21. Электропривод бесштанговых установок для добычи нефти с электроцентробежными насосами (эцн)

Установки с ЭЦН используются для эксплуатации высокодебитных (400-500 ), а также горизонтальных и наклонных скважин.

Установка состоит из следующих основных элементов (рис.21.1).

Рис.21.1. Основные элементы бесштанговой насосной установки с ЭЦН

Погружной центробежный насос 3 с сетчатым фильтром и специальный погружной электродвигатель 1 (ПЭД) с гидрозащитой 2 подвешены на насосных трубах. Установка имеет также питающий кабель 5, прикреплённый к насосным трубам и намотанный на барабан 7, трансформатор 8 и станцию управления 9. В колонне труб выше насоса установлен обратный клапан 4, предназначенный для удерживания столба жидкости и облегчения условий последующего пуска. Выше обратного клапана установлен спускной клапан 6, обеспечивающий слив жидкости при подъеме агрегата. Серийно выпускаются ЭЦН большого количества типоразмеров с подачей от 40 до 500 м³ в сутки и напором от 400 до 1500 м.

Погружной электродвигатель ЭЦН представляет собой высокоскоростной трехфазный асинхронный двигатель на 3000 об/мин мощностью от 10 до 125 кВт в герметичном исполнении с короткозамкнутым ротором, помещенный в стальную трубу, заполненную трансформаторным маслом при избыточном давлении масла до 0,2 МПа, и рассчитанный для работы при температуре пластовой жидкости до 90 ⁰С. Двигатель имеет диаметры: 103, 117, 123, 130, 138 мм. Малый диаметр двигателя приводит к увеличению его длины, достигающей 7-8 метров. Питающее напряжение погружных электродвигателей имеет разброс, поэтому для питания таких установок применяют специальные трансформаторы, обеспечивающие регулирование напряжения.

Статор ПЭД состоит из отдельных магнитных пакетов, разделенных вставками из немагнитного материала. Двухполюсная обмотка статора выполнена общей для всех его секций. Ротор также состоит из отдельных секций, каждая из которых создает свою короткозамкнутую цепь. Между секциями ротора установлены промежуточные подшипники. Маловязкое масло циркулирует внутри двигателя под действием турбинки, насаженной на вал двигателя, что обеспечивает более интенсивное охлаждение двигателя с выравниванием температур. Для защиты погружного электродвигателя от пластовой жидкости применяется гидрозащита. Для управления электроприводом установки применяют различные виды станции управления, например, станции управления ШГС-5805, СУРС-1 (с частотным регулированием электропривода) и др.

Подвод электрической энергии к погружному электродвигателю осуществляется маслонефтестойким бронированным трехжильным плоским и круглым (в начале линии) кабелем с резиновой или полиэтиленовой изоляцией. Применение плоского кабеля на конечном участке линии обусловлено необходимостью уменьшить поперечные размеры погружного устройства.

Для питания ПЭД применяют специальные масляные (М) трансформаторы серии ТМП или ТМПН (ПН – погружные насосы), мощностью от 40 до 400 кВА.

При нескольких скважинах в кусте используют комплектную трансформа- торную подстанцию КТППН, содержащую несколько трансформаторов. К этой подстанции может быть подключено до 6 погружных электродвигателей.

Мощность погружного электродвигателя насосной установки с ЭЦН должна соответствовать параметрам выбранного насоса, а его подача и напор – оптимальному дебиту скважины и полному напору, требуемому для подъема жидкости.

Электродвигатель получает питание по кабельной линии достаточно большой длины (до 2 км) и относительно небольшого сечения. Поэтому фактический пусковой ток ПЭД обычно меньше паспортного значения пускового тока двигателя и фактический пусковой момент двигателя также ниже его номинальной величины. Поэтому после выбора погружного электродвигателя необходимо произвести его проверку по пусковому моменту M_ПУСК, исходя из условия

где - начальный момент сопротивления насоса, который не превышает значения (0,3÷0,35) М_ном. при наличии в устройстве обратного клапана, который удерживает столб жидкости над насосом, что облегчает условия пуска.

Удельный расход электроэнергии при добыче нефти центробежными погружными электронасосами выше, чем при добыче станками-качалками, что обусловлено более низким КПД самого центробежного насоса.