2763.Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти и газа

ков качения; заменяют изношенные манжеты, уплотнительные кольца, прокладки; исправляют шпоночные пазы валов и зачищают зубья шестерен; заменяют изношенные крепления и стопорные детали; после сборки и смены смазки регулируют легкость вращения редуктора.

Капитальный ремонт, кроме работ, перечисленных при текущем ремонте, предусматривает полную разборку узлов и их ремонт.

Капитальный ремонт станков-качалок выполняется специализированными ремонтно-монтажными бригадами узловым методам. При этом узел, имеющий негодные детали, заменяют новым или отремонтированным. Замененный узел передают в ремонтную базу для восстановления. Посадочные и присоединительные размеры станков-качалок существующих типов выполняются в пределахдопусков, адеталиииглывзаимозаменяемы.

Ремонтно-механические мастерские или базы для этой цели должны иметь запасные узлы всех типоразмеров, находящихся

вэксплуатации.

5.5.Оборудование скважин с установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН)

Вкомплект установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) (рис. 5.49) входят:

– электроцентробежный насос (ЭЦН);

– погружной электродвигатель;

– кабель для установок с ЭЦН;

– гидрозащита установок ЭЦН;

– станция управления.

Эксплуатация скважин погружными электроцентробежными насосами имеет как преимущества, так и недостатки. Ранее рассматриваемый способ эксплуатации скважин штанговыми насосами не позволяет эксплуатировать высокодебитные скважины, требуется громоздкое наземное оборудование, высокая вероятность обрыва штанг, особенно в наклонных и горизонтальных скважинах. Станок-качалка требует специального об-

141

служивания. У скважин, оборудованных электроцентробежными насосами, упомянутые недостатки отсутствуют. При добыче нефти глубинными агрегатами (ЭЦН) возникают свои проблемы. Например, подача электроэнергии к двигателю насоса

спомощью кабеля на большую глубину затруднительно. Пространство между насосно-компрессорными трубами и эксплуатационной колонной достаточно небольшое, что ограничивает сечение кабеля. Несмотря на недостатки способа добычи нефти

спомощью электроцентробежного насоса, больше половины нефти в России и за рубежом добывается этим способом. Установки ЭЦН способны обеспечить добычу жидкости из скважин в объеме до 2000 кубических метров в сутки и создать напор до 3000 метров водяного столба.

Рис. 5.49. Установка ЭЦН

142

Насосный агрегат в собранном виде спускается в скважину с помощью насосно-компрессорных труб. Нефть из пласта нефтяной залежи через перфорационные отверстия поступает в эксплуатационную колонну, по которой поднимается до погружного агрегата. Так как двигатель расположен в самом нижнем положении, то нефть (жидкость) протекает около двигателя, протектора, после чего через специальную сетку попадает на прием насоса. При такой компоновке двигатель охлаждается нефтью (жидкостью).

Погружной центробежный насос

Центробежный насос (рис. 5.50) выполнен в виде модульной многоступенчатой секционной конструкции вертикального исполнения.

Рис. 5.50. Электропогружной агрегат

Каждая ступень состоит из направляющего аппарата и рабочего колеса, насаженного на общий вал всех ступеней секции. Рабочие колеса крепятся к валу общей шпонкой, а направляющие аппараты крепятся к корпусу насоса. Погружной насос по принципу действия не отличается от обычных центробежных

143

насосов. Многочисленные колеса, насаженные на вал, представляют собой ротор, а направляющие аппараты – статор насоса. Жидкость (нефть), попадая через сетку насоса в центр первого колеса, отбрасывается на периферию, приобретая кинетическую энергию, устремляется по направляющему аппарату в центр второго рабочего колеса. Каждое колесо в зависимости от диаметра корпуса насоса развивает напор от 3,8 до 6,8 м. Таким образом, напор, создаваемый вращением колес, преобразуется

вдавление. Основные параметры ЭЦН: например, ЭЦНМ5–200– 800 (модульный) – здесь последние цифры обозначают величину подъема водяного столба от насоса на поверхность в метрах. Вторая цифра указывает на подачу насоса в м³/cут. Первая цифра обозначает диаметр эксплуатационной колонны в дюймах,

вкоторую может быть спущен данный насос. К паспорту каждого поставляемого заводом насоса прилагается напорная характеристика данного насоса, испытанного на воде.

Погружной электродвигатель

Погружной электродвигатель (ПЭД) имеет специальную конструкцию вертикального исполнения и представляет собой асинхронный двигатель трехфазного тока в герметичном исполнении, заполненный маслом (рис. 5.51). Длина его в зависимости от мощности может быть от 0,5 до 10 м. Статор двигателя

Рис. 5.51. Погружной электродвигатель

144

собран из активных пакетов статорного железа и немагнитных секций, чередующихся между собой. Обмотка статора выполнена из масло- и теплостойких материалов. Ротор двигателя также состоит из нескольких секций (пакетов), которые имеют самостоятельную обмотку. Между роторными секциями смонтированы промежуточные подшипники. Двигатели выпускаются мощностью от 12 до 125 кВт с диаметром от 103 до 123 мм.

Узел гидрозащиты

Узел гидрозащиты состоит из протектора и компенсатора

(рис. 5.52).

Рис. 5.52. Узел гидрозащиты: а – протектор; б – компенсатор

Протектор служит для защиты электродвигателя от попадания в него жидкости из скважины через неплотности сальника насоса. Протектор также снабжает упорные подшипники насоса

145

специальной смазкой. Протектор состоит из двух частей, – верхней (камера густого масла) и нижней (камера жидкого масла). В верхней камере помещены поршень с пружиной. В корпусе протектора под поршнем имеется отверстие, через которое гидростатическое давление из скважины передается на поршень. В процессе работы насоса густое масло через перепускной клапан выжимается поршнем в нижнюю камеру насоса для смазки подшипников и расходуется через сальник насоса. Жидкое масло из нижней камеры протектора поступает в электродвигатель. Запас масла рассчитан на работу насоса в течение не менее шести месяцев. Кроме протектора к нижней части двигателя присоединяют компенсатор для регулирования объема масла в двигателе. Во время работы двигателя масло в нем нагревается и соответственно расширяется. При расширении масло перетекает в эластичный элемент компенсатора, при охлаждении двигателя происходит обратный процесс. В настоящее время некоторые электропогружные агрегаты без подъема на поверхность работают более года.

Бронированный кабель (КПБК, КПБП)

Погружной агрегат собирают на устье скважины, через специальный кабельный ввод подсоединяют к двигателю трехжильный бронированный кабель. В собранном виде спускают установку на насосно-компрессорных трубах в скважину. Параллельно с трубами спускают в скважину кабель, закрепляя его хомутами к НКТ.

Оборудование устья скважин

Оборудование устья скважин при эксплуатации электропогружными установками практически не отличается от оборудования при эксплуатации скважин фонтанным способом. Единственное отличие заключается в том, что в трубной головке арматуры монтируется кабельный ввод. Оборудование устья скважины представлено на рис. 5.53.

146

Станция управления, повышающий трансформатор

В состав наземного оборудования входит комплектная трансформаторная подстанция, она комплектуется станцией управления и трансформатором. Трансформатор преобразует напряжение промысловой сети до значения оптимального напряжения на зажимах электродвигателя с учетом потерь напряжения в кабеле. Трансформатор повышает напряжение от 380 до 2300 В с учетом допустимой величины потерь напряжения в кабеле до 125 В на 1000 м. Станция управления обеспечивает управление работой насосного агрегата установки и ее защиту при аномальных режимах. На дверце станции управления выведены показатели работы электродвигателя (напряжение, сила тока и сопротивление изоляции кабеля).

Станция управлении «Борец»

Станции управления (СУ) компании «Борец» (рис. 5.54, а) предназначены для управления, защиты и контроля параметров УЭЦН. В СУ реализованы решения, конструкции и компоненты, которые обеспечивают оптимальное соответствие эксплуатационным условиям. Они обеспечивают питание цепи «Трансформатор – Погружной кабель – Погружной электродвигатель», позволяют получать сведения о работе погружного оборудования, поддерживать и изменять технологический режим работы скважины в зависимости от текущих пластово-скважинных условий и обеспечивать безаварийную работу оборудования на месторождении. Компания «Борец» предлагает следующие типы станции управления: СУ прямого пуска; СУ плавного пуска; СУ с частотным регулированием (для управления вентильным двигателем); универсальная СУ (для управления как вентильным, так и асинхронным двигателями).

Станция управления «Электон»

Станция управления «Электон-05» (рис. 5.54, б)предназначена для регулирования частоты вращения, оптимизации работы

148

и защиты серийно выпускаемых электродвигателей. Область применения –погружные асинхронные или вентильные электродвигатели для добычинефти, асинхронные электродвигатели общепромышленного исполнения,применяемые для водозаборов и водоснабжения, приводов винтовыхнасосов, для дымососов и промвентиляции.

Имеется возможность запуска насосной установки по задаваемой программе, в ручном и в автоматическом режиме, а также возможность поддержания технологического параметра (частоты, тока, давления) с помощью встроенного ПИД-регулятора.

Станция управления «НЭК»

Станции управления серии НЭК-02М (НЭК-02М.01), НЭК03М (НЭК-03М.01) предназначены для регулирования частоты вращения, оптимизации работы и защиты электродвигателей типа ПЭД (рис. 5.54, в).

Преимущества: удобное подключение кабелей. Клеммы подключения расположены в верхней части станции. Конструкция шкафа и специальная конструкция кабельного зажима позволяют производить подключение как нескольким кабелям типа КПБП, так и кабелям большего сечения. Отсутствие вводных муфт и наличие освещения делают подключение станции простым, быстрым и удобным.

Станция управления «Лоцман-40»

Предназначена (рис. 5.54, г) для оснащения любых исполнительных механизмов, в составе которых используются асинхронные электродвигатели.

Основное назначение – автоматическое поддержание уровня воды в резервуаре или автоматическое осушение дренажного приямка по датчикам уровня.

В состав станции входят: шкаф с монтажной панелью, микроконтроллер, токовые датчики, электромагнитный пускатель, автоматический выключатель и клеммные блоки.

149