Vad består ecn av? Installation av en elektrisk centrifugalpump (uetsn)

ESP-schema

ESP - installation av en elektrisk dränkbar pump, i den engelska versionen - ESP (elektrisk dränkbar pump). När det gäller antalet brunnar där sådana pumpar fungerar är de sämre än SRP-enheter, men när det gäller volymen olja som produceras med deras hjälp är ESP:er oöverträffade. Cirka 80 % av all olja i Ryssland produceras med hjälp av ESP:er.

I allmänhet är ESP en vanlig pumpenhet, bara tunn och lång. Och han vet hur man arbetar i en miljö som kännetecknas av sin aggressivitet mot de mekanismer som finns i den. Den består av en dränkbar pumpenhet (motor med hydraulskydd + pump), kabelledning, slangsträng, brunnshuvudutrustning och ytutrustning (transformator och kontrollstation).

Huvudkomponenterna i ESP:n:

ESP (elektrisk centrifugalpump)- ett nyckelelement i installationen, som faktiskt lyfter vätskan från brunnen till ytan. Den består av sektioner, som i sin tur består av steg (styrningar) och ett stort antal pumphjul monterade på en axel och inneslutna i ett stålhölje (rör). Huvudegenskaperna hos ESP är flödeshastighet och tryckhöjd, så dessa parametrar finns i namnet på varje pump. Till exempel pumpar ESP-60-1200 60 m 3 /dag vätska med en lyfthöjd på 1200 meter.

SEM (sänkbar elmotor)är det näst viktigaste elementet. Det är en asynkron elmotor fylld med specialolja.

Skydd (eller vattentätning)- ett element placerat mellan elmotorn och pumpen. Separerar elmotorn fylld med olja från pumpen fylld med reservoarvätska och överför samtidigt rotationen från motorn till pumpen.

Kabel, genom vilken elektricitet tillförs den dränkbara motorn. Kabeln är bepansrad. På ytan och till djupet av pumpens nedstigning har den cirkulärt tvärsnitt (KRBK), och i området för den dränkbara enheten längs pumpen och det hydrauliska skyddet är den platt (KPBK).

Valfri utrustning:

gasavskiljare- används för att minska mängden gas vid pumpinloppet. Om det inte finns något behov av att minska mängden gas, används en enkel ingångsmodul, genom vilken brunnsvätskan kommer in i pumpen.

TMS– termmanometriskt system. Termometer och tryckmätare rullade till ett. Ger oss data om temperaturen och trycket i mediet där ESP:n som rinner ner i brunnen fungerar.

Hela denna installation monteras direkt när den sänks ner i brunnen. Den monteras sekventiellt nedifrån och upp, utan att glömma kabeln, som är fäst vid själva installationen och till slangen, på vilken allt hänger, med speciella metallbälten. På ytan matas kabeln till en step-up transformator (TMPN) och en kontrollstation installerad nära klustret.

Utöver de redan listade enheterna är kontroll- och dräneringsventiler installerade i slangsträngen ovanför den elektriska centrifugalpumpen.

backventil(KOSH - backkulventil) används för att fylla slangen med vätska innan pumpen startas. Den tillåter inte vätskan att rinna ner när pumpen stannar. Under pumpdrift är backventilen i öppet läge på grund av trycket underifrån.

Monteras ovanför backventilen dräneringsventil (KS), som används för att dränera vätska från slangen innan pumpen dras ut ur brunnen.

Elektriska dränkbara centrifugalpumpar har betydande fördelar jämfört med djupstavspumpar:

• Enkel markutrustning;
• Möjlighet till vätskeutvinning från brunnar upp till 15000 m 3 /dag;
• Möjligheten att använda dem i brunnar med ett djup på mer än 3000 meter;
• Hög (från 500 dagar till 2-3 år eller mer) ESP-driftöversynsperiod;
• Möjlighet att bedriva forskning i brunnar utan att lyfta pumputrustning;
• Mindre tidskrävande metoder för att ta bort vax från rörväggar.

Elektriska dränkbara centrifugalpumpar kan användas i djupa och lutande oljekällor (och även i horisontella sådana), i kraftigt vattnade brunnar, i brunnar med jod-bromidvatten, med hög salthalt i formationsvatten, för att lyfta salt- och syralösningar. Dessutom har elektriska centrifugalpumpar utvecklats och produceras för simultan-separat drift av flera horisonter i en brunn med 146 mm och 168 mm höljesträngar. Ibland används även elektriska centrifugalpumpar för att pumpa in saltvatten i en oljereservoar för att upprätthålla reservoartrycket.

Omfattningen av ESP är översvämmade, djupa och lutande brunnar med hög hastighet med en flödeshastighet på 10 ¸ 1300 m3/dag och en lyfthöjd på 500 ¸ 2000 m. Översynsperioden för ESP är upp till 320 dagar eller mer.

Enheter av modulära dränkbara centrifugalpumpar av UETsNM- och UETsNMK-typerna är designade för att pumpa oljebrunnsprodukter som innehåller olja, vatten, gas och mekaniska föroreningar. Enheter av UETsNM-typ har en konventionell design, medan de av UETsNMK-typ är korrosionsbeständiga.

Installationen (Figur 24) består av en dränkbar pumpenhet, en kabelledning som sänks ner i brunnen på röret och jordad elektrisk utrustning (transformatorstation).

Den dränkbara pumpenheten inkluderar en motor (en elmotor med hydrauliskt skydd) och en pump, ovanför vilken en back- och avtappningsventil är installerad.

Beroende på den maximala tvärgående dimensionen för den dränkbara enheten är installationerna indelade i tre villkorliga grupper - 5; 5A och 6:

· installationer av grupp 5 med en tvärgående dimension på 112 mm används i brunnar med en höljesträng med en innerdiameter på minst 121,7 mm;

· installationer av grupp 5A med en tvärgående dimension på 124 mm - i brunnar med en innerdiameter på minst 130 mm;

· installationer av grupp 6 med ett tvärmått på 140,5 mm - i brunnar med en innerdiameter på minst 148,3 mm.

ESP-tillämpningsvillkor för pumpade medier: vätska med en halt av mekaniska föroreningar som inte överstiger 0,5 g/l, fri gas vid pumpintaget inte mer än 25 %; vätesulfid högst 1,25 g/l; vatten inte mer än 99%; pH-värdet (pH) för formationsvattnet ligger inom 6 ¸ 8,5. Temperaturen i elmotorns placeringsområde är inte mer än + 90 ˚С (speciell värmebeständig version upp till + 140 ˚С).

Ett exempel på en kod för installationer - UETsNMK5-125-1300 betyder: UETsNMK - installation av en elektrisk centrifugalpump av modulär och korrosionsbeständig design; 5 - pumpgrupp; 125 - utbud, m3/dag; 1300 - utvecklat huvud, m vatten. Konst.

Figur 24 - Installation av en dränkbar centrifugalpump

1 - brunnshuvudutrustning; 2 - fjärranslutningspunkt; 3 - transformatorkomplex transformatorstation; 4 - avloppsventil; 5 - Backventil; 6 - huvudmodul; 7 - kabel; 8 - modul-sektion; 9 - pumpgasseparatormodul; 10 - initial modul; 11 - beskyddare; 12 - elektrisk motor; 13 - termmanometriskt system.

Figur 24 visar ett diagram över installationen av dränkbara centrifugalpumpar i en modulär design, som representerar en ny generation av utrustning av denna typ, som gör att du individuellt kan välja den optimala layouten för installationen för brunnar i enlighet med deras parametrar från ett litet antal av utbytbara moduler. ”, Moskva) ger optimalt urval av pumpen till brunnen, vilket uppnås genom närvaron av ett stort antal huvuden för varje tillförsel. Huvudavståndet mellan enheterna sträcker sig från 50 ¸ 100 till 200 ¸ 250 m, beroende på utbudet, i de intervaller som anges i tabell 6 i grunddata för installationerna.

Kommersiellt producerade ESP:er har en längd på 15,5 till 39,2 m och en vikt på 626 till 2541 kg, beroende på antalet moduler (sektioner) och deras parametrar.

I moderna installationer kan från 2 till 4 modulsektioner ingå. Ett paket med steg sätts in i sektionshuset, vilket är pumphjul och ledskovlar monterade på axeln. Antalet steg varierar från 152 ¸ 393. Inloppsmodulen representerar pumpens bas med intagshål och ett nätfilter genom vilket vätskan från brunnen kommer in i pumpen. På toppen av pumpen finns ett fiskehuvud med en backventil, till vilken slangen är fäst.

Tabell 6

Namn på installationer	Minsta (inre) diameter på produktionssträngen, mm	Tvärmått på installationen, mm	Tillförsel m3/dygn		Motoreffekt, kW	Gasavskiljare typ
UETsNMK5-80
UETsNMK5-125
UETsNM5A-160
UETsNM5A-250
UETsNMK5-250
UETsNM5A-400
UETsNMK5A-400
	144,3 eller 148,3	137 eller 140,5
UETsNM6-1000

Pump (ETsNM) - dränkbar centrifugal modulär flerstegs vertikal utförande.

Pumpar är också indelade i tre villkorliga grupper - 5; 5A och 6. Höljediametrar av grupp 5 ¸ 92 mm, grupp 5A - 103 mm, grupp 6 - 114 mm.

Pumpsektionsmodulen (Figur 25) består av ett hus 1 , skaft 2 , paket med steg (hjul - 3 och ledskenor - 4 ), övre lager 5 , nedre lager 6 , övre axiellt stöd 7 , huvuden 8 , grunder 9 , två kanter 10 (tjänar för att skydda kabeln från mekanisk skada) och gummiringar 11 , 12 , 13 .

Pumphjulen rör sig fritt längs axeln i axiell riktning och begränsas i rörelse av de nedre och övre ledskovlarna. Den axiella kraften från pumphjulet överförs till den undre textolitringen och sedan till ledskenans ansats. Delvis överförs den axiella kraften till axeln på grund av friktion av hjulet på axeln eller fastsättning av hjulet på axeln på grund av avsättning av salter i gapet eller korrosion av metaller. Vridmomentet överförs från axeln till hjulen med en mässingsnyckel (L62), som ingår i fläkthjulets spår. Nyckeln är placerad längs hela hjulenhetens längd och består av segment 400 - 1000 mm långa.

Figur 25 - Modulsektionspump

1 - ram; 2 - skaft; 3 - arbetshjul; 4 - styrapparater; 5 - övre lager; 6 - nedre lager; 7 - axiellt övre stöd; 8 - huvud; 9 - bas; 10 - kant; 11 , 12 , 13 - gummiringar.

Ledskovlarna är ledade med varandra längs de perifera delarna, i den nedre delen av huset vilar de alla på det nedre lagret 6 (bild 25) och bas 9 , och från ovan genom huset av det övre lagret är fastklämda i huset.

Impellers och ledskenor för standardpumpar är gjorda av modifierat grått gjutjärn och strålningsmodifierad polyamid, korrosionsbeständiga pumpar är gjorda av modifierat gjutjärn TsN16D71KhSh av typen "niresist".

Axlar av sektionsmoduler och ingångsmoduler för konventionella pumpar är gjorda av kombinerat korrosionsbeständigt höghållfast stål OZKh14N7V och är märkta "NZh" i slutet. "M".

Axlar av modul-sektioner av alla grupper av pumpar, med samma höljeslängder på 3, 4 och 5 m, är förenade.

Sektionsmodulernas axlar är anslutna till varandra, en sektionsmodul med ingångsmodulens axel (eller gasseparatoraxeln), ingångsmodulens axel med motorns hydroskyddsaxel är ansluten med splineskopplingar.

Anslutningen av modulerna till varandra och ingångsmodulen med motorn är flänsad. Tätning av anslutningar (förutom anslutningen av ingångsmodulen med motorn och ingångsmodulen med gasavskiljaren) utförs med gummiringar.

För att pumpa ut formationsvätska som innehåller mer än 25 % (upp till 55 %) fri gas vid pumpens ingångsmoduls rutnät, är en pumpmodul - gasseparator ansluten till pumpen (Figur 26).

Figur 26 - Gasavskiljare

1 - huvud; 2 - översättare; 3 - separator; 4 - ram; 5 - skaft; 6 - galler; 7 - styrapparater; 8 - Arbetshjul; 9 - skruv; 10 - lager; 11 - bas.

Gasavskiljaren är installerad mellan ingångsmodulen och sektionsmodulen. De mest effektiva gasseparatorerna är av centrifugaltyp, där faserna separeras inom området centrifugalkrafter. I detta fall koncentreras vätskan i den perifera delen och gasen koncentreras i den centrala delen av gasseparatorn och sprutas ut i ringen. Gasavskiljare i MNG-serien har ett gränsflöde på 250 ¸ 500 m3/dygn, en separationsfaktor på 90 % och en vikt på 26 till 42 kg.

Motorn i den dränkbara pumpenheten består av en elmotor och hydrauliskt skydd. Elmotorer (Figur 27) är nedsänkbara trefasiga ekorrburar bipolära oljefyllda konventionella och korrosionsbeständiga versioner av den förenade PED-serien och i den vanliga versionen av moderniseringen PED-serien L. Hydrostatiskt tryck i arbetsområdet är inte mer än 20 MPa. Märkeffekt från 16 till 360 kW, märkspänning 530 ¸ 2300 V, märkström 26 ¸ 122,5 A.

Bild 27 - PEDU-seriens elmotor

1 - koppling; 2 - lock; 3 - huvud; 4 - häl; 5 - axiallager; 6 - kabelingångsskydd; 7 - kork; 8 - kabelingångsblock; 9 - rotor; 10 - stator; 11 - filter; 12 - bas.

Hydroskydd (Figur 28) av SEM-motorer är utformat för att förhindra penetrering av formationsvätska i elmotorns inre kavitet, för att kompensera för förändringar i volymen av olja i den inre kaviteten på grund av temperaturen på elmotorn och för att överföra vridmoment från elmotoraxeln till pumpaxeln.

Figur 28 - Hydroskydd

a- öppen typ; b- stängd typ

MEN- övre kammaren; B- nedkamera; 1 - huvud; 2 - mekanisk tätning; 3 - övre bröstvårtan; 4 - ram; 5 - mitten av bröstvårtan; 6 - skaft; 7 - nedre bröstvårtan; 8 - bas; 9 - anslutningsrör; 10 - bländare.

Hydroskydd består antingen av ett skydd eller av ett skydd och en kompensator. Det finns tre versioner av hydroskyddet.

Den första består av skydd P92, PK92 och P114 (öppen typ) från två kammare. Den övre kammaren är fylld med en tung barriärvätska (densitet upp till 2 g/cm3, ej blandbar med formationsvätska och olja), den nedre kammaren är fylld med MA-SED-olja, vilket är samma som elmotorns hålrum . Kamrarna kommuniceras av ett rör. Förändringar i volymerna av det flytande dielektrikumet i motorn kompenseras genom överföringen av barriärvätskan i det hydrauliska skyddet från en kammare till en annan.

Den andra består av skydd P92D, PK92D och P114D (sluten typ), där gummimembran används, deras elasticitet kompenserar för förändringen i volymen av det flytande dielektrikumet i motorn.

Det tredje - hydrauliska skyddet 1G51M och 1G62 består av ett skydd placerat ovanför elmotorn och en kompensator fäst i botten av elmotorn. Det mekaniska tätningssystemet ger skydd mot inträngning av formationsvätska längs axeln in i elmotorn. Överförd effekt av hydrauliskt skydd 125 ¸ 250 kW, vikt 53 ¸ 59 kg.

Det termomanometriska systemet TMS-3 är utformat för automatisk styrning av driften av en dränkbar centrifugalpump och dess skydd mot onormala driftlägen (vid reducerat tryck vid pumpintaget och förhöjd temperatur på den dränkbara motorn) under brunnsdrift. Det finns underjordiska och markdelar. Kontrollerat tryckområde från 0 till 20 MPa. Drifttemperaturintervall från 25 till 105 ˚С.

Totalvikten är 10,2 kg (se figur 24).

Kabelledningen är en kabelenhet lindad på en kabeltrumma.

Kabelmonteringen består av huvudkabeln - en rund PKBK (kabel, polyetenisolering, bepansrad, rund) eller platt - KPBP (Figur 29), en platt kabel fäst vid den med en kabelinföringshylsa (förlängningskabel med en hylsa).

Figur 29 - Kablar

a- rund; b- platt; 1 - levde; 2 - isolering; 3 - skal; 4 - kudde 5 - rustning.

Kabeln består av tre kärnor, som var och en har ett isoleringsskikt och en mantel; kuddar gjorda av gummerat tyg och rustningar. Tre isolerade ledare av en rund kabel vrids längs en spirallinje, och ledarna i en platt kabel läggs parallellt i en rad.

KFSB-kabeln med PTFE-isolering är designad för drift vid omgivningstemperaturer upp till + 160 ˚С.

Kabelenheten har en enhetlig kabelgenomföring K38 (K46) av rund typ. I kopplingens metallhölje är plattkabelns isolerade kärnor hermetiskt förseglade med en gummitätning.

Plug-in klackar är fästa på de ledande ledningarna.

Den runda kabeln har en diameter på 25 till 44 mm. Platt kabelstorlek från 10,1x25,7 till 19,7x52,3 mm. Nominell bygglängd 850, 1000 ¸ 1800 m.

Kompletta enheter av typen ShGS5805 ger på- och avstängning av dränkbara motorer, fjärrkontroll från kontrollrummet och programstyrning, drift i manuellt och automatiskt läge, avstängning vid överbelastning och avvikelse av nätspänningen över 10 % eller under 15 % av märk-, ström- och spänningsstyrningen, samt en extern ljussignalering av en nödavstängning (inklusive med inbyggt termometriskt system).

Integrerad transformatorstation för dränkbara pumpar - KTPPN är designad för att leverera el och skydda elmotorer för dränkbara pumpar från enstaka brunnar med en kapacitet på 16 ¸ 125 kW inklusive. Märk högspänning 6 eller 10 kV, medelspänningsregleringsgränser från 1208 till 444 V (TMPN100 transformator) och från 2406 till 1652 V (TMPN160). Vikt med transformator 2705 kg.

Den kompletta transformatorstationen KTPPNKS är designad för strömförsörjning, styrning och skydd av fyra elektriska centrifugalpumpar med elmotorer 16 ¸ 125 kW för oljeproduktion i brunnkluster, strömförsörjning för upp till fyra elmotorer av pumpenheter och mobila strömavtagare under reparationsarbeten . KTPPNKS är designad för användning under förhållanden i Fjärran Nord och Västra Sibirien.

Leveransuppsättningen för installationen inkluderar: en pump, en kabelenhet, en motor, en transformator, en komplett transformatorstation, en komplett enhet, en gasseparator och en uppsättning verktyg.

ESP-anläggningen är ett komplext tekniskt system och trots den välkända driftprincipen för en centrifugalpump är det en kombination av element som är original i designen. Det schematiska diagrammet för ESP visas i fig. 6.1. Installationen består av två delar: mark och dränkbar. Jorddelen inkluderar en autotransformator 1; kontrollstation 2; ibland en kabeltrumma 3 och brunnshuvudutrustning 4. Den nedsänkbara delen inkluderar en rörsträng 5, på vilken den nedsänkbara enheten sänks ned i brunnen; pansarkabel 6 med tre kärnor, genom vilken matningsspänningen tillförs den dränkbara elmotorn och som är fäst vid rörsträngen med speciella klämmor 7.

Den dränkbara enheten består av en flerstegs centrifugalpump 8 utrustad med en sugskärm 9 och en backventil 10. Den dränkbara enheten inkluderar en dräneringsventil 11 genom vilken vätska dräneras från slangen när enheten lyfts. I den nedre delen är pumpen ledad med en hydraulisk skyddsenhet (skydd) 12, som i sin tur är ledad med en dränkbar motor 13. I den nedre delen har motorn 13 en kompensator 14.

Vätskan kommer in i pumpen genom ett nät i dess nedre del. Nätet tillhandahåller formningsvätskefiltrering. Pumpen tillför vätska från brunnen till slangen.

ESP-enheter i Ryssland är designade för brunnar med fodersträngar med en diameter på 127, 140, 146 och 168 mm. Två storlekar av dränkbara enheter finns tillgängliga för 146 och 168 mm höljessträngar. Den ena är utformad för brunnar med den minsta inre diametern (enligt GOST) av höljessträngen. I det här fallet har ESP-enheten också en mindre diameter, och följaktligen lägre gränsvärden för driftkarakteristiken (tryck, flöde, effektivitet).

Ris. 6.1. Schematiskt diagram av ESP:n:

1 - autotransformator; 2 - kontrollstation; 3 - kabeltrumma; 4 - brunnshuvudutrustning; 5 - slangsträng; 6 - bepansrad elektrisk kabel; 7 - kabelklämmor; 8 - dränkbar flerstegs centrifugalpump; 9 - pumpens mottagningsnät; 10 - backventil; 11 - avloppsventil; 12 - hydraulisk skyddsenhet (skyddare); 13 - dränkbar motor; 14 - kompensator

Varje installation har sin egen kod, till exempel UETsN5A-500-800, där följande beteckningar accepteras: en siffra (eller en siffra och en bokstav) efter ESP indikerar den minsta tillåtna innerdiametern på höljessträngen i vilken den kan sänkas, siffran "4" motsvarar en diameter på 112 mm , siffran "5" motsvarar 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm och "6A" - 148 mm; den andra siffran i koden indikerar pumpens nominella flöde (i m 3 / sU t) och den tredje - den ungefärliga tryckhöjden i m. Värdena för flöde och tryck är givna för drift på vatten.

Under de senaste åren har utbudet av tillverkade centrifugalpumpsinstallationer utökats avsevärt, vilket också återspeglas i koderna för den tillverkade utrustningen. Således har ESP-enheter tillverkade av ALNAS (Almetyevsk, Tatarstan) en stor bokstav "A" i chiffret efter inskriptionen "ESP", och enheter från Lebedyansky Mechanical Plant (JSC Lemaz, Lebedyan, Kursk-regionen) har en stor bokstav bokstaven "L" före inskriptionen "UESP". Enheter av centrifugalpumpar med en tvålagrig design av pumphjulet, avsedda för val av reservoarvätska med en stor mängd mekaniska föroreningar, har i sin kod "2" efter bokstaven "L" och före inskriptionen ESP (för Lemaz pumpar), bokstaven "D" efter inskriptionen "UETsN" (för pumpar "JSC "Borets"), bokstaven "A" före siffran för installationsstorleken (för pumpar ALNAS). Den korrosionsbeständiga versionen av ESP indikeras med bokstaven "K" i slutet av installationskoden, den värmebeständiga versionen indikeras med bokstaven "T". Utformningen av pumphjulet med extra virvelblad på den bakre skivan (Novomet, Perm) har bokstaven VNNP i pumpkoden.

6.3. Huvudkomponenterna i ESP-installationen, deras syfte och egenskaper

Centrifugalpumpar i borrhålet

Borrhålscentrifugalpumpar är flerstegsmaskiner. Detta beror främst på de låga tryckvärdena som skapas av ett steg (hjul och ledskovel). I sin tur bestäms små värden på trycket i ett steg (från 3 till 6-7 m vattenpelare) av de små värdena på pumphjulets ytterdiameter, begränsade av höljessträngens innerdiameter och dimensionerna på den använda borrhålsutrustningen - kabel, dränkbar motor, etc.

Utformningen av en borrhålscentrifugalpump kan vara konventionell och slitstark, samt ökad korrosionsbeständighet. Diametrarna och sammansättningen av pumpenheterna är i princip samma för alla pumpversioner.

Centrifugalpump i hålet av konventionell design är utformad för att extrahera vätska från en brunn med en vattenhalt på upp till 99 %. Mekaniska föroreningar i den pumpade vätskan bör inte vara mer än 0,01 mass% (eller 0,1 g / l), medan hårdheten hos mekaniska föroreningar inte bör överstiga 5 poäng enligt Mohs; vätesulfid - inte mer än 0,001%. Enligt kraven i tillverkarnas tekniska villkor bör innehållet av fri gas vid pumpintaget inte överstiga 25%.

Den korrosionsbeständiga centrifugalpumpen är utformad för att fungera när halten svavelväte i den pumpade formationsvätskan är upp till 0,125 % (upp till 1,25 g/l). Den slitstarka designen tillåter pumpning av vätskor med mekaniska föroreningar upp till 0,5 g/l.

Stegen placeras i hålet i den cylindriska kroppen i varje sektion. En sektion av pumpen kan rymma från 39 till 200 steg, beroende på deras monteringshöjd. Det maximala antalet steg i pumparna når 550 stycken.

Ris. 6.2. Schema för en borrhålscentrifugalpump:

1 - ring med segment; 2,3- släta brickor; 4,5- stötdämparbrickor; 6 - toppstöd; 7 - lägre stöd; 8 - axelstödfjäderring; 9 - fjärrbussning; 10 -bas; 11 - slitsad koppling.

Modulära ESP:er

För att skapa högtrycksborrhålscentrifugalpumpar måste många steg (upp till 550) installeras i pumpen. Samtidigt kan de inte rymmas i ett hus, eftersom längden på en sådan pump (15–20 m) gör det svårt att transportera, installera på en brunn och tillverka huset.

Högtryckspumpar är uppbyggda av flera sektioner. Kroppslängden i varje sektion är inte mer än 6 m. Kroppsdelarna i enskilda sektioner är förbundna med flänsar med bultar eller dubbar, och axlarna är förbundna med splinekopplingar. Varje sektion av pumpen har ett övre axiellt axellager, en axel, radiella axellager, steg. Endast den nedre delen har ett mottagningsnät. Fiskehuvud - endast den övre delen av pumpen. Sektioner av högtryckspumpar kan vara kortare än 6 m (typiskt 3,4 och 5 m pumphuslängder), beroende på antalet steg som ska placeras i dem.

Pumpen består av en inloppsmodul (fig. 6.4), en sektionsmodul (modul-sektioner) (fig. 6.3), en huvudmodul (fig. 6.3), en backventil och en avluftningsventil.

Det är tillåtet att minska antalet moduler-sektioner i pumpen, respektive komplettera den dränkbara enheten med en motor med den erforderliga effekten.

Modulernas anslutningar mellan varandra och ingångsmodulen med motorn är flänsade. Anslutningar (förutom anslutningen av ingångsmodulen till motorn och ingångsmodulen med gasavskiljaren) är tätade med gummiringar. Axlar av modul-sektioner är anslutna till varandra, modul-sektioner är anslutna till axeln på ingångsmodulen, axeln på ingångsmodulen är ansluten till axeln på motorns hydrauliska skydd med hjälp av splineskopplingar.

Axlar av modul-sektioner av alla grupper av pumpar, med samma höljeslängder på 3,4 och 5 m, är förenade. För att skydda kabeln från skador under tur och retur, finns avtagbara stålribbor på baserna av modulsektionen och modulhuvudet. Pumpens konstruktion tillåter användning av pumpgasseparatormodulen, som installeras mellan inloppsmodulen och sektionsmodulen, utan ytterligare demontering.

Tekniska egenskaper för vissa standardstorlekar av ESP för oljeproduktion, tillverkade av ryska företag enligt specifikationer, presenteras i tabell 6.1 och fig. 6.6.

Omfattningen av centrifugalpumpar i oljeproduktion är ganska stor: vid en flödeshastighet på 40-1000 m 3 /dag; för huvuden 740-1800 och (för hushållspumpar). Dessa pumpar är mest effektiva när de arbetar i brunnar med höga flöden. Det finns dock begränsningar för ESP på grund av brunnsförhållanden, såsom hög GOR, hög viskositet, hög halt av mekaniska föroreningar, etc.

Skapandet av pumpar och elmotorer i en modulär design gör det möjligt att mer exakt välja ESP till brunnens egenskaper när det gäller flödeshastigheter och tryck. Alla dessa faktorer, med hänsyn till ekonomisk genomförbarhet, bör beaktas vid val av metoder för drift av brunnar.

Dränkbara pumpenheter sänks ner i brunnen på slangar med följande diametrar: 60 mm vid vätskeflöde Q nr. upp till 150 m 3 /dag, 73 mm vid 150< Q» < 300 м 3 , - сут. 89 мм при Q e >> 300 m 3 /dag Designegenskaperna för ESP ges för vatten, och för specifika vätskor (olja) raffineras de med hjälp av korrelationskoefficienter. Det är tillrådligt att välja en pump enligt flödeshastigheter och tryck i området med högsta verkningsgrad av den minsta erforderliga effekten. ESP-enheter kan arbeta med vätskor som innehåller upp till 1,25 g/l H, S, medan konventionella enheter kan hantera vätskor som innehåller upp till 0,01 g/l H:S.

Konventionella pumpar rekommenderas för brunnar med ett innehåll av mekaniska föroreningar i den pumpade vätskan upp till 0,1 g/l; pumpar med ökad slitstyrka - för brunnar med ett innehåll i den pumpade vätskan på mer än 0,1 g/l, men inte mer än 0,5 g/l mekaniska föroreningar; pumpar med ökad korrosionsbeständighet - för brunnar med en vätesulfidhalt på upp till 1,25 g l och ett pH på 6,0-8,5.

Membranborrhålspumpenheter används för att välja aggressiva reservoarvätskor eller vätskor med ett betydande innehåll av mekaniska föroreningar (sand). De är elektriskt drivna deplacementpumpar.

ESP-enheten inkluderar en dränkbar elektrisk pumpenhet, som kombinerar en elmotor med hydrauliskt skydd och en pump; kabelledning nedsänkt i brunnen på lyftslangen; munutrustning typ OUEN 140-65 eller julgranar. AFK1E-65x14; kontrollstation och transformator, som installeras på ett avstånd av 20-30 och från brunnshuvudet. Ström tillförs motorn genom en kabelledning. Kabeln är fäst vid pumpen och slangen med metallremmar. Kontroll- och dräneringsventiler är installerade ovanför pumpen. Den pumpade vätskan från brunnen kommer till ytan genom slangsträngen. Den dränkbara elektriska pumpen, elmotorn och hydraulskyddet är sammankopplade med flänsar och dubbar. Pumpens, motorns och skyddets axlar har splines i ändarna och är förbundna med splinekopplingar.

ESP-tillämplighetskriterium:

• 1 Industrin tillverkar pumpar för vätskeutvinning på 1000 m3 per dygn med en fallhöjd av 900 m
• 2 Innehållet av svavelväte i de extraherade produkterna - upp till 0,01
• 3 Minsta producerat vatteninnehåll upp till 99 %
• 4 Innehållet av mekaniska föroreningar upp till 0,5
• 5 Gratis gasinnehåll högst 25 %

Tolkningen av symbolerna för installationerna ges på exemplet U2ETsNI6-350-1100.

U - installation; 2 (1) - ändringsnummer;

E - drivs av en dränkbar motor;

C - centrifugal;

H - pump;

Och - ökad slitstyrka (K - ökad korrosionsbeständighet);

• 6 (5; 5A) - installationsgrupp;
• 350 - pumptillförsel i optimalt läge för vatten i m 3 / dag;
• 1100 - tryck utvecklat av pumpen i meter vattenpelare.

Installationen av en dränkbar centrifugalpump inkluderar dränkbar utrustning och ytutrustning. Den dränkbara utrustningen inkluderar: en elektrisk pumpenhet, som sänks ner i brunnen under vätskenivån på slangsträngen (slangen). Den elektriska pumpenheten består av: en elmotor med hydrauliskt skydd, en gasseparator, en centrifugalpump samt en back- och avtappningsventil. Ytutrustning inkluderar: elektrisk utrustning för installationen och brunnshuvudsutrustning (stränghuvud och brunnshuvudanslutningar kopplade till en flödesledning). Elektrisk utrustning, beroende på det aktuella försörjningsschemat, inkluderar antingen en komplett transformatorstation för dränkbara pumpar (KTPPN), eller en transformatorstation (TP), en kontrollstation och en transformator. El tillförs från transformatorn till dränkmotorn via en kabelledning som består av en jordkabel och en huvudkabel med förlängning. Anslutningen av jordkabeln med kabelledningens huvudkabel utförs i en anslutningslåda, som installeras på ett avstånd av 3-5 meter från brunnshuvudet.

Sammanfattning (ryska) Sammanfattning (engelska) INTRODUKTION 1. ANALYS AV EXISTERANDE SCHEMA OCH DESIGN. 1.1 Syfte och tekniska data för ESP 1.1.1 Historisk bakgrund om utvecklingen av gruvmetoden. 1.1.2 Sammansättning och fullständighet av ESP. 1.1.3 Tekniska egenskaper hos SEM. 1.1.4 Huvudsakliga tekniska data för kabeln. 1.2. Kort genomgång av inhemska system och installationer. 1.2.1 Allmän information. 1.2.2 Dränkbar centrifugalpump. 1.2.3 Dränkbara motorer. 1.2.4 Vattenskydd av elmotorn. 1.3 Kort översyn av utländska system och installationer. 1.4. Analys av ESP-drift. 1.4.1 Analys av brunnsstocken. 1.4.2 Analys av ESP-fonden. 1.4.3 Vid inlämning. 1.4.4 Genom tryck. 1.5 Kort beskrivning av brunnar. 1.6 Analys av ESP-fel. 1.7. Analys av olycksfrekvensen för ESP-fonden. 2. PATENTSTUDIE. 2.1 Patentstudie. 2.2 Motivering av den valda prototypen. 2.3 Kärnan i moderniseringen. 3. BERÄKNINGSDEL. 3.1. Beräkning av ESP-steget. 3.1.1. Beräkning av pumphjulet. 3.1.2. Beräkning av styrapparaten. 3.2 Verifieringsberäkning av nyckelanslutningen. 3.3 Verifieringsberäkning av splineanslutning. 3.4 Beräkning av ESP-axeln. 3.5 Styrkeberäkning 3.5.1 Styrkeberäkning av pumphuset. 3.5.2 Hållfasthetsberäkning av säkerhetskopplingens skruvar. 3.5.3 Hållfasthetsberäkning av halvkopplingskroppen 4. EKONOMISKA EFFEKT FRÅN 5. PROJEKTETS SÄKERHET OCH MILJÖVÄNLIGT. Bilaga 18. Bilaga 29. Bilaga 310. Bilaga 411. Bilaga 5.

INTRODUKTION

ESP:er är utformade för att pumpa formationsvätska från oljekällor och används för att öka vätskeuttaget. Enheterna tillhör produktgrupp II, typ I enligt GOST 27.003-83.

Klimatversion av dränkbar utrustning - 5, jord elektrisk utrustning - I GOST 15150-69.

För tillförlitlig drift av pumpen krävs dess korrekta val för en given brunn. Under driften av brunnen förändras brädets parametrar, bottenhålsbildningszonen, egenskaperna hos den uttagna vätskan ständigt: vatteninnehåll, mängden associerad gas, mängden mekaniska föroreningar, och som ett resultat finns det inget ytterligare uttag av vätska eller pumpen går på tomgång, vilket minskar pumpens översynsperiod. För närvarande läggs tonvikten på mer tillförlitlig utrustning för att öka översynstiden och som ett resultat av detta minska kostnaderna för att lyfta vätskan. Detta kan uppnås genom att använda centrifugal-ESP istället för SCH, eftersom centrifugalpumpar har en lång översynstid.

ESP-enheten kan användas för att pumpa ut vätskor som innehåller gas, sand och korrosiva element.

1. ANALYS AV EXISTERANDE SYSTEM OCH DESIGN.

1.1 Syfte och tekniska data för ESP.

Installationer av dränkbara centrifugalpumpar är utformade för att pumpa ut oljekällor, inklusive lutande reservoarvätska som innehåller olja, vatten och gas, och mekaniska föroreningar. Beroende på antalet olika komponenter som finns i den utpumpade vätskan har anläggningarnas pumpar ordinär och ökad korrosions- och slitstyrka. Under driften av ESP, där koncentrationen av mekaniska föroreningar i den pumpade vätskan överstiger de tillåtna 0,1 gram liter, uppstår igensättning av pumparna, intensivt slitage av arbetsenheterna. Som ett resultat ökar vibrationerna, vatten kommer in i SEM genom de mekaniska tätningarna, motorn överhettas, vilket leder till fel på ESP.

Konventionell beteckning av installationer:

ESP K 5-180-1200, U 2 ESP I 6-350-1100,

Där U - installation, 2 - sekunders modifiering, E - drivs av en dränkbar elmotor, C - centrifugal, N - pump, K - ökad korrosionsbeständighet, I - ökad slitstyrka, M - modulär design, 6 - grupper av pumpar, 180, 350 - försörjning msut, 1200, 1100 - huvud, m.w.st.

Beroende på produktionssträngens diameter, den maximala tvärgående dimensionen för den nedsänkbara enheten, ESPs av olika grupper används - 5,5 och 6. Installation av grupp 5 med en tvärgående diameter på minst 121,7 mm. Installationer av grupp 5 a med ett tvärmått på 124 mm - i brunnar med en innerdiameter på minst 148,3 mm. Pumpar är också indelade i tre villkorliga grupper - 5,5 a, 6. Diametrarna för fallen i grupp 5 är 92 mm, grupperna 5 a är 103 mm, grupperna 6 är 114 mm. Tekniska egenskaper för ETsNM- och ETsNMK-pumpar ges i bilaga 1.

1.1.1. Historisk information omutveckling av extraktionsmetoden.

Utvecklingen av stavlösa pumpar i vårt land började redan före revolutionen. När A.S. Artyunov tillsammans med V.K. Domov utvecklade en borrhålsenhet där en centrifugalpump drevs av en dränkbar elmotor. Sovjetiska ingenjörer, som började på 1920-talet, föreslog utvecklingen av kolvpumpar med en pneumatisk kolvmotor. En av de första sådana pumparna utvecklades av M.I. Martsishevsky.

Utvecklingen av en borrhålspump med en luftmotor fortsatte i Azinmash av V.I. Dokumentov. centrifugalpumpar i borrhål med elektrisk drivning utvecklades under förkrigstiden av A.A. Bogdanov, A.V. Krylov, L.I. Navigatör. Industriella prover av centrifugalpumpar med elektrisk drivning utvecklades i ett speciellt designkontor för stavlösa pumpar. Denna organisation utför allt arbete på borrhålsstavlösa pumpar, inklusive skruv, membran, etc.

Olje- och gasindustrin, med upptäckten av nya fyndigheter, behövde pumpar för att utvinna stora mängder vätska från brunnen. Naturligtvis den mest rationella skovelpumpen, anpassad för höga flöden. Av skovelpumparna har pumpar med centrifugalhjul fått stor spridning, eftersom de gav stor lyfthöjd för givna vätskeflöden och pumpdimensioner. Den utbredda användningen av elektriskt drivna borrhålscentrifugalpumpar beror på många faktorer. Med stora vätskeuttag från brunnen är ESP-enheter de mest ekonomiska och minst arbetskrävande för underhåll, jämfört med kompressorproduktion och vätskelyft med andra typer av pumpar. Vid höga flöden är energikostnaderna för installationen relativt små. Underhåll av ESP-enheter är enkelt, eftersom endast en kontrollstation och en transformator finns på ytan, vilket inte kräver konstant underhåll.

Installation av ESP-utrustning är enkel, eftersom kontrollstationen och transformatorn inte behöver fundament. Dessa två enheter i ESP-installationen placeras vanligtvis i ett ljusbås.

1.1.2 Sammansättning och fullständighet av ESP

ESP-enheten består av en dränkbar pumpenhet (en elmotor med hydraulskydd och en pump), en kabelledning (en rund platt kabel med en kabelgenomföringshylsa), en slangsträng, brunnshuvudutrustning och jordad elektrisk utrustning: en transformator och en kontrollstation (komplett enhet) (se figur 1.1 .). Transformatorstationen konverterar spänningen i fältnätverket till ett suboptimalt värde vid elmotorns terminaler, med hänsyn tagen till spänningsförlusterna i kabeln. Kontrollstationen ger kontroll över driften av pumpenheter och dess skydd under optimala förhållanden.

En dränkbar pumpenhet, bestående av en pump och en elmotor med hydrauliskt skydd och en kompensator, sänks ned i brunnen längs slangen. Kabelledningen ger strömförsörjning till elmotorn. Kabeln är fäst vid slangen med metallhjul. Kabeln är platt längs pumpens och skyddets längd, fäst vid dem med metallhjul och skyddad från skador av höljen och klämmor. Kontroll- och avtappningsventiler är installerade ovanför pumpsektionerna. Pumpen pumpar ut vätska ur brunnen och levererar den till ytan genom slangsträngen (se figur 1.2.)

Brunnshuvudutrustningen tillhandahåller upphängning på rörsträngens höljesfläns med en elektrisk pump och kabel, tätning av rör och kabel, samt avlägsnande av den producerade vätskan till utloppsrörledningen.

En dränkbar, centrifugal, sektions-, flerstegspump skiljer sig inte i princip från konventionella centrifugalpumpar.

Skillnaden är att den är sektionerad, flerstegs, med en liten diameter av arbetssteg - pumphjul och ledskovlar. Dränkbara pumpar tillverkade för oljeindustrin innehåller från 1300 till 415 steg.

De sektioner av pumpen som är förbundna med flänsanslutningar är ett metallhölje. Tillverkad av stålrör 5500 mm långt. Pumpens längd bestäms av antalet driftssteg, vars antal i sin tur bestäms av pumpens huvudparametrar. - leverans och tryck. Flödet och höjden på stegen beror på tvärsnittet och utformningen av flödesvägen (bladen), samt på rotationshastigheten. I pumpsektionernas hölje är ett paket med steg infört, vilket är en sammansättning av pumphjul och ledskovlar på axeln.

Pumphjulen är monterade på en axel på en fjädernyckel i löppassform och kan röra sig i axiell riktning. Ledskovlarna är säkrade mot rotation i nippelhuset som är placerat på toppen av pumpen. Underifrån skruvas pumpbasen in i huset med inloppshål och ett filter genom vilket vätska från brunnen kommer in i pumpens första steg.

Den övre änden av pumpaxeln roterar i packboxens lager och avslutas med en speciell häl som tar belastningen på axeln och dess vikt genom fjäderringen. Radiella krafter i pumpen uppfattas av glidlager installerade vid basen av nippeln och på pumpaxeln.