Краткие сведения по добыче нефти установками электроприводного погружного центробежного насоса

Погружной электроцентробежный насос представляет собой агрегат, состоящий из специального погружного маслонаполненного электродви­гателя переменного тока, протектора, предохраняющего электродвигатель от проникновения в него окружающей жидкости, и центробежного много­ступенчатого насоса.

Насосы данного типа являются многоступенчатыми с последователь­ным соединением рабочих колес. При этом подача остается неизменной, равной подаче одного рабочего колеса, а напор насоса увеличивается прямо пропорционально числу рабочих колес и будет равен сумме напоров, раз­виваемых каждым рабочим колесом в отдельности. Жидкость поступает в насос через приемную сетку, расположенную в его нижней части. Сетка обеспечивает фильтрацию пластовой жидкости. Насос подает жидкость из скважины в НКТ.

Корпусы электродвигателя, протектора и насоса соединены между со­бой посредством фланцев. Валы имеют шлицевые соединения. В собран­ном агрегате электродвигатель расположен внизу, над ним – протектор, а над протектором – насос.

Электронасос спускается в скважину на насосно-компрессорных тру­бах и подвешивается на подвесной шайбе без дополнительного крепления в скважине. Питание двигателя электроэнергией осуществляется по плоско­му специальному нефтестойкому трехжильному кабелю в гибкой ленточной броне, который проходит через подвесную шайбу и крепится к насосным трубам металлическими поясами. На поверхности устанавливаются станция управления и повышающий трансформатор серии ТМПН.

Скважины, оборудованные установками погружных центробеж­ных электронасосов, выгодно отличаются от скважин, оборудованных глубинно-насосными установками. На поверхности нет механизмов с дви­жущимися частями, отсутствуют громоздкие станки-качалки и массивные фундаменты, необходимые для их установки. Скважину можно вводить в эксплуатацию сразу же после бурения в любой период года без больших затрат времени и средств на сооружение фундаментов и монтаж тяжелого оборудования.

С целью эффективного использования внутреннего диаметра обсадной колонны необходимо до минимума сократить зазор между ней и агрегатом. Минимально допустимый зазор, гарантирующий безаварийный спуск и подъ­ем оборудования, был найден и обоснован при помощи большого числа экс­периментов и результатов практики, которая показывает, что минимальный зазор может быть принят равным 6 мм. По внутреннему диаметру обсадных колонн и принятому зазору выбирают габарит насосного агрегата.

Колонна НКТ оборудуется обратным и сливным клапанами. Обратный клапан имеет запирающий элемент (седло-шар, конус-тарелка). Назначение обратного клапана – сохранять жидкость в колонне НКТ при остановках насоса, что позволяет не тратить время на заполнение труб при каждой остановке насоса. Кроме того, облегчается запуск установки. Запуск про­исходит при заполненной жидкостью НКТ, т.е. при большом напоре. Этот напор можно еще больше увеличить, закрыв на устье выкидную задвижку. При больших напорах и минимальных подачах центробежный насос требу­ет меньшей приводной мощности. Поэтому облегчается пусковой режим электродвигателя, особенно при больших глубинах подвески.

Наличие обратного клапана усложняет подъем насосных труб, т.к. при подъ­еме и развинчивании труб удерживаемая в них клапаном жидкость, разливаясь, будет попадать на мостки, инструмент, одежду работающих, резко ухудшая условия работы и увеличивая опасность для рабочих. К тому же присутствие жидкости существенно увеличивает вес поднимаемой колонны. Сливной клапан позволяет освободить колонну труб от жидкости перед подъемом агрегата из скважины. Когда жидкость появляется в последней поднятой трубе, в колонну труб сбрасывается ломик, который ломает сбивной ниппель клапана. Жидкость по открывшемуся отверстию переливается из труб в скважину.

Особенности конструкции элементов установки, условия их эксплуата­ции в агрессивной среде, при повышенной температуре, длительное время работы для осмотра и профилактических ремонтов всегда ставили перед разработчиками ряд сложных задач. При их решении, зачастую с активным участием эксплуатирующих организаций, были созданы эффективные высоконапорные ступени насоса, найдены материалы и технологические приемы изготовления валов значительной длины при малых диаметрах, точных прямолинейных корпусов.

Комплектность УЭЦН

В состав установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) входят (рис. 1):

1. Погружной асинхронный маслонаполненный электродвигатель с диа­
метром корпуса 103, 117, 123, 130 мм, мощностью от 16 до 250 кВт.
Электродвигатель предназначен для работы в качестве привода электро­
центробежного насоса. Электродвигатели изготавливаются как в односек-
ционном, так и двухсекционном исполнении.

В ОАО «Сургутнефтегаз» применяются:

– односекционные электродвигатели 103 габарита мощностью до 45 кВт, 117 габарита мощностью до 70 кВт, 123 габарита мощностью 90 кВт;

– электродвигатели двухсекционного исполнения 117 габарита мощно­стью от 90 до 220 кВт, 130 габарита мощностью 180, 230 и 250 кВт.

2. Гидрозащита однокорпусного типа или гидрозащита двухкорпусного
типа предохраняют внутреннюю полость погружного электродвигателя от по­
падания в нее пластовой жидкости и компенсируют тепловые расширения
масла и его расход. Существует вариант исполнения протектора «с усилен­
ным узлом пяты» для комплектования насосов без осевых пят с восприятием
осевой нагрузки от вала насоса осевой пятой протектора.

В ОАО «Сургутнефтегаз» применяются следующие основные типы гидрозащиты: 1Г51, МГ52, МГ62, МГ54, Г57, ГБ52, ПБ92, 1ПБ92, 2ПБ92, 3ПБ92, 4ПБ92, ГЗН92, ГЗН103, П92МНВ.

3. Входной модуль. В настоящее время в ОАО «Сургутнефтегаз» про­исходит переход к комплектованию УЭЦН без входного модуля. Забор жидкости происходит через приемное устройство, которое расположено в протекторе. Конструктивно приемное устройство выполнено как верхняя головка протектора с отверстиями для забора пластовой жидкости и за­щитной сеткой.

Рис. 1. Установка погружного электроцентробежного насоса:

1 – ПЭД; 2 – гидрозащита; 3 – вх. модуль; 4 – насос; 5 – кабель; 6 – станция управления; 7 – трансформатор

Для обеспечения стабильной работы насоса при содержании сво­бодного газа на входе в насос более 25% по объему в состав установки вместо входного модуля включают газосепаратор либо диспергатор.

Газосепаратор может эксплуатироваться совместно с гидрозащитой с приемным устройством. В этом случае газосепаратор выполняют без заборных отверстий.

4. Погружной электроцентробежный насос. Он может быть одноопор-
ного исполнения – для эксплуатации в обычных условиях, когда рабочие
ступени, как правило, изготавливаются из серого чугуна, так и двухопорно-
го – для эксплуатации в любых условиях, в том числе в условиях высокого
содержания механических примесей и агрессивности среды, в этом случае
рабочие ступени изготавливаются из специального никельсодержащего
чугуна марки «нирезист».

В ОАО «Сургутнефтегаз» применяются насосы 5, 5А и 6 габаритов.

5. Кабельный удлинитель с муфтой кабельного ввода предназначен
для сращивания с основным кабелем кабельной линии, подающим питаю­
щее напряжение от наземного оборудования к погружному электродвигате­
лю. Кабельный удлинитель, в сравнении с основным кабелем, воспринимает
большие тепловые воздействия, поэтому его, как правило, подбирают более
теплостойкого исполнения, чем основной кабель.

Основные исполнения кабельного удлинителя по температуре:

– на 120 °С (пластмассовая изоляция кабеля из блоксополимера про­пилена с этиленом, композиции полипропилена и т.д.);

– на 230 °С (резиновая изоляция типа ЕПДМ – этилен-пропилен-диеновый-мономерный каучук в свинцовой оболочке).

В зависимости от типа комплектуемого погружного электродвига­теля кабельные удлинители по сечению кабеля могут быть следующих типов:

– 3×10, 3×13, 3×16;

– основной кабель – 3×16, 3×25.

6. Станция управления предназначена для управления работой погруж­ной установки и ее защиты от нештатных режимов работы с погружными электродвигателями.

7. Трансформатор преобразует напряжение промысловой сети до ве­личины, обеспечивающей оптимальное напряжение на входе в электро­двигатель с учетом потерь напряжения в кабеле.