-06-1486 - 87,

где У- установка; Э - привод от погружного двигателя; Ц - центробежный; Н - насос; М - модульный; 5 - группа насоса; 125 - подача, м 3 /сут: 1200 - напор, м; ВК - вариант комплектации; 02 - порядковый номер варианта комплектации по ТУ.

Для установок коррозионностойкого исполнения перед обозначением группы насоса добавляется буква «К».

Погружные центробежные электронасосы 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 — это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем специальной конструкции). 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. Погружные центробежные электронасосы опускаются 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 погружного центробежного электронасоса (рисунок 28) 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 28 — 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 погружного центробежного электронасоса 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. УЭЦН 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. Обеспечивают подачу 10 ÷ 1300 м 3 /сут и более напором 450 ÷ 2000 м вод.ст. (до 3000 м).

Следует напомнить, что средняя по России подача по жидкости одной УЭЦН составляет 114.7 т/сут, а УШСН — 14.1 т/сут.

Электродвигатели в установках применяются асинхронные, 3 фазные с короткозамкнутым ротором вертикального исполнения ПЭД40-103 — обозначает: погружной электродвигатель, мощностью 40 кВт, диаметром 103 мм. Двигатель заполняется специальным маловязким, высокой диэлектрической прочности маслом, служащим для охлаждения и смазки.




Для погружных электродвигателей напряжение составляет 380-2300 В, сила номинального тока 24,5÷86 А при частоте 50 Гц, частота вращения ротора 3000 мин –1 , температура окружающей среды +50÷90 0 С.

Модуль-секция насос — центробежный многоступенчатый, секционный. Число ступеней в насосном агрегате может составлять от 220 до 400.

При откачке электроцентробежными насосами пластовой жидкости, содержащей свободный газ, происходит падение их напо­ра, подачи и кпд, а возможен и полный срыв работы насоса. Поэтому, если содержание свободного газа в жидкости на входе в насос превышает 25 % по объему, то перед насосом устанавливают газосепаратор.

Конструктивно газосепаратор представляет собой корпус, в котором на валу, соединенном с валом насоса, вращаются шнек, рабочие колеса и камера сепаратора. Газожидкостная смесь закачивается с помощью шнека и рабочих колес в камеру сепаратора, где под действием центробежных сил жидкость, как более тяжелая, отбрасывается к периферии, а газ остается в центре. Затем газ через наклонные отверстия отводится в затрубное пространство, а жидкость — поступает по пазам переводника на прием насоса.

Применение газосепараторов позволяет откачивать центро­бежными насосами жидкости с содержанием свободного газа до 55 %.

Оборудование устья скважин, эксплуатируемых глубинными центробежными насосами

Типичная арматура устья скважины, оборудованной для эксплуатации УЭЦН (рисунок 29), состоит из крестовины 1, которая навинчивается на обсадную колонну.

В крестовине имеется разъемный вкладыш 2, воспринимающий нагрузку от НКТ. На вкладыш накладывается уплотнение из нефтестойкой резины 3, которое прижимается разъемным фланцем 5. Фланец 6 прижимается болтами к фланцу крестовины и герметизирует вывод кабеля 4.

Арматура предусматривает отвод затрубного газа через трубу 6 и обратный клапан 7. Арматура собирается из унифицированных узлов и запорных кранов. Она сравнительно просто перестраивается для оборудования устья при эксплуатации штанговыми насосами.

Область применения УЭЦН – это высокодебитные обводненные, глубокие и наклонные скважины с дебитом 10 – 1300 м 3 /сут и высотой подъема 500 – 2000 м. Межремонтный период УЭЦН составляет до 320 суток и более.

Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении типов УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки продукции нефтяных скважин, содержащих нефть, воду, газ и механические примеси. Установки типа УЭЦНМ имеют обычное исполнение, а типа УЭЦНМК – коррозионно-стойкое.

Установка (рис. 9.1) состоит из погружного насосного агрегата, кабельной линии, спускаемых в скважину на насосно-компрессорных трубах, и наземного электрооборудования (трансформаторной подстанции).

Погружной насосный агрегат включает в себя двигатель (электродвигатель с гидрозащитой) и насос, над которым устанавливают обратный и сливной клапаны.

В зависимости от максимального поперечного габарита погружного агрегата установки разделяют на три условные группы – 5; 5А и 6:

– установки группы 5 поперечным габаритом 112 мм применяют в скважинах с колонной обсадных труб внутренним диаметром не менее 121,7 мм;

– установки группы 5А поперечным габаритом 124 мм – в скважинах внутренним диаметром не менее 130 мм;

– установки группы 6 поперечным габаритом 140,5 мм – в скважинах внутренним диаметром не менее 148,3 мм.

Выпускаемые серийно УЭЦН имеют длину от 15,5 до 39,2 м и массу от 626 до 2541 кг в зависимости от числа модулей (секций) и их параметров.

Насос (ЭЦНМ) – погружной центробежный модульный многоступенчатый вертикального исполнения. Насосы также подразделяют на три условные группы – 5; 5А и 6. Диаметры корпусов группы 5 – 92 мм, группы 5А – 103 мм, группы 6 – 114 мм.

Модуль-секция насоса (рис. 9.2) состоит из корпуса 1, вала 2, пакетов ступеней (рабочих колес – 3 и направляющих аппаратов – 4), верхнего подшипника 5, нижнего подшипника 6, верхней осевой опоры 7, головки 8, основания 9, двух ребер 10 (служат для защиты кабеля от механических повреждений) и резиновых колец 11, 12, 13.

Рабочие колеса свободно передвигаются по валу в осевом направлении и ограничены в перемещении нижним и верхним направляющими аппаратами. Осевое усилие от рабочего колеса передается на нижнее текстолитовое кольцо и затем на бурт направляющего аппарата. Частично осевое усилие передается валу вследствие трения колеса о вал или прихвата колеса к валу при отложении солей в зазоре или коррозии металлов. Крутящий момент передается от вала к колесам латунной (Л62) шпонкой, входящей в паз рабочего колеса. Шпонка расположена по всей длине сборки колес и состоит из отрезков длиною 400 – 1000 мм.

Рабочие колеса и направляющие аппараты насосов обычного исполнения изготавливаются из модифицированного серого чугуна и радиационно модифицированного полиамида, насосов коррозионно-стойкого исполнения – из модифицированного чугуна ЦН16Д71ХШ.

Рисунок 9.2 – Модуль ‑ секция насоса:

1 – корпус; 2 – вал; 3 – колесо рабочее; 4 – аппарат направляющий; 5 – подшипник верхний; 6 ‑ подшипник нижний; 7 – опора осевая, верхняя; 8 ‑ головка; 9 – основание;

10 – ребро; 11, 12, 13 – кольца резиновые

Валы модулей-секций всех групп насосов, имеющих одинаковые длины корпусов 3, 4 и 5 м, унифицированы.

Соединение модулей между собой и входного модуля с двигателем – фланцевое. Уплотнение соединений (кроме соединения входного модуля с двигателем и входного модуля с газосепаратором) осуществляется резиновыми кольцами.




Для откачивания пластовой жидкости, содержащей у сетки входного модуля насоса свыше 25 % (до 55 %) по объему свободного газа, к насосу подсоединяется модуль насосный – газосепаратор (рис. 9.3).

Рисунок 9.3 – Газосепаратор:

1 – головка; 2 – переводник; 3 – сепаратор; 4 – корпус; 5 – вал; 6 – решетка; 7 – направ-ляющий аппарат; 8 – рабочее колесо; 9 – шнек; 10 – подшипник; 11 – основание

Газосепаратор устанавливается между входным модулем и модулем-секцией. Наиболее эффективны газосепараторы центробежного типа, в которых фазы разделяются в поле центробежных сил. При этом жидкость концентрируется в периферийной части, а газ – в центральной части газосепаратора и выбрасывается в затрубное пространство. Газосепараторы серии МНГ имеют предельную подачу 250 – 500 м 3 /сут, коэффициент сепарации 90 %, массу от 26 до 42 кг.

Двигатель погружного насосного агрегата состоит из электродвигателя и гидрозащиты. Электродвигатели (рис. 9.4) погружные трехфазные коротко замкнутые двухполюсные маслонаполненные обычного и коррозионно-стойкого исполнения унифицированной серии ПЭДУ и в обычном исполнении серии ПЭД модернизации Л. Гидростатическое давление в зоне работы не более 20 МПа. Номинальная мощность от 16 до 360 кВт, номинальное напряжение 530 – 2300 В, номинальный ток 26 – 122,5 А.

Рисунок 9.4 – Электродвигатель серии ПЭДУ:

1 – соединительная муфта; 2 – крышка; 3 – головка; 4 – пятка; 5 – подпятник; 6 – крышка кабельного ввода; 7 – пробка; 8 – колодка кабельного ввода; 9 – ротор; 10 – статор;

11 – фильтр; 12 – основание

Гидрозащита (рисунок 9.5) двигателей ПЭД предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменения объема масла во внутренней полости от температуры электродвигателя и передачи крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса.

Рисунок 9.5 – Гидрозащита:

а – открытого типа; б – закрытого типа А – верхняя камера; Б – нижняя камера;

1 – головка; 2 – торцевое уплотнение; 3 – верхний ниппель; 4 – корпус; 5 – средний ниппель; 6 – вал; 7 – нижний ниппель; 8 – основание; 9 – соединительная трубка; 10 – диафрагма.

Гидрозащита состоит либо из одного протектора, либо из протектора и компенсатора. Могут быть три варианта исполнения гидрозащиты.

Первый состоит из протекторов П92, ПК92 и П114 (открытого типа) из двух камер. Верхняя камера заполнена тяжелой барьерной жидкостью (плотность до 2000 кг/м 3 , не смешиваемая с пластовой жидкостью и маслом), нижняя – маслом МА-ПЭД, что и полость электродвигателя. Камеры сообщены трубкой. Изменения объемов жидкого диэлектрика в двигателе компенсируются за счет переноса барьерной жидкости в гидрозащите из одной камеры в другую.

Второй состоит из протекторов П92Д, ПК92Д и П114Д (закрытого типа), в которых применяются резиновые диафрагмы, их эластичность компенсирует изменение объема жидкого диэлектрика в двигателе.

Третий – гидрозащита 1Г51М и 1Г62 состоит из протектора, размещенного над электродвигателем, и компенсатора, присоединяемого к нижней части электродвигателя. Система торцевых уплотнений обеспечивает защиту от попадания пластовой жидкости по валу внутрь электродвигателя. Передаваемая мощность гидрозащит 125 – 250 кВт, масса 53 – 59 кг.

Система термоманометрическая ТМС-3 предназначена для автоматического контроля за работой погружного центробежного насоса и его защиты от аномальных режимов работы (при пониженном давлении на приеме насоса и повышенной температуре погружного электродвигателя) в процессе эксплуатации скважин. Имеются подземная и наземная части. Диапазон контролируемого давления от 0 до 20 МПа. Диапазон рабочих температур от 25 до 105 о С. Масса общая 10,2 кг.

Кабельная линия представляет собой кабель в сборе, намотанный на кабельный барабан.

Кабель в сборе состоит из основного кабеля – круглого ПКБК (кабель, полиэтиленовая изоляция, бронированный, круглый) или плоского – КПБП (рисунок 9.6), присоединенного к нему плоского кабеля с муфтой кабельного ввода (удлинитель с муфтой).

Рисунок 9.6 – Кабели:

а – круглый; б – плоский; 1 – жила; 2 – изоляция; 3 – оболочка; 4 – подушка; 5 – броня

Кабель состоит из трех жил, каждая из которых имеет слой изоляции и оболочку; подушки из прорезиненной ткани и брони. Три изолированные жилы круглого кабеля скручены по винтовой линии, а жилы плоского кабеля – уложены параллельно в один ряд.

Кабель КФСБ с фторопластовой изоляцией предназначен для эксплуатации при температуре окружающей среды до + 160 о С.

Кабель в сборе имеет унифицированную муфту кабельного ввода К38 (К46) круглого типа. В металлическом корпусе муфты герметично заделаны изолированные жилы плоского кабеля с помощью резинового уплотнителя.

К токопроводящим жилам прикреплены штепсельные наконечники.

Круглый кабель имеет диаметр от 25 до 44 мм. Размер плоского кабеля от 10,1х25,7 до 19,7х52,3 мм. Номинальная строительная длина 850, 1000 – 1800 м.

Комплектные устройства типа ШГС5805 обеспечивают включение и выключение погружных двигателей, дистанционное управление с диспетчерского пункта и программное управление, работу в ручном и автоматическом режимах, отключение при перегрузке и отклонении напряжения питающей сети выше 10 % или ниже 15 % от номинального, контроль тока и напряжения, а также наружную световую сигнализацию об аварийном отключении (в том числе со встроенной термометрической системой).

Комплексная трансформаторная подстанция погружных насосов – КТППН предназначена для питания электроэнергией и защиты электродвигателей погружных насосов из одиночных скважин мощностью 16 – 125 кВт включительно. Номинальное высокое напряжение 6 или 10 кВ, пределы регулирования среднего напряжения от 1208 до 444 В (трансформатор ТМПН100) и от 2406 до 1652 В (ТМПН160). Масса с трансформатором 2705 кг.

Комплектная трансформаторная подстанция КТППНКС предназначена для электроснабжения, управления и защиты четырех центробежных электронасосов с электродвигателями 16 – 125 кВт для добычи нефти в кустах скважин, питания до четырех электродвигателей станков-качалок и передвижных токоприемников при выполнении ремонтных работ. КТППНКС рассчитана на применение в условиях Крайнего Севера и Западной Сибири.

В комплект поставки установки входят: насос, кабель в сборе, двигатель, трансформатор, комплектная трансформаторная подстанция, комплектное устройство, газосепаратор и комплект инструмента.

Электроцентробежная насосная установка - комплекс оборудования для механизированной добычи жидкости через скважины с помощью центробежного насоса, непосредственно соединенного с погружным электродвигателем. ЭЦН для нефтяных скважин включает


· асинхронный электродвигатель, заполненный специальным диэлектрическим маслом;

· протектор, предохраняющий полость электродвигателя от попадания пластовой среды;

· кабельную линию, соединяющую электродвигатель с трансформатором и станцией управления.

Ступень центробежного насоса содержит направляющий аппарат с рабочим колесом (рис.2).


Направляющие аппараты стянуты в цилиндрическом корпусе насоса, а рабочие колеса зафиксированы шпонкой на валу, подвешенном на осевой опоре и вращающемся в концевых промежуточных радиальных опорах. Детали отливаются из спец. чугуна, бронзы, коррозионно- и абразивостойких сплавов и полимерных материалов. Для уменьшения попадания в насос свободного газа перед ним устанавливается гравитационный, гидроциклонный или центробежный (центрифуга) газосепаратор.

Электродвигатель состоит из статора, содержащего цилиндрический корпус с запрессованными пакетами электротехнической стали, в пазах которых размещена обмотка, и подвешенного на осевой опоре ротора с закрепленными на валу стальными пакетами , где размещена короткозамкнутая обмотка типа “беличье колесо”; между пакетами расположены радиальные опоры.

Протектор содержит

· уплотнение вала (торцевое, набивное, эластичное),

· систему компенсации температурного расширения масла, в некоторых случаях гидравлический затвор с жидкостью большой плотности, чем скважинная среда и нейтральной по отношению к ней и маслу электродвигателя.

Трехжильный бронированный плоский или круглый кабель большого сечения имеет герметичный ввод в электродвигатель и соединяет последний через трансформатор со станцией управления. Станция осуществляет управление, контроль и электрическую защиту ЭЦН от короткого замыкания, перегрузки, срыва подачи напряжения, снижения сопротивления изоляции.

Трансформатор преобразует напряжение сети в рабочее, имеет ступенчатую регулировку для подбора режима работы. Применяются также преобразователи частоты для бесступенчатой регулировки частоты вращения ЭЦН и датчики давления и температуры электродвигателя, передающие сигнал об отклонении этих параметров от безопасных значений по силовому кабелю или сигнальной жиле.

Длина ЭЦН 25-30м. При длине центробежного насоса и электродвигателя св. 5-8 м (в зависимости от диаметра) они состоят из отд. секций для удобства транспортировки и монтажа, ЭЦН монтируется в вертикальном положении непосредственно в процессе спуска в скважину. Корпуса секций соединяют фланцами, валы - шлицевыми муфтами. Установка опускается на заданную глубину на насосно-компрессорных трубах, подвешенных к устьевой арматуре с герметичным вводом кабельной линии в скважину. Кабельная линия крепится к насосно-компрессорным трубам снаружи поясами. При работе ЭЦН продукция подается на поверхность по насосно-компрессорным трубам. Реже применяют ЭЦН без насосно-компрессорных труб с пакером, подвеской на кабель-канате и подачей продукции по обсадной колонне. Производительность ЭЦН для нефтяных скважин от 15-20 до 1400-2000 м 3 /сут, напор до 2500-3000м, мощность электродвигателя до 500 кВт, напряжение до 2000В, температура откачиваемой среды 180 0 С, давление до 25 Мпа.

ЭЦН для воды содержит заполненный маслом электродвигатель и насос с 5-50 ступенями. Производительность его до 3000 м 3 / сут, напор до 1500 м, мощность электродвигателя до 700 кВт, напряжение 3000В, температура воды до 40 0 С.

В системе нефтедобычи при механизированной эксплуатации скважин наряду с насосной штанговой и газлифтной эксплуатацией широкое применение находят погружные бес штанговые насосы. К их числу относят погружные центробежные и винтовые электронасосы, электродиафрагменные и гидропоршневые насосы.

Установки погружных центробежных электронасосов УЭЦНМ широко применяют для эксплуатации нефтяных скважин, особенно высокодебитных, обводнённых, глубоких и наклонных. Добычные возможности этих установок значительно выше, чем штанговых, так как отсутствует колонна штанг между насосом и приводом, что позволяет передавать погружному насосу значительно большие мощности.

УЭЦН состоит из погружного электронасосного агрегата, который объединяет электродвигатель с гидрозащитой и насос, кабельной линии, спускаемой в скважину на подъёмных насосно-компрессорных трубах, оборудования устья типа АУЭ или крановой фонтанной арматуры АФК1Э-65Х14 ,наземного электрооборудования- трансформаторной комплектной подстанции КТППН.

Насосный агрегат откачивает пластовую жидкость из скважины и подаёт её на поверхность по колонне насосно-компрессорных труб. Кабель в сборе, обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю, крепится к гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами, входящими в состав насоса. Погружной насос, электродвигатель и гидрозащита соединяются между собой фланцами и шпильками. Валы насоса, двигателя и протектора имеют на концах шлицы и соединяются шлицевыми муфтами. Кабель в сборе с двигателем соединяется при помощи муфты кабельного ввода. Оборудование устья скважины обеспечивает подвеску колонны НКТ с насосным агрегатом и кабелем в сборе на фланце обсадной колонны, герметизацию затрубного пространства, отвод пластовой жидкости в выкидной трубопровод. Комплектная трансформаторная подстанция преобразует напряжение промысловой сети до значения оптимального напряжения на зажимах электродвигателя с учётом потерь напряжения в кабеле и обеспечивает управление работой насосного агрегата установки и её защиту при аномальных режимах. Подключательный выносной пункт предназначен для предупреждения прохождения газа по кабелю в КТППН. Обратный клапан служит для предотвращения обратного вращения ротора насоса под воздействием столба жидкости в колонне НКТ при остановках и облегчения повторного запуска насосного агрегата. Спускной клапан предназначен для слива жидкости из колонны НКТ при подъёме насосного агрегата.

Важнейшим фактором для оптимальной работы УЭЦН является правильный подбор УЭЦН к скважине. При подборе УЭЦН к скважине руководствуются паспортной характеристикой насоса - зависимостями напора, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия от подачи насоса. Вероятная характеристика работы насоса в конкретной скважине может существенно отличаться от паспортной вследствие качества изготовления насоса, отличия вязкости откачиваемой жидкости от вязкости воды и наличия в продукции скважины свободного газа. Расчёт подбора базируется на следующей информации по скважине: о фактическом коэффициенте продуктивности скважины( по данным гидродинамических исследований), инклиномограммы обсаженного ствола скважины, газовом факторе, давлениях- пластовом, насыщения и в системе нефтесбора. Результатами расчёта подбора являются: максимальный наружный диаметр установки и глубина спуска, расчётный динамический уровень, максимальный темп набора кривизны в зоне спуска и на участке подвески УЭЦН, а также особые условия эксплуатации- температура жидкости в зоне подвески, расчётное процентное содержание свободного газа на приёме насоса, мехпримеси, соли, наличие углекислого газа и сероводорода в откачиваемой жидкости.

В зависимости от поперечного размера погружного электронасосного агрегата установки подразделяются на группы 5, 5А, 6. С диаметром соответственно 92, 103, и 114мм. Они предназначены для эксплуатации скважин с внутренним диаметром эксплуатационной колонны соответственно не менее 121,7;130;144,3мм. Установки имеют два исполнения - обычное и антикоррозионностойкое. Пример условного обозначения - УЭЦНМ5-125-1200, где У- установка, Э- привод от погружного двигателя, Ц- центробежный, Н- насос, М- модульный, 5- группа насоса, 125- подача, м3/сут, 1200- напор,м. Для установок коррозионностойкого исполнения добавляют букву “К”.

Максимальная концентрация сероводорода составляет:

для установок обычного исполнения - 0,001% (0,01г/л)

для установок коррозионностойкого исполнения - 0,125%

Температура перекачиваемой жидкости в зоне работы

погружного агрегата не более 90гр С.

Максимальное содержание попутной воды - 99%.

Максимальное объёмное содержание свободного газа у

основания двигателя - 25%, для установок с модулями

насосными- газосепараторами- 55%.

В таблице № 2 показана комплектация УЭЦНМ по типоразмерам, завода “АЛНАС” - лидера на российском рынке производителей электропогружных установок.

С целью увеличения дебита и высоты подъёма, уменьшения металлоёмкости УЭЦН были разработаны беструбные конструкции с применением грузонесущего кабель-каната. В этом случае УЭЦН спускается в скважину на кабель-канате и сажается в седло шлипсового пакера. Жидкость подаётся по обсадной колонне на поверхность.

Читайте также: