Vrste etsn. Dizajn i tehničke karakteristike ETS modula. Potopljeni motor sa zaštitom od vode

Instalacija ESP-a je složen tehnički sistem i, uprkos dobro poznatom principu rada centrifugalne pumpe, to je skup elemenata koji su originalnog dizajna. Šematski dijagram ESP-a prikazan je na Sl. 6.1. Instalacija se sastoji od dva dijela: površinskog i potopljenog. U prizemlju se nalazi autotransformator 1; kontrolna stanica 2; ponekad kablovski bubanj 3 i oprema na ušću bušotine 4. Potopljeni dio uključuje cijev 5, na kojoj se potopljena jedinica spušta u bunar; blindirani trožilni električni kabel 6, preko kojeg se naponski napon dovodi do potopljenog elektromotora i koji je posebnim stezaljkama 7 pričvršćen za cijevni niz.

Potopljena jedinica se sastoji od višestepene centrifugalne pumpe 8, opremljene prijemnom mrežom 9 i nepovratnim ventilom 10. Potopna jedinica uključuje ispusni ventil 11 kroz koji se tečnost ispušta iz cijevi prilikom podizanja jedinice. U donjem dijelu pumpa je spojena sa hidrauličkom zaštitnom jedinicom (protektorom) 12, koja je pak spojena sa potopljenim elektromotorom 13. U donjem dijelu elektromotor 13 ima kompenzator 14.

Tečnost ulazi u pumpu kroz mrežicu koja se nalazi u njenom donjem delu. Mrežica omogućava filtraciju formacijskog fluida. Pumpa dovodi tekućinu iz bunara do cijevi.

ESP instalacije u Rusiji su projektovane za bušotine sa kolonama prečnika 127, 140, 146 i 168 mm. Za veličine kućišta 146 i 168 mm, potopljene jedinice su dostupne u dvije veličine. Jedan je namijenjen za bunare s najmanjim unutrašnjim promjerom (prema GOST-u) kućišta. U ovom slučaju, ESP jedinica ima i manji prečnik, a samim tim i manje radne karakteristike (pritisak, protok, efikasnost).

Rice. 6.1. Šematski dijagram ESP-a:

1 - autotransformator; 2 - kontrolna stanica; 3 - bubanj za kablove; 4 - oprema na ušću bušotine; 5 - cevni stub; 6 - oklopni električni kabl; 7 - stezaljke za kablove; 8 - potopna višestepena centrifugalna pumpa; 9 - sito za usis pumpe; 10 - nepovratni ventil; 11 - odvodni ventil; 12 - hidraulička zaštitna jedinica (protektor); 13 - potopljeni elektromotor; 14 - kompenzator

Svaka instalacija ima svoju šifru, na primjer UETSN5A-500-800, u kojoj su usvojene sljedeće oznake: broj (ili broj i slovo) nakon ESP-a označava najmanji dozvoljeni unutrašnji prečnik kućišta u koji se može spustiti, broj "4" odgovara prečniku od 112 mm, broj "5" odgovara 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm i "6A" - 148 mm; drugi broj koda označava nazivni protok pumpe (u m 3 /sUt), a treći - približni pritisak u m. Vrijednosti protoka i tlaka su dati za rad na vodi.

Posljednjih godina asortiman proizvedenih centrifugalnih pumpnih jedinica značajno se proširio, što se odražava i na šifre proizvedene opreme. Tako, ESP instalacije proizvođača ALNAS (Almetjevsk, Tatarstan) imaju veliko slovo „A“ u kodu iza natpisa „ESP“, a instalacije Lebedjanskog mehaničkog pogona (AD Lemaz, Lebedjan, Kurska oblast) imaju veliko slovo slovo “L” ispred natpisa “ESP”. Instalacije centrifugalnih pumpi sa konstrukcijom rotora sa dva oslonca, namenjene odabiru formacijskog fluida sa velikom količinom mehaničkih nečistoća, u svom kodu imaju "2" iza slova "L" i ispred natpisa ESP (za Lemaz pumpe) , slovo “D” iza natpisa “ESP” (za pumpe JSC “Borets”), slovo “A” ispred broja instalacione veličine (za ALNAS pumpe). Dizajn ESP otporan na koroziju označen je slovom „K“ na kraju koda za ugradnju, a dizajn otporan na toplotu slovom „T“. Dizajn radnog kola sa dodatnim vrtložnim lopaticama na zadnjem disku (Novomet, Perm) ima slovnu oznaku VNNP u kodu pumpe.

6.3. Glavne komponente ESP instalacije, njihova namjena i karakteristike

Centrifugalne pumpe

Centrifugalne pumpe za nizbrdo su višestepene mašine. To je prvenstveno zbog niskih vrijednosti tlaka koje stvara jedan stupanj (propeler i vodeća lopatica). Zauzvrat, male vrijednosti tlaka jednog stupnja (od 3 do 6-7 m vodenog stupca) određene su malim vrijednostima vanjskog promjera impelera, ograničenog unutrašnjim prečnikom kućišta i dimenzijama opreme koja se koristi u nizu - kabl, potopljeni motor itd.

Dizajn centrifugalne pumpe za bušotine može biti konvencionalni i otporan na habanje, kao i sa povećanom otpornošću na koroziju. Prečnici i sastav komponenti pumpe su u osnovi isti za sve verzije pumpe.

Konvencionalna centrifugalna pumpa za dubinu je dizajnirana da izvuče tečnost iz bunara sa sadržajem vode do 99%. Mehaničke nečistoće u dizanoj tečnosti ne bi trebalo da pređu 0,01 mas% (ili 0,1 g/l), a tvrdoća mehaničkih nečistoća ne bi trebalo da prelazi 5 Mohsovih poena; vodonik sulfid - ne više od 0,001%. Prema zahtjevima tehničkih specifikacija proizvođača, sadržaj slobodnog plina na ulazu pumpe ne bi trebao biti veći od 25%.

Centrifugalna pumpa otporna na koroziju je dizajnirana da radi kada pumpani formacijski fluid sadrži vodonik sulfid do 0,125% (do 1,25 g/l). Dizajn otporan na habanje omogućava ispumpavanje tekućina koje sadrže mehaničke nečistoće do 0,5 g/l.

Stepenice su postavljene u provrt cilindričnog tijela svake sekcije. Jedna sekcija pumpe može da primi od 39 do 200 stepeni, u zavisnosti od njihove montažne visine. Maksimalni broj stupnjeva u pumpama dostiže 550 komada.

Rice. 6.2. Dijagram centrifugalne pumpe u otvoru:

1 - prsten sa segmentima; 2,3- glatke podloške; 4,5- Podloške za amortizere; 6 - vrhunska podrška; 7 - donji oslonac; 8 - opružni prsten nosača osovine; 9 - spacer sleeve; 10 -baza; 11 - klinasta spojnica.

Modularni ESP-ovi

Za stvaranje centrifugalnih pumpi za bušotine visokog pritiska potrebno je u pumpu ugraditi mnogo stupnjeva (do 550). Međutim, ne mogu se postaviti u jedno kućište, jer dužina takve pumpe (15-20 m) otežava transport, ugradnju na bunar i izradu kućišta.

Pumpe visokog pritiska se sastoje od nekoliko sekcija. Dužina karoserije u svakoj sekciji nije veća od 6 m. Dijelovi karoserije pojedinih sekcija su spojeni prirubnicama sa vijcima ili klinovima, a osovine klinastim spojnicama. Svaki dio pumpe ima gornji aksijalni oslonac osovine, osovinu, radijalne nosače vratila i stepenice. Samo donji dio ima prihvatnu mrežu. Ribarska glava - samo gornji dio pumpe. Sekcije pumpe visokog pritiska mogu biti kraće od 6 m (obično su dužine tela pumpe 3,4 i 5 m), u zavisnosti od broja stepenica koje je potrebno u njih postaviti.

Pumpa se sastoji od ulaznog modula (slika 6.4), modula sekcije (moduli sekcija) (sl. 6.3), modula glave (sl. 6.3), nepovratnih ventila i odvodnih ventila.

Moguće je smanjiti broj sekcija modula u pumpi, shodno tome opremajući potopljenu jedinicu motorom potrebne snage.

Veze između modula i ulaznog modula na motor su prirubnički. Priključci (osim priključka ulaznog modula na motor i ulaznog modula na separator gasa) su zapečaćeni gumenim prstenovima. Povezivanje osovina sekcija modula međusobno, modula sekcije sa osovinom ulaznog modula, osovine ulaznog modula sa hidrauličkom zaštitnom osovinom motora vrši se pomoću nazubljenih spojnica.

Osovine sekcija modula svih grupa pumpi, koje imaju iste dužine kućišta od 3,4 i 5 m, su objedinjene. Za zaštitu kabla od oštećenja tokom dizanja, čelična rebra koja se mogu ukloniti nalaze se na bazama modula sekcije i modula glave. Dizajn pumpe omogućava, bez dodatnog rastavljanja, upotrebu modula separatora gasa pumpe, koji se ugrađuje između ulaznog modula i modula sekcije.

Tehničke karakteristike nekih standardnih veličina ESP-ova za proizvodnju nafte, koje proizvode ruske kompanije prema tehničkim specifikacijama, prikazane su u tabeli 6.1 i sl. 6.6.

Namjena i tehnički podaci ESP-a.

Potopne centrifugalne pumpne instalacije su dizajnirane za ispumpavanje rezervoarskog fluida koji sadrži naftu, vodu i gas i mehaničke nečistoće iz naftnih bušotina, uključujući i nagnute. Ovisno o broju različitih komponenti sadržanih u ispumpanoj tekućini, pumpe instalacija imaju standardni dizajn i verziju sa povećanom otpornošću na koroziju i habanje. Prilikom rada ESP-a, gdje koncentracija čvrstih tvari u ispumpanoj tekućini prelazi dozvoljenih 0,1 gram/litar, pumpe se začepljuju i radni agregati se intenzivno troše. Kao rezultat toga, vibracije se povećavaju, voda ulazi u motor kroz mehaničke brtve, a motor se pregrijava, što dovodi do kvara ESP-a.

Simbol instalacija:

ESP K 5-180-1200, U 2 ESP I 6-350-1100,

Gde U - instalacija, 2 - druga modifikacija, E - pogon potopljenog elektromotora, C - centrifugalna, N - pumpa, K - povećana otpornost na koroziju, I - povećana otpornost na habanje, M - modularni dizajn, 6 - grupe pumpi, 180, 350 - napajanje m/dan, 1200, 1100 – pritisak, m.w.st.

U zavisnosti od prečnika proizvodne žice i maksimalne poprečne dimenzije potopljene jedinice koriste se ESP različitih grupa - 5,5 i 6. Ugradnja grupe 5 sa poprečnim prečnikom od najmanje 121,7 mm. Instalacije grupe 5a poprečne dimenzije 124 mm - u bunarima unutrašnjeg prečnika od najmanje 148,3 mm. Pumpe su također podijeljene u tri uslovne grupe - 5,5 a, 6. Prečnici kućišta grupe 5 su 92 mm, grupe 5 a - 103 mm, grupe 6 - 114 mm. Tehničke karakteristike pumpi tipa ETsNM i ETsNMK date su u Dodatku 1.

Sastav i kompletnost ESP-a

ESP instalacija se sastoji od potopljene pumpne jedinice (elektromotor sa hidrauličkom zaštitom i pumpa), kablovskog voda (okrugli ravni kabl sa spojnicom za ulaz kabla), cevnog niza, opreme na vrhu bušotine i površinske električne opreme: transformatora i kontrolnu stanicu (kompletan uređaj) (vidi sliku 1.1.). Transformatorska podstanica pretvara mrežni napon polja u suboptimalnu vrijednost na terminalima elektromotora, uzimajući u obzir gubitke napona u kabelu. Upravljačka stanica omogućava kontrolu rada pumpnih jedinica i njihovu zaštitu u optimalnim uslovima.

Potopna pumpna jedinica, koja se sastoji od pumpe i elektromotora sa hidrauličkom zaštitom i kompenzatorom, spušta se u bunar duž cijevi. Kablovska linija osigurava napajanje električnog motora. Kabl je pričvršćen za cijev metalnim kotačima. Po dužini pumpe i štitnika kabl je ravan, pričvršćen za njih metalnim točkovima i zaštićen od oštećenja kućištima i stezaljkama. Kontrolni i ispusni ventili su postavljeni iznad sekcija pumpe. Pumpa ispumpava tekućinu iz bušotine i isporučuje je na površinu kroz cijev (vidi sliku 1.2.)

Oprema na ušću bušotine omogućava kačenje cevovoda sa električnom pumpom i kablom na prirubnicu kućišta, zaptivanje cevi i kablova, kao i odvod proizvedenog fluida u izlazni cevovod.

Potopna, centrifugalna, sekciona, višestepena pumpa ne razlikuje se po principu rada od konvencionalnih centrifugalnih pumpi.

Njegova razlika je u tome što je sekcijski, višestupanjski, s malim promjerom radnih stupnjeva - impelera i vodećih lopatica. Potopljene pumpe proizvedene za naftnu industriju sadrže od 1300 do 415 stupnjeva.

Dijelovi pumpe, povezani prirubničkim priključcima, izrađeni su od metalnog kućišta. Izrađen od čelične cijevi dužine 5500 mm. Dužina pumpe određena je brojem radnih faza, čiji je broj, pak, određen glavnim parametrima pumpe. - napajanje i pritisak. Protok i pritisak stepenica zavise od poprečnog preseka i dizajna protočnog dela (lopatica), kao i od brzine rotacije. Paket stepenica je umetnut u tijelo sekcija pumpe, što je sklop impelera i vodećih lopatica na osovini.

Propeleri su postavljeni na osovinu na perasti ključ uz pokretni spoj i mogu se pomicati u aksijalnom smjeru. Vodiće lopatice su osigurane od rotacije u kućištu bradavice, koje se nalazi u gornjem dijelu pumpe. Odozdo je u kućište pričvršćena baza pumpe s prihvatnim otvorima i filterom, kroz koje tečnost iz bunara teče do prvog stupnja pumpe.

Gornji kraj vratila pumpe rotira se u ležajevima uljne brtve i završava posebnom petom koja preuzima opterećenje na vratilu i njegovu težinu kroz opružni prsten. Radijalne sile u pumpi apsorbuju klizni ležajevi instalirani na dnu bradavice i na vratilu pumpe.

Na vrhu pumpe nalazi se ribarska glava u koju je ugrađen nepovratni ventil i na koju je pričvršćena cijev.

Potopni elektromotor, trofazni, asinhroni, punjen uljem sa kaveznim rotorom u konvencionalnoj verziji i verziji PEDU otpornom na koroziju (TU 16-652-029-86). Klimatska izmjena - B, kategorija smještaja - 5 prema GOST 15150 - 69. Na dnu elektromotora nalazi se ventil za pumpanje ulja i njegovo ispuštanje, kao i filter za čišćenje ulja od mehaničkih nečistoća.

Hidraulička zaštita motora motora sastoji se od zaštitnika i kompenzatora. Dizajniran je za zaštitu unutrašnje šupljine elektromotora od formacijske tekućine, kao i za kompenzaciju temperaturnih promjena u zapremini ulja i njegovoj potrošnji. (Pogledajte sliku 1.3.)

Zaštitnik je dvokomorni, sa gumenom membranom i mehaničkim zaptivkama vratila, te kompenzatorom sa gumenom membranom.

Trožilni kabl sa polietilenskom izolacijom, blindiran. Kablovski vod, tj. kabel namotan na bubanj, na čiju bazu je pričvršćen produžetak - plosnati kabel sa spojnicom za ulaz za kabel. Svaka žila kabla ima izolacioni sloj i omotač, jastuke od gumirane tkanine i oklop. Tri izolirana jezgra ravnog kabela položena su paralelno u nizu, a okrugli kabel je uvijen duž spiralne linije. Kablovski sklop ima objedinjenu spojnicu za ulaz kablova K 38, K 46 okruglog tipa. U metalnom kućištu, spojnice su hermetički zatvorene gumenom brtvom, a vrhovi su pričvršćeni na provodne provodnike.

Projektovanje ESP instalacija, ESPNM sa pumpom koja ima osovinu i stepenice od materijala otpornih na koroziju, i ESP sa pumpom sa plastičnim rotorima i gumeno-metalnim ležajevima, slična je projektovanju ESP instalacija.

Kada je faktor gasa visok, koriste se moduli pumpe - separatori gasa, dizajnirani da smanje zapreminski sadržaj slobodnog gasa na ulazu pumpe. Separatori gasa odgovaraju grupi proizvoda 5, tip 1 (popravljiv) prema RD 50-650-87, klimatska verzija - B, kategorija postavljanja - 5 prema GOST 15150-69.

Moduli se mogu isporučiti u dvije verzije:

Gasni separatori: 1 MNG 5, 1 MNG5a, 1 MNG6 – standardni dizajn;

Gasni separatori 1 MNGK5, MNG5a - povećana otpornost na koroziju.

Moduli za pumpanje su instalirani između ulaznog modula i modula sekcije potopljene pumpe.

Potopna pumpa, elektromotor i hidraulička zaštita međusobno su povezani prirubnicama i klinovima. Osovina pumpe, motora i zaštitne osovine imaju utore na krajevima i spojeni su nazubljenim spojnicama.

Pribor za liftove i oprema za ESP instalacije dat je u Dodatku 2.

Tehničke karakteristike motora

Pogon potopnih centrifugalnih pumpi je poseban uljem punjen potopni asinhroni trofazni elektromotor naizmjenične struje s vertikalnim kaveznim rotorom tipa PED. Elektromotori imaju prečnike kućišta od 103, 117, 123, 130, 138 mm. Budući da je prečnik elektromotora ograničen, pri velikim snagama motor je duži, au nekim slučajevima je napravljen u sekciji. Pošto elektromotor radi uronjen u tečnost i često pod visokim hidrostatskim pritiskom, glavni uslov za pouzdan rad je njegova nepropusnost (vidi sliku 1.3).

PED je punjen posebnim uljem niske viskoznosti, visoke dielektrične čvrstoće, koje služi i za hlađenje i za podmazivanje dijelova.

Potopljeni elektromotor se sastoji od statora, rotora, glave i baze. Kućište statora je izrađeno od čelične cijevi, čiji su krajevi navojni za spajanje glave i baze motora. Magnetni krug statora sastavljen je od aktivnih i nemagnetnih laminiranih listova koji imaju žljebove u kojima se nalaze namoti. Namotaj statora može biti jednoslojni, kontinuirani, zavojnički ili dvoslojni, štap, petlja. Faze namotaja su povezane.

Aktivni dio magnetskog kruga, zajedno sa namotom, stvara rotirajuće magnetsko polje u elektromotorima, a nemagnetski dio služi kao oslonac za međuležaje rotora. Na krajeve namotaja statora zalemljeni su krajevi odvoda od bakrene žice sa izolacijom visoke električne i mehaničke čvrstoće. Na krajeve su zalemljene utičnice u koje se uklapaju kabelske papučice. Izlazni krajevi namota su spojeni na kabel kroz poseban utikač (spojnik) kabelskog ulaza. Strujni vod motora također može biti tipa noža. Rotor motora je kavezni, višestruki. Sastoji se od osovine, jezgra (rotorski paketi), radijalnih nosača (kliznih ležajeva). Osovina rotora je izrađena od šupljeg kalibriranog čelika, jezgra su od elektro čelika. Jezgra se montiraju na osovinu, naizmjenično sa radijalnim ležajevima, i spajaju se na osovinu pomoću ključeva. Zategnite set jezgara na osovini aksijalno maticama ili turbinom. Turbina služi za prinudnu cirkulaciju ulja radi izjednačavanja temperature motora po dužini statora. Da bi se osigurala cirkulacija ulja, na uronjenoj površini magnetskog kruga postoje uzdužni žljebovi. Ulje cirkulira kroz ove žljebove, filter na dnu motora gdje se čisti i kroz rupu na osovini. Glava motora sadrži petu i ležaj. Adapter na dnu motora koristi se za smještaj filtera, premosnog ventila i ventila za pumpanje ulja u motor. Sekcijski elektromotor se sastoji od gornjeg i donjeg dijela. Svaki odjeljak ima iste glavne komponente. Tehničke karakteristike SEM-a su date u Dodatku 3.

Osnovni tehnički podaci kabla

Snabdijevanje električnom energijom elektromotora potopne pumpne instalacije vrši se preko kabelskog voda koji se sastoji od napojnog kabela i priključne spojnice za spajanje na elektromotor.

Ovisno o namjeni, kabelska linija može uključivati:

Kablovi marke KPBK ili KPPBPS - kao glavni kabel.

Marka kabla KPBP (flat)

Navlaka za ulaz kablova je okrugla ili ravna.

KPBK kabl se sastoji od jednožičnih ili višežičnih bakrenih jezgara, izolovanih u dva sloja polietilena visoke čvrstoće i upletenih zajedno, kao i jastuka i oklopa.

Kablovi marki KPBP i KPPBPS u zajedničkom omotaču crijeva sastoje se od jednožičnih i višežičnih bakrenih vodiča, izoliranih polietilenom visoke gustoće i položenih u istoj ravni, kao i zajedničkog omotača crijeva, jastuka i oklopa.

Kablovi marke KPPBPS sa odvojenim provodnicima sastoje se od jednožičnih i višežičnih bakrenih provodnika, izolovanih u dva sloja polietilena visoke gustine i položenih u istoj ravni.

Kabl marke KPBK ima:

Radni napon V – 3300

Kabl marke KPBP ima:

Radni napon, V - 2500

Dozvoljeni pritisak formacijskog fluida, MPa – 19,6

Dozvoljeni faktor gasa, m/t – 180

Kablovi marke KPBK i KBPP imaju dozvoljene temperature okoline od 60 do 45 C za vazduh, 90 C za formacijski fluid.

Temperature kablovskih vodova date su u Dodatku 4.

1.2 Kratak pregled domaćih shema i instalacija.

Potopne centrifugalne pumpne instalacije su dizajnirane za pumpanje naftnih bušotina, uključujući i nagnute, formacijski fluid koji sadrži naftu i plin i mehaničke nečistoće.

Jedinice su dostupne u dva tipa – modularne i nemodularne; tri verzije: normalna, otporna na koroziju i povećana otpornost na habanje. Dizani medij kućnih pumpi mora imati sljedeće indikatore:

· akumulacijsko divlje – mješavina nafte, pripadajuće vode i naftnog plina;

· maksimalna kinematička viskoznost formacijskog fluida 1 mm/s;

· pH vrijednost proizvedene vode pH 6,0-8,3;

· maksimalni sadržaj dobijene vode 99%;

· slobodan gas na ulazu do 25%, za instalacije sa modulima - separatorima do 55%;

· maksimalna temperatura ekstrahovanih proizvoda do 90C.

U zavisnosti od poprečnih dimenzija potopnih centrifugalnih električnih pumpi, elektromotora i kablovskih vodova koji se koriste u setu instalacija, instalacije se konvencionalno dele u 2 grupe 5 i 5 a. Sa prečnikom kućišta od 121,7 mm; 130 mm; 144,3 mm respektivno.

Instalacija UEC-a se sastoji od potopljene pumpne jedinice, kablovskog sklopa, zemaljske električne opreme - transformatorske komutacione podstanice. Crpna jedinica se sastoji od potopljene centrifugalne pumpe i motora sa hidrauličkom zaštitom, a spušta se u bunar na cijevnom nizu. Potopna pumpa, trofazna, asinhrona, punjena uljem sa rotorom.

Hidraulička zaštita se sastoji od zaštitnika i kompenzatora. Trožilni kabl sa polietilenskom izolacijom, blindiran.

Potopna pumpa, elektromotor i hidraulička zaštita međusobno su povezani prirubnicama i vijcima. Osovina pumpe, motora i zaštitne osovine imaju utore na krajevima i spojeni su nazubljenim spojnicama.

1.2.2. Potopna centrifugalna pumpa.

Princip rada potopljene centrifugalne pumpe se ne razlikuje od konvencionalnih centrifugalnih pumpi koje se koriste za pumpanje tekućina. Razlika je u tome što je višesječni s malim promjerom radnih stupnjeva - impelera i vodećih lopatica. Radno kolo i vodeće lopatice konvencionalnih pumpi su napravljene od modifikovanog sivog liva, pumpe otporne na koroziju su od niresist livenog gvožđa, a točkovi otporni na habanje od poliamidnih smola.

Pumpa se sastoji od sekcija, čiji broj zavisi od glavnih parametara pumpe - pritiska, ali ne više od četiri. Dužina dionice do 5500 metara. Za modularne pumpe sastoji se od ulaznog modula, modula - sekcije. Modul - glave, nepovratni ventili i odvodni ventili. Spoj modula međusobno i ulaznog modula na motor – prirubnički spoj (osim ulaznog modula, motora ili separatora) je zapečaćen gumenim manžetnama. Povezivanje osovina sekcija modula međusobno, modula sekcije sa vratilom ulaznog modula i vratila ulaznog modula sa hidrauličkom zaštitnom osovinom motora vrši se pomoću klinastih spojnica. Osovine sekcija modula svih grupa pumpi iste dužine karoserije su objedinjene po dužini.

Sekcija modula se sastoji od kućišta, osovine, paketa stepenica (propeleri i vodeće lopatice), gornjih i donjih ležajeva, gornjeg aksijalnog oslonca, glave, osnove, dva rebra i gumenih prstenova. Rebra su dizajnirana da zaštite ravni kabel sa spojnicom od mehaničkih oštećenja.

Ulazni modul se sastoji od postolja sa otvorima za prolaz formacijskog fluida, čaura ležaja i rešetke, osovine sa zaštitnim čaurama i navojne spojnice namijenjene za spajanje vratila modula sa hidrauličkom zaštitnom osovinom.

Modul glave sastoji se od tijela na čijoj se jednoj strani nalazi unutrašnji konusni navoj za spajanje nepovratnog ventila, na drugoj strani je prirubnica za spajanje na sekcijski modul, dva rebra i gumeni prsten.

Na vrhu pumpe nalazi se ribarska glava.

Domaća industrija proizvodi pumpe sa protokom (m/dan):

Modularno – 50,80,125,200.160,250,400,500,320,800,1000.1250.

Nemodularni – 40,80,130,160,100,200,250,360,350,500,700,1000.

Sljedeće glave (m) - 700, 800, 900, 1000, 1400, 1700, 1800, 950, 1250, 1050, 1600, 1100, 750, 1150, 1450, 170, 170, 170, 170 0.

1.2.3. Potopljeni motori

Potopljeni elektromotori se sastoje od elektromotora i hidrauličke zaštite.

Motori su trofazni, asinhroni, kavezni, dvopolni, potopni, objedinjene serije. SEM u normalnoj i korozivnoj verziji, klimatska verzija B, kategorija lokacije 5, rade od mreže naizmjenične struje frekvencije 50 Hz i koriste se kao pogon za potopne centrifugalne pumpe.

Motori su dizajnirani za rad u formacijskom fluidu (mješavina nafte i proizvedene vode u bilo kojem omjeru) s temperaturama do 110 C koji sadrži:

· mehaničke nečistoće ne više od 0,5 g/l;

· slobodan gas ne više od 50%;

· vodonik sulfid za normalan, ne više od 0,01 g/l, otporan na koroziju do 1,25 g/l;

Hidraulički pritisak u radnom području motora nije veći od 20 MPa. Elektromotori su napunjeni uljem s probojnim naponom od najmanje 30 kV. Maksimalna dugoročna dozvoljena temperatura namotaja statora elektromotora (za motor prečnika kućišta 103 mm) je 170 C, za ostale elektromotore 160 C.

Motor se sastoji od jednog ili više elektromotora (gornji, srednji i donji, snage od 63 do 630 kW) i štitnika. Elektromotor se sastoji od statora, rotora, glave sa ulazom struje i kućišta.

1.2.4. Hidraulička zaštita elektromotora.

Hidraulička zaštita je dizajnirana da spriječi prodiranje formacijske tekućine u unutarnju šupljinu elektromotora, kompenzirajući volumen ulja u unutrašnjoj šupljini od temperature elektromotora i prenoseći obrtni moment sa osovine elektromotora na osovinu pumpe. Postoji nekoliko opcija za zaštitu voda: P, PD, G.

Hidrozaštita je dostupna u standardnim verzijama i verzijama otpornim na koroziju. Glavni tip hidrauličke zaštite za SED konfiguraciju je hidraulička zaštita otvorenog tipa. Hidraulička zaštita otvorenog tipa zahteva upotrebu posebne zaštitne tečnosti gustine do 21 g/cm, koja ima fizička i hemijska svojstva sa formacijskim fluidom i naftom.

Hidraulička zaštita se sastoji od dvije komore povezane cijevi. Promjene u zapremini tekućeg dielektrika u motoru kompenziraju se protokom zaštitne tekućine iz jedne komore u drugu. U hidrauličnoj zaštiti zatvorenog tipa koriste se gumene membrane. Njihova elastičnost kompenzira promjene u zapremini ulja.

24. Uslovi za protok bušotine, određivanje potrošnje energije i specifične potrošnje gasa pri radu gasno-tečnog lifta.

Uslovi bušotine.

Protok bušotine nastaje ako je razlika pritisaka između rezervoara i donje rupe dovoljna da se savlada povratni pritisak stuba tečnosti i gubitak pritiska usled trenja, odnosno do strujanja dolazi pod uticajem hidrostatskog pritiska tečnosti ili energije ekspandirajući gas. Većina bušotina teče zbog energije gasa i hidrostatičkog pritiska istovremeno.

Plin sadržan u ulju ima silu podizanja koja se manifestira u obliku pritiska na ulje. Što je više gasa otopljeno u ulju, to je manja gustina mešavine i nivo tečnosti se više podiže. Kada dođe do usta, tečnost se prelije i bunar počinje da šiklja. Opći obavezni uvjet za rad bilo kojeg protočnog bunara bit će sljedeća osnovna jednakost:

Rs = Rg+Rtr+ Ru; Gdje

Rs - pritisak u dnu bušotine, RG, Rtr, Ru - hidrostatički pritisak kolone tečnosti u bušotini, izračunat vertikalno, gubitak pritiska usled trenja u cevi i protivpritisak na ušću bušotine, respektivno.

Postoje dvije vrste bunara:

· Izbijanje tečnosti koja ne sadrži mjehuriće plina - arteško šikljanje.

· Izbijanje tečnosti koja sadrži mjehuriće plina koji olakšavaju šikljanje je najčešći način šikljanja.

Potopljene električne centrifugalne pumpe su višestepene centrifugalne pumpe (sa do 120 stupnjeva) koje pokreće potopljeni elektromotor (SEM). Snaga se napaja elektromotoru sa površine preko kabla iz pojačanog autotransformatora ili transformatora preko kontrolne stanice u kojoj su koncentrisani svi instrumenti i automatizacija. ESP instalacija se spušta u bunar 150 - 300 m ispod proračunskog dinamičkog nivoa. Tečnost se diže na površinu kroz cijevi, na čiju je vanjsku stranu kabel pričvršćen posebnim remenima. U pumpnoj jedinici, između same pumpe i elektromotora, postoji srednja karika koja se zove zaštitnik ili hidraulična zaštita. ESP instalacija uključuje sljedeće elemente (slika 3.1): višestepena centrifugalna pumpa (1); hidraulička zaštitna karika ili štitnik (2); elektromotor punjen uljem SEM (3); oklopni trožilni kabl (4); nepovratni ventil (5); odvodni ventil (6); transformator ili autotransformator (7); kontrolna stanica (8) .

Sl.3.1.

• 1 - potopna centrifugalna pumpa; 2 - zaštita od vode (protektor);
• 3 - potopljeni elektromotor; 4 - električni kabl;
• 5 - nepovratni ventil; 6 - odvodni ventil; 7 - transformator; 8 - SU

Pumpa, zaštitnik i motor su zasebne jedinice povezane vijcima. Krajevi osovina imaju šiljaste spojeve, koji se spajaju prilikom montaže cijele instalacije. Ako je potrebno dizati tečnost sa velikih dubina, ESP sekcije se međusobno povezuju tako da ukupan broj stepenica dostiže 400. Tečnost usisana pumpom uzastopno prolazi kroz sve stepene i dobija pritisak jednak spoljašnjem hidrauličnom otporu. . ESP instalacije se odlikuju relativno malom potrošnjom metala, širokim rasponom radnih karakteristika i u pogledu pritiska i protoka, prilično visokom efikasnošću, mogućnošću ispumpavanja velikih količina tečnosti i dugim vremenom obrtaja.

Slika 3.2, a, prikazuje jedan stepen ESP-a, a slika 3.2, b prikazuje povezanost stupnjeva.

Sl.3.2.

A- jednostepeni; b- povezivanje stepenica u ESP sekciju

Slika 3.3 prikazuje poprečni presek ESP, a slika 3.4 prikazuje pumpu tipa ECNMIK.

ESP kod sadrži njihove glavne nominalne parametre, kao što su protok i pritisak kada rade u optimalnom režimu. Na primjer, ESP5-40-950 označava centrifugalnu električnu pumpu grupe 5 s protokom od 40 m 3 /dan (voda) i naponom od 950 m.

Rice. 3.3.

1 - stepen kompresije i disperzije; 2 - svrdlo; 3 - klip; 4 - ugaoni kontakt ležaj

Rice. 3.4.

U kodu pumpe slovo “I” znači otpornost na habanje. U pumpama otpornim na habanje, impeleri nisu napravljeni od metala, već od poliamidne smole. U kućište pumpe, otprilike na svakih 20 stupnjeva, ugrađuju se srednji gumeno-metalni ležajevi za centriranje osovine, zbog čega pumpa otporna na habanje ima manje stupnjeva i, shodno tome, pritisak.

Svi tipovi pumpi imaju pasošku radnu karakteristiku u vidu krivulja zavisnosti N=DS)) (pritisak, protok), /;=DS>) (efikasnost, protok), N=f (0) (potrošnja snage, protok) . Obično su ove zavisnosti date u rasponu radnih brzina protoka ili u nešto većem intervalu (slika 3.5). Karakteristike velikog broja pumpi mogu se pronaći na web stranicama proizvođača pumpne opreme.

Rice. 3.5.

Bilo koja centrifugalna pumpa, uključujući ESP, može raditi sa zatvorenim ispusnim ventilom (tačka A: 0=0; H=H max) i bez povratnog pritiska na ispustu (tačka B: 0=0 max; H=0). Pošto je korisni rad pumpe proporcionalan umnošku dovoda i pritiska, tada će za ova dva ekstremna načina rada pumpe korisni rad biti jednak nuli, a samim tim i efikasnost će biti jednaka nuli. Pri određenom omjeru P i H, zbog minimalnih unutrašnjih gubitaka pumpe, efikasnost dostiže maksimalnu vrijednost od približno 0,5 - 0,6. Tipično, pumpe sa malim protokom i malim promjerom radnih kola, kao i sa velikim brojem stupnjeva, imaju smanjenu efikasnost. Protok i pritisak koji odgovaraju maksimalnoj efikasnosti nazivaju se optimalnim režimom rada pumpe. Ovisnost /7 = DR), blizu svog maksimuma, lagano opada, stoga je sasvim prihvatljivo raditi ESP u uvjetima koji se u jednom ili drugom smjeru razlikuju od optimalnih za određenu količinu. Granice ovih odstupanja zavise od specifičnih karakteristika ESP-a i moraju odgovarati razumnom smanjenju efikasnosti pumpe (za 3...5%).

Ovo određuje cijelo područje mogućih ESP načina rada, koje se naziva preporučeno područje (slika 3.5, šrafiranje).

Odabir pumpe za bunare u suštini se svodi na odabir ESP-a takve standardne veličine da, kada se spusti u bunar, radi u optimalnim ili preporučenim uslovima pri pumpanju datog protoka bunara sa određene dubine.

Pritisak koji pumpa može savladati je direktno proporcionalan broju stupnjeva. Razvijen u jednom stepenu pod optimalnim radnim uslovima, zavisi od dimenzija radnog kola, koje zavise od radijalnih dimenzija pumpe.

Struktura PED postrojenja Borets prikazana je u odjeljku na slici 3.6. Tabela 3.1 prikazuje tehničke karakteristike motora.

Električna energija se dovodi do motora preko trožilnog kabla, spuštenog u bunar paralelno sa cijevima (slika 3.7). Kabl je pričvršćen za vanjsku površinu cijevi metalnim trakama, po dvije za svaku cijev. Kabl radi u teškim uslovima. Njegov gornji dio je u plinovitom okruženju, ponekad pod značajnim pritiskom, donji dio je u ulju i podvrgnut je još većem pritisku. Prilikom spuštanja i podizanja pumpe, posebno u zakrivljenim bunarima, kabel je izložen jakom mehaničkom naprezanju (stezaljke, trenje, zaglavljivanje između niza i cijevi itd.). Kabl prenosi električnu energiju na visokim naponima. Upotreba visokonaponskih motora omogućava smanjenje struje, a time i promjera kabela. Međutim, kabel za napajanje visokonaponskog motora mora imati pouzdaniju, a ponekad i deblju izolaciju. Svi kablovi koji se koriste za ESP prekriveni su elastičnom pocinkovanom čeličnom trakom na vrhu radi zaštite od mehaničkih oštećenja. Kablovi mogu biti okrugli ili ravni.

Rice. 3.6.

Tabela 3.1

Tehničke karakteristike asinhronih motora

tip motora	snaga, kWt	Ukupna veličina, mm	Mrežni napon, V	Current, A	soja f	Efikasnost, %	Pace. env. okolina, °C, ne više
PED16-103BV5
PED22-103BV5
PED32-103BV5
PED45-103BV5
PEDS63-103BV5
PEDS90-103BV5
PED45-117BV5
PED63-117BV5
PEDS90-117BV5
PEDS125-P7BV5
PED63-123BV5
PED 125-123 BV5
PEDS250-123BV5
PEDS180-130LV5
PEDS250-130LV5

Sl.3.7.

1 - vena; 2 - izolacija; 3 - školjka; 4 - pletenica; 5 - oklop

Okrugli kabel je pričvršćen na cijev, a ravni kabel je pričvršćen samo na donje cijevi cijevnog niza i na pumpu. Prijelaz iz okruglog kabela u ravni kabel spaja se vrućom vulkanizacijom u posebnim kalupima, a ako se takvo spajanje izvede loše, može poslužiti kao izvor oštećenja i kvarova izolacije. U posljednje vrijeme prelaze samo na ravne kablove koji vode od motornog pogona duž cijevnog niza do kontrolne stanice. Međutim, proizvodnja takvih kablova je teža od okruglih.

Okrugli kablovi imaju gumenu (NSFT-otpornu gumu) ili polietilensku izolaciju, što se ogleda u šifri: KRBK znači okrugli oklopni gumeni kabl ili KRBP - armirani gumeni ravni kabl. Kada se koristi polietilenska izolacija, umjesto slova P u kodu se upisuje P: KPBK - za okrugli kabel i KPBP - za ravni kabel.

Kabelski ulaz je jedan od najvažnijih elemenata SEM instalacije, jer upravo ova jedinica osigurava nepropusnost elektromotora. Lokacija ulaza kabla u motor prikazana je na slici 3.8.

Sl.3.8.

Svi kablovi su oklopljeni valovitom pocinkovanom čeličnom trakom, što im daje potrebnu čvrstoću.

Kablovi imaju aktivnu i reaktivnu otpornost. Aktivni otpor zavisi od poprečnog preseka kabla i varira od 0,6 do 1,32 Ohm/km.

Reaktancija zavisi od faktora snage cov^ (sa vrijednošću od 0,86 - 0,9 je otprilike 0,1 Ohm/km).

U kablu motora postoje značajni gubici električne energije, obično od 3 do 15% ukupnih gubitaka u instalaciji. Gubici snage su povezani sa padom napona u kablu. Ovi gubici napona, u zavisnosti od struje, temperature kabla i njegovog poprečnog presjeka, izračunavaju se prema uobičajenim formulama elektrotehnike i kreću se od približno 25 do 125 V/km. Stoga, na vrhu bušotine, napon koji se dovodi do kabla uvijek treba biti veći za količinu gubitaka u odnosu na nazivni napon motora. Mogućnost ovakvog povećanja napona predviđena je u autotransformatorima ili transformatorima koji u tu svrhu imaju nekoliko dodatnih slavina u namotima.

Primarni namotaji trofaznih transformatora i autotransformatora projektovani su za napon poljske mreže za napajanje, najčešće 0,4 kV, na koji su povezani preko upravljačkih stanica. Sekundarni namotaji su dizajnirani za radni napon potopljenog motora. Ovi radni naponi u različitim SED-ovima variraju od 350 do 3000 V. Da bi se kompenzirao pad napona u napojnom kablu iz sekundarnog namota transformatora, napravljeno je 6 (ponekad 8) slavina, što vam omogućava da regulišete napon na krajevima sekundarni namotaj preuređivanjem kratkospojnika. Preuređivanje kratkospojnika za jedan korak povećava napon za 30...60 V, ovisno o vrsti transformatora.

Svi transformatori i autotransformatori su bez ulja, hlađeni zrakom, pokriveni metalnim kućištem i predviđeni su za ugradnju u zaštićenu lokaciju.

Transformatori, za razliku od autotransformatora, omogućavaju kontinuirano praćenje otpora izolacije sekundarnog namota transformatora, kabla i namotaja statora motora. Kada otpor izolacije padne na zadatu vrijednost (ispod 30 kOhm), instalacija se automatski isključuje.

Kada se koriste autotransformatori koji imaju direktnu električnu vezu između primarnog i sekundarnog namotaja, takav nadzor izolacije se ne može provesti.

Postoji veliki broj specifičnih ESP instalacija dizajniranih za istovremeni rad u bunaru sa drugim pumpama za proizvodnju vode. SED-ovi se takođe mogu koristiti ne samo sa ESP-ovima, već i za pogon drugih tipova pumpi: vijčane, membranske. Potopljene centrifugalne pumpe koriste se ne samo za rad bušotina za proizvodnju nafte.

Evo nekoliko primjera korištenja ESP-a:

• - u vodozahvatnim i arteškim bunarima za dovod tehnološke vode u sisteme za održavanje pritiska i za kućne potrebe (obično su to pumpe sa velikim protokom, ali sa niskim pritiscima);
• - u sistemima za održavanje akumulacionog pritiska pri korišćenju formacijske vode visokog pritiska pri opremanju vodozahvatnih bunara sa direktnim ubrizgavanjem vode u susedne injekcione bušotine (podzemne klaster crpne stanice, za ove namene pumpe spoljašnjeg prečnika 375 mm, protoka do 3000 m 3/dan i koriste se pritisak do 2000 m);
• - za in situ sisteme za održavanje rezervoarskog pritiska pri pumpanju vode iz donjeg vodonosnog sloja u gornju naftu ili iz gornjeg vodonosnog sloja u donju naftu kroz jednu bušotinu (koriste se tzv. obrnute pumpne jedinice u kojima se motor nalazi u gornji dio, zatim hidraulička zaštita i na samom dnu centrifugalna pumpa);
• - posebne konfiguracije pumpi u kućištima i sa kanalima protoka za istovremeni, ali odvojeni rad dva ili više slojeva jedne bušotine (takvi dizajni su u suštini adaptacije poznatih elemenata standardne instalacije potopljene pumpe za rad u bušotini u kombinaciji sa drugom opremom: gas lift, pumpa sa sisaljkom, fontana, ESP);
• - specijalne instalacije potopnih centrifugalnih pumpi na sajlu. Želja za povećanjem radijalnih dimenzija ESP-a i poboljšanjem njegovih tehničkih karakteristika, kao i želja za pojednostavljenjem operacija dizanja prilikom zamjene ESP-a, dovela je do stvaranja instalacija spuštenih u bunar na posebnom sajlu. Kabelski uže može izdržati opterećenje od 100 kN. Ima kontinuiranu dvoslojnu (poprečno) vanjsku pletenicu od jakih čeličnih žica omotanih oko trožilnog električnog kabela, koji napaja motor.

Više od 60 posto naftnih bušotina zahtijeva neki oblik tehnologije umjetnog podizanja kako bi se proizvele prvobitno identificirane nadoknadive rezerve. Od otprilike 832.000 bunara za umjetno podizanje u svijetu, otprilike 14 posto je proizvedeno ili se proizvodi korištenjem ESP.

Mehanizovane metode proizvodnje su sastavni deo rada bušotine, posebno na poljima u kasnoj fazi razvoja, gde proizvodne formacije nemaju dovoljan pritisak da podignu naftu do ušća bušotine. Kako protok plina i naftnih bušotina nastavlja opadati, a protok vode se povećava, posebno u formacijama pod pritiskom, proizvođač nafte može početi koristiti plavljenje, metodu povećanja povrata nafte u kojoj se voda ubrizgava u formaciju putem ubrizgavanja vode. bunara za premještanje ugljovodonika u druge bušotine.

Istovremeno, s vremenom će se protok nafte u bušotini nastaviti smanjivati, a protok vode će se povećavati. Kao rezultat toga, vrijeme pumpanja, na primjer, za mašinu za pumpanje se povećava sve dok pumpa ne radi dvadeset četiri sata dnevno. U ovom trenutku, najpraktičniji način povećanja proizvodnje je ugradnja pumpe većeg kapaciteta.

Jedna održiva opcija, posebno za velike operacije plavljenja, je potapajuća pumpa na električni pogon. ESP sistemi može biti najbolja opcija za bunare visokog prinosa gdje je nivo proizvodnje pao i postoji potreba za povećanjem. Ovaj zadatak je relevantan za mnoga područja u Ruskoj Federaciji i zemljama ZND. Stari gas lift sistemi u uslovima jakog zalivanja mogu da rade na nižim pritiscima i obezbede potpuniji izbor nadoknadivih rezervi nafte ako se sredstva potroše na pretvaranje ovih bunara u ESP.

Od svih sistema veštačkog dizanja električne centrifugalne pumpe (ECP) daju najveći povrat na najdubljim bunarima, ali u isto vrijeme njihova upotreba zahtijeva češće popravke i odgovarajuće povećanje troškova. Osim toga, ESP-ovi pružaju vrhunske performanse u okruženjima zasićenim plinom i vodom. Plin i voda su prirodno prisutni u sirovoj nafti u velikim količinama. Da biste mogli da pumpate naftu na izvorištu, potrebno je odvojiti gas i vodu iz nje. Njihov visok sadržaj može uzrokovati blokade plina u mehanizmu pumpe, što će dovesti do značajnog smanjenja produktivnosti i zahtijevat će uklanjanje cijelog niza cijevi iz bušotine i njegovo ponovno punjenje.

Tehnologija električne centrifugalne pumpe

U većini naftnih polja, tokom faze proizvodnje, dubinske pumpe koje su na električni pogon koriste se za pumpanje nafte na ušću bušotine. Pumpa obično uključuje više sekcija centrifugalnih pumpi u seriji, koje se mogu konfigurirati da zadovolje specifične parametre bušotine za određenu primjenu. Električne centrifugalne pumpe (ECP) uobičajena su metoda umjetnog podizanja, pružajući širok raspon veličina i kapaciteta. Električne centrifugalne pumpe se obično koriste na starim poljima s visokim sadržajem vode (visok omjer vode i ulja).

ESP pumpe obezbeđuju ekonomičnu proizvodnju povećanjem povrata nafte u ovim braunfildima niske proizvodnje. Završni radovi opremljeni ESP-om su alternativno sredstvo mehanizovanog rada bušotina koje imaju niske pritiske u dnu bušotine. Završetak bušotina opremljen ESP je najefikasniji način rada na bušotinama visokog prinosa. Pri korištenju velikih ESP-ova postignut je protok do 90.000 barela (14.500 m3) tekućine dnevno.

ESP komponente

ESP sistem se sastoji od nekoliko komponenti koje rotiraju centrifugalne pumpe povezane u seriju kako bi povećale pritisak bunarskog fluida i podigle ga do glave bunara. Snaga za rotaciju pumpe osigurava visokonaponski (3 do 5 kV) AC izvor napajanja koji pokreće poseban motor sposoban da radi na visokim temperaturama do 300 °F (150 °C) i visokim pritiscima do 5000 psi ( 34 MPa) u bunarima do 12.000 stopa (3,7 km) dubine sa ulaznom snagom do 1.000 konjskih snaga (750 kW). ESP koristi centrifugalnu pumpu koja je povezana s električnim motorom i radi kada je uronjena u bušotinu. Hermetički zatvoren električni motor rotira niz propelera. Svaki impeler u seriji dovodi tekućinu kroz izlaz do ulaza impelera koji se nalazi iznad njega.

Na tipičnom ESP od 4 inča, svaki impeler proizvodi približno 9 psi (60 kPa) povećanja pritiska. Na primjer, tipična pumpa od 10 dijelova proizvodi oko 90 psi (600 kPa) tlaka na izlazu (tj. 10 kotača x 9 psi). Podizanje i performanse pumpe zavise od prečnika impelera i širine lopatice radnog kola. Pritisak pumpe je funkcija broja impelera. Na primjer, pumpa od 7 dijelova 1/2 konjske snage može pumpati veliku količinu vode pri niskom pritisku, dok će pumpa od 1/2 konjske snage od 14 dijelova pumpati manju zapreminu pri višem pritisku. Kao i kod svih centrifugalnih pumpi, povećanje dubine bunara ili izlaznog pritiska rezultira smanjenim performansama.

U ESP sistemima, elektromotor se nalazi na dnu sklopa, a pumpa na vrhu. Električni kabel je pričvršćen na vanjsku površinu cijevi i sklop se spušta u bunar tako da su pumpa i elektromotor ispod nivoa tekućine. Sistem mehaničkih zaptivki i ekvilajzer/sigurnosna zaptivka (ekvivalentni nazivi) se koriste za sprečavanje ulaska tečnosti u motor i eliminisanje rizika od kratkih spojeva. Pumpa se može spojiti ili na cijev, na fleksibilno crijevo ili spustiti duž vodilica ili žica na način da pumpa sjedne na prirubničku spojnicu s nogom i istovremeno je osigurana veza s cijevima kompresora . Kada se elektromotor rotira, rotacija se prenosi na impeler u bateriji sekvencijalnih centrifugalnih pumpi. Što više sekcija ima pumpa, to će podizanje tekućine biti veće.

Elektromotor se bira uzimajući u obzir potrebe pumpe. Pumpa je dizajnirana za ispumpavanje određene količine tekućine. Osovina može biti izrađena od metala Monel, a sekcije od materijala otpornog na koroziju i habanje. Pumpa ima rotaciono-centrifugalno djelovanje. Zaštitni sklop je pričvršćen na vrh pumpe kako bi se izolirao motor i omogućio pomicanje središnjeg vratila za pogon pumpe.

Kabel ide od vrha motora, do bočne strane pumpe/brtvila, i pričvršćen je na vanjsku površinu svake cijevi cijelom dužinom podiznog niza od motora do vrha bušotine, a zatim do razvodne kutije za električnu energiju. . Kabl se sastoji od tri jezgre zaštićene i izolovane kontinualne žice. Zbog ograničenog razmaka oko pumpe/zaptivke, između motora i cijevi iznad pumpe koristi se ravan kabel. U ovom trenutku je spojen jeftinijim okruglim kablom koji se proteže do usta. Kabl može imati metalni omotač koji ga štiti od oštećenja.

Projektovanje ESP sistema zahteva sveobuhvatnu i pažljivu analizu kako bi se istovremeno rešio niz specifičnih problema njihove primene. Projektovanje zahtijeva informacije o dotoku u bušotinu (kriva protoka (FC) ili krivulju produktivnosti bušotine (CPC)), podatke o bušotinskim fluidima (brzina protoka nafte, faktor nafta-voda, omjer plin-tečnost), podatke o cijevima (dubine i veličine cijevi i obložnih cijevi), temperaturu (na dnu i na glavi bušotine) i pritisak na glavi bunara. Za pravilan dizajn i odabir opreme potrebni su i podaci o čvrstim tvarima, kamencu, asfaltima, korozivnim tekućinama, korozivnim plinovima itd.

Oprema na ušću bušotine zahteva ugradnju energetskog transformatora i kontrolne table, kao i vazdušno hlađene električne razvodne kutije. Ako je potrebna upotreba pogona s promjenjivom brzinom (VSD), tada je potreban dodatni pojačani transformator u krugu prije nego kabel uđe u vrh bušotine. Glava cijevi je dizajnirana da drži cijev i izolira električni kabel. Ovaj izolator je obično sposoban izdržati najmanje 3000 psi. Upravljačka ploča je obično opremljena ampermetrom, osiguračima, zaštitom od groma i sistemom isključivanja. Ima i druge uređaje kao što su prekidač velike i niske struje i alarm. Omogućava vam kontinuirano, povremeno ili potpuno zaustavljanje proizvodnje bunara.

Pruža zaštitu od skokova napona ili neravnoteže do kojih može doći u napajanju. Transformatori se obično nalaze na rubu baze klastera. Dolazni električni napon se pretvara u napon potreban za rad motora pri predviđenom opterećenju i za kompenzaciju gubitaka u kablu. Viši napon (manja struja) smanjuje gubitke u kablovima u bušotini, ali se moraju uzeti u obzir i drugi faktori (Referentni priručnik za poljske pumpe, 2006). ESP-ovi naglo gube performanse kada značajan postotak plina uđe u pumpu.

Nivo praga za početak problema sa gasom se generalno uzima kao 10% zapreminskog udela gasa na ulazu pumpe pri ulaznom pritisku pumpe. Zbog činjenice da pumpe imaju veliku brzinu rotacije do 4000 o/min (67 Hz) i male zazore, nisu otporne na čvrste faze kao što je pijesak. ESP za naftne bušotine su dostupni za prečnike kućišta od 4 1/2 do 9 5/8 inča. Dostupne su pumpe većeg prečnika, ali se prvenstveno koriste u bunarima. Za datu veličinu kućišta, oprema većeg promjera je općenito bolji izbor. Oprema većeg prečnika je kraća, i motor i pumpe su efikasniji, a motori se lakše hlade. Oni stvaraju tihu, kompaktnu opremu na ušću bušotine.

Prednosti ESP-a

Zbog minimalnih zahtjeva za opremom na ušću bušotine, ESP-ovi mogu biti favorizirani za primjenu na lokacijama s ograničenim radnim prostorom, kao što su instalacije na moru, gdje troškovi dizanja nisu ograničavajući faktor. Koriste se i na poljima gde gas nije dostupan za sisteme za gas lift. ESP-ovi su jedan od najobimnijih metoda mehaniziranog rada. ESP-ovi imaju prednost u odnosu na druge metode velike zapremine jer mogu stvoriti veće povlačenje iz ležišta i povećati produktivnost ležišta gdje se mogu riješiti problemi smetnji plina i pijeska. Promjer kućišta također nije važan da bi se osigurala mogućnost pumpanja tako velikih količina.

Kako se zapremine plavljenja povećavaju, postala je uobičajena praksa da se pumpa nekoliko hiljada barela tečnosti dnevno kako bi se poboljšala efikasnost istiskivanja rezervoara. Ovaj sistem se može lako automatizovati i može pumpati periodično ili kontinuirano, ali je poželjno kontinuirano pumpanje da bi se produžio životni vek. Za plitke bunare kapitalni troškovi su relativno niski.

Nedostaci ESP-a

Postoji nekoliko nedostataka ESP-a. Glavni problem je ograničeni vijek trajanja. Sama pumpa je centrifugalna tipa velike brzine koja se može oštetiti abrazivima, čvrstim materijama ili krhotinama. Formiranje kamenca ili mineralnih naslaga može ometati rad električne centrifugalne pumpe. Ekonomska efikasnost ESP-a u velikoj meri zavisi od cene električne energije. Ovo je posebno kritično u udaljenim regijama. Sistem nema široku operativnu fleksibilnost. Sve glavne komponente nalaze se u blizini bušotine, tako da kada se pojavi problem ili je potrebno zamijeniti komponentu, cijeli sistem se mora ukloniti.

Ako je prisutan visok procenat gasa, preduzimaju se mere da se on odvoji i vrati nazad u kućište pre nego što uđe u pumpu. Uvlačenje velikih količina slobodnog plina može uzrokovati nepravilan rad i dovesti do mehaničkog habanja i mogućeg pregrijavanja. U instalacijama na moru gdje propisi zahtijevaju upotrebu pakera, sav plin se ispumpava tekućinom. U ovim posebnim uslovima koriste se specijalne pumpe kod kojih je moguće stvoriti primarni pritisak na ulazu pumpe.

Autori: James F. Lee, Kerr McGee, profesor naftnog inženjerstva, Fakultet za geologiju i naftnu tehnologiju, Univerzitet Oklahoma, Norman, Oklahoma;
i Saeed Mokhtab, savjetnik za istraživanje prirodnog plina, Odsjek za hemiju nafte i inženjering, Univerzitet Wyoming, Laramie, Wyoming.

ESP dijagram

ESP - ugradnja električne potopne pumpe, u engleskoj verziji - ESP (električna potopna pumpa). Po broju bušotina u kojima takve pumpe rade, one su inferiorne u odnosu na SRP jedinice, ali u pogledu količine nafte proizvedene uz njihovu pomoć, ESP-ovi su bez premca. Oko 80% sve nafte u Rusiji proizvodi se pomoću ESP-a.

Općenito, ESP je obična pumpna jedinica, samo tanka i duga. I zna da radi u okruženju koje karakteriše njegova agresivnost prema mehanizmima prisutnim u njemu. Sastoji se od potopljene pumpne jedinice (elektromotor sa hidrauličnom zaštitom + pumpa), kablovskog voda, cevovoda, opreme na ušću bušotine i površinske opreme (transformator i kontrolna stanica).

Glavne komponente ESP-a:

ESP (električna centrifugalna pumpa)- ključni element instalacije, koji zapravo podiže tečnost iz bunara na površinu. Sastoji se od sekcija, koje se sastoje od stepenica (vodeće lopatice) i velikog broja impelera sklopljenih na osovinu i zatvorenih u čelično kućište (cijev). Glavne karakteristike ESP-a su protok i pritisak, zbog čega naziv svake pumpe sadrži ove parametre. Na primjer, ESP-60-1200 pumpa 60 m 3 /dan tekućine s pritiskom od 1200 metara.

SEM (potopni elektromotor)– drugi najvažniji element. To je asinhroni elektromotor napunjen posebnim uljem.

Zaštitnik (ili hidroizolacija)– element koji se nalazi između elektromotora i pumpe. Odvaja elektromotor napunjen uljem od pumpe napunjene formacijskim fluidom i istovremeno prenosi rotaciju od motora do pumpe.

Kabl, uz pomoć kojih se električna energija dovodi do potopljenog motora. Oklopni kabl. Na površini i dubini spuštanja pumpe je okruglog presjeka (KRBK), a u području potopne jedinice duž pumpe i hidrauličke zaštite je ravan (KPBK).

Opciona oprema:

Gas separator– koristi se za smanjenje količine plina na ulazu u pumpu. Ako nema potrebe za smanjenjem količine plina, tada se koristi jednostavan ulazni modul kroz koji bušotina tekućina ulazi u pumpu.

TMS– termomanometrijski sistem. Termometar i manometar spojeni u jedno. Daje nam podatke na površini o temperaturi i pritisku okoline u kojoj radi ESP spušten u bunar.

Cijela ova instalacija se montira direktno kada se spusti u bunar. Sastavlja se uzastopno odozdo prema gore, ne zaboravljajući na kabel koji je pričvršćen za samu instalaciju i za cijev na kojoj sve visi, posebnim metalnim remenima. Na površini, kabel se dovodi do pojačanog transformatora (TMPT) i kontrolne stanice instalirane u blizini grma.

Pored već navedenih komponenti, u cijevni niz iznad električne centrifugalne pumpe ugrađeni su kontrolni i odvodni ventili.

Nepovratni ventil(KOSH - kuglasti nepovratni ventil) se koristi za punjenje cijevi cijevi tekućinom prije pokretanja pumpe. Takođe sprečava da tečnost iscuri kada se pumpa zaustavi. Kada pumpa radi, nepovratni ventil je u otvorenom položaju zbog pritiska odozdo.

Montira se iznad nepovratnog ventila odvodni ventil (KS), koji se koristi za drenažu tečnosti iz cijevi prije podizanja pumpe iz bunara.

Električne centrifugalne potapajuće pumpe imaju značajne prednosti u odnosu na pumpe sa usisnim štapom:

• Jednostavnost zemaljske opreme;
• Mogućnost povlačenja tečnosti iz bunara do 15.000 m 3 /dan;
• Mogućnost korištenja u bušotinama s dubinom većom od 3000 metara;
• Visok (od 500 dana do 2-3 godine ili više) ESP radni vek između popravki;
• Mogućnost izvođenja istraživanja u bunarima bez podizanja pumpne opreme;
• Manje radno intenzivne metode za uklanjanje parafina sa zidova cijevi cijevi.

Električne centrifugalne potopne pumpe mogu se koristiti u dubokim i kosim naftnim bušotinama (pa čak i horizontalnim), u bunarima sa jakom vodom, u bunarima sa jod-bromidnim vodama, sa visokim salinitetom formacijskih voda, za dizanje rastvora soli i kiselina. Osim toga, razvijene su i proizvedene električne centrifugalne pumpe za istovremeni i odvojeni rad nekoliko horizonata u jednoj bušotini sa 146 mm i 168 mm cijevi za cijevi. Ponekad se električne centrifugalne pumpe također koriste za ubrizgavanje mineralizirane formacijske vode u rezervoar nafte kako bi se održao pritisak u ležištu.