Эксплуатация скважин электроцентробежными насосами

Электроцентробежная насосная установка - комплекс оборудования для механизированной добычи жидкости через скважины с помощью центробежного насоса, непосредственно соединенного с погружным электродвигателем. ЭЦН для нефтяных скважин включает

• центробежный насос с 50-600 ступенями;

• асинхронный электродвигатель, заполненный специальным диэлектрическим маслом;

• протектор, предохраняющий полость электродвигателя от попадания пластовой среды;

• кабельную линию, соединяющую электродвигатель с трансформатором и станцией управления.

С

тупень центробежного насоса содержит направляющий аппарат с рабочим колесом (рис.2). Направляющие аппараты стянуты в цилиндрическом корпусе насоса, а рабочие колеса зафиксированы шпонкой на валу, подвешенном на осевой опоре и вращающемся в концевых промежуточных радиальных опорах. Детали отливаются из спец. чугуна, бронзы, коррозионно- и абразивостойких сплавов и полимерных материалов. Для уменьшения попадания в насос свободного газа перед ним устанавливается гравитационный, гидроциклонный или центробежный (центрифуга) газосепаратор.

Электродвигатель состоит из статора, содержащего цилиндрический корпус с запрессованными пакетами электротехнической стали, в пазах которых размещена обмотка, и подвешенного на осевой опоре ротора с закрепленными на валу стальными пакетами , где размещена короткозамкнутая обмотка типа “беличье колесо”; между пакетами расположены радиальные опоры.

Протектор содержит

• Уплотнение вала (торцевое, набивное, эластичное),

• систему компенсации температурного расширения масла, в некоторых случаях гидравлический затвор с жидкостью большой плотности, чем скважинная среда и нейтральной по отношению к ней и маслу электродвигателя.

Трехжильный бронированный плоский или круглый кабель большого сечения имеет герметичный ввод в электродвигатель и соединяет последний через трансформатор со станцией управления. Станция осуществляет управление, контроль и электрическую защиту ЭЦН от короткого замыкания, перегрузки, срыва подачи напряжения, снижения сопротивления изоляции.

Т

рансформатор преобразует напряжение сети в рабочее, имеет ступенчатую регулировку для подбора режима работы. Применяются также преобразователи частоты для бесступенчатой регулировки частоты вращения ЭЦН и датчики давления и темп-ры электродвигателя, передающие сигнал об отклонении этих параметров от безопасных значений по силовому кабелю или сигнальной жиле.

Длина ЭЦН 25-30м. При длине центробежного насоса и электродвигателя св. 5-8 м (в зависимости от диаметра) они состоят из отд. секций для удобства транспортировки и монтажа, ЭЦН монтируется в вертикальном положении непосредственно в процессе спуска в скважину. Корпуса секций соединяют фланцами, валы - шлицевыми муфтами. Установка опускается на заданную глубину на насосно-компрессорных трубах, подвешенных к устьевой арматуре с герметичным вводом кабельной линии в скважину. Кабельная линия крепится к насосно-компрессорным трубам снаружи поясами. При работе ЭЦН продукция подается на поверхность по насосно-компрессорным трубам. Реже применяют ЭЦН без насосно-компрессорных труб с пакером, подвеской на кабель-канате и подачей продукции по обсадной колонне. Производительность ЭЦН для нефтяных скважин от 15-20 до 1400-2000 м³/сут, напор до 2500-3000м, мощность электродвигателя до 500 кВт, напряжение до 2000В, температура откачиваемой среды 180⁰ С, давление до 25 Мпа.

ЭЦН для воды содержит заполненный водой электродвигатель и насос с 5-50 ступенями. Производительность его до 3000 м³/ сут, напор до 1500 м, мощность электродвигателя до 700 кВт, напряжение 3000В, температура воды до 40⁰ С.

Эксплуатация скважин с помощью штанговых глубинно-насосных установок (ШГН). Наземное оборудование штанговых глубинонасосных установок.

Ш танговая насосная установка- комплекс оборудования для механизированной добычи жидкости через скважины с помощью штангового насоса, приводимого в действие СТАНКОМ-КАЧАЛКОЙ. Штанговый насос (рис.5) опускается в скважину ниже уровня жидкости и состоит из

• цилиндра,

• плунжера, соединенного со штангой,

• клапанов всасывающих и нагнетательных

• Цилиндр невставного штангового насоса опускается на колонне насосно-компрессорных труб, а плунжер - на колонне штанг внутри насосно-компрессорных труб;

• ц илиндр вставного штангового насоса опускается вместе с плунжером на штангах и закрепляется на замковой опоре, установленной на конце насосно-компрессорных труб или на пакере;

• штанговый насос большого диаметра опускается целиком на колонне насосно-компрессорных труб и соединяется с колонной штанг через сцепное устройство.

Существует также:

• штанговые насосы с подвижным цилиндром и неподвижным плунжером,

• с двумя ступенями сжатия (для откачки сильно газированных нефтей), с двумя цилиндрами и плунжерами (для одновременной откачки из двух горизонтов),

• с камерой разрежения (для высоковязких нефтей) и др.

Ш танги (металлические стержни с резьбовыми головками) соединяются в колонну с помощью муфт. Длина штанги 8-10 м, диаметр 12,7 -28,6 мм. Используются также полые неметаллические (стеклопластик) штанги или непрерывные колонны штанг, наматываемые при подъеме на барабан. Длина колонны до 2500м. При длине свыше 1000м колонна штанг делается ступенчатой, с увеличивающимся кверху диаметром для уменьшения массы и достижения равнопрочности.

Станок-качалка преобразует вращение вала двигателя в возвратно-поступательное движение, передаваемое колонне штанг через гибкую (канатную, цепную) подвеску и полированный шток. Применяются в основном

• механические редукторно-кривошипные,

• балансирные (одно- и двухплечевые) и

• безбалансирные, а также

• башенные и

• гидравлич.еские станки-качалки.

Максимальная длина хода точки подвеса штанг 1-6 м (башенные до 12 м), максимальная нагрузка 1-20 тс, частота ходов в минуту от 5 до 15. Используют электрические, реже газовые двигатели ( на нефтяном газе от скважины) мощностью до 100 кВт.

Станция управления ШГН обеспечивает пуск, установку, защиту от перегрузок, а также периодическую работу.

Дополнительное оборудование ШГН.:

• якорь для предотвращения перемещений нижнего конца насосно-компрессорных труб;

• хвостовик - колонна насосно-компрессорных труб малого диаметра (25-40 ниже насоса для выноса воды;

• газовые и песочные якори для защиты насоса от попадания свободного газа и абразивных механических примесей;

• штанговые протекторы (полимерные или с катками) для уменьшения износа труб и штанговых муфт в наклонных скважинах;

• скребки на штангах для удаления парафиновых отложений с насосно-компрессорных труб:

• динамограф, показывающий зависимость нагрузки от перемещения точки подвеса штанг, для технической диагностики узлов ШГН.

Продукция скважины (нефть, вода) подается на поверхность по насосно-компрессорным трубам, обсадной колонне, либо по полым штангам. Производительность при постоянной откачке до 300 м³/сут.

Винтовая насосная установка – комплекс устройств для перемещения жидкости; состоит из винтового насоса и двигателя. Скважинная винтовая насосная установка – одновинтовой насос с погружным электродвигателем и системой токоподвода, аналогичной применяемой в электроцентробежных насосных установках (могут также применяться гидродвигатели вращательного движения – турбинные, винтовые).

Подземный ремонт скважин.

Комплекс работ, связанных с устранением неполадок с подземным оборудованием и стволом скважины и воздействием на призабойные зоны пластов, называется подземным ремонтом.

Продолжительность простоев действующего фонда скважин с связи с ремонтными работами учитывается коэффициентом эксплуатации, который представляет собой отношение времени фактической работы скважины к их общему календарному времени за месяц или год.

• текущий

• капитальный

К текущему ремонту скважин (ТРС) относятся:

• смена насоса,

• ликвидация обрыва или отвинчивания насосных штанг и труб,

• смена насосно-компрессорных труб или штанг,

• изменение глубины погружения подъемных труб,

• очистка и смена песочного якоря,

• очистка скважин от песчаных пробок,

• удаление со стенок труб парафина, солей и др.

Эти работы выполняются специализированными бригадами по текущему ремонту скважин, организуемыми на каждом предприятии по добыче нефти и газа. Бригады по текущему ремонту работают по вахтно, в состав их входят три человека:

• старший оператор

• и оператор работают у устья скважины,

• машинист - на лебедке подъемного механизма.

Более сложные работы, связанные

• с ликвидацией аварий с подземным оборудованием,

• исправлением поврежденных эксплуатационных колонн,

• изоляцией притоков вод в скважину,

• переходом на другой эксплуатационный горизонт,

• обработкой призабойных зон пластов и др.,

относятся к категории капитального ремонта скважин (КРС).

Подземный ремонт скважин выполняется с помощью комплекса оборудования, состоящего из подъемных и транспортных средств, инструмента для выполнения ручных операций, средств механизации, оборудования по чистке скважины и др.