Нефтегазопромысловое оборудование

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В модульном исполнении выпускаются диспергаторы типа МНДБ5 (производства ОАО «Борец»). Они устанавливаются на входе насоса вместо входного модуля. Максимальное допустимое содержание свободного газа на входе в диспергатор при максимальной подаче – 55% по объему. При прохождении потока газожидкостной смеси через диспергатор повышается ее однородность и степень измельченности газовых включений, благодаря чему улучшается работа центробежного насоса.

Вместо входного модуля могут быть также установлены модули газосепараторы-диспергаторы МНГДБ5, выпускаемые ОАО «Борец».

Максимальное содержание свободного газа на входе в газосепаратор-

диспергатор при максимальной подаче – 68% по объему.

Следует отметить, что модульный принцип компоновки ЭЦН, принятый отечественным насосостроением в конце 1980-х годов, в настоящее время подвергается резкой критике некоторыми потребителями и производителями погружных насосных установок. Это связано, главным образом с тем, что у модульных насосов увеличивается число фланцевых соединений между отдельными модулями (секциями, входным модулем, ловильной головкой и т.д.). В ряде случаев это ведёт к уменьшению наработок УЭЦН на отказ, что в наибольшей степени проявляется в тех нефтедобывающих районах, где значительную долю отказов занимают расчленение и полёты установок на забой.

Поэтому заводы-изготовители УЭЦН в настоящее время комплектуют установки в соответствии с пожеланиями заказчиков, и на промыслах могут встречаться разные исполнения насосов. Например, приемная сетка может быть выполнена в виде отдельного модуля (рисунок 1.13), а может быть установлена непосредственно в нижней секции насоса (рисунок 1.11), что уменьшает число фланцевых соединений. Аналогичным образом ловильная головка насоса может быть отдельным модулем (рисунок 1.14), а может встраиваться в верхнюю секцию насоса (рисунок 1.12 б), и т.д.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1.3.1. Погружной двигатель с гидрозащитой Электродвигатель

Основным видом погружных электродвигателей, приводящих погружной центробежный насос, являются асинхронные маслозаполненные двигатели с короткозамкнутыми роторами. При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 мин-1. Мощность двигателей достигает 500 кВт,

напряжение тока 400…3000 В, сила рабочего тока 10…100 А.

Электродвигатели мощностью от 12 до 70 кВт (рисунок 1.16) -

односекционные и состоят из статора 1, ротора 2, головки 3, основания 4 и узла токоввода 5.

Рисунок 1.16 - Односекционный погружной электродвигатель

Статор выполнен из трубы, в которую запрессован магнитопровод,

изготовленный из листовой электротехнической стали. Статор магнитомягкий по всей длине. В пазы статора уложена трехфазная протяжная обмотка из специального обмоточного провода. Фазы обмотки соединены в звезду.

Внутри статора размещается ротор, представляющий из себя набор пакетов, разделенных между собой промежуточными подшипниками и последовательно надетыми на вал. Вал ротора выполнен пустотелым для

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

обеспечения циркуляции масла. Пакеты ротора набраны из листовой электротехнической стали. В пазы пакетов вставлены медные стержни,

сваренные по торцам с короткозамкнутыми медными кольцами.

Для создания более благоприятных условий работы подшипников весь набор пакетов на валу разбит на группы, зафиксированные стопорными кольцами. При этом между группами обеспечивается гарантированный рабочий зазор 2…4 мм. Втулки подшипников металлокерамические, а корпуса выполнены из немагнитного чугуна - нирезиста с запрессованными стальными втулками и имеют устройство, обеспечивающее механическое стопорение их от проворота в расточке статора.

Верхний конец статора соединен с головкой, в которой размещен узел упорного подшипника 6 и узел токоввода 5. Узел упорного подшипника воспринимает осевые нагрузки от веса ротора и состоит из основания, кольца резинового, подпятника и пяты. Узел токоввода представляет собой изоляционную колодку, в которой расположены контактные гильзы,

соединенные проводами с обмоткой статора. Колодка стопорится в головке винтом и герметизируется резиновым уплотнительным кольцом. Узел токоввода является элементом электрического разъема для подсоединения кабеля.

В головку ввернут обратный клапан 7 для закачки через него масла.

Сквозь головку проходит вал электродвигателя, на конец которого надета шлицевая муфта 8 для соединения с валом протектора. В торец головки 9

ввернуты шпильки для соединения с протектором.

В нижней части электродвигателя расположено основание, в котором размещен фильтр 10 для очистки масла. В основании имеются каналы для сообщения с внутренней полостью компенсатора. Каналы перекрываются перепускным клапаном 11, который после монтажа двигателя на скважине нормально открыт. Отверстие, в которое ввернут перепускной клапан,

герметизируется пробкой 12 на свинцовой прокладке. В основание ввернут обратный клапан 13 для закачки масла в электродвигатель. Нижний конец

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

основания выполнен в виде фланца с посадочным буртом для присоединения компенсатора. Для герметизации этого соединения служат резиновые кольца 14.

На период транспортирования и хранения головка и основание электродвигателя закрыты крышками 9 и 15.

Электродвигатели мощностью свыше 80 кВт обычно выполняют двухсекционными. Они состоят из верхней 1 и нижней 2 секций, которые соединяются при монтаже двигателя на скважине.

Каждая секция состоит из статора и ротора, устройство которых аналогично односекционному электродвигателю. Электрическое соединение секций между собой последовательное. Соединение корпусов секций -

фланцевое, валов – шлицевой муфтой.

Гидрозащита

Для увеличения работоспособности погружных электродвигателей большое значение имеет его гидрозащита.

Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора и выполняет следующие функции:

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

компенсирует тепловое изменение объема масла во внутренней полости двигателя и его утечки через негерметичные элементы конструкции;

защищает внутреннюю полость двигателя от попадания пластовой

жидкости и предотвращает утечки масла при передаче вращения от электродвигателя к насосу.

Существуют различные конструкции гидрозащит. Рассмотрим одну из них, часто встречающуюся на промыслах.

Компенсатор МК 51 (рисунок 1.17) представляет собой корпус 1 в виде трубы, внутри которого размещена резиновая диафрагма 2. Внутренняя полость диафрагмы заполнена маслом и сообщается с внутренней полостью электродвигателя по каналу в головке 3, который перекрыт пластмассовой

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

пробкой 4. В головке имеется отверстие для заполнения маслом внутренней полости диафрагмы, которое герметизируется пробкой 5 на свинцовой прокладке и отверстие с перепускным клапаном 6 и пробкой 7. Перепускной клапан используется в процессе подготовки компенсатора к монтажу. Полость за диафрагмой сообщается с пластовой жидкостью через отверстия в корпусе компенсатора.

Диафрагма обеспечивает передачу и уравнивание давления пластовой жидкости в зоне подвески двигателя с давлением масла в двигателе, а также изменением своего объема компенсирует тепловые изменения объема масла в двигателе в процессе его работы. В головку компенсатора ввернуты шпильки для соединения с электродвигателем. На период транспортирования и хранения компенсатор закрыт крышкой 8.

Протектор МП 51 (рисунок1.18) состоит из корпуса 1, внутри которого размещается диафрагма 2, закрепленная на опоре 3, двух ниппелей 4 и 5, между которыми размещается узел пяты 6, верхней 7 и нижней 8 головок и вала 9 с

двумя торцовыми уплотнениями 10. Вал вращается в подшипниках,

установленных в ниппелях и в нижней головке. Нижний конец вала соединяется с валом электродвигателя, верхний конец - с валом насоса при монтаже на скважине. Узел пяты воспринимает осевые нагрузки, действующие на вал.

Внутренняя полость диафрагмы сообщается с внутренней полостью электродвигателя и заполняется маслом при монтаже двигателя. Это масло служит запасом для компенсации его естественного расхода через нижнее торцовое уплотнение, герметизирующее вращающийся вал. Полость за диафрагмой сообщается с полостью узла пяты и тоже заполняется маслом для компенсации расхода его через верхнее торцовое уплотнение.

Для удаления воздуха при заполнении маслом полостей протектора в ниппелях имеются отверстия, которые герметично закрываются пробками 13 и 14 со свинцовыми прокладками.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Нижняя головка протектора имеет фланец и посадочный бурт с резиновыми кольцами 15 для герметизации соединения с электродвигателем. В

верхнюю головку ввернуты шпильки для соединения с насосом. На период транспортирования и хранения протектор закрыт крышками 16 и 17.

Существуют также конструкции гидрозащит, обеспечивающие повышенную надёжность защиты электродвигателя от попадания в него пластовой жидкости. Так, у компенсатора МК 52 полезный объем для масла в два раза больше, чем у компенсатора МК 51, а протектор МП 52 имеет дублированные эластичные диафрагмы и три последовательно установленные торцовые уплотнения.

При работе установки ЭЦН в процессе включений и выключений электродвигателя заполняющее его масло периодически нагревается и охлаждается, изменяясь соответственно в объёме. Изменение объёма масла компенсируется за счёт деформации эластичных диафрагм компенсатора и протектора. Проникновению же в двигатель пластовой жидкости препятствуют торцовые уплотнения протектора.

Кабельная линия

Для подачи переменного тока к погружному электродвигателю служит кабельная линия, состоящая из основного питающего кабеля (круглого или плоского) и плоского кабеля-удлинителя с муфтой кабельного ввода.

Соединение основного кабеля с кабелем-удлинителем обеспечивается неразъёмной соединительной сросткой. Кабель-удлинитель, проходящий вдоль насоса, имеет уменьшенные наружные размеры по сравнению с основным кабелем. Конструкции наиболее распространённых отечественных кабелей КПБК (кабель с полиэтиленовой изоляцией бронированный круглый) и КПБП

(кабель с полиэтиленовой изоляцией бронированный плоский) представлены на рисунок 1.19, где 1 - медная однопроволочная жила; 2 - первый слой изоляции из полиэтилена высокой плотности; 3 - второй слой изоляции из полиэтилена высокой плотности; 4 - подушка из прорезиненной ткани или равноценных

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

заменяющих материалов (например, из композиции полиэтиленов высокой и низкой плотностей); 5 - броня из стальной оцинкованной ленты S-образного профиля (для кабеля КПБК) или ступенчатого профиля (для кабеля КПБП).

Существуют также специальные теплостойкие кабели с изоляцией из полимидно-фторопластовой плёнки и фторсополимера, со свинцовыми оболочками поверх изоляции жил, и др.

Рисунок1.19 - Конструкции кабеля КПБК (а) и КПБП (б)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Насосные обратный и спускной клапаны

Насосный обратный клапан (рисунок1.20) предназначен для предотвращения обратного вращения рабочих колес насоса под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе при остановках насоса и облегчения повторного запуска насоса. Обратный клапан используется также при опрессовке колонны насосно-компрессорных труб после спуска установки в скважину. Обратный клапан состоит из корпуса 1, с одной стороны которого имеется внутренняя коническая резьба для подсоединения спускного клапана, а

с другой стороны - наружная коническая резьба для ввинчивания в ловильную головку верхней секции насоса. Внутри корпуса размещается обрезиненное седло 2, на которое опирается тарелка 3. Тарелка имеет возможность осевого перемещения в направляющей втулке 4.

Рисунок 1. 20 - Обратный клапан

Под воздействием потока перекачиваемой жидкости тарелка 3

поднимается, тем самым, открывая клапан. При остановке насоса тарелка 3

опускается на седло 2 под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе, т.е. клапан закрывается. На период транспортирования и хранения на обратный клапан навинчивают крышки 5 и 6.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Спускной клапан предназначен для слива жидкости из напорного трубопровода (колонны насосно-компрессорных труб) при подъеме насоса из скважины.

Спускной клапан (рисунок1.21) содержит корпус 1, с одной стороны которого имеется внутренняя коническая резьба муфты для соединения к насосно-компрессорным трубам, а с другой стороны - наружная коническая резьба для ввинчивания в обратный клапан. В корпус ввернут штуцер 2,

который уплотнен резиновым кольцом 3. Перед подъемом насоса из скважины конец штуцера, находящийся во внутренней полости клапана, сбивается

(обламывается) специальным инструментом (например, ломом, сбрасываемым в НКТ), и жидкость из колонны насосно-компрессорных труб вытекает через отверстие в штуцере в затрубное пространство. На период транспортирования и хранения спускной клапан закрыт крышками 4 и 5.

Погружные асинхронные двигатели в зависимости от мощности изготавливаются одно- и двухсекционными. В зависимости от типоразмера питание электродвигателя осуществляется напряжением от 380 до 2300 В.

Рабочая частота переменного тока составляет 50 Гц. При использовании регулятора частоты допускается работа двигателя при частоте тока от 40 до 60

Гц.

Синхронная частота вращения вала двигателя – 3000 об/мин. Рабочее направление вращения вала, если смотреть со стороны головки – по часовой стрелке.