нефтегазопромыслового оборудования методичка

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 4.66. Круглый (а) и плоский (6) кабель для подвода электроэнергии к двигателю

Кабель КППБПС (рис 4.66, б) состоит из медных однопроволоч-ных или многопроволочных жил 1, изолированных в два слоя полиэтиленом высокой плотности 2 и уложенных в одной плоскости, подушки 3 и брони 4. Аналогичную конструкцию имеет и кабель КПБП.

Муфта кабельного ввода круглого типа (рис.4.67, а) состоит из полиэтиленового изолятора 2, изготовленного на кабеле 1, корпуса 3, фланца 4 и штепсельных наконечников 5.

Муфта кабельного ввода плоского типа (рис. 4.67, 6) состоит из корпуса 2, полиэтиленового изолятора 3, изготовленного на кабеле 1, резиновых втулок 4, заглушки 5, контактных губок 6, резинового кольца 7 и уплотнительного кольца 8.

Станция управления ШГС и КУПНА обеспечивают: включение и отключение установки; работу в ручном и автоматическом режи-

Рис. 4.67. Муфта кабельного ввода круглого (а) и плоскость (б) типов

-224-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

мах; управление установкой с диспетчерского пункта; возможность подключения программного реле времени КЭ П -12 У; самозапуск электродвигателя с выдержкой времени до 10 мин при появлении напряжения после его исчезновения; отключение станции управления при токах короткого замыкания в силовой цепи; отключение электродвигателя при увеличении или снижении номинального тока на 15%; отключение электродвигателя при отклонении напряжения питающей сета, выше 10% или ниже 15% от номинального; непрерывный контроль сопротивления изоляции кабеля с отключением при сопротивлении ниже 30 кОм; световую сигнализацию об аварийном режиме; подключение геофизических приборов; отключение установок при разрыве нефтепровода.

Трансформаторы в системе энергоснабжения установок скважин-ных центробежных насосов выполняются с естественным масляным охлаждением (масляные трансформаторы), устанавливаются на открытом воздухе и предназначены для повышения напряжения тока от сетевого (380 В) до необходимого рабочего напряжения электродвигателя у его ввода с учетом снижения напряжения в кабеле.

Для обеспечения рабочего напряжения электродвигателя на высокой стороне обмоток трансформаторов предусмотрено по 5... 10 отверстий (отпаек).

Вопрос 4.44. Конструкция электродвигателя

Для привода скважинного центробежного насоса применяется погружной маслонаполненный трехфазный асинхронный коротко-замкнутый электродвигатель.

Погружные электродвигатели имеют диаметры корпусов 103,117, 123, 130 и 138 мм для скважин с внутренними диаметрами обсадных колонн, равными соответственно

121,7; 130; 144,3; и 148,3 мм.

Электродвигатель работает в среде пластовой жидкости, находясь под давлением столба этой жидкости, вследствие чего он выполнен герметичным. Полость электродвигателя заполняется трансформаторным маслом или маслом другой марки, пробивное напряжение которого не менее 40 кВ.

Погружной электродвигатель (рис. 4.68) состоит из статора, ротора, головки 2 и основания^. В головке 2 размещен осевой подшипник, состоящий из пяты 3 и подпятника 4, а также установлена колодка кабельного ввода 5. В основании электродвигателя размещен масляный фильтр 13.

Статор и ротор двигателя состоят из нескольких секций.

Каждая секция статора имеет набор (пакет) магнитных 9 и немагнитных 8 жестей. Сборка секций и немагнитных пакетов имеет сплошные пазы, в которых размещаются обмоточные провода или стержни

-225-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 4.68. Погружной электродвигатель

обмотки. На немагнитные пакеты жестей опираются радиальные подшипники скольжения 7 ротора. Секции статора запрессованы в корпус 12.

Секция ротора имеет пакет роторных жестей 10 и радиальный подшипник 7. В пазах пакета жестей расположены медные стержни «беличьей клетки» (коротко замкнутой обмотки ротора).

Выводные концы обмотки статора соединяются с выводными концами колодки кабельного ввода и изолируются. Колодка кабельного ввода изготавливается из эластичного диэлектрического материала.

Осевой подшипник воспринимает осевые усилия, действующие на вал ротора. На верхнем конце вала ротора находится шлицевая муфта 1, через которую гидрозащита соединяется с валом и далее с насосом. Шлицевая муфта имеет скосы на шлицах для быстрого соединения валов. На валу ротора установлена турбинка 6 для принудительной циркуляции масла внутри электродвигателя с целью смазки опор и охлаждения двигателя. Масло поступает по отверстию в валу к турбинке и нагнетается ею в полость над статором двигателя, далее по зазору между статором и ротором и по специальным пазам, выполненным в статорных жестях около корпуса двигателя, масло подается к фильтру, проходит через него и вновь поступает в отверстие вала.

При попадании пластовой жидкости в неплотности изоляции проводов обмотки электродвигателя снижаются изоляционные свойства масла, что приводит к отказу двигателя.

-226-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Вопрос 4.45. Монтаж установки погружных ЭЦН

Перед спуском на устье необходимо выполнить следующие работы:

1) установить хомут-элеватор на электродвигателе, поднять электродвигатель с мостков, спустить его на устье скважины и снять предохранительную крышку;

2)установить хомут-элеватор на протекторе, поднять протектор над скважиной, снять предохранительную крышку с нижнего конца протектора, проверить вращение вала протектора и электродвигателя шлицевым ключом, установить свинцовую прокладку на электродвигатель, соединить вал протектора с валом двигателя шлицевой муфтой, соединить протектор с электродвигателем;

3)снять хомут-элеватор с электродвигателя и опустить двигатель с протектором в устье скважины;

4)снять предохранительную крышку с верхнего конца протектора и проверить вращение вала шлицевым ключом;

5)поднять электродвигатель с протектором над фланцем обсадной колонны и снять упаковочные крышки с кабельного ввода электродвигателя и кабельной муфты, проверить изоляцию;

6)установить свинцовую прокладку в паз кабельного ввода, соединить кабельную муфту с концами обмотки статора электродвигателя и слегка закрепить гайками, не допуская полного уплотнения;

7)вывинтить пробку для выпуска воздуха из нижней камеры протектора и пробку обратного клапана в головке двигателя, ввинтить на место пробки штуцер напорного шланга заправочного насоса; закачать в двигатель жидкое масло до появления его в отверстии нижней камеры протектора и в зазоре неплотно затянутой кабельной муфты; вывинтить штуцер заправочного насоса и ввинтить на место пробку обратного клапана головки двигателя;

8)ввинтить пробку в протектор и затянуть гайки, с помощью которых кабельная муфта крепится к двигателю; опустить двигатель с протектором в скважину до посадки хомута на протекторе на фланец обсадной колонны и проверить вращение двигателя включением в электросеть;

9)навинтить патрубок-переводник на насос, поднять насос с мостков; снять предохранительную крышку с конца насоса, вывинтить пробку в основании насоса, проверить вращение вала насоса шлицевым ключом; установить свинцовую прокладку и шлицевую муфту на вал протектора и соединить насос с протектором;

10)снять хомут-элеватор с протектора, поднять протектор над фланцем обсадной колонны; вывинтить пробку обратного клапана протектора и ввинтить на ее место штуцер заправочного насоса с жидким маслом; вывинтить пробку из спускного отверстия протектора

-227-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

изакачать жидкое масло до его появления в спускном отверстии протектора.

11)ввинтить пробку в спускное отверстие протектора и продолжать закачивать жидкое масло до появления его в отверстии основания насоса;

12)ввинтить в отверстие основания насоса манометр и спрессовать агрегат;

13)при отсутствии утечек масла в соединениях вывинтить манометр и штуцер заправочного бачка;

14)ввинтить воздушную пробку протектора и открыть перепускной клапан протектора на 1,5...2 оборота;

15)при появлении густого масла в отверстии основания насоса закрыть пробку, спустить агрегат и установить предохранительные кожухи; 16) подключить кабель и произвести пробный запуск насоса. После спуска труб при их

подвеске на планшайбе следует провести заключительные операции:

1)ввинтить подъемный патрубок в планшайбу, поднять ее с мостков и навинтить на колонну труб;

2)приподнять колонну труб и снять приспособление для защиты кабеля с устья скважины и посадить колонну труб на колонный фланец;

3)вывинтить подъемный патрубок из муфты планшайбы;

4)установить и закрепить сектор планшайбы;

5)поднять и ввинтить арматуру (тройник и задвижку) в муфту планшайбы;

6)соединить нагнетательную линию арматуры и проверить работу насоса и станции управления.

При подвеске труб и переводной катушки необходимо:

1)снять кабель с подвесного ролика;

2)поднять переводной патрубок вместе с переводной катушкой и навинтить на колонну труб;

3)приподнять колонну труб и снять приспособление для защиты кабеля с устья скважины;

4)протащить свободный конец кабеля в отверстие катушки;

5)посадить колонну труб на крестовик и закрепить переводную катушку с крестовиком болтами;

6)установить сальниковое уплотнение;

7)отсоединить переводной патрубок от переводной катушки;

8)поднять елку арматуры и соединить ее с переводной катушкой;

9)соединить нагнетательные линии арматуры. Автотрансформатор и станция управления имеют салазки, и для них не требуется изготовлять фундаменты. Их устанавливают на полу дощатой будки, которая защищает их от атмосферных осадков и заносов зимой.

-228-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В последнее время для скважин, эксплуатируемых погружными центробежными электронасосами (ПЭЦН), вместо планшайб применяют специальную арматуру, которая отличается от обычной фонтанной конструкцией катушки, предназначенной для пропуска кабеля. Для этого в катушку вварена сальниковая камера, уплотненная набивкой. Подвеска насосных труб аналогична подвеске подъемных труб в фонтанных скважинах. Эту арматуру выпускают тройниковой и крестовой.

Вопрос 4.46. Обслуживание установок погружных ЭЦН

В процессе эксплуатации погружные электронасосы не требуют постоянного ухода за ними. Наблюдение заключается в следующем:

-не реже одного раза в неделю измеряют подачу насоса;

-еженедельно измеряют напряжение и силу тока электродвигателя;

-периодически очищают аппаратуру станции управления от пыли и грязи, подтягивают ослабевшие и зачищают подгоревшие контакты, проверяют затяжку болтов на клеммах трансформатора (обесточенных);

-устраняют негерметичности трубопроводов.

Неполадки в работе скважины могут быть вызваны отложениями песка, парафина и солей, вредным влиянием газа.

Борьба с вредным влиянием газа на работу ЭЦН осуществляется так. Увеличивают глубину погружения насоса под динамический уровень, в результате чего возрастает давление на приеме и, как следствие, уменьшается объемный расход свободного газа за счет сжатия, т. е. увеличивается растворимость газа в нефти. На глубине, где давление на приеме насоса равно давлению насыщения нефти, весь газ растворен в нефти и его вредное влияние прекращается.

Вопрос 4.47. Назначение и конструкция обратного и спускного клапана

Известно, что центробежный электронасос легче запускается при нулевой подаче (производительности), т. е. при закрытой задвижке.

Насос будет потреблять наименьшую мощность, если подача его будет равна нулю, а напор соответствовать максимальному значению. При уменьшении напора производительность возрастает. Наименьшему напору соответствует наибольшая производительность насоса. В этом случае насос будет потреблять максимальную мощность, значительно превышающую нормальную мощность.

В обычных стационарных центробежных электронасосах максимальный напор легко создается закрытием задвижки, расположенной

-229-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Обратный клапан может быть помещен также в самом электронасосе, т. е. в ловильной головке. При применении обратного клапана после спуска агрегата в скважину можно производить заливку насосных труб жидкостью перед пуском электронасоса и в дальнейшем, в случае остановок электронасоса -удерживать ее в трубах. Жидкость, находящаяся в колонне насосных труб, создает определенное давление и значительно облегчает запуск электронасоса.

Эксплуатация погружного электронасоса без обратного клапана считается ненормальной и даже опасной. Однако применение одного лишь обратного клапана может усложнить подъем насосных труб, заполненных жидкостью, так как в этом случае при подъеме и развинчивании труб будет разливаться находящаяся в них жидкость и затруднять работу.

Во избежание этого применяется сливной или, как его называют, спускной клапан (рис. 4.70).

Спускной клапан представляет собой патрубок, похожий на соединительную муфту с внутренней конусной резьбой, соответствующей определенному размеру насосных труб. В средней части муфты, между витками резьбы, имеется отверстие с резьбой для штуцера.

-231-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Штуцер (рис. 4.71) изготавливают из бронзы.

С наружной стороны, т. е. со стороны резьбы, он имеет глухое отверстие диаметром 5...8 мм, просверленное на глубину 30 мм. Головку отверстия запиливают под шестигранный ключ, при помощи которого штуцер ввинчивают в муфту.

Резиновое колечко (см. рис. 4.71) очень хорошо уплотняет штуцер в отверстии, выдерживая любое практически необходимое давление.

Спускной клапан монтируют над обратным клапаном. В некоторых насосах спускной клапан, так же как и обратный клапан, вмонтирован в корпусе ловильной головки электронасоса.

Когда возникает необходимость поднимать погружной электронасос из скважины, в насосные трубы сбрасывают металлический ломик. Ломик, пролетая через трубы, ударяет по удлиненному концу штуцера, отламывает его в месте надреза и открывает отверстие для слива жидкости, находящейся в колонне насосных труб.

Таким образом, подъем и развинчивание труб будут производиться без каких-либо неудобств и разлива жидкости.

Сломанный штуцер впоследствии реставрируют или заменяют новым.

В районах, где добываемая нефть содержит много парафина и для очистки труб от парафина применяют автоматические скребки; над спускным клапаном устраивают специальный предохранитель на случай падения скребка.

Этот предохранитель предотвращает слом штуцера скребком и в то же время не препятствует сбрасываемому ломику сбивать штуцер.

Вопрос 4.48. Компоновка погружного агрегата электровинтовой насосной установки

Существенным недостатком центробежных насосов является его низкая эффективность при работе в скважинах с дебитами ниже 60 м3/сут и с малыми диаметрами эксплуатационных колонн. Это явление обусловлено свойствами центробежного насоса - степенной зависимостью развиваемого напора от диаметра колеса, т. е. в конечном счете от диаметрального габарита насоса.

-232-