Файл: Сут и высотой подъема жидкости 5002000 м. В области больших подач свыше 80 м.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Одним из наиболее распространенных механизированных способов эксплуатации скважин является способ с использованием электроцентробежного насоса с приводом, расположенным на поверхности. Установки ЭЦН выпускают для эксплуатации высокодебитных, обводненных, глубоких и наклонных скважин с дебитом 20-1000 м3/сут и высотой подъема жидкости 500-2000 м. В области больших подач (свыше 80 м3/сут) УЭЦН имеют самый высокий КПД среди всех механизированных способов добычи нефти.
Основными причинами преждевременных отказов глубинно-насосного оборудования являются: мехпримеси, солеотложения, асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), и коррозия погружного оборудования, образование эмульсий. Использование современных методов борьбы с осложненными условиями позволяет в значительной степени добиться повышения долговечности оборудования и снизить затраты на его ремонт.
Для предотвращения образования, а также для разрушения уже образовавшихся нефтяных эмульсий широко применяются деэмульгаторы - поверхностно - активные вещества (ПАВ), которые в отличие от природных эмульгаторов способствуют значительному снижению стойкости нефтяных эмульсий.
Воздействие деэмульгатора на нефтяную эмульсию основано на том, что деэмульгатор, адсорбируясь на поверхности раздела фаз нефть - вода, вытесняет и замещает менее активные поверхностно - активные природные эмульгаторы.
В курсовом проекте рассматривается конструкция и вопросы технического обслуживания оборудования, применяемого для повышения эффективности работы скважин, эксплуатируемых электроцентробежными насосами в условиях образования эмульсий.
1 Раздел нефтегазопромыслового оборудования
1.1 Назначение, классификация и принцип действия оборудования
1.1.1 Назначение и принцип действия установки электроцентробежного насоса
Установки электроцентробежных насосов предназначены для подъема из нефтяных скважин, в том числе и наклонных пластовой жидкости, содержащей нефть, воду и газ, и механические примеси. В зависимости от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, насосы установок имеют исполнение обычное и повышенной коррозионной износостойкости.
Область применения УЭЦН - это высокодебитные обводненные, глубокие и наклонные скважины с дебитом 10 - 1300 м3/сут и высотой подъема 500-2000 м. Межремонтный период УЭЦН составляет до 320 суток и более.
Установка ЭЦН является сложной технической системой и, несмотря на широко известный принцип действия центробежного насоса, представляет собой совокупность оригинальных по конструкции элементов.
Принцип действия насоса можно представить следующим образом: жидкость, засасываемая через приемный фильтр, поступает на лопасти вращающегося рабочего колеса, под действием которого она приобретает скорость и давление. Для преобразования кинетической энергии в энергию давления жидкость, выходящая из рабочего колеса, направляется в неподвижные каналы переменного сечения рабочего аппарата, связанного с корпусом насоса, затем жидкость, выйдя из рабочего аппарата, попадает на рабочее колесо следующей ступени и цикл повторяется.
1.2 Конструкция основных узлов и деталей оборудования
1.2.1 Конструкция наземного оборудования установки электроцентробежного насоса
К наземному оборудованию УЭЦН относятся:
а) устьевая арматура, служащая для направления и регулирования поступающей жидкости из скважины и герметизации устья и кабели;
б) станция управления погружным двигателем, осуществляющая запуск, контроль и управление работой УЭЦН;
в) трансформатор, предназначенный для регулирования величины напряжения, подаваемого к ПЭД;
г) подвесной ролик, служащий для подвески и направления кабеля в скважину при спускоподъемных операциях.
Оборудование устья скважины предназначено для подвешивания колонны насосно-компрессорных 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.
Станция управления предназначена для управления работой и защиты УЭЦН и может работать в ручном и автоматическом режимах. Станция оснащена необходимыми контрольно-измерительными системами, автоматами, всевозможными реле. При возникновении нештатных ситуаций срабатывают соответствующие системы защиты, и установка отключается.
Трансформаторы предназначены для питания установок погружных центробежных насосов от сети переменного тока напряжением 380 или 6000 В частотой 50 Гц. Трансформатор повышает напряжение, чтобы двигатель на вводе в обмотку имел заданное номинальное напряжение
1 - крестовина; 2 - конусная подвеска; 3 – резиновые уплотнения; 4 - разъемный фланец; 5 - патрубок; 6 - тройник; 7 - задвижка; 8 - устьевой сальник СУС2; 9 и 11 - обратный клапан; 10 - кран; 12 - пробка
Рисунок 1 - Схема устьевого оборудования
1 - щит с монтажной панелью; 2 - выключатель автоматический; 3 - пускатель электромагнитный; 4 - устройство управления и защиты; 5 - датчик тока; 6 - клеммный блок силовой; 7 - клеммный блок сигнальный; 8 - болт заземления; 9 - резистор шунтирующий
Рисунок 2 - Схема станции управления
1 - масляный расширитель; 2 - масляный указатель; 3 - Ввод НН; 4 - ввод низкого напряжения; 5 - серьга подъемная; 6 - щиток; 7- пробка слива масла; 8 - пробка спуска осадка; 9 - болт для заземления; 11 - предохранительная выхлопная трубка; 12 - реле газовое; 12 - термосигнализация.
Рисунок 3 - Схема трансформатора
1.2.2 Конструкция подземного оборудования установки электроцентробежного насоса
К подземному оборудованию УЭЦН относятся:
а) электроцентробежный насос, являющийся основным исполнительным узлом установки (ЭЦН);
б) погружной электродвигатель (ПЭД), являющийся приводом насоса;
в) система гидрозащиты, осуществляющая защиту ПЭД от попадания в него пластовой жидкости и состоящая из протектора и компенсатора;
г) токоведущий кабель, служащий для подачи электроэнергии к ПЭД;
д) насосно-компрессорные трубы (НКТ), являющиеся каналом, по которому добываемая жидкость поступает от насоса на дневную поверхность.
1 - компенсатор; 2 - электродвигатель; 3 - протектор; 4 - насос; 5 - плоский кабель; 6 - обратный клапан; 7 - сливной клапан; 8 - стальной пояс; 9 - круглый кабель; 10 - НКТ; 11 - устьевое оборудование; 12 - станция управления; 13 - вспомогательное оборудование
Рисунок 4 - Схема установки электроцентробежного насоса
Электроцентробежный насос предназначен для добычи скважиной жидкости либо её нагнетания в пласт. Принцип работы насоса состоит в нагнетании жидкости из колес в аппараты за счет центробежной силы, возникающей при вращении ротора с закрепленными на нем колесами. Проходные сечения рабочих органов определяют пропускную способность насоса, а их количество - напор.
1 - входной модуль; 2 - модуль-секция; 3 - модуль-головка
Рисунок 5 - Схема электроцентробежного насоса
Основным видом погружных электродвигателей, служащих для привода центробежных насосов являются асинхронные маслозаполненные двигатели с короткозамкнутыми роторами. При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 об./мин. Двигатели, как и насосы, должны иметь малые диаметры, различные для скважин с различными обсадными колоннами. Мощность двигателей достигает 500 кВт. Напряжение тока у двигателей и сила рабочего тока зависит от типоразмера двигателя. Величина скольжения составляет до 6 %. Малые диаметры и большие мощности вызывают необходимость увеличивать длину двигателей, которая иногда превышает 8 м.
Устройство погружного электродвигателя ПЭД состоит: из статора 1, ротора 3, головки 5, основания 10 и узла токоввода 9. Статор 1 представляет собой выполненный из специальной трубы корпус, в который запрессован магнитопровод из листовой электротехнической стали. В пазы статора уложена трехфазная протяжная обмотка из специального обмоточного провода. Фазы обмотки соединены в звезду. Внутри статора размещается ротор 3, представляющий собой набор пакетов, разделенных между собой промежуточными подшипниками и последовательно надетыми на вал. Вал ротора 3 выполнен пустотелым для обеспечения циркуляции масла. Пакеты ротора набраны из листовой электротехнической стали. В пазы пакетов вставлены медные стержни, сваренные по торцам с медными кольцами. В головке электродвигателя размещен узел упорного подшипника 6, который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора. В нижней части электродвигателя расположено основание 10, в котором размещен фильтр 11 для очистки масла.
1 - статор, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - втулка подшипника, 5 - головка, 6 - пята, 7 - подпятник, 8 - клапан обратный, 9 - колодка, 10 - основание, 11 - фильтр, 12 - клапан перепускной, 13 - клапан обратный, 14 - крышка кабельного ввода, 15 - крышка верхняя, 16 - муфта шлицевая, 17 - крышка нижняя
Рисунок 5 - Конструкция ПЭД
Гидрозащита предназначена для защиты погружных маслозаполненных электродвигателей от проникновения пластовой жидкости в их внутреннюю полость, а также компенсации утечки масла и тепловых изменений его объема при эксплуатации электродвигателя. Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора.
Протектор служит для герметизации вала, передающего вращение насосу, а также для регулирования давления в системе при температурных расширениях масла и удаления газов, скопившихся в процессе работы двигателя. Протектор представляет собой маслонаполненную камеру с набором защитных и регулирующих устройств. Компенсатор служит для уравнивания давления во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине и компенсации теплового изменения объема масла во внутренней полости двигателя при его работе и остановках. Компенсатор, представляет собой камеру, образованную эластичной диафрагмой, сообщающуюся с электродвигателем. В настоящее время погружные электродвигатели комплектуются либо однокорпусной, либо двухкорпусной гидрозащитой.
1 - головка; 2 - ниппель верхний; 3 - подшипник; 4 - торцевое уплотнение; 5 - ниппель; 6 - корпус верхний; 7 - диафрагма верхняя; 8 - ниппель нижний; 9 - диафрагма нижняя; 10 - подпятник верхний; 11 - пята; 12 - подпятник нижний; 13 - основание; 14 - клапан обратный; 15 - корпус нижний
Рисунок 6 - Конструкция гидрозащиты
Насосно-компрессорные трубы служат для извлечения жидкости и газа из скважин, нагнетания воды, сжатого воздуха (газа) и производства различных видов работ по текущему и капитальному ремонту скважин.
НКТ применяются:
- при добыче нефти, газа и газового конденсата,
- при поддержании пластового давления,
- при утилизации пластовых вод,
- при капитальном и текущем ремонте скважин
Рисунок 7 - Схема насосно-компрессорной трубы
Для облегчения запуска погружного электронасоса и избегания всех неудобств применяется обратный клапан.
1 - корпус; 2 - обрезиненное седло; 3 - тарелка; 4 - направляющая втулка; 5 и 6 - крышки
Рисунок 8 - Обратный клапан
Обратный клапан предназначен для предотвращения обратного вращения рабочих колес насоса под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе при остановках насоса и облегчения его повторного запуска, используется для опрессовки колонны НКТ после спуска установки в скважину