Файл: 1. Эксплуатация скважин центробежными погружными насосами 4.docx

Содержание

Введение

В состав любой скважины входят два типа машин: машины - орудия (насосы) и машины - двигатели (турбины).

Насосами в широком смысле называют машины для сообщения энергии рабочей среде. В зависимости от рода рабочего тела, различают насосы для капельных жидкостей (насосы в узком смысле) и насосы для газов (газодувки и компрессоры). В газодувках происходит незначительное изменение статического давления, и изменением плотности среды можно пренебречь. В компрессорах при значительных изменениях статического давления проявляется сжимаемость среды.

Остановимся подробнее на насосах в узком смысле этого слова -насосах для жидкости. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе. По принципу действия насосы подразделяют на динамические и объемные.

В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

---

В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин.

Основными элементами центробежного насоса являются рабочее колесо (РК) и отвод. Задачей РК является повышение кинетической и потенциальной энергии потока жидкости за счет его разгона в лопаточном аппарате колеса центробежного насоса и повышения давления. Основной функцией отвода являются отбор жидкости от рабочего колеса, снижение скорости потока жидкости с одновременным превращением кинетической энергии в потенциальную (повышение давления), передача потока жидкости к следующему рабочему колесу или в нагнетательный патрубок.

Из-за малых габаритных размеров в установках центробежных насосов для добычи нефти отводы всегда выполняются в виде лопаточных направляющих аппаратов (НА). Конструкция РК и НА, а также характеристика насоса зависит от планируемой подачи и напора ступени. В свою очередь подача и напор ступени зависят от безразмерных коэффициентов: коэффициент напора, коэффициент подачи, коэффициент быстроходности (используется наиболее часто).

В зависимости от коэффициента быстроходности меняются конструкция и геометрические параметры рабочего колеса и направляющего аппарата, а также характеристика самого насоса.

Для тихоходных центробежных насосов (малые значения коэффициента быстроходности - до 60-90) характерным является монотонно снижающаяся линия напорной характеристики и постоянно увеличивающаяся мощность насоса при увеличении подачи. При увеличении коэффициента быстроходности (диагональные рабочие колеса, коэффициент быстроходности составляет более 250-300) характеристика насоса теряет свою монотонность и получает провалы и горбы (линии напора и мощности). Из-за этого для быстроходных центробежных насосов обычно не применяется регулирование подачи с помощью дросселирования (установки штуцера).

1. Эксплуатация скважин центробежными погружными насосами

1.1. Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти из скважин

Компания «Борец» производит полнокомплектные установки погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти:

- в габарите 5" - насос с наружным диаметром корпуса 92 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 121,7 мм

- в габарите 5А - насос с наружным диаметром корпуса 103 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 130 мм

---

- в габарите 6" - насос с наружным диаметром корпуса 114 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 144,3 мм

«Борец» предлагает различные варианты комплектации УЭЦН в зависимости от условий эксплуатации и требований потребителей.

Высококвалифицированные специалисты завода «Борец» произведут для Вас подбор комплектации УЭЦН для каждой конкретной скважины, обеспечивающий оптимальное функционирование системы «скважина – насос».

Стандартная комплектация УЭЦН:

- погружной центробежный насос;

- модуль входной или газостабилизирующий модуль (газосепаратор, диспергатор, газосепаратор-диспергатор);

- погружной электродвигатель с гидрозащитой (2,3,4) кабель и кабельный удлинитель;

- станция управления погружным электродвигателем.

Указанные изделия выпускаются в широкой номенклатуре параметров и имеют исполнения для обычных и осложненных условий эксплуатации.

Компания «Борец» выпускает погружные центробежные насосы на подачи от 15 до 1000 м³/сут., напором от 500 до 3500 м, следующих типов:

- Погружные центробежные двухопорные насосы с рабочими ступенями из высокопрочного нирезиста (типа ЭЦНД) - предназначены для эксплуатации в любых условиях, в том числе в осложненных: с повышенным содержанием мехпримесей, газосодержания и температуры перекачиваемой жидкости.

- Погружные центробежные насосы в модульном исполнении (типа ЭЦНМ) - предназначены преимущественно для обычных условий эксплуатации.

- Погружные центробежные двухопорные насосы с рабочими ступенями из высокопрочных коррозионностоиких порошковых материалов (типа ЭЦНДП) - рекомендуются для скважин с высоким газовым фактором и нестабильным динамическим уровнем, успешно противостоят отложению солей.

---

1.2 Насосы погружные центробежные модульные типа ЭЦНД

Насосы типа ЭЦНМ предназначены преимущественно для обычных условий эксплуатации. Ступени одноопорной конструкции, материал ступеней - высокопрочный легированный модифицированный серый перлитный чугун, обладающий повышенной износо- и коррозионной стойкостью в пластовых средах с содержанием механических примесей до 0,2 г/л и относительно невысокой интенсивностью агрессивности рабочей среды.

Основным отличием насосов ЭЦНД является ступень двухопорной конструкции из чугуна марки нирезист. Стойкость нирезиста к коррозии, износу в парах трения, гидроабразивному износу позволяет использовать насосы ЭЦНД в скважинах с осложненными условиями эксплуатации.

Применение двухопорных ступеней существенно улучшает эксплуатационные характеристики насоса, повышает продольную и поперечную устойчивость вала и снижает вибрационные нагрузки. Повышается надежность работы насоса и его ресурс.

Преимущества ступеней двухопорной конструкции:

- повышенный ресурс нижних осевых опор рабочего колеса

- более надежная изоляция вала от абразивной и коррозионноагрессивной жидкости

- увеличенный ресурс работы и радиальная устойчивость вала насоса из-за увеличенной длины межступенных уплотнений

Для осложненных условий эксплуатации в этих насосах, как правило, устанавливаются промежуточные радиальные и осевые керамические подшипники.

Насосы ЭЦНМ имеют напорную характеристику постоянно падающей формы, исключающей возникновение неустойчивых режимов работы, приводящих к повышенной вибрации насоса и снижающей вероятность отказов оборудования.

Применение двухопорных ступеней, изготовление опор вала из карбида кремния, соединение секций насоса по типу "корпус-фланец" болтами с мелкой резьбой класса прочности 10.9 повышают надежность работы УЭЦН и снижают вероятность отказов оборудования.

Условия эксплуатации приведены в таблице 1.
Таблица 1. Условия эксплуатации

Водородный показатель	6,0-8,5 рН
Концентрация твердых частиц в пластовой жидкости	0,5 г/л
Микротвердость частиц по шкале Мооса	не более 7 баллов
Максимальное содержание свободного газа на приеме насоса по объему	25%
- с применением газосепаратора или диспергатора	55%
- с применением "газосепаратора-диспергатора"	68%
Температура откачиваемой жидкости	не более 135°С

---

В месте подвески насоса с газосепаратором, протектором, электродвигателем и компенсатором кривизна ствола скважины не должна превышать численных значений а, определяемых по формуле:

а = 2 arcsin * 40S/(4S²+L²), градусов на 10 м

где S - зазор между внутренним диаметром обсадной колонны и максимальным диаметральным габаритом погружного агрегата, м,

L - длина погружного агрегата, м.

Допускаемый темп набора кривизны ствола скважины не должен превышать 2° на 10 м.

Угол отклонения оси ствола скважины от вертикали в зоне работы погружного агрегата не должен быть более 60°. Технические характеристики приведены в таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики

Группа насоса	Номинальная подача, м3/сут	Напор насоса, м		КПД %
		min	max
5	30	1000	2800		33,0
	50	1000			43,0
	80	900			51,0
	125	750			52,0
5.11	200	850	2000		48,5
5А	35	100	2700		35,0
	60	1250	2700		50,0
	100	1100	2650		54,0
	160	1250	2100		58,0
	250	1000	2450		57,0
	320	800	2200		55,0
	400	850	2000		61,0
	5002	800	1200		54,5
	7003	800	1600		64,0

---