13.7 Пути соврешенстрвования конструкции уэцн

5.1. Опыт эксплуатации УЭЦН в скважинах показал недостаточную надежность отдельных узлов, влияющих на МРП.

По данным АНУ «Башнефть» в общем количестве ремонтов УЭЦН, которое примем за 100%, ремонтность узлов распределяется так:

насос -9,4%;

ПЭД -37,6%;

гидрозащита -6,0%;

кабель -26,0%;

прочие (не связанные с УЭЦН) - 21%.

Анализ структуры ремонтов в узлах показал, что наиболее аварийными деталями являются.

1-ступень насоса; 2-канал для отвода газа; 3-канал для отвода жидкости; 4-колокол; 5-камера разделения смеси; 6 специальный направляющий аппарат; 7-пропеллерное колесо; 8-вихревая ступень; 9-входное отверстие насоса

Рисунок 98-Газосепаратор

В ЭЦН: слом вала занимает 14,3%;

заклинивание рабочих колес – 28,6%.

В ПЭД: пробой изоляции статора – 80,5%;

сгорание токопровода – 11%;

заклинивание ротора – 3,8%.

В гидрозащите: износ торцового уплотнения – 74,5%;

В кабеле: электропробой в теле -46%;

электропробой в муфте -13,1%;

сгорание изоляции - 31,2%;

механические повреждения – 5,7%.

Приведенные данные показывают, что в УЭЦН есть точки приложения творческих сил и при курсовом и дипломном проектировании, можно решать вопросы повышения надежности отдельных узлов.

Каковы основные направления работы конструкторских организаций в области повышения надежности узлов УЭЦН?

а) Совершенствование гидрозащиты. Гирдрозащита, которую мы рассмотрели, позволила сократить количество ремонтов по этому узлу с 9 до 6%. Но и она имеет недостатки: например быстрый износ торцового уплотнения и резиновых диафрагм.

б) Применение обмоточных проводов ПЭД с лавсановой и фторопластовой изоляцией, отличающейся высокой диэлектрической прочностью.

в) Применение сверхпрочных материалов для колес и валов: никелевый чугун, пластмассы, сталь 38 ХН.

г) Продолжаются работы по повышению мощности, производительности и напора УЭЦН за счет повышения мощности. Это достигается секционированием.

д) Повышение скорости вращения валов насосов позволяет без принципиальных конструктивных изменений повысить производительность и напор УЭЦН.

Известны соотношения:

;

где Q, H, N, n – соответственно производительность, напор, мощность и число оборотов насоса.

Увеличение n до n₁ вызывает изменение всех параметров. Так, если бы серийный ЭЦН-200-800 с наружным диаметром =92 мм, числом ступеней 227, Q= 200 т/сут; Н=850 м.вод.ст., n=2850 об/мин. вращать со скоростью вдвое большей (5700 об/мин), то его параметры изменились бы так: Q=400 м³ /сут; Н=3400 м при том же кпд.

Для получения первоначального напора необходимо было бы иметь всего 57 ступеней.

13.8 Зарубежные образцы уэцн

Ведущим иностранным государством в области производства и эксплуатации УЭЦН является США, а там-фирма «РЭДА ПАМП», более 50 лет специализирующаяся на изготовлении ЭЦН. (РЭДА – русский электродвигатель Артюнова). Фирма выпускает более 700 типоразмеров насосов для колонн 4’’ (114 мм). 5’’ (140 мм), 6’’ (168 мм), 8’’ (219 мм), 10’’ (270 мм). Производительность насосов от 54 до 5840 м³/сут, мощность ПЭД от 46,6 до 618,6 кВт. Конструкция насоса представлена на рисунке 100.

С 1973 г. насосы фирмы «РЭДА» начали применяться на промыслах Союза.

Основные особенности оборудования РЭДА составляют:.

а) широкий диапазон использования по производительности, напору и диаметру колонны;

б) высокая надежность (межремонтный период эксплуатирующихся в АНК «Башнефть» установок достигает 729 суток). В АНК «Башнефть» эксплуатируется 41 установка РЭДА серий «А», «Б», «С». Серии «А» применяется для 5’’

колонн, производительность -350 м³/сут, напор – 1400 м, мощность ПЭД – 112 кВт. Серии «Б» для 5’’ скважин, производительность насосов 430 м³/сут, напор – 1400 м, мощность ПЭД – 136 кВт. Серии «С» для 6’’ скважин, производительность насосов 650 м³/сут, напор – 1100 м, мощность ПЭД – 161 кВт. Диаметр ПЭД серий «А» и «Б» - 101,6 мм, «С» - 123,8 мм.

1-головка; 2-насос; 3-кабель; 4-сепаратор газа; 5-изолятор; 6-предохранитель; 7-секционный двигатель

Рисунок 99-УЭЦН фирмы «РЭДА ПАМП».

1-головка; 2-удлинитель головки; 3-насадка вала; 4-верхний подшипник; 5-вкладыш; 6-компенсаторная труба; 7-гайка; 8-импелеер; 9-диффузор; 10-корпус; 11-вал; 12-нижний диффузор; 13-кольцо; 14-разрезное кольцо; 15-вкладыш; 16-фильтр; 17-манжета уплотнения; 18-основание; 19-муфта шлицевая; 20-соединительные болты

Рисунок 100-Насос фирмы «РЭДА ПАМП»

Каковы основные факторы, обеспечивающие работоспособность УЭЦН фирмы РЭДА?

а) применение высокопрочных материалов: ступени изготавливаются из нерезиста с очень гладкой чистой поверхностью; вал изготовляется из металла с допуском на кривизну 0,025 мм на 1м; изоляция обмотки выполняется из тефлона, допускающего работу при температуре 149 ; масло «РЭДА», заполняющее ПЭД (см. рисунок 101), имеет диэлектрическую прочность 25 кв;

1-кабель; 2-муфта; 3-кольцо; 4-стопорное кольцо; 5-упорная пята; 6-упорный подшипник; 7-вкладыш; 8-фланец кабеля; 9-соединительный болт; 10-вентиль дренажа и наполнения; 11-головка двигателя; 12-кабельный ввод; 13- предохранительный кожух; 14-упорная шайба; 15-гайка затяжка ротора; 16-статор; 17-вал; 18-корпус; 19-подшипник ротора; 20-ротор; 21-разразное кольцо; 22-опорный подшипник; 23-корпус фильтра; 24-рубашка холодильника; 25-камера фильтра; 26-основание двигателя; 27-заглушка вентиля; 28-заглушка отверстия трубки

Рисунок 101-Погружной двигатель фирмы «РЭДА ПАМП»

б) широкая возможность унификации и секционировании: все 700 типоразмеров могут быть собраны на базе 29 типов насосов;

в) конструкторское решение: применение сепаратора газа (см. рисунок 104); применение наряду с плавающими заторможенных колес, что позволило отказаться от опорной пяты; применение части рабочих колес со сверлениями для разгрузки осевого давления; использование высоконадежной гидрозащиты, состоящей из протектора и изолятора, с использованием тяжелой жидкости – фреона Е6, не смешивающегося с маслом РЭДА и пластовой жидкостью.

В протекторе 3 камеры (у наших – 2), кроме того, введен в конструкцию изолятор (см. рисунок 102 и 103). Кроме насосов «РЭДА» на промыслах Союза эксплуатируются УЭЦН фирмы «Байрон Джексона», отличающиеся от насосов «РЭДА» отсутствием изолятора, помещением фреона в протектор, соединением секций ПЭД дополнительной кабельной перемычкой снаружи.