нефтегазопромыслового оборудования методичка

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

тов при мощностях электродвигателей до 250 кВт. Диаметры агрегатов находятся в пределах 116...142,5 мм, длина агрегатов - более 25 м.

Вместо круглого возможно применение по всей длине плоского кабеля соответствующего сечения. Кабель оканчивается муфтой кабельного ввода для подсоединения к электродвигателю. От механических повреждений при спуске и подъеме насоса плоский кабель предохраняется защитными кожухами или специальным хомутом.

Электродвигатель насосного агрегата - погружной, маслонаполнен-ный, герметичный. Для предотвращения попадания в него пластовой жидкости он имеет гидрозащиту, состоящую (см. рис. 4.56) из протектора 3, устанавливаемого между насосом и электродвигателем, и компенсатора 1, присоединяемого к нижней части электродвигателя.

Над насосным агрегатом через две-три насосно-компрессорные трубы устанавливают обратный клапан и еще через одну трубу - спускной клапан. Обратный клапан облегчает условия пуска насоса после его остановки, так как обеспечивает заполнение колонны насосно-компрессорных труб жидкостью. Спускной клапан позволяет перед подъемом насоса слить жидкость из насосно-компрессорных труб для облегчения подъема оборудования.

Трансформатор служит для преобразования напряжения промысловой электросети, для обеспечения оптимального напряжения на зажимах электродвигателя с учетом потерь в кабеле. Станция управления предназначена для ручного или автоматического пуска насосного агрегата, контроля за параметрами при эксплуатации и предохранения установки при возникновении аварийного режима.

Квспомогательному оборудованию относятся: подвесной ролик, заправочный насос

иприспособления для спускоподъемных операций.

Соединение узлов насосного агрегата: секций насоса, гидрозащиты и электродвигателя, фланцевое. Валы электродвигателя, протектора и насоса соединяются шлицевыми муфтами.

В верхней части насоса предусмотрена ловильная головка с резьбой для соединения с колонной насосно-компрессорных труб. Конструкция головки позволяет производить ловильные работы насосного агрегата при отвороте его от насосно-компрессорных труб или разрушении переводника в резьбовой части ловильной головки.

Насосный агрегат с насосно-компрессорными трубами и кабелем подвешивают на оборудовании устья скважины, которое обеспечивает герметизацию кабеля и насоснокомпрессорных труб, а также отвод жидкости и газа.

Установки скважинных центробежных насосов (УЭЦН), эксплуатирующиеся в скважинах с различным внутренним диаметром обсадных колонн, имеют следующие обозначения: УЭЦН5 - эксплуатируются в скважинах с внутренним диаметром обсадной колонны

-213-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Тип станции управления обозначается, например, ШГС5804-49АЗУ1, где «Ш» - шкаф, «Г» - отрасль применения (горнодобывающая и нефтяная промышленности), «С» - обозначение завода-изготовителя; 5 - класс; 8 - группа; 04 - порядковый номер, 4 - номинальный ток силовой цепи (4 - до 250 А, 5 - до 400 А); 9 - напряжение силовой цепи (до 2300 В); А - модернизация; 3 - напряжение цепи управления (380 В); У1 - климатическое исполнение и категория размещения.

Станция управления другого типа обозначается, например, КУПНА79-29А2У1, где «КУПНА»- комплектное устройство управления скважинным насосным агрегатом; 79 - год разработки; 2 - номинальный ток силовой цепи (2 - до 100 А, 3 - до 160 А, 4 - до 250 А); 9 - напряжение силовой цепи (до 3000 В); А - модификация; 2 - напряжение цепи управления (220 В); У1-климатическое исполнение и категория размещения.

Вопрос 4.40. Устьевое оборудование УЭЦН

Оборудование устья скважины предназначено для подвешивания колонны насоснокомпрессорных труб, отвода в манифольд продукции скважины, герметизации пространства между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами с учетом ввода в это пространство кабеля и перепуска газа из этого пространства при увеличении его давления. Кроме того, конструкция устьевого оборудования предусматривает использование приборов при исследованиях скважины (измерении давления на выкиде у насосно-компрессорных труб и в затрубном пространстве, измерении уровня жидкости в скважине и т. д.).

Оборудование устья скважин, эксплуатируемых скважинными центробежными насосами, унифицировано с устьевым оборудованием, применяемым при других способах эксплуатации скважин (фонтанном, скважинными штанговыми насосами), и между собой.

Оборудование устья скважины для эксплуатации этими установками обозначается ОУЭН и изготавливается в двух исполнениях: исполнение П - с проходными кранами или задвижками и исполнение Т - с трехходовыми кранами.

Устьевое оборудование состоит из трубной головки 1 (рис. 4.57), которая соединяется с обсадной колонной. В трубной головке размещены разъемный корпус 2 и резиновое уплотнение 3, герметизирующее место вывода кабеля 4 и труб. Уплотнение поджимается разъемным фланцем 5. Трубная головка имеет отверстие для использования приборов при измерении уровня жидкости в скважине и других исследованиях. Затрубное пространство скважины соединяется

-215-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 4.57. Оборудование устья УЭЦН с выходом из насосно-компрессорных труб через колено б и обратный клапан 7.

Вопрос 4.41. Конструкция электроцентробежного насоса

Погружной центробежный модульный насос - многоступенчатый вертикального исполнения. Насос состоит из входного модуля, модуля секции, модуля головки, обратного и спускного клапанов (рис. 4.58, 4.59, 4.60).

Допускается уменьшение числа модулей-секций в насосе при соответствующем укомплектовании погружного агрегата двигателем необходимой мощности (см. табл.

4.3 [15]).

Рис. 4.58. Модуль — секция насоса:

1 - головка; 2 — вал; 3 - опора; 4 - верхний подшипник; 5 - кольцо; 6 - направляющий аппарат; 7 - рабочее колесо; 8 - корпус;

9 - нижний подшипник; 10 - ребро; 11 – основание

-216-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 4.59. Входной модуль насоса:

1 - основание; 2-вал; 3 - втулка подшипника; 4 - сетка; 5- защитная втулка; 6- шлицевал муфта; 7- шпилька

Для откачивания пластовой жидкости, содержащей у сетки входного модуля насоса свыше 25 % (по объему) свободного газа, к насосу следует подсоединить насосный модуль - газосепаратор (рис. 4.61). Газосепаратор устанавливается между входным модулем и модулем-секцией.

Соединение модулей между собой и входного модуля с двигателем - фланцевое. Соединения (кроме соединений входного модуля с двигателем и входного модуля с газосепаратором) уплотняются резиновыми кольцами.

Для откачивания пластовой жидкости, содержащей у сетки входного модуля насоса свыше 25 % (по объему) свободного газа, к насосу следует подсоединить насосный модуль - газосепаратор (рис. 4.3). Газосепаратор устанавливается между входным

Рис. 4.60. Модуль-головка насоса: 1-кольцо уплотнительное; 2- ребро; 3-корпус

-217-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Соединение модулей между собой и входного модуля с двигателем - фланцевое. Соединения (кроме соединений входного модуля с двигателем и входного модуля с газосепаратором) уплотняются резиновыми кольцами.

Валы модулей-секций и входных модулей для насосов обычного исполнения изготовляют из калиброванной коррозионно-стойкой высокопрочной стали марки ОЗХ14Н7В и имеют на торце маркировку «НЖ», для насосов повышенной коррозионностойкости - из калиброванных прутков из сплава Н65Д29ЮТ-ИШ К-монель и имеют на торцах маркировку «М».

Рабочие колеса и направляющие аппараты насосов обычного исполнения изготовляют из модифицированного серого чугуна, насосов коррозионностойкого исполнения - из модифицированного чугуна ЧН16Д7ГХШ типа «нирезист». Рабочие колеса насосов обычного исполнения можно изготовлять из радиационно-модифицированного полиамида.

Модуль-головка рис. 4.60 состоит из корпуса, с одной стороны которого имеется внутренняя коническая резьба для подсоединения обратного клапана (насосно-компрессорной трубы), с другой стороны -фланец для подсоединения к модулю-секции двух ребер и резинового кольца. Ребра прикреплены к корпусу модуля-головки болтом с гайкой и пружинной шайбой. Резиновое кольцо герметизирует соединение модуля-головки с модулем-секцией.

Модули-ГОЛОВКИ насосов группы 5 И 5А имеет резьбу муфты насосно-компрессорной гладкой трубы 73 ГОСТ 633-80.

Модуль-головка насосов группы 6 имеет два исполнения: с резьбой муфты 73 и 89 ГОСТ 633-80.

Модуль-головка с резьбой 73 применяется в насосах с номинальной подачей до 800 м3/сут, с резьбой 89 - более 800 м3/сут.

Модуль-секция состоит из корпуса, вала, пакета ступеней (рабочих колес и направляющих аппаратов), верхнего подшипника, нижнего подшипника, верхней осевой опоры, головки, основания, двух

-218-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

при отложении солей в зазоре между ним и валом или в результате коррозии металлов. Крутящий момент передается от вала к рабочим колесам латунной шпонкой, входящей в паз рабочего колеса. Шпонка расположена по * всей длине сборки колес и состоит из 400...1000-мм отрезков. Вал насоса имеет вверху осевую 3 и радиальную 4 опоры скольжения, а внизу - радиальную опору скольжения 9 рис.4.58.

Рабочие колеса 7 и направляющие аппараты 6 насоса изготавливаются литыми из специального чугуна.

Материалы пар трения в осевой опоре вала - бельтинг, пропитанный графитом и резиной по стали; в верхней и нижней радиальных опорах вала -латунь или бронза по стали

(для износостойких насосов - резина по стали); в осевой опоре рабочего колеса - текстолит по чугуну (для износостойких насосов - резина по стали); в радиальной опоре вала в направляющем аппарате - чугун по латуни.

Насосы повышенной износостойкости для подачи пластовой жидкости с песком отличаются от насосов обычного исполнения наличием пластмассовых (вместо чугунных) рабочих колес, материалами пар трения в опорах и наличием дополнительных резинометаллических радиальных опор, препятствующих изгибу вала при его вращении и уменьшающих его износ.

Вопрос 4.42. Гидрозащита электродвигателя

Протектор гидрозащиты типа Г (рис. 4.63) устанавливается между насосом и электродвигателем б и служит для защиты последнего от попадания в него пластовой жидкости, а также компенсирует температурные изменения объема.

Протектор состоит из двух камер А и Б, разделенных резиновой диафрагмой 4. Камеры заполнены тем же маслом, что и двигатель.

При нагреве масла во время работы двигателя давление в камере Б растет, оно передается диафрагмой в полость А и далее в полость В. Масло из полости А будет вытесняться в полость В до тех пор, пока давление в камере А не снизится и пластовая жидкость не станет поступать в нее через обратный клапан 5- Чтобы диафрагма не изолировала друг от друга полости А и В, в протекторе предусмотрена соеди-

-220-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

нительная трубка 8. Для более надежной герметизации двигателя имеются два торцевых уплотнения 1 и 3. Опора 2 воспринимает осевые усилия, действующие на вал.

При гидрозащите типа Г опоры скольжения вала насоса работают в подаваемой пластовой жидкости.

Компенсатор 7 гидрозащиты располагается ниже электродвигателя и предназначен для компенсации изменения объема масла в двигателе при его нагреве и охлаждении и компенсации перехода масла из двигателя в полость Б. Компенсатор (рис.4.64) представляет собой камеру, образуемую эластичной диафрагмой, заполняемую тем же маслом, что и электродвигатель. Диафрагма защищена от повреждений стальным корпусом.

Полость за диафрагмой сообщена с затрубным пространством отверстиями в корпусе компенсатора. Пробка, расположенная на наружной поверхности компенсатора, предназначена для закачки масла в компенсатор, а внутреннее отверстие под заглушку -для выхода воздуха при заполнении его маслом, а также для сообщения полости двигателя и компенсатора.

После заполнения маслом компенсатора заглушка должна быть закрыта, а после монтажа установки и спуска ее в скважину

заглушка автоматически открывается, при погружении компенсатора под уровень пластовой жидкости на 15...30 м.

В шифре гидрозащиты, например, 1Г51 приняты следующие обозначения: 1 - модификация, Г - тип защиты, 5 - условный размер обсадной колонны, 1 - номер разработки. Кроме гидрозащиты типа Г, на нефтяных промыслах России нашла широкое применение гидрозащита типа П.

Основные составные части протектора типа П (рис. 4.65): вал, торцовые уплотнения, корпуса, камеры, связанные гидравлически между собой последовательно с помощью отверстий, выполненных во фланцах в месте установки торцевых уплотнений.

-221-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Внутренние полости диафрагм заполнены маслом.

Торцовые уплотнения с двумя диафрагмами, закрепленными на цилиндрах, образуют верхнюю камеру над торцовым уплотнением, в районе верхней диафрагмы - среднюю камеру, в районе нижней диафрагмы - нижнюю камеру. Трубки между полостями камер расположены таким образом, что при движении сверху жидкость должна проходить по лабиринту и в двух местах этот путь механически разделяется двумя диафрагмами.

Полости, образованные диафрагмами, снабжены клапанами, через которые сбрасывается масло при избыточном давлении.

Заполнение полости протектора производится снизу. Диэлектрическое масло проходит по валу к трубке, через отверстия в трубе заполняет нижнюю полость, воздух

иизбыток масла через отверстия в трубе поступает в зону нижнего торцового уплотнения, заполняет его полость и под избыточным давлением через клапан выходит в следующую полость. Воздух выходит в отверстие ниппеля под пробку между нижней

исредней камерами, а масло стекает на дно полости, заполняет ее до появления в отверстие под пробку и после ее закрытия пробкой продолжает поступать в полость верхней диафрагмы. Далее заполняют полости средней и верхней камеры, при этом для удаления воздуха используются пробки в верхней головке.

Полости внутри диафрагмы защищены от проникновения пластовой жидкости по валу торцевым уплотнением. Нижний конец диафрагмы протектора закреплен герметично, верхний имеет упругое крепление при помощи браслетных пружин, что позволяет осуществлять регулирование давления при температурных расширениях масла.

Для устранения перепада давления в верхней камере имеется трубка, через которую поступает пластовая жидкость в наружную полость, расположенную над диафрагмой средней камеры.

При работе двигателя масло расширяется, при этом растягивает резиновую диафрагму и прижимает ее к внутренней поверхности кор-

-222-