En quoi consiste l'ecn ? Installation d'une pompe centrifuge électrique (uetsn)

Régime ESP

ESP - installation d'une pompe submersible électrique, dans la version anglaise - ESP (pompe submersible électrique). En termes de nombre de puits dans lesquels ces pompes fonctionnent, elles sont inférieures aux unités SRP, mais en revanche, en termes de volume de pétrole produit avec leur aide, les ESP sont sans égal. Environ 80% de tout le pétrole en Russie est produit à l'aide d'ESP.

En général, l'ESP est une unité de pompage ordinaire, uniquement fine et longue. Et il sait travailler dans un environnement qui se distingue par son agressivité vis-à-vis des mécanismes qui y sont présents. Il se compose d'un groupe motopompe submersible (moteur électrique avec protection hydraulique + pompe), d'un câble, d'un train de tiges, d'équipements de tête de puits et d'équipements de surface (transformateur et poste de contrôle).

Les principaux composants de l'ESP :

ESP (pompe centrifuge électrique)- un élément clé de l'installation, qui remonte en fait le liquide du puits vers la surface. Il se compose de sections, qui à leur tour se composent d'étages (guides) et d'un grand nombre de roues assemblées sur un arbre et enfermées dans un boîtier en acier (tuyau). Les principales caractéristiques de l'ESP sont le débit et la hauteur manométrique, ces paramètres sont donc présents dans le nom de chaque pompe. Par exemple, ESP-60-1200 pompe 60 m 3 /jour de liquide avec une hauteur manométrique de 1200 mètres.

SEM (moteur électrique submersible) est le deuxième élément le plus important. C'est un moteur électrique asynchrone rempli d'huile spéciale.

Protecteur (ou imperméabilisant)- un élément situé entre le moteur électrique et la pompe. Sépare le moteur électrique rempli d'huile de la pompe remplie de liquide de réservoir et transfère en même temps la rotation du moteur à la pompe.

Câble, à travers lequel l'électricité est fournie au moteur submersible. Le câble est blindé. En surface et jusqu'à la profondeur de la descente de la pompe, elle est de section circulaire (KRBK), et dans la zone de l'unité submersible le long de la pompe et de la protection hydraulique, elle est plate (KPBK).

Équipement optionel:

séparateur de gaz- utilisé pour réduire la quantité de gaz à l'entrée de la pompe. S'il n'est pas nécessaire de réduire la quantité de gaz, un simple module d'entrée est utilisé, à travers lequel le fluide du puits pénètre dans la pompe.

SMT– système thermomanométrique. Thermomètre et manomètre en un. Il nous donne des données sur la température et la pression du milieu dans lequel fonctionne l'ESP descendant dans le puits.

Toute cette installation est assemblée directement lors de sa descente dans le puits. Il est assemblé séquentiellement de bas en haut, sans oublier le câble, qui est fixé à l'installation elle-même et au tube, sur lequel tout est suspendu, avec des ceintures métalliques spéciales. En surface, le câble est acheminé vers un transformateur élévateur (TMPN) et une station de contrôle installée à proximité du cluster.

En plus des unités déjà répertoriées, des vannes de contrôle et de vidange sont installées dans le tube de production au-dessus de la pompe centrifuge électrique.

clapet anti-retour(KOSH - clapet anti-retour à bille) est utilisé pour remplir la tubulure de liquide avant de démarrer la pompe. Il ne permet pas au liquide de s'écouler lorsque la pompe s'arrête. Pendant le fonctionnement de la pompe, le clapet anti-retour est en position ouverte en raison de la pression par le bas.

Monté au-dessus du clapet anti-retour vanne de vidange (KS), qui est utilisé pour drainer le liquide du tube avant de retirer la pompe du puits.

Les pompes submersibles centrifuges électriques présentent des avantages significatifs par rapport aux pompes à tige profonde :

• Facilité d'équipement au sol;
• Possibilité d'extraction de fluide à partir de puits jusqu'à 15000 m 3 /jour ;
• La possibilité de les utiliser dans des puits d'une profondeur de plus de 3000 mètres;
• Élevée (de 500 jours à 2-3 ans ou plus) Période de révision du fonctionnement ESP ;
• Possibilité de mener des recherches dans des puits sans soulever d'équipement de pompage ;
• Méthodes moins chronophages pour enlever la cire des parois des tubes.

Les pompes submersibles centrifuges électriques peuvent être utilisées dans les puits de pétrole profonds et inclinés (et même dans les puits horizontaux), dans les puits fortement arrosés, dans les puits avec des eaux de bromure d'iode, avec une salinité élevée des eaux de formation, pour soulever des solutions salines et acides. De plus, des pompes centrifuges électriques ont été développées et sont en cours de production pour le fonctionnement simultané-séparé de plusieurs horizons dans un puits avec des colonnes de tubage de 146 mm et 168 mm. Parfois, des pompes centrifuges électriques sont également utilisées pour pomper l'eau de formation saline dans un réservoir d'huile afin de maintenir la pression du réservoir.

La portée de l'ESP est constituée de puits inondés, profonds et inclinés à haut débit avec un débit de 10 ¸ 1300 m3/jour et une hauteur de levage de 500 ¸ 2000 m. La période de révision de l'ESP peut aller jusqu'à 320 jours ou plus.

Les unités de pompes centrifuges submersibles modulaires des types UETsNM et UETsNMK sont conçues pour pomper des produits de puits de pétrole contenant du pétrole, de l'eau, du gaz et des impuretés mécaniques. Les unités de type UETsNM ont une conception conventionnelle, tandis que celles de type UETsNMK sont résistantes à la corrosion.

L'installation (Figure 24) se compose d'une unité de pompage submersible, d'une ligne de câble descendue dans le puits sur un tubage et d'un équipement électrique au sol (poste de transformation).

L'unité de pompage submersible comprend un moteur (un moteur électrique avec protection hydraulique) et une pompe, au-dessus de laquelle un clapet anti-retour et de vidange est installé.

En fonction de la dimension transversale maximale de l'unité submersible, les installations sont divisées en trois groupes conditionnels - 5 ; 5A et 6 :

· les installations du groupe 5 de dimension transversale 112 mm sont utilisées dans des puits dont la colonne de tubage a un diamètre intérieur d'au moins 121,7 mm ;

· installations du groupe 5A d'une dimension transversale de 124 mm - dans des puits d'un diamètre intérieur d'au moins 130 mm ;

· installations du groupe 6 avec une dimension transversale de 140,5 mm - dans des puits d'un diamètre intérieur d'au moins 148,3 mm.

Conditions d'applicabilité ESP pour les fluides pompés : liquide avec une teneur en impuretés mécaniques ne dépassant pas 0,5 g/l, gaz libre à l'aspiration de la pompe ne dépassant pas 25 % ; sulfure d'hydrogène pas plus de 1,25 g/l; eau pas plus de 99%; la valeur du pH (pH) de l'eau de formation est comprise entre 6 ¸ 8,5. La température dans la zone d'emplacement du moteur électrique ne dépasse pas + 90 ˚С (version spéciale résistante à la chaleur jusqu'à + 140 ˚С).

Un exemple de code pour les installations - UETsNMK5-125-1300 signifie : UETsNMK - installation d'une pompe centrifuge électrique de conception modulaire et résistante à la corrosion ; 5 - groupe de pompe ; 125 - approvisionnement, m3/jour ; 1300 - tête développée, m d'eau. De l'art.

Figure 24 - Installation d'une pompe centrifuge submersible

1 - équipement de tête de puits ; 2 - point de connexion à distance ; 3 - sous-station complexe de transformation ; 4 - vanne de vidange; 5 - Clapet anti-retour ; 6 - module de tête ; 7 - câble ; 8 - module-section ; 9 - module séparateur de gaz de la pompe ; 10 - module initial ; 11 - protecteur; 12 - moteur électrique; 13 - système thermomanométrique.

La figure 24 montre un schéma de l'installation de pompes centrifuges submersibles dans une conception modulaire, représentant une nouvelle génération d'équipements de ce type, qui vous permet de sélectionner individuellement la disposition optimale de l'installation pour les puits en fonction de leurs paramètres à partir d'un petit nombre de modules interchangeables. ”, Moscou) offrent une sélection optimale de la pompe au puits, qui est obtenue par la présence d'un grand nombre de têtes pour chaque alimentation. L'écartement des têtes des unités varie de 50 ¸ 100 à 200 ¸ 250 m, selon l'alimentation, dans les intervalles indiqués dans le tableau 6 des données de base des installations.

Les ESP produits commercialement ont une longueur de 15,5 à 39,2 m et un poids de 626 à 2541 kg, selon le nombre de modules (sections) et leurs paramètres.

Dans les installations modernes, de 2 à 4 modules-sections peuvent être inclus. Un ensemble de marches est inséré dans le logement de section, qui est constitué de roues et d'aubes directrices assemblées sur l'arbre. Le nombre d'étages varie de 152 ¸ 393. Le module d'entrée représente la base de la pompe avec des trous d'admission et un filtre à mailles à travers lequel le liquide du puits pénètre dans la pompe. Au sommet de la pompe se trouve une tête de pêche avec un clapet anti-retour, à laquelle le tube est attaché.

Tableau 6

Nom des installations	Diamètre minimum (interne) de la chaîne de production, mm	Dimension transversale de l'installation, mm	Approvisionnement m3/jour		Puissance moteur, kW	Type de séparateur de gaz
UETsNMK5-80
UETsNMK5-125
UETsNM5A-160
UETsNM5A-250
UETsNMK5-250
UETsNM5A-400
UETsNMK5A-400
	144.3 ou 148.3	137 ou 140,5
UETsNM6-1000

Pompe (ETsNM) - exécution verticale multicellulaire modulaire centrifuge submersible.

Les pompes sont également divisées en trois groupes conditionnels - 5 ; 5A et 6. Diamètres des boîtiers du groupe 5 ¸ 92 mm, groupe 5A - 103 mm, groupe 6 - 114 mm.

Le module de section de pompe (Figure 25) se compose d'un boîtier 1 , arbre 2 , paquets d'étapes (turbines - 3 et aubes directrices - 4 ), palier supérieur 5 , palier inférieur 6 , support axial supérieur 7 , têtes 8 , motifs 9 , deux bords 10 (servent à protéger le câble contre les dommages mécaniques) et des anneaux en caoutchouc 11 , 12 , 13 .

Les roues se déplacent librement le long de l'arbre dans la direction axiale et sont limitées en mouvement par les aubes directrices inférieures et supérieures. La force axiale de la roue est transmise à l'anneau de textolite inférieur puis à l'épaulement de l'aube directrice. En partie, la force axiale est transférée à l'arbre en raison du frottement de la roue sur l'arbre ou du collage de la roue sur l'arbre en raison du dépôt de sels dans l'espace ou de la corrosion des métaux. Le couple est transmis de l'arbre aux roues par une clavette en laiton (L62), qui est incluse dans la rainure de la roue. La clé est située sur toute la longueur de l'ensemble de roue et se compose de segments de 400 à 1000 mm de long.

Figure 25 - Pompe section module

1 - Cadre; 2 - arbre; 3 - roue de travail; 4 - appareils de guidage; 5 - roulement supérieur; 6 - roulement inférieur; 7 - support supérieur axial ; 8 - tête; 9 - base; 10 - bord; 11 , 12 , 13 - anneaux en caoutchouc.

Les aubes directrices sont articulées entre elles le long des parties périphériques, en partie basse du carter elles reposent toutes sur le palier inférieur 6 (photo 25) et base 9 , et d'en haut à travers le logement du palier supérieur sont serrés dans le logement.

Les roues et les aubes directrices des pompes standard sont en fonte grise modifiée et en polyamide modifié par rayonnement, les pompes résistantes à la corrosion sont en fonte modifiée TsN16D71KhSh de type "niresist".

Les arbres des modules de section et des modules d'entrée pour les pompes conventionnelles sont en acier combiné à haute résistance résistant à la corrosion OZKh14N7V et sont marqués « NZh » à la fin « M ».

Les arbres des modules-sections de tous les groupes de pompes, ayant les mêmes longueurs de corps de 3, 4 et 5 m, sont unifiés.

Les arbres des modules de section sont interconnectés, un module de section est relié à l'arbre du module d'entrée (ou à un arbre séparateur de gaz), l'arbre du module d'entrée est relié à l'arbre d'hydroprotection du moteur au moyen d'accouplements cannelés.

La connexion des modules entre eux et le module d'entrée avec le moteur est bridé. L'étanchéité des connexions (sauf pour la connexion du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) est réalisée avec des anneaux en caoutchouc.

Pour pomper le fluide de formation contenant plus de 25 % (jusqu'à 55 %) de gaz libre au niveau de la grille du module d'entrée de la pompe, un module de pompe - séparateur de gaz est connecté à la pompe (Figure 26).

Figure 26 - Séparateur de gaz

1 - tête; 2 - traducteur; 3 - séparateur ; 4 - Cadre; 5 - arbre; 6 - treillis; 7 - appareils de guidage; 8 - Roue de travail ; 9 - tarière; 10 - palier; 11 - base.

Le séparateur de gaz est installé entre le module d'entrée et le module de section. Les séparateurs de gaz les plus efficaces sont du type centrifuge, dans lesquels les phases sont séparées dans le champ des forces centrifuges. Dans ce cas, le liquide est concentré dans la partie périphérique, et le gaz est concentré dans la partie centrale du séparateur de gaz et est éjecté dans l'espace annulaire. Les séparateurs de gaz de la série MNG ont un débit limite de 250 ¸ 500 m3/jour, un facteur de séparation de 90 % et un poids de 26 à 42 kg.

Le moteur de l'unité de pompage submersible est composé d'un moteur électrique et d'une protection hydraulique. Les moteurs électriques (Figure 27) sont des versions submersibles triphasées bipolaires à cage d'écureuil remplies d'huile conventionnelles et résistantes à la corrosion de la série PED unifiée et dans la version habituelle de la série PED de modernisation L. La pression hydrostatique dans la zone de travail n'est pas plus supérieure à 20 MPa. Puissance nominale de 16 à 360 kW, tension nominale 530 ¸ 2300 V, courant nominal 26 ¸ 122,5 A.

Figure 27 - Moteur électrique série PEDU

1 - accouplement ; 2 - couvercle; 3 - tête; 4 - talon; 5 - palier de butée ; 6 - couvercle d'entrée de câble ; 7 - Liège; 8 - bloc d'entrée de câbles ; 9 - rotor ; 10 - stator ; 11 - filtre ; 12 - base.

L'hydroprotection (Figure 28) des moteurs SEM est conçue pour empêcher la pénétration de fluide de formation dans la cavité interne du moteur électrique, pour compenser les variations de volume d'huile dans la cavité interne dues à la température du moteur électrique et pour transférer couple de l'arbre du moteur électrique à l'arbre de la pompe.

Figure 28 - Hydroprotection

un- Type ouvert; b- type fermé

MAIS- chambre haute ; B- Cam vers le bas ; 1 - tête; 2 - garniture mécanique; 3 - mamelon supérieur ; 4 - Cadre; 5 - mamelon moyen ; 6 - arbre; 7 - mamelon inférieur; 8 - base; 9 - tube de raccordement ; 10 - ouverture.

L'hydroprotection est constituée soit d'un protecteur, soit d'un protecteur et d'un compensateur. Il existe trois versions de l'hydroprotection.

Le premier est composé de protecteurs P92, PK92 et P114 (type ouvert) de deux chambres. La chambre supérieure est remplie d'un liquide barrière lourd (densité jusqu'à 2 g/cm3, non miscible avec le fluide de formation et l'huile), la chambre inférieure est remplie d'huile MA‑SED, qui est la même que la cavité du moteur électrique . Les chambres sont communiquées par un tube. Les variations des volumes du diélectrique liquide dans le moteur sont compensées par le transfert du liquide barrière dans la protection hydraulique d'une chambre à l'autre.

Le second est constitué de protecteurs P92D, PK92D et P114D (type fermé), dans lesquels des membranes en caoutchouc sont utilisées, leur élasticité compense le changement de volume du diélectrique liquide dans le moteur.

La troisième - protection hydraulique 1G51M et 1G62 se compose d'un protecteur placé au-dessus du moteur électrique et d'un compensateur fixé au bas du moteur électrique. Le système de joint mécanique offre une protection contre la pénétration de fluide de formation le long de l'arbre dans le moteur électrique. Puissance transmise de la protection hydraulique 125 ¸ 250 kW, poids 53 ¸ 59 kg.

Le système thermomanométrique TMS-3 est conçu pour le contrôle automatique du fonctionnement d'une pompe centrifuge submersible et sa protection contre les modes de fonctionnement anormaux (à pression réduite à l'entrée de la pompe et à température élevée du moteur submersible) pendant le fonctionnement du puits. Il y a des parties souterraines et terrestres. Plage de pression contrôlée de 0 à 20 MPa. Plage de température de fonctionnement de 25 à 105 ˚С.

Le poids total est de 10,2 kg (voir figure 24).

La ligne de câble est un ensemble de câble enroulé sur un tambour de câble.

L'ensemble de câbles se compose du câble principal - un PKBK rond (câble, isolation en polyéthylène, armé, rond) ou plat - KPBP (Figure 29), un câble plat qui y est attaché avec un manchon d'entrée de câble (câble d'extension avec un manchon).

Illustration 29 - Câbles

un- tour; b- appartement; 1 - vivait; 2 - isolement; 3 - coquille; 4 - oreiller; 5 - armure.

Le câble est constitué de trois âmes, chacune ayant une couche isolante et une gaine ; coussins en tissu caoutchouté et armure. Trois conducteurs isolés d'un câble rond sont torsadés le long d'une ligne hélicoïdale et les conducteurs d'un câble plat sont posés en parallèle sur une rangée.

Le câble KFSB avec isolation PTFE est conçu pour fonctionner à des températures ambiantes jusqu'à + 160 ˚С.

L'ensemble de câbles est équipé d'un presse-étoupe unifié K38 (K46) de type rond. Dans le boîtier métallique du raccord, les conducteurs isolés du câble plat sont scellés hermétiquement avec un joint en caoutchouc.

Des cosses enfichables sont fixées aux fils conducteurs.

Le câble rond a un diamètre de 25 à 44 mm. Taille de câble plat de 10,1x25,7 à 19,7x52,3 mm. Longueur nominale de construction 850, 1000 ¸ 1800 m.

Les appareils complets de type ShGS5805 permettent l'allumage et l'extinction des moteurs immergés, le contrôle à distance depuis la salle de contrôle et le contrôle du programme, le fonctionnement en mode manuel et automatique, l'arrêt en cas de surcharge et d'écart de la tension secteur supérieur à 10% ou inférieur à 15% du contrôle nominal, courant et tension, ainsi qu'une signalisation lumineuse extérieure d'un arrêt d'urgence (y compris avec un système thermométrique intégré).

Poste de transformation intégré pour pompes submersibles - KTPPN est conçu pour fournir de l'électricité et protéger les moteurs électriques des pompes submersibles à partir de puits simples d'une capacité de 16 ¸ 125 kW inclus. Haute tension nominale 6 ou 10 kV, limites de régulation moyenne tension de 1208 à 444 V (transformateur TMPN100) et de 2406 à 1652 V (TMPN160). Poids avec transformateur 2705 kg.

La sous-station de transformation complète KTPPNKS est conçue pour l'alimentation, le contrôle et la protection de quatre pompes électriques centrifuges avec moteurs électriques 16 ¸ 125 kW pour la production de pétrole dans des groupes de puits, l'alimentation électrique de jusqu'à quatre moteurs électriques d'unités de pompage et de pantographes mobiles pendant les travaux de réparation . KTPPNKS est conçu pour être utilisé dans les conditions de l'Extrême-Nord et de la Sibérie occidentale.

L'ensemble de livraison de l'installation comprend : une pompe, un ensemble de câbles, un moteur, un transformateur, un poste de transformation complet, un appareil complet, un séparateur de gaz et un ensemble d'outils.

L'installation ESP est un système technique complexe et, malgré le principe de fonctionnement bien connu d'une pompe centrifuge, c'est une combinaison d'éléments de conception originale. Le schéma de principe de l'ESP est illustré à la fig. 6.1. L'installation se compose de deux parties : terrestre et submersible. La partie masse comprend un autotransformateur 1 ; poste de contrôle 2 ; parfois un tambour de câble 3 et un équipement de tête de puits 4. La partie submersible comprend une colonne de production 5, sur laquelle l'unité submersible est descendue dans le puits ; câble électrique blindé à trois conducteurs 6, à travers lequel la tension d'alimentation est fournie au moteur électrique submersible et qui est fixé au tube de production avec des pinces spéciales 7.

L'unité submersible est constituée d'une pompe centrifuge multicellulaire 8 équipée d'un tamis d'aspiration 9 et d'un clapet anti-retour 10. L'unité submersible comprend une vanne de vidange 11 à travers laquelle le liquide est évacué du tube lorsque l'unité est soulevée. En partie inférieure, la pompe est articulée avec un groupe hydraulique de protection (protecteur) 12, qui, à son tour, est articulé avec un moteur submersible 13. En partie inférieure, le moteur 13 comporte un compensateur 14.

Le liquide entre dans la pompe par un maillage situé dans sa partie inférieure. Le maillage assure la filtration du fluide de formation. La pompe fournit le fluide du puits au tubage.

Les unités ESP en Russie sont conçues pour les puits avec des colonnes de tubage d'un diamètre de 127, 140, 146 et 168 mm. Deux tailles d'unités submersibles sont disponibles pour les colonnes de tubage de 146 et 168 mm. L'un est conçu pour les puits avec le plus petit diamètre interne (selon GOST) de la colonne de tubage. Dans ce cas, l'unité ESP a également un diamètre plus petit et, par conséquent, des valeurs limites inférieures pour la caractéristique de fonctionnement (pression, débit, efficacité).

Riz. 6.1. Schéma de principe de l'ESP :

1 - autotransformateur; 2 - poste de contrôle ; 3 - tambour de câble ; 4 - équipement de tête de puits ; 5 - tube de production ; 6 - câble électrique blindé ; 7 - serre-câbles; 8 - pompe centrifuge submersible à plusieurs étages ; 9 - grille de réception de la pompe ; 10 - clapet anti-retour ; 11 - vanne de vidange; 12 - unité de protection hydraulique (protecteur); 13 - moteur submersible; 14 - compensateur

Chaque installation a son propre code, par exemple, UETsN5A-500-800, dans lequel les désignations suivantes sont acceptées : un chiffre (ou un chiffre et une lettre) après l'ESP indique le plus petit diamètre intérieur autorisé de la colonne de tubage dans laquelle il peut être abaissé, le chiffre "4" correspond à un diamètre de 112 mm , le chiffre "5" correspond à 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm et "6A" - 148 mm; le deuxième chiffre du code indique le débit nominal de la pompe (en m 3 / sU t) et le troisième - la hauteur approximative en m. Les valeurs de débit et de hauteur sont données pour le travail sur l'eau.

Ces dernières années, la gamme d'installations de pompes centrifuges fabriquées s'est considérablement élargie, ce qui se reflète dans les codes des équipements fabriqués. Ainsi, les unités ESP fabriquées par ALNAS (Almetyevsk, Tatarstan) ont une lettre majuscule «A» dans le chiffre après l'inscription «ESP», et les unités de l'usine mécanique de Lebedyansky (JSC Lemaz, Lebedyan, région de Koursk) ont une lettre majuscule le lettre "L" devant l'inscription "UESP". Les unités de pompes centrifuges avec une conception à deux paliers de la roue, destinées à la sélection de fluide de réservoir avec une grande quantité d'impuretés mécaniques, ont dans leur code "2" après la lettre "L" et avant l'inscription ESP (pour Lemaz pompes), la lettre "D" après l'inscription "UETsN" (pour les pompes "JSC "Borets"), la lettre "A" devant le chiffre de la taille de l'installation (pour les pompes ALNAS). La version résistante à la corrosion de l'ESP est indiquée par la lettre "K" à la fin du code d'installation, la version résistante à la chaleur est indiquée par la lettre "T". La conception de la roue avec des pales vortex supplémentaires sur le disque arrière (Novomet, Perm) porte la lettre VNNP dans le code de la pompe.

6.3. Les principaux composants de l'installation ESP, leur objectif et leurs caractéristiques

Pompes centrifuges de fond

Les pompes centrifuges de forage sont des machines multicellulaires. Cela est principalement dû aux valeurs de basse pression créées par un étage (roue et aube directrice). À leur tour, les petites valeurs de la pression d'un étage (de 3 à 6-7 m de colonne d'eau) sont déterminées par les petites valeurs du diamètre extérieur de la roue, limitées par le diamètre intérieur de la colonne de tubage et les dimensions de l'équipement de fond utilisé - câble, moteur submersible, etc.

La conception d'une pompe centrifuge de forage peut être conventionnelle et résistante à l'usure, ainsi qu'une résistance accrue à la corrosion. Les diamètres et la composition des groupes motopompes sont fondamentalement les mêmes pour toutes les versions de pompe.

La pompe centrifuge de fond de trou de conception conventionnelle est conçue pour extraire le liquide d'un puits avec une teneur en eau allant jusqu'à 99%. Les impuretés mécaniques dans le liquide pompé ne doivent pas dépasser 0,01% en masse (ou 0,1 g / l), tandis que la dureté des impuretés mécaniques ne doit pas dépasser 5 points selon Mohs ; sulfure d'hydrogène - pas plus de 0,001%. Selon les exigences des conditions techniques des fabricants, la teneur en gaz libre à l'aspiration de la pompe ne doit pas dépasser 25 %.

La pompe centrifuge résistante à la corrosion est conçue pour fonctionner lorsque la teneur en sulfure d'hydrogène dans le fluide de formation pompé atteint jusqu'à 0,125 % (jusqu'à 1,25 g/l). La conception résistante à l'usure permet de pomper des liquides avec des impuretés mécaniques jusqu'à 0,5 g/l.

Les marches sont placées dans l'alésage du corps cylindrique de chaque tronçon. Une section de la pompe peut accueillir de 39 à 200 marches, selon leur hauteur de montage. Le nombre maximum d'étages dans les pompes atteint 550 pièces.

Riz. 6.2. Schéma d'une pompe centrifuge de forage:

1 - anneau avec segments; 2,3- rondelles lisses; 4,5- rondelles d'amortisseurs; 6 - soutien supérieur ; 7 - support inférieur ; 8 - anneau élastique de support d'arbre ; 9 - douille à distance ; 10 -base; 11 - accouplement fendu.

ESP modulaires

Pour créer des pompes centrifuges de forage à haute pression, de nombreux étages (jusqu'à 550) doivent être installés dans la pompe. Dans le même temps, ils ne peuvent pas être logés dans un seul boîtier, car la longueur d'une telle pompe (15 à 20 m) rend difficile le transport, l'installation sur un puits et la fabrication du boîtier.

Les pompes haute pression sont composées de plusieurs sections. La longueur du corps dans chaque section ne dépasse pas 6 m. Les parties du corps des sections individuelles sont reliées par des brides avec des boulons ou des goujons, et les arbres sont reliés par des accouplements à cannelures. Chaque section de la pompe comporte un palier d'arbre axial supérieur, un arbre, des paliers d'arbre radiaux, des marches. Seule la partie inférieure comporte une grille de réception. Tête de pêche - uniquement la partie supérieure de la pompe. Les sections des pompes haute pression peuvent être inférieures à 6 m (généralement 3,4 et 5 m de longueur de corps de pompe), en fonction du nombre d'étages à y placer.

La pompe se compose d'un module d'aspiration (Fig. 6.4), d'un module de section (modules-sections) (Fig. 6.3), d'un module de tête (Fig. 6.3), d'un clapet anti-retour et d'une vanne de purge.

Il est permis de réduire le nombre de sections de modules dans la pompe, respectivement, en complétant l'unité submersible avec un moteur de la puissance requise.

Les connexions des modules entre eux et le module d'entrée avec le moteur sont bridées. Les connexions (à l'exception de la connexion du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) sont scellées avec des anneaux en caoutchouc. Les arbres des modules-sections sont reliés les uns aux autres, les modules-sections sont reliés à l'arbre du module d'entrée, l'arbre du module d'entrée est relié à l'arbre de protection hydraulique du moteur au moyen d'accouplements cannelés.

Les arbres des modules-sections de tous les groupes de pompes, ayant les mêmes longueurs de corps de 3,4 et 5 m, sont unifiés. Pour protéger le câble contre les dommages lors des opérations de déclenchement, des nervures en acier amovibles sont situées sur les bases de la section de module et de la tête de module. La conception de la pompe permet l'utilisation du module séparateur de gaz de la pompe, qui est installé entre le module d'entrée et le module de section, sans démontage supplémentaire.

Les caractéristiques techniques de certaines tailles standard d'ESP pour la production de pétrole, fabriquées par des entreprises russes selon les spécifications, sont présentées dans le tableau 6.1 et la fig. 6.6.

La portée des pompes centrifuges dans la production de pétrole est assez large : à un débit de 40 à 1000 m 3 /jour ; pour têtes 740-1800 et (pour pompes domestiques). Ces pompes sont plus efficaces lorsqu'elles fonctionnent dans des puits à débit élevé. Cependant, il existe des limites pour les ESP en raison des conditions du puits, telles qu'un GOR élevé, une viscosité élevée, une teneur élevée en impuretés mécaniques, etc.

La création de pompes et de moteurs électriques dans une conception modulaire permet de sélectionner plus précisément l'ESP aux caractéristiques du puits en termes de débits et de pressions. Tous ces facteurs, compte tenu de la faisabilité économique, doivent être pris en compte lors du choix des méthodes d'exploitation des puits.

Les groupes motopompes submersibles sont descendus dans le puits sur des tubages de diamètres suivants : 60 mm au débit liquide Q n° jusqu'à 150 m 3 /jour, 73 mm à 150< Q» < 300 м 3 , - сут. 89 мм при Q e >> 300 m 3 /jour Les caractéristiques de conception de l'ESP sont données pour l'eau, et pour des liquides spécifiques (huile), elles sont affinées à l'aide de coefficients de corrélation. Il est conseillé de sélectionner une pompe en fonction des débits et des pressions dans la zone du rendement le plus élevé de la puissance minimale requise. Les unités ESP peuvent fonctionner avec des liquides contenant jusqu'à 1,25 g/l H, S, tandis que les unités conventionnelles peuvent traiter des liquides contenant jusqu'à 0,01 g/l H:S.

Les pompes conventionnelles sont recommandées pour les puits avec une teneur en impuretés mécaniques dans le liquide pompé jusqu'à 0,1 g/l ; pompes à résistance accrue à l'usure - pour les puits dont la teneur dans le liquide pompé est supérieure à 0,1 g/l, mais pas supérieure à 0,5 g/l d'impuretés mécaniques ; pompes à résistance accrue à la corrosion - pour les puits avec une teneur en sulfure d'hydrogène allant jusqu'à 1,25 g l et un pH de 6,0 à 8,5.

Les groupes de pompage de forage à membrane sont utilisés pour sélectionner des fluides de réservoir agressifs ou à forte teneur en impuretés mécaniques (sable). Ce sont des pompes volumétriques à entraînement électrique.

L'unité ESP comprend une unité de pompe électrique submersible, qui combine un moteur électrique avec protection hydraulique et une pompe ; ligne de câble descendue dans le puits sur tube de levage ; équipement de bouche type OUEN 140-65 ou sapins de Noël. AFK1E-65x14 ; station de contrôle et transformateur, qui sont installés à une distance de 20-30 et de la tête de puits. L'alimentation est fournie au moteur par une ligne de câble. Le câble est attaché à la pompe et au tube avec des ceintures métalliques. Des vannes de contrôle et de vidange sont installées au-dessus de la pompe. Le liquide pompé du puits remonte à la surface par le tube de production. L'électropompe submersible, le moteur électrique et la protection hydraulique sont reliés entre eux par des brides et des goujons. Les arbres de la pompe, du moteur et du protecteur ont des cannelures aux extrémités et sont reliés par des accouplements cannelés.

Critère d'applicabilité ESP :

• 1 L'industrie produit des pompes pour l'extraction de fluide de 1000 m3 par jour à une hauteur de chute de 900 m
• 2 La teneur en sulfure d'hydrogène dans les produits extraits - jusqu'à 0,01
• 3 Teneur minimale en eau produite jusqu'à 99 %
• 4 La teneur en impuretés mécaniques jusqu'à 0,5
• 5 Teneur en gaz libre pas plus de 25%

L'interprétation des symboles des installations est donnée sur l'exemple de U2ETsNI6-350-1100.

U-installation ; 2 (1) - numéro de modification ;

E - entraîné par un moteur submersible;

C - centrifuge;

H - pompe ;

Et - résistance à l'usure accrue (K - résistance à la corrosion accrue);

• 6 (5; 5A) - groupe d'installation ;
• 350 - alimentation de la pompe en mode optimal pour l'eau en m 3 / jour;
• 1100 - pression développée par la pompe en mètres de colonne d'eau.

L'installation d'une pompe centrifuge submersible comprend des équipements submersibles et de surface. L'équipement submersible comprend: une unité de pompe électrique, qui est descendue dans le puits sous le niveau de liquide sur le tube de production (tubing). Le groupe électropompe se compose d'un moteur électrique avec protection hydraulique, d'un séparateur de gaz, d'une pompe centrifuge, ainsi que d'un clapet anti-retour et d'une vanne de vidange. Les équipements de surface comprennent : les équipements électriques de l'installation et les équipements de tête de puits (tête de ligne et raccords de tête de puits reliés à une conduite d'écoulement). L'équipement électrique, selon le schéma d'alimentation actuel, comprend soit un poste de transformation complet pour pompes submersibles (KTPPN), soit un poste de transformation (TP), un poste de commande et un transformateur. L'électricité est fournie du transformateur au moteur submersible via une ligne de câble, qui se compose d'un câble d'alimentation au sol et d'un câble principal avec une rallonge. La connexion du câble de terre avec le câble principal de la ligne de câble est effectuée dans une boîte à bornes, qui est installée à une distance de 3 à 5 mètres de la tête de puits.

Résumé (russe) Résumé (anglais) INTRODUCTION 1. ANALYSE DES SCHÉMAS ET CONCEPTIONS EXISTANTS. 1.1. Objectif et données techniques de l'ESP 1.1.1. Contexte historique sur le développement de la méthode minière. 1.1.2 Composition et exhaustivité du PSE. 1.1.3 Caractéristiques techniques du SEM. 1.1.4. Principales données techniques du câble. 1.2. Brève revue des schémas et installations domestiques. 1.2.1. Informations générales. 1.2.2 Pompe centrifuge submersible. 1.2.3. Moteurs submersibles. 1.2.4 Hydroprotection du moteur électrique. 1.3 Bref aperçu des projets et installations étrangers. 1.4. Analyse du fonctionnement de l'ESP. 1.4.1 Analyse du stock de puits. 1.4.2 Analyse du fonds ESP. 1.4.3. Lors de la soumission. 1.4.4 Par pression. 1.5 Brève description des puits. 1.6. Analyse des dysfonctionnements ESP. 1.7.Analyse de la sinistralité de la caisse ESP.2.ÉTUDE BREVET. 2.1 Étude de brevet. 2.2. Justification du prototype sélectionné. 2.3 L'essence de la modernisation. 3. PARTIE CALCUL. 3.1. Calcul du stade ESP. 3.1.1. Calcul de la roue. 3.1.2. Calcul de l'appareil de guidage. 3.2 Calcul de vérification de la connexion clé. 3.3 Calcul de vérification de la connexion spline. 3.4 Calcul de l'arbre ESP. 3.5 Calcul de la résistance 3.5.1 Calcul de la résistance du corps de pompe. 3.5.2 Calcul de la résistance des vis de l'embrayage de sécurité. 3.5.3 Calcul de la résistance du corps du demi-raccord 4. EFFET ÉCONOMIQUE DE 5. SÉCURITÉ ET RESPECT DE L'ENVIRONNEMENT DU PROJET. Annexe 18. Annexe 29. Annexe 310. Annexe 411. Annexe 5.

INTRODUCTION

Les ESP sont conçus pour pomper le fluide de formation des puits de pétrole et sont utilisés pour augmenter le prélèvement de fluide. Les unités appartiennent au groupe de produits II, type I selon GOST 27.003-83.

Version climatique de l'équipement submersible - 5, équipement électrique au sol - I GOST 15150-69.

Pour un fonctionnement fiable de la pompe, sa sélection correcte pour un puits donné est nécessaire. Lors de l'exploitation du puits, les paramètres de la planche, la zone de formation du fond de puits, les propriétés du fluide prélevé évoluent constamment : teneur en eau, quantité de gaz associé, quantité d'impuretés mécaniques, et par conséquent, il y a pas de prélèvement supplémentaire de fluide ou la pompe tourne à vide, ce qui réduit le temps de révision de la pompe. À l'heure actuelle, l'accent est mis sur des équipements plus fiables pour augmenter la période de révision et, par conséquent, réduire le coût de levage du liquide. Ceci peut être réalisé en utilisant des ESP centrifuges au lieu des SCH, car les pompes centrifuges ont une longue période de révision.

L'unité ESP peut être utilisée pour pomper des liquides contenant du gaz, du sable et des éléments corrosifs.

1. ANALYSE DES SCHÉMAS ET CONCEPTIONS EXISTANTS.

1.1. Objectif et données techniques de l'ESP.

Les installations de pompes centrifuges submersibles sont conçues pour le pompage des puits de pétrole, y compris le fluide de réservoir incliné contenant du pétrole, de l'eau et du gaz, et des impuretés mécaniques. En fonction du nombre de composants différents contenus dans le liquide pompé, les pompes des installations sont de résistance standard et accrue à la corrosion et à l'usure. Pendant le fonctionnement de l'ESP, où la concentration d'impuretés mécaniques dans le liquide pompé dépasse les 0,1 gramme de litre autorisés, un colmatage des pompes se produit, une usure intensive des unités de travail. En conséquence, les vibrations augmentent, l'eau pénètre dans le SEM à travers les joints mécaniques, le moteur surchauffe, ce qui entraîne la défaillance de l'ESP.

Désignation conventionnelle des installations :

ESP K 5-180-1200, U2 ESP I 6-350-1100,

Où U - installation, 2 - deuxième modification, E - entraîné par un moteur électrique submersible, C - centrifuge, N - pompe, K - résistance à la corrosion accrue, I - résistance à l'usure accrue, M - conception modulaire, 6 - groupes de pompes, 180, 350 - alimentation msut, 1200, 1100 - tête, m.w.st.

En fonction du diamètre de la chaîne de production, de la dimension transversale maximale de l'unité submersible, des ESP de différents groupes sont utilisés - 5,5 et 6. Installation du groupe 5 avec un diamètre transversal d'au moins 121,7 mm. Installations du groupe 5 a avec une dimension transversale de 124 mm - dans des puits d'un diamètre interne d'au moins 148,3 mm. Les pompes sont également divisées en trois groupes conditionnels - 5,5 a, 6. Les diamètres des boîtiers du groupe 5 sont de 92 mm, les groupes 5 a sont de 103 mm, les groupes 6 sont de 114 mm. Les caractéristiques techniques des pompes ETsNM et ETsNMK sont données en Annexe 1.

1.1.1.Informations historiques surdéveloppement de la méthode d'extraction.

Le développement des pompes sans tige dans notre pays a commencé avant même la révolution. Comme quand. Artyunov avec V.K. Domov a développé une unité de fond dans laquelle une pompe centrifuge était entraînée par un moteur électrique submersible. Les ingénieurs soviétiques, à partir des années 1920, ont proposé le développement de pompes à piston avec un moteur pneumatique à piston. L'une des premières pompes de ce type a été développée par M.I. Martsishevski.

Le développement d'une pompe de forage avec un moteur pneumatique a été poursuivi à Azinmash par V.I. Dokumentov. les pompes centrifuges de fond à entraînement électrique ont été développées dans la période d'avant-guerre par A.A. Bogdanov, A.V. Krylov, L.I. Navigateur. Des échantillons industriels de pompes centrifuges à entraînement électrique ont été développés dans un bureau d'études spécialisé pour les pompes sans tige. Cet organisme réalise tous les travaux sur les pompes sans tige de forage, notamment à vis, à membrane, etc.

L'industrie pétrolière et gazière, avec la découverte de nouveaux gisements, avait besoin de pompes pour extraire de grandes quantités de liquide du puits. Naturellement, la pompe à palettes la plus rationnelle, adaptée aux gros débits. Parmi les pompes à palettes, les pompes à roues centrifuges se sont généralisées, car elles donnaient une hauteur manométrique importante pour des débits de liquide et des dimensions de pompe donnés. L'utilisation généralisée des pompes centrifuges de fond de trou à entraînement électrique est due à de nombreux facteurs. Avec d'importants prélèvements de fluide du puits, les unités ESP sont les plus économiques et les moins exigeantes en main-d'œuvre pour la maintenance, par rapport à la production de compresseurs et au levage de liquide par d'autres types de pompes. Aux débits élevés, les coûts énergétiques de l'installation sont relativement faibles. L'entretien des unités ESP est simple, car seuls un poste de commande et un transformateur sont situés en surface, ce qui ne nécessite pas d'entretien constant.

L'installation de l'équipement ESP est simple, car la station de contrôle et le transformateur n'ont pas besoin de fondations. Ces deux unités de l'installation ESP sont généralement placées dans une cabine lumineuse.

1.1.2 Composition et exhaustivité du PSE

L'unité ESP se compose d'un groupe motopompe submersible (un moteur électrique avec protection hydraulique et une pompe), d'une ligne de câble (un câble plat rond avec un manchon d'entrée de câble), d'un tube de production, d'un équipement de tête de puits et d'un équipement électrique au sol : un transformateur et un poste de commande (appareil complet) (voir Figure 1.1 .). Le poste de transformation convertit la tension du réseau de terrain d'une valeur sous-optimale aux bornes du moteur électrique, en tenant compte des pertes de tension dans le câble. La station de contrôle permet de contrôler le fonctionnement des unités de pompage et sa protection dans des conditions optimales.

Une unité de pompage submersible, composée d'une pompe et d'un moteur électrique avec protection hydraulique et compensateur, est descendue dans le puits le long du tubage. La ligne de câble fournit l'alimentation électrique au moteur électrique. Le câble est attaché au tube avec des roues métalliques. Le câble est plat sur toute la longueur de la pompe et du protecteur, attaché à ceux-ci par des roues métalliques et protégé des dommages par des boîtiers et des pinces. Des vannes de contrôle et de vidange sont installées au-dessus des sections de la pompe. La pompe pompe le fluide hors du puits et le refoule à la surface à travers le tube de production (voir Figure 1.2.)

L'équipement de tête de puits assure la suspension sur la bride de tubage de la colonne de tubage avec une pompe électrique et un câble, l'étanchéité des tuyaux et du câble, ainsi que l'évacuation du fluide produit vers la canalisation de sortie.

Une pompe submersible, centrifuge, sectionnelle, multicellulaire ne diffère pas en principe des pompes centrifuges conventionnelles.

Sa différence est qu'il est sectionnel, à plusieurs étages, avec un petit diamètre d'étapes de travail - roues et aubes directrices. Les pompes submersibles produites pour l'industrie pétrolière contiennent de 1300 à 415 étages.

Les sections de la pompe reliées par des raccords à bride constituent un boîtier métallique. Fabriqué en tube d'acier de 5500 mm de long. La longueur de la pompe est déterminée par le nombre d'étages de fonctionnement, dont le nombre, à son tour, est déterminé par les principaux paramètres de la pompe. - livraison et pression. Le débit et la hauteur des étages dépendent de la section et de la conception du chemin d'écoulement (aubes), ainsi que de la vitesse de rotation. Dans le carter des sections de pompe, un ensemble d'étages est inséré, qui est un assemblage de roues et d'aubes directrices sur l'arbre.

Les roues sont montées sur un arbre sur une clavette en ajustement tournant et peuvent se déplacer dans le sens axial. Les aubes directrices sont sécurisées contre la rotation dans le boîtier de mamelon situé en haut de la pompe. Par le bas, la base de la pompe est vissée dans le boîtier avec des trous d'entrée et un filtre à travers lequel le liquide du puits pénètre dans le premier étage de la pompe.

L'extrémité supérieure de l'arbre de la pompe tourne dans les roulements du presse-étoupe et se termine par un talon spécial qui supporte la charge sur l'arbre et son poids à travers l'anneau élastique. Les forces radiales dans la pompe sont perçues par des paliers lisses installés à la base du mamelon et sur l'arbre de la pompe.