Уваровского месторождения

63

Погружной электродвигатель - это электромеханический преобразователь энергии. Его работа основывается на принципе электромагнитного взаимодействия между вращающимся магнитным полем, которое создается системой трехфазного тока, подводимого от сети к обмотке статора, и токами, наводимыми в обмотке ротора при пересечении ее проводников вращающимся полем. Результатом взаимодействия токов ротора с вращающимся магнитным полем статора будет создание электромагнитного момента, приводящего ротор во вращение. Двигатель представляет собой асинхронный двухполюсный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель заполнен маловязким маслом, которое выполняет функцию смазки подшипников ротора и отвода тепла к стенкам корпуса двигателя,

омываемого потоком скважинной продукции. ПЭД являются приводом ЭЦН, преобразующим электрическую энергию,

которая подается по кабелю сверху в зону подвески установки, в механическую энергию вращения насосов. [35]

Двигатель состоит из статора, ротора, головки и основания. Статор выполнен из трубы, в которую запрессован магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали с термостойким покрытием. Обмотка статора однослойная, протяжная, катушечная, выполнена теплостойким обмоточным проводом с изоляцией из поли и мидо фторопластовых пленок. Фазы обмотки соединены в звезду.

Обозначение ПЭД14-103. Мощность 14 кВт, 103 мм внешний диаметр.

Электродвигатели выпускаются в одно-, двух- и трехсекционной компоновке. В случае недостатка мощности одной секции и ограничения по максимальному диаметру устанавливают 2-3 секции ПЭДа. Общая мощность находится как сумма мощностей каждой секции [36].

Схема ПЭД представлена на рисунке 2.14.

Консорциум « Н е д р а »

64

1 – соединительная муфта; 2 – крышка; 3 – головка; 4 – пятка; 5 – подпятник; 6 - крышка кабельного ввода; 7 – пробка; 8 – колодка кабельного ввода; 9 – ротор; 10 – статор; 11 – фильтр; 12 – основание

Рисунок 2.14 - Электродвигатель серии ПЭД

Электроцентробежный насос - элемент установки, который собственно и осуществляет подъем жидкости из скважины на поверхность. Состоит он из секций, которые в свою очередь состоят из ступеней (направляющих аппаратов) и большого числа рабочих колес собранных на валу и заключенных в стальной корпус (трубу). Основные характеристики ЭЦН – это размер, дебит и напор, поэтому в названии каждого насоса присутствуют эти параметры.

Например, ЭЦН5-160-2000.

−5 габарит насоса, 92 мм в диаметре,

−160 м3/сут подача насоса, объем жидкости который перекачивает насос работая в оптимальном режиме

−2000 м напор насоса, высота столба жидкости который развивает насос, работая в оптимальном режиме Наиболее широко распространены следующие типоразмеры:

−габарит 5, внешний диаметр насоса насоса 92 мм;

−габарит 5А, внешний диаметр насоса насоса 103 мм;

Консорциум « Н е д р а »

65

− габарит 6, внешний диаметр насоса насоса 114 мм.

Каждый насос имеют рабочую область, значения интервалов напора и подачи при которых может работать насос.

Рабочая характеристика представлена на рисунке 2.15. Модуль-секция насоса на рисунке 2.16.

Гидравлическая характеристика погружного электроцентробежного насоса (ПЭЦН) дается заводом – изготовителем при работе насоса на воде плотностью ρ =1000 кг/м3 и представляет собой зависимости: напора Н от подачи Q (Н=f(Q));

коэффициента полезного действия КПД - от Q ( = f(Q)).

Рисунок 2.15 - Рабочая характеристика ЭЦН

Консорциум « Н е д р а »

66

1 – корпус; 2 – вал; 3- колесо рабочее; 4 - аппарат направляющий; 5 - подшипник верхний; 6 - подшипник нижний; 7 - опора осевая верхняя; 8 - головка; 9 – основание; 10 – ребро; 11, 12, 13 - кольца резиновые

Рисунок 2.16 - Модуль-секция насоса

Гидрозащита это устройство служащее для защиты от попадания пластовой жидкостив полость электродвигателя,

компенсации температурного расширения объема масла, передачи вращающего момента валу центробежного насоса.

Нижний конец вала соединяется с валом (ротором) электродвигателя, верхний конец — с валом насоса при монтаже на скважине. Гидрозащита выполняет следующие функции: [37]

Консорциум « Н е д р а »

67

−уравнивает давление во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине;

−компенсирует тепловое изменение объема масла во внутренней полости двигателя (излишки масла через клапаны выбрасываются в затрубное пространство скважины);

−защищает внутреннюю полость двигателя от попадания пластовой жидкости и утечки масла (роль сальника)

−передает вращающий момент валу центробежного насоса.

Гидрозащита представлена на рисунке 2.17.

Гидрозащита состоит либо из одного протектора, либо из протектора и компенсатора. Могут быть три варианта

исполнения гидрозащиты.

а – открытого типа; б – закрытого типа; А – верхняя камера; Б – нижняя камера; 1 – головка; 2 – торцевое уплотнение; 3 – верхний ниппель; 4 – корпус; 5 – средний ниппель; 6 – вал; 7 – нижний ниппель; 8 – основание; 9 - соединительная трубка; 10 – диафрагма

Рисунок 2.17 - Гидрозащита

Консорциум « Н е д р а »

68

Первый состоит из протекторов П92, ПК92 и П114 (открытого типа) из двух камер. Верхняя камера заполнена тяжелой барьерной жидкостью (плотность до 2 г/см3, не смешиваемая с пластовой жидкостью и маслом), нижняя -

маслом МА-ПЭД, что и полость электродвигателя. Камеры сообщены трубкой. Изменения объемов жидкого диэлектрика в двигателе компенсируются за счет переноса барьерной жидкости в гидрозащите из одной камеры в другую.

Второй состоит из протекторов П92Д, ПК92Д и П114Д (закрытого типа), в которых применяются резиновые диафрагмы, их эластичность компенсирует изменение объема жидкого диэлектрика в двигателе.

Третий - гидрозащита 1Г51М и 1Г62 состоит из протектора, размещенного над электродвигателем и компенсатора,

присоединяемого к нижней части электродвигателя. Система торцевых уплотнений обеспечивает защиту от попадания пластовой жидкости по валу внутрь электродвигателя.

Газосепаратор устанавливается между входным модулем и модулем-секцией. Наиболее эффективны газосепараторы центробежного типа, в которых фазы разделяются в поле центробежных сил. При этом жидкость концентрируется в периферийной части, а газ - в центральной части газосепаратора и выбрасывается в затрубное пространство. Газосепараторы серии МНГ имеют предельную подачу 250 500 м3/сут, коэффициент сепарации 90%,

массу от 26 до 42 кг. Газосепаратор представлен на рисунке 2.18.

Консорциум « Н е д р а »

69

1 – головка; 2 – переводник; 3 – сепаратор; 4 – корпус; 5 – вал; 6 – решетка; 7 - направляющий аппарат; 8 – рабочее колесо; 9 – шнек; 10

– подшипник; 11 - основание

Рисунок 2.18 - Газосепаратор

Станция управления (СУ) 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. Существуют следующие типы станции управления: [38]

−СУ прямого пуска;

−СУ плавного пуска;

−СУ с частотным регулированием для управления вентильным двигателем;

Станции управления с прямым и плавным пуском

Консорциум « Н е д р а »

70

Имеют большой набор функций управления и защиты и удобную компоновку. Станции управления с прямым и плавным пуском оборудованы устройством памяти, которое позволяет записать в реальном времени информацию о работе погружной установки, а так же зафиксировать все изменения уставок с указанием даты и времени изменения. Эту информацию можно скачать через COM-PORT в портативный компьютер, записать в систему телемеханики по интерфейсу, скачать в переносной блок считывания и ввода параметров или записать на устройство флэш-накопитель через USB интерфейс. За счет стандартной механической и электрической блокировки, а также предохранительных устройств, включая раздельные высоковольтные и низковольтные отсеки, достигается высокий уровень безопасности оператора. Для защиты оборудования во всех диапазонах напряжения используются вакуумные контакторы и трансформаторы напряжения с плавкими предохранителями, на случай аварии имеется быстродействующий разъединитель. [39]

Станции управления с частотным преобразователем отличается гибкостью настроек, что позволяет эксплуатировать УЭЦН в изменяющихся условиях. В результате происходит увеличение срока службы оборудования наряду с оптимизацией темпов добычи. Программно-аппаратное обеспечение, ориентированное на конкретное применение,

обеспечивает управление с возможностью регулирования настроек, включая частоту, темп разгона и торможения,

автоматический перезапуск, периодичность повторных операций и задержек и методы останова.

Станции управления с частотным регулированием выпускаются с современным синусным фильтром гармонических колебаний для обеспечения кривой выходного сигнала наиболее близкой к синусоидальной с минимальным количеством гармоник, что позволяет сократить до минимума вредное электростатическое напряжение, воздействующее на двигатель, силовой кабель и другие электрические элементы.

Консорциум « Н е д р а »