Είδη εθν. Σχεδιασμός και τεχνικά χαρακτηριστικά ενοτήτων ETS. Υποβρύχιος κινητήρας με προστασία από το νερό

Η εγκατάσταση ενός ESP είναι ένα πολύπλοκο τεχνικό σύστημα και, παρά τη γνωστή αρχή λειτουργίας μιας φυγόκεντρης αντλίας, είναι ένα σύνολο στοιχείων που είναι πρωτότυπα σχεδιαστικά. Το σχηματικό διάγραμμα του ESP φαίνεται στο Σχ. 6.1. Η εγκατάσταση αποτελείται από δύο μέρη: επιφανειακή και υποβρύχια. Το τμήμα γείωσης περιλαμβάνει τον αυτομετασχηματιστή 1. Σταθμός ελέγχου 2; Μερικές φορές ένα τύμπανο καλωδίου 3 και εξοπλισμός κεφαλής φρέατος 4. Το υποβρύχιο τμήμα περιλαμβάνει μια σειρά σωλήνωσης 5, στην οποία η υποβρύχια μονάδα χαμηλώνει μέσα στο φρεάτιο. θωρακισμένο ηλεκτρικό καλώδιο 6 τριών πυρήνων, μέσω του οποίου τροφοδοτείται τάση τροφοδοσίας στον υποβρύχιο ηλεκτροκινητήρα και το οποίο συνδέεται με τη χορδή σωλήνωσης με ειδικούς σφιγκτήρες 7.

Η υποβρύχια μονάδα αποτελείται από μια φυγόκεντρη αντλία πολλαπλών σταδίων 8, εξοπλισμένη με ένα πλέγμα υποδοχής 9 και μια βαλβίδα αντεπιστροφής 10. Η υποβρύχια μονάδα περιλαμβάνει μια βαλβίδα αποστράγγισης 11 μέσω της οποίας αποστραγγίζεται υγρό από τη σωλήνωση κατά την ανύψωση της μονάδας. Στο κάτω μέρος, η αντλία αρθρώνεται με μια μονάδα υδραυλικής προστασίας (προστάτης) 12, η ​​οποία, με τη σειρά της, αρθρώνεται με έναν υποβρύχιο ηλεκτροκινητήρα 13. Στο κάτω μέρος, ο ηλεκτροκινητήρας 13 έχει έναν αντισταθμιστή 14.

Το υγρό εισέρχεται στην αντλία μέσω ενός πλέγματος που βρίσκεται στο κάτω μέρος της. Το πλέγμα παρέχει διήθηση του υγρού σχηματισμού. Η αντλία παρέχει υγρό από το φρεάτιο στη σωλήνωση.

Οι εγκαταστάσεις ESP στη Ρωσία έχουν σχεδιαστεί για φρεάτια με χορδές περιβλήματος με διαμέτρους 127, 140, 146 και 168 mm. Για μεγέθη περιβλήματος 146 και 168 mm, οι υποβρύχιες μονάδες διατίθενται σε δύο μεγέθη. Το ένα προορίζεται για φρεάτια με τη μικρότερη εσωτερική διάμετρο (σύμφωνα με το GOST) του περιβλήματος. Σε αυτή την περίπτωση, η μονάδα ESP έχει επίσης μικρότερη διάμετρο και, κατά συνέπεια, μικρότερα χαρακτηριστικά λειτουργίας (πίεση, ροή, απόδοση).

Ρύζι. 6.1. Σχηματικό διάγραμμα του ESP:

1 - αυτομετασχηματιστής. 2 - σταθμός ελέγχου. 3 - τύμπανο καλωδίου. 4 - εξοπλισμός κεφαλής φρέατος. 5 - στήλη σωλήνων. 6 - θωρακισμένο ηλεκτρικό καλώδιο. 7 - σφιγκτήρες καλωδίων. 8 - υποβρύχια φυγοκεντρική αντλία πολλαπλών σταδίων. 9 - οθόνη εισαγωγής αντλίας. 10 - βαλβίδα ελέγχου. 11 - βαλβίδα αποστράγγισης. 12 - μονάδα υδραυλικής προστασίας (προστάτης). 13 - υποβρύχιος ηλεκτροκινητήρας. 14 - αντισταθμιστής

Κάθε εγκατάσταση έχει τον δικό της κωδικό, για παράδειγμα UETSN5A-500-800, στον οποίο υιοθετούνται οι ακόλουθες ονομασίες: ο αριθμός (ή ο αριθμός και το γράμμα) μετά το ESP υποδεικνύει τη μικρότερη επιτρεπόμενη εσωτερική διάμετρο του περιβλήματος στο οποίο μπορεί να χαμηλώσει, ο αριθμός "4" αντιστοιχεί σε διάμετρο 112 mm, ο αριθμός "5" αντιστοιχεί σε 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm και "6A" - 148 mm. ο δεύτερος αριθμός του κωδικού υποδεικνύει την ονομαστική ροή της αντλίας (σε m 3 / sUt) και ο τρίτος - την κατά προσέγγιση πίεση σε m. Οι τιμές ροής και πίεσης δίνονται για λειτουργία σε νερό.

Τα τελευταία χρόνια, η γκάμα των κατασκευασμένων φυγοκεντρικών αντλιών έχει διευρυνθεί σημαντικά, κάτι που αντικατοπτρίζεται και στους κωδικούς του κατασκευασμένου εξοπλισμού. Έτσι, οι εγκαταστάσεις ESP που κατασκευάζονται από την ALNAS (Almetyevsk, Tatarstan) έχουν κεφαλαίο γράμμα "A" στον κωδικό μετά την επιγραφή "ESP", και οι εγκαταστάσεις του Lebedyansky Mechanical Plant (JSC Lemaz, Lebedyan, Kursk περιοχή) έχουν κεφαλαίο γράμμα το γράμμα "L" πριν από την επιγραφή "ESP". Οι εγκαταστάσεις φυγοκεντρικών αντλιών με σχεδιασμό πτερωτής δύο στηρίξεων, που προορίζονται για την επιλογή υγρού σχηματισμού με μεγάλη ποσότητα μηχανικών ακαθαρσιών, έχουν στον κωδικό "2" μετά το γράμμα "L" και πριν από την επιγραφή ESP (για αντλίες Lemaz) , το γράμμα "D" μετά την επιγραφή "ESP" (για αντλίες JSC "Borets"), το γράμμα "A" πριν από τον αριθμό μεγέθους εγκατάστασης (για αντλίες ALNAS). Ο ανθεκτικός στη διάβρωση σχεδιασμός του ESP υποδεικνύεται με το γράμμα "K" στο τέλος του κωδικού εγκατάστασης και ο ανθεκτικός στη θερμότητα σχεδιασμός με το γράμμα "T". Η σχεδίαση της πτερωτής με πρόσθετα πτερύγια στροβιλισμού στον πίσω δίσκο (Novomet, Perm) φέρει την ονομασία γράμματος VNNP στον κωδικό της αντλίας.

6.3. Κύρια στοιχεία εγκατάστασης ESP, σκοπός και χαρακτηριστικά

Φυγοκεντρικές αντλίες κάτω οπής

Οι φυγοκεντρικές αντλίες Downhole είναι μηχανές πολλαπλών σταδίων. Αυτό οφείλεται κυρίως στις χαμηλές τιμές πίεσης που δημιουργούνται από ένα στάδιο (πτερωτή και οδηγός πτερύγιο). Με τη σειρά τους, οι μικρές τιμές πίεσης ενός σταδίου (από 3 έως 6-7 m στήλης νερού) καθορίζονται από τις μικρές τιμές της εξωτερικής διαμέτρου της πτερωτής, που περιορίζονται από την εσωτερική διάμετρο του περιβλήματος και τις διαστάσεις του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού κάτω οπών - καλώδιο, υποβρύχιος κινητήρας κ.λπ.

Ο σχεδιασμός μιας φυγοκεντρικής αντλίας γεώτρησης μπορεί να είναι συμβατικός και ανθεκτικός στη φθορά, καθώς και με αυξημένη αντοχή στη διάβρωση. Οι διάμετροι και η σύνθεση των εξαρτημάτων της αντλίας είναι βασικά οι ίδιες για όλες τις εκδόσεις της αντλίας.

Μια συμβατική φυγοκεντρική αντλία κάτω από την οπή έχει σχεδιαστεί για την εξαγωγή υγρού από ένα φρεάτιο με περιεκτικότητα σε νερό έως και 99%. Οι μηχανικές ακαθαρσίες στο αντλούμενο υγρό δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 0,01% μάζας (ή 0,1 g/l) και η σκληρότητα των μηχανικών ακαθαρσιών δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 5 βαθμούς Mohs. υδρόθειο - όχι περισσότερο από 0,001%. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις των τεχνικών προδιαγραφών των κατασκευαστών, η περιεκτικότητα σε ελεύθερο αέριο στην εισαγωγή της αντλίας δεν πρέπει να υπερβαίνει το 25%.

Η ανθεκτική στη διάβρωση φυγόκεντρη αντλία έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί όταν το αντλούμενο υγρό σχηματισμού περιέχει υδρόθειο έως και 0,125% (έως 1,25 g/l). Ο ανθεκτικός στη φθορά σχεδιασμός σας επιτρέπει να αντλείτε υγρά που περιέχουν μηχανικές ακαθαρσίες έως και 0,5 g/l.

Τα σκαλοπάτια τοποθετούνται στην οπή του κυλινδρικού σώματος κάθε τμήματος. Ένα τμήμα αντλίας μπορεί να φιλοξενήσει από 39 έως 200 στάδια, ανάλογα με το ύψος τοποθέτησής τους. Ο μέγιστος αριθμός σταδίων στις αντλίες φτάνει τα 550 τεμάχια.

Ρύζι. 6.2. Διάγραμμα φυγοκεντρικής αντλίας κάτω οπής:

1 - δαχτυλίδι με τμήματα? 2,3- λείες ροδέλες? 4,5- ροδέλες αμορτισέρ? 6 - κορυφαία υποστήριξη? 7 - χαμηλότερη στήριξη. 8 - Δαχτυλίδι ελατηρίου στήριξης άξονα. 9 - διαχωριστικό μανίκι? 10 -βάση; 11 - νάρθηκας σύζευξη.

Modular ESP

Για τη δημιουργία φυγοκεντρικών αντλιών γεώτρησης υψηλής πίεσης, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε πολλά στάδια (μέχρι 550) στην αντλία. Ωστόσο, δεν μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα περίβλημα, καθώς το μήκος μιας τέτοιας αντλίας (15-20 m) περιπλέκει τη μεταφορά, την εγκατάσταση στο φρεάτιο και την κατασκευή του περιβλήματος.

Οι αντλίες υψηλής πίεσης αποτελούνται από διάφορα τμήματα. Το μήκος του αμαξώματος σε κάθε τμήμα δεν υπερβαίνει τα 6 μ. Τα μέρη του σώματος των επιμέρους τμημάτων συνδέονται με φλάντζες με μπουλόνια ή καρφιά και οι άξονες με σχιστούς συνδέσμους. Κάθε τμήμα αντλίας έχει ένα άνω στήριγμα αξονικού άξονα, έναν άξονα, ακτινικά στηρίγματα άξονα και βαθμίδες. Μόνο το κάτω τμήμα έχει δίχτυ υποδοχής. Κεφαλή ψαρέματος - μόνο το πάνω τμήμα της αντλίας. Τα τμήματα της αντλίας υψηλής πίεσης μπορεί να έχουν μήκος μικρότερο από 6 m (συνήθως τα μήκη του σώματος της αντλίας είναι 3,4 και 5 m), ανάλογα με τον αριθμό των σταδίων που πρέπει να τοποθετηθούν σε αυτά.

Η αντλία αποτελείται από μια μονάδα εισόδου (Εικ. 6.4), μια μονάδα τομής (μονάδες τομής) (Εικ. 6.3), μια μονάδα κεφαλής (Εικ. 6.3), βαλβίδες αντεπιστροφής και βαλβίδες αποστράγγισης.

Είναι δυνατό να μειωθεί ο αριθμός των τμημάτων της μονάδας στην αντλία, εξοπλίζοντας αντίστοιχα την υποβρύχια μονάδα με κινητήρα της απαιτούμενης ισχύος.

Οι συνδέσεις μεταξύ των μονάδων και της μονάδας εισόδου στον κινητήρα είναι φλάντζα. Οι συνδέσεις (εκτός από τη σύνδεση της μονάδας εισόδου στον κινητήρα και της μονάδας εισόδου στον διαχωριστή αερίου) σφραγίζονται με ελαστικούς δακτυλίους. Η σύνδεση των αξόνων των τμημάτων της μονάδας μεταξύ τους, του τμήματος της μονάδας με τον άξονα της μονάδας εισόδου, του άξονα της μονάδας εισόδου με τον άξονα υδραυλικής προστασίας του κινητήρα πραγματοποιείται με σχισμή συνδέσμους.

Οι άξονες των τμημάτων των μονάδων όλων των ομάδων αντλιών, που έχουν τα ίδια μήκη περιβλήματος 3,4 και 5 m, είναι ενοποιημένοι. Για την προστασία του καλωδίου από ζημιά κατά τις εργασίες ανύψωσης, στις βάσεις της μονάδας τομής και της μονάδας κεφαλής βρίσκονται αφαιρούμενες χαλύβδινες νευρώσεις. Ο σχεδιασμός της αντλίας επιτρέπει, χωρίς πρόσθετη αποσυναρμολόγηση, τη χρήση μιας μονάδας διαχωριστή αερίου αντλίας, η οποία είναι εγκατεστημένη μεταξύ της μονάδας εισόδου και της μονάδας διατομής.

Τα τεχνικά χαρακτηριστικά ορισμένων τυπικών μεγεθών ESP για παραγωγή πετρελαίου, που κατασκευάζονται από ρωσικές εταιρείες σύμφωνα με τεχνικές προδιαγραφές, παρουσιάζονται στον Πίνακα 6.1 και στο Σχήμα. 6.6.

Σκοπός και τεχνικά στοιχεία της Ε.Σ.Π.

Οι εγκαταστάσεις υποβρύχιων φυγοκεντρικών αντλιών έχουν σχεδιαστεί για την άντληση ρευστού δεξαμενής που περιέχει πετρέλαιο, νερό και αέριο και μηχανικές ακαθαρσίες από πετρελαιοπηγές, συμπεριλαμβανομένων των κεκλιμένων. Ανάλογα με τον αριθμό των διαφορετικών εξαρτημάτων που περιέχονται στο αντλούμενο υγρό, οι αντλίες των εγκαταστάσεων έχουν στάνταρ σχεδιασμό και έκδοση με αυξημένη αντοχή στη διάβρωση και τη φθορά. Κατά τη λειτουργία ενός ESP, όπου η συγκέντρωση στερεών στο αντλούμενο υγρό υπερβαίνει το επιτρεπόμενο 0,1 γραμμάριο/λίτρο, οι αντλίες φράζουν και οι μονάδες εργασίας φθείρονται έντονα. Ως αποτέλεσμα, οι κραδασμοί αυξάνονται, το νερό εισέρχεται στον κινητήρα μέσω των μηχανικών στεγανοποιήσεων και ο κινητήρας υπερθερμαίνεται, γεγονός που οδηγεί σε αστοχία του ESP.

Σύμβολο εγκαταστάσεων:

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

Όπου U - εγκατάσταση, 2 - δεύτερη τροποποίηση, E - οδηγείται από υποβρύχιο ηλεκτρικό κινητήρα, C - φυγόκεντρος, N - αντλία, K - αυξημένη αντοχή στη διάβρωση, I - αυξημένη αντοχή στη φθορά, M - αρθρωτός σχεδιασμός, 6 - ομάδες αντλιών, 180, 350 - παροχή m/ημέρα, 1200, 1100 – πίεση, m.w.st.

Ανάλογα με τη διάμετρο της χορδής παραγωγής και τη μέγιστη εγκάρσια διάσταση της υποβρύχιας μονάδας, χρησιμοποιούνται ESP διαφόρων ομάδων - 5,5 και 6. Εγκατάσταση της ομάδας 5 με εγκάρσια διάμετρο τουλάχιστον 121,7 mm. Εγκαταστάσεις ομάδας 5α με εγκάρσια διάσταση 124 mm - σε φρεάτια με εσωτερική διάμετρο τουλάχιστον 148,3 mm. Οι αντλίες χωρίζονται επίσης σε τρεις υπό όρους ομάδες - 5,5 a, 6. Οι διάμετροι των περιβλημάτων της ομάδας 5 είναι 92 mm, ομάδα 5 a - 103 mm, ομάδα 6 - 114 mm. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των αντλιών των τύπων ETsNM και ETsNMK δίνονται στο Παράρτημα 1.

Σύνθεση και πληρότητα του ΕΣΠ

Η εγκατάσταση ESP αποτελείται από μια υποβρύχια μονάδα άντλησης (ηλεκτρικό κινητήρα με υδραυλική προστασία και μια αντλία), μια γραμμή καλωδίου (ένα στρογγυλό επίπεδο καλώδιο με έναν σύνδεσμο εισόδου καλωδίου), μια σειρά σωλήνων, εξοπλισμό κεφαλής φρέατος και επιφανειακό ηλεκτρικό εξοπλισμό: μετασχηματιστή και έναν σταθμό ελέγχου (πλήρης συσκευή) (βλ. Εικόνα 1.1 .). Ο υποσταθμός μετασχηματιστή μετατρέπει την τάση του δικτύου πεδίου σε μια μη βέλτιστη τιμή στους ακροδέκτες του ηλεκτροκινητήρα, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες τάσης στο καλώδιο. Ο σταθμός ελέγχου παρέχει έλεγχο της λειτουργίας των αντλιοστασίων και την προστασία του υπό βέλτιστες συνθήκες.

Μια υποβρύχια μονάδα άντλησης, που αποτελείται από μια αντλία και έναν ηλεκτρικό κινητήρα με υδραυλική προστασία και έναν αντισταθμιστή, κατεβάζεται στο φρεάτιο κατά μήκος του σωλήνα. Η καλωδιακή γραμμή παρέχει τροφοδοσία στον ηλεκτροκινητήρα. Το καλώδιο συνδέεται με τη σωλήνωση με μεταλλικούς τροχούς. Κατά μήκος της αντλίας και του προστατευτικού, το καλώδιο είναι επίπεδο, στερεωμένο σε αυτά με μεταλλικούς τροχούς και προστατεύεται από ζημιές από περιβλήματα και σφιγκτήρες. Οι βαλβίδες ελέγχου και αποστράγγισης τοποθετούνται πάνω από τα τμήματα της αντλίας. Η αντλία αντλεί υγρό από το φρεάτιο και το μεταφέρει στην επιφάνεια μέσω της σειράς σωλήνωσης (βλ. Εικόνα 1.2.)

Ο εξοπλισμός κεφαλής φρεατίου παρέχει ανάρτηση της σειράς σωλήνωσης με ηλεκτρική αντλία και καλώδιο στη φλάντζα του περιβλήματος, σφράγιση σωλήνων και καλωδίων, καθώς και αποστράγγιση του παραγόμενου υγρού στον αγωγό εξόδου.

Μια υποβρύχια, φυγοκεντρική, τμηματική, πολλαπλών σταδίων αντλία δεν διαφέρει ως προς την αρχή λειτουργίας από τις συμβατικές φυγοκεντρικές αντλίες.

Η διαφορά του είναι ότι είναι τμηματικός, πολλαπλών σταδίων, με μικρή διάμετρο σταδίων εργασίας - πτερωτών και οδηγών πτερυγίων. Οι υποβρύχιες αντλίες που παράγονται για τη βιομηχανία πετρελαίου περιέχουν από 1300 έως 415 στάδια.

Τα τμήματα της αντλίας, που συνδέονται με συνδέσεις φλάντζας, είναι κατασκευασμένα από μεταλλικό περίβλημα. Κατασκευασμένο από χαλύβδινο σωλήνα μήκους 5500 mm. Το μήκος της αντλίας καθορίζεται από τον αριθμό των σταδίων λειτουργίας, ο αριθμός των οποίων, με τη σειρά του, καθορίζεται από τις κύριες παραμέτρους της αντλίας. - τροφοδοσία και πίεση. Η ροή και η πίεση των σταδίων εξαρτώνται από τη διατομή και τον σχεδιασμό του τμήματος ροής (λεπίδες), καθώς και από την ταχύτητα περιστροφής. Ένα πακέτο βαθμίδων εισάγεται στο σώμα των τμημάτων της αντλίας, το οποίο είναι ένα συγκρότημα πτερυγίων και οδηγών πτερυγίων σε έναν άξονα.

Οι πτερωτές είναι τοποθετημένες στον άξονα σε ένα κλειδί με πούπουλα κατά μήκος μιας εφαρμογής και μπορούν να κινηθούν προς την αξονική κατεύθυνση. Τα πτερύγια οδήγησης είναι ασφαλισμένα έναντι περιστροφής στο σώμα της θηλής, που βρίσκεται στο πάνω μέρος της αντλίας. Από κάτω, μια βάση αντλίας με οπές υποδοχής και ένα φίλτρο βιδώνεται στο περίβλημα, μέσω του οποίου το υγρό από το φρεάτιο ρέει στο πρώτο στάδιο της αντλίας.

Το πάνω άκρο του άξονα της αντλίας περιστρέφεται στα ρουλεμάν στεγανοποίησης λαδιού και τελειώνει με μια ειδική φτέρνα που παίρνει το φορτίο στον άξονα και το βάρος του μέσω ενός δακτυλίου ελατηρίου. Οι ακτινικές δυνάμεις στην αντλία απορροφώνται από απλά ρουλεμάν που είναι εγκατεστημένα στη βάση της θηλής και στον άξονα της αντλίας.

Στο επάνω μέρος της αντλίας υπάρχει μια κεφαλή ψαρέματος στην οποία είναι τοποθετημένη μια βαλβίδα αντεπιστροφής και στην οποία είναι προσαρτημένη η σωλήνωση.

Υποβρύχιος ηλεκτροκινητήρας, τριφασικός, ασύγχρονος, γεμισμένος με λάδι με ρότορα σκίουρου-κλωβού σε συμβατική έκδοση και ανθεκτική στη διάβρωση έκδοση PEDU (TU 16-652-029-86). Κλιματική τροποποίηση - Β, κατηγορία τοποθέτησης - 5 σύμφωνα με το GOST 15150 - 69. Στη βάση του ηλεκτροκινητήρα υπάρχει μια βαλβίδα για την άντληση λαδιού και την αποστράγγιση του, καθώς και ένα φίλτρο για τον καθαρισμό του λαδιού από μηχανικές ακαθαρσίες.

Η υδραυλική προστασία του κινητήρα του κινητήρα αποτελείται από ένα προστατευτικό και έναν αντισταθμιστή. Έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει την εσωτερική κοιλότητα του ηλεκτροκινητήρα από το υγρό σχηματισμού, καθώς και να αντισταθμίζει τις αλλαγές θερμοκρασίας στους όγκους λαδιού και την κατανάλωσή του. (Βλέπε Εικόνα 1.3.)

Το προστατευτικό είναι δύο θαλάμων, με ελαστικό διάφραγμα και μηχανικά στεγανοποιητικά άξονα και αντισταθμιστή με ελαστικό διάφραγμα.

Καλώδιο τριών πυρήνων με μόνωση πολυαιθυλενίου, θωρακισμένο. Καλωδιακή γραμμή, δηλ. ένα καλώδιο τυλιγμένο σε ένα τύμπανο, στη βάση του οποίου είναι προσαρτημένη μια επέκταση - ένα επίπεδο καλώδιο με έναν σύνδεσμο εισόδου καλωδίου. Κάθε πυρήνας καλωδίου έχει ένα μονωτικό στρώμα και μια θήκη, μαξιλάρια από ελαστικό ύφασμα και θωράκιση. Τρεις μονωμένοι πυρήνες ενός επίπεδου καλωδίου τοποθετούνται παράλληλα στη σειρά και ένα στρογγυλό καλώδιο είναι στριμμένο κατά μήκος μιας ελικοειδής γραμμής. Το συγκρότημα καλωδίων διαθέτει ενιαίο σύνδεσμο εισόδου καλωδίων K 38, K 46 στρογγυλού τύπου. Σε ένα μεταλλικό περίβλημα, οι σύνδεσμοι σφραγίζονται ερμητικά χρησιμοποιώντας ένα ελαστικό σφράγισμα και οι άκρες συνδέονται στους αγώγιμους αγωγούς.

Ο σχεδιασμός των εγκαταστάσεων ESP, του ESPNM με αντλία με άξονα και βαθμίδες κατασκευασμένες από ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά, και ESP με αντλία με πλαστικές πτερωτές και ρουλεμάν από καουτσούκ-μετάλλους είναι παρόμοιος με τον σχεδιασμό των εγκαταστάσεων ESP.

Όταν ο συντελεστής αερίου είναι υψηλός, χρησιμοποιούνται μονάδες αντλίας - διαχωριστές αερίου, σχεδιασμένοι να μειώνουν την ογκομετρική περιεκτικότητα σε ελεύθερο αέριο στην εισαγωγή της αντλίας. Οι διαχωριστές αερίου αντιστοιχούν στην ομάδα προϊόντων 5, τύπος 1 (επισκευάσιμος) σύμφωνα με το RD 50-650-87, κλιματική έκδοση - B, κατηγορία τοποθέτησης - 5 σύμφωνα με το GOST 15150-69.

Οι ενότητες μπορούν να παρέχονται σε δύο εκδόσεις:

Διαχωριστές αερίου: 1 MNG 5, 1 MNG5a, 1 MNG6 – τυπική σχεδίαση.

Διαχωριστές αερίου 1 MNGK5, MNG5a - αυξημένη αντοχή στη διάβρωση.

Οι μονάδες άντλησης εγκαθίστανται μεταξύ της μονάδας εισόδου και της μονάδας τμήματος υποβρύχιας αντλίας.

Η υποβρύχια αντλία, ο ηλεκτροκινητήρας και η υδραυλική προστασία συνδέονται μεταξύ τους με φλάντζες και μπουλόνια. Οι άξονες της αντλίας, του κινητήρα και του προστατευτικού έχουν σφήνες στα άκρα και συνδέονται με νηματώδεις συνδέσμους.

Εξαρτήματα για ανελκυστήρες και εξοπλισμός για εγκαταστάσεις ESP δίνονται στο Παράρτημα 2.

Τεχνικά χαρακτηριστικά του κινητήρα

Η κίνηση των υποβρύχιων φυγοκεντρικών αντλιών είναι ένας ειδικός υποβρύχιος ασύγχρονος τριφασικός ηλεκτροκινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος με πλήρωση λαδιού με κατακόρυφο ρότορα σκίουρου τύπου PED. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες έχουν διαμέτρους περιβλήματος 103, 117, 123, 130, 138 mm. Δεδομένου ότι η διάμετρος του ηλεκτροκινητήρα είναι περιορισμένη, σε υψηλές ισχύς ο κινητήρας είναι μεγαλύτερος και σε ορισμένες περιπτώσεις είναι κατασκευασμένος σε τομή. Δεδομένου ότι ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί βυθισμένος σε υγρό και συχνά υπό υψηλή υδροστατική πίεση, η κύρια προϋπόθεση για αξιόπιστη λειτουργία είναι η στεγανότητά του (βλ. Εικόνα 1.3).

Το PED είναι γεμάτο με ειδικό λιπαντικό χαμηλού ιξώδους, υψηλής διηλεκτρικής αντοχής, το οποίο χρησιμεύει τόσο για την ψύξη όσο και για τη λίπανση εξαρτημάτων.

Ένας υποβρύχιος ηλεκτροκινητήρας αποτελείται από στάτορα, ρότορα, κεφαλή και βάση. Το περίβλημα του στάτορα είναι κατασκευασμένο από χαλύβδινο σωλήνα, τα άκρα του οποίου έχουν σπείρωμα για τη σύνδεση της κεφαλής και της βάσης του κινητήρα. Το μαγνητικό κύκλωμα του στάτορα συναρμολογείται από ενεργά και μη μαγνητικά ελασματοποιημένα φύλλα που έχουν αυλακώσεις στις οποίες βρίσκονται οι περιελίξεις. Η περιέλιξη του στάτορα μπορεί να είναι μονής στρώσης, συνεχής, πηνίου ή διπλής στρώσης, ράβδου, βρόχου. Οι φάσεις περιέλιξης συνδέονται.

Το ενεργό μέρος του μαγνητικού κυκλώματος, μαζί με την περιέλιξη, δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στους ηλεκτρικούς κινητήρες και το μη μαγνητικό μέρος χρησιμεύει ως στηρίγματα για τα ενδιάμεσα ρουλεμάν ρότορα. Στα άκρα της περιέλιξης του στάτορα συγκολλούνται άκρα μολύβδου από σύρμα χαλκού με μόνωση υψηλής ηλεκτρικής και μηχανικής αντοχής. Τα μανίκια των βυσμάτων είναι κολλημένα στα άκρα, στα οποία ταιριάζουν οι ωτίδες του καλωδίου. Τα άκρα εξόδου της περιέλιξης συνδέονται με το καλώδιο μέσω ενός ειδικού μπλοκ βύσματος (σύζευξης) της εισόδου καλωδίου. Το καλώδιο ρεύματος κινητήρα μπορεί επίσης να είναι τύπου μαχαιριού. Ο ρότορας του κινητήρα είναι σκίουρος-κλωβός, πολλαπλών τμημάτων. Αποτελείται από άξονα, πυρήνες (πακέτα ρότορα), ακτινικά στηρίγματα (ρουλεμάν ολίσθησης). Ο άξονας του ρότορα είναι κατασκευασμένος από κοίλο βαθμονομημένο χάλυβα, οι πυρήνες είναι κατασκευασμένοι από φύλλο ηλεκτρικού χάλυβα. Οι πυρήνες συναρμολογούνται στον άξονα, εναλλάσσοντας με ακτινικά ρουλεμάν και συνδέονται με τον άξονα με κλειδιά. Σφίξτε το σετ πυρήνων στον άξονα αξονικά με παξιμάδια ή τουρμπίνα. Ο στρόβιλος χρησιμεύει για την αναγκαστική κυκλοφορία του λαδιού για την εξισορρόπηση της θερμοκρασίας του κινητήρα σε όλο το μήκος του στάτορα. Για να εξασφαλιστεί η κυκλοφορία του λαδιού, υπάρχουν διαμήκεις αυλακώσεις στην βυθισμένη επιφάνεια του μαγνητικού κυκλώματος. Το λάδι κυκλοφορεί μέσα από αυτές τις αυλακώσεις, ένα φίλτρο στο κάτω μέρος του κινητήρα όπου καθαρίζεται και μέσα από μια τρύπα στον άξονα. Η κεφαλή του κινητήρα περιέχει ένα τακούνι και ένα ρουλεμάν. Ο προσαρμογέας στο κάτω μέρος του κινητήρα χρησιμοποιείται για να φιλοξενήσει το φίλτρο, τη βαλβίδα παράκαμψης και τη βαλβίδα για την άντληση λαδιού στον κινητήρα. Ο τμηματικός ηλεκτροκινητήρας αποτελείται από άνω και κάτω τμήματα. Κάθε τμήμα έχει τα ίδια κύρια στοιχεία. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά του SEM δίνονται στο Παράρτημα 3.

Βασικά τεχνικά στοιχεία του καλωδίου

Η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στον ηλεκτροκινητήρα της εγκατάστασης υποβρύχιας αντλίας πραγματοποιείται μέσω μιας καλωδιακής γραμμής που αποτελείται από ένα καλώδιο τροφοδοσίας και έναν σύνδεσμο εισόδου καλωδίου για σύζευξη με τον ηλεκτροκινητήρα.

Ανάλογα με τον σκοπό, η καλωδιακή γραμμή μπορεί να περιλαμβάνει:

Εμπορικά σήματα καλωδίων KPBK ή KPPBPS - ως κύριο καλώδιο.

Επωνυμία καλωδίων KPBP (επίπεδη)

Το χιτώνιο εισόδου του καλωδίου είναι στρογγυλό ή επίπεδο.

Το καλώδιο KPBK αποτελείται από πυρήνες χαλκού μονού ή πολλαπλών συρμάτων, μονωμένων σε δύο στρώματα πολυαιθυλενίου υψηλής αντοχής και στριμμένα μεταξύ τους, καθώς και μαξιλάρι και θωράκιση.

Τα καλώδια των εμπορικών σημάτων KPBP και KPPBPS σε κοινό περίβλημα σωλήνα αποτελούνται από μονοσύρματους και πολυσύρματους αγωγούς χαλκού, μονωμένους με πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας και τοποθετημένους στο ίδιο επίπεδο, καθώς και κοινό περίβλημα σωλήνα, μαξιλάρι και θωράκιση.

Τα καλώδια της μάρκας KPPBPS με χωριστούς αγωγούς σωλήνων αποτελούνται από αγωγούς χαλκού μονού και πολλαπλών συρμάτων, μονωμένων σε δύο στρώματα πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας και τοποθετημένα στο ίδιο επίπεδο.

Το καλώδιο μάρκας KPBK έχει:

Τάση λειτουργίας V – 3300

Το καλώδιο μάρκας KPBP έχει:

Τάση λειτουργίας, V - 2500

Επιτρεπόμενη πίεση υγρού σχηματισμού, MPa – 19,6

Επιτρεπόμενος συντελεστής αερίου, m/t – 180

Τα καλώδια μάρκας KPBK και KBPP έχουν επιτρεπόμενες θερμοκρασίες περιβάλλοντος από 60 έως 45 C για τον αέρα, 90 C για το υγρό σχηματισμού.

Οι θερμοκρασίες της γραμμής καλωδίων δίνονται στο Παράρτημα 4.

1.2 Σύντομη επισκόπηση οικιακών συστημάτων και εγκαταστάσεων.

Οι εγκαταστάσεις υποβρύχιων φυγοκεντρικών αντλιών έχουν σχεδιαστεί για άντληση πετρελαιοπηγάνων, συμπεριλαμβανομένων των κεκλιμένων, υγρών σχηματισμού που περιέχουν πετρέλαιο και αέριο και μηχανικές ακαθαρσίες.

Οι μονάδες διατίθενται σε δύο τύπους - αρθρωτές και μη αρθρωτές. τρεις εκδόσεις: κανονική, ανθεκτική στη διάβρωση και αυξημένη αντοχή στη φθορά. Το αντλούμενο μέσο των οικιακών αντλιών πρέπει να έχει τους ακόλουθους δείκτες:

· αγριάδα του ταμιευτήρα – ένα μείγμα πετρελαίου, σχετικού νερού και αερίου πετρελαίου.

· μέγιστο κινηματικό ιξώδες υγρού σχηματισμού 1 mm/s.

· Τιμή pH παραγόμενου νερού pH 6,0-8,3;

· μέγιστη περιεκτικότητα λαμβανόμενου νερού 99%.

· ελεύθερο αέριο στην εισαγωγή έως 25%, για εγκαταστάσεις με δομοστοιχεία - διαχωριστές έως 55%.

· μέγιστη θερμοκρασία εκχυλισμένων προϊόντων έως 90C.

Ανάλογα με τις εγκάρσιες διαστάσεις των υποβρύχιων φυγοκεντρικών ηλεκτρικών αντλιών, των ηλεκτροκινητήρων και των καλωδιακών γραμμών που χρησιμοποιούνται στο σύνολο των εγκαταστάσεων, οι εγκαταστάσεις χωρίζονται συμβατικά σε 2 ομάδες 5 και 5 α. Με διάμετρο περιβλήματος 121,7 mm. 130 mm; 144,3 χλστ. αντίστοιχα.

Η εγκατάσταση UEC αποτελείται από μια υποβρύχια αντλητική μονάδα, ένα συγκρότημα καλωδίων, ηλεκτρικό εξοπλισμό γείωσης - έναν υποσταθμό μεταγωγής μετασχηματιστή. Η μονάδα άντλησης αποτελείται από μια υποβρύχια φυγοκεντρική αντλία και έναν κινητήρα με υδραυλική προστασία και κατεβάζεται στο φρεάτιο σε μια σειρά σωλήνωσης. Υποβρύχια αντλία, τριφασική, ασύγχρονη, λιπαντική με ρότορα.

Η υδραυλική προστασία αποτελείται από ένα προστατευτικό και έναν αντισταθμιστή. Καλώδιο τριών πυρήνων με μόνωση πολυαιθυλενίου, θωρακισμένο.

Η υποβρύχια αντλία, ο ηλεκτροκινητήρας και η υδραυλική προστασία συνδέονται μεταξύ τους με φλάντζες και μπουλόνια. Οι άξονες της αντλίας, του κινητήρα και του προστατευτικού έχουν σφήνες στα άκρα και συνδέονται με νηματώδεις συνδέσμους.

1.2.2. Υποβρύχια φυγοκεντρική αντλία.

Η αρχή λειτουργίας μιας υποβρύχιας φυγοκεντρικής αντλίας δεν διαφέρει από τις συμβατικές φυγόκεντρες αντλίες που χρησιμοποιούνται για την άντληση υγρών. Η διαφορά είναι ότι είναι πολυτομής με μικρή διάμετρο σταδίων εργασίας - πτερωτές και πτερύγια οδήγησης. Οι πτερωτές και τα πτερύγια οδηγών των συμβατικών αντλιών είναι κατασκευασμένα από τροποποιημένο γκρίζο χυτοσίδηρο, οι αντιδιαβρωτικές αντλίες είναι κατασκευασμένες από νιρεσιστικό χυτοσίδηρο και οι ανθεκτικοί στη φθορά τροχοί είναι κατασκευασμένοι από ρητίνες πολυαμιδίου.

Η αντλία αποτελείται από τμήματα, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από τις κύριες παραμέτρους της αντλίας - πίεση, αλλά όχι περισσότερες από τέσσερις. Μήκος τμήματος έως 5500 μέτρα. Για τις αρθρωτές αντλίες αποτελείται από μια μονάδα εισόδου, μια ενότητα - τμήμα. Μονάδα - κεφαλές, βαλβίδες αντεπιστροφής και βαλβίδες αποστράγγισης. Η σύνδεση των μονάδων μεταξύ τους και της μονάδας εισόδου στη σύνδεση κινητήρα - φλάντζας (εκτός από τη μονάδα εισόδου, κινητήρα ή διαχωριστή) σφραγίζεται με ελαστικές μανσέτες. Η σύνδεση των αξόνων των τμημάτων της μονάδας μεταξύ τους, του τμήματος της μονάδας με τον άξονα της μονάδας εισόδου και του άξονα της μονάδας εισόδου με τον άξονα υδραυλικής προστασίας κινητήρα πραγματοποιείται με σχισμή συνδέσμους. Οι άξονες των τμημάτων των μονάδων όλων των ομάδων αντλιών με τα ίδια μήκη σώματος είναι ενοποιημένοι σε μήκος.

Το τμήμα της μονάδας αποτελείται από ένα περίβλημα, έναν άξονα, ένα πακέτο βαθμίδων (πτερωτές και πτερύγια οδήγησης), άνω και κάτω έδρανα, ένα άνω αξονικό στήριγμα, μια κεφαλή, μια βάση, δύο νευρώσεις και ελαστικούς δακτυλίους. Οι νευρώσεις έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν το επίπεδο καλώδιο με ζεύξη από μηχανικές βλάβες.

Το δομοστοιχείο εισαγωγής αποτελείται από μια βάση με οπές για τη διέλευση του υγρού σχηματισμού, ρουλεμάν ρουλεμάν και ένα πλέγμα, έναν άξονα με προστατευτικούς δακτυλίους και έναν αρθρωτό σύνδεσμο σχεδιασμένο να συνδέει τον άξονα της μονάδας με τον άξονα υδραυλικής προστασίας.

Η μονάδα κεφαλής αποτελείται από ένα σώμα, στη μία πλευρά του οποίου υπάρχει ένα εσωτερικό κωνικό σπείρωμα για τη σύνδεση μιας βαλβίδας αντεπιστροφής, στην άλλη πλευρά υπάρχει μια φλάντζα για σύνδεση με τη μονάδα τομής, δύο νευρώσεις και ένας ελαστικός δακτύλιος.

Υπάρχει μια κεφαλή ψαρέματος στο πάνω μέρος της αντλίας.

Η εγχώρια βιομηχανία παράγει αντλίες με ρυθμό ροής (m/ημέρα):

Modular – 50,80,125,200.160,250,400,500,320,800,1000,1250.

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

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

1.2.3. Υποβρύχιοι κινητήρες

Οι υποβρύχιοι ηλεκτροκινητήρες αποτελούνται από ηλεκτροκινητήρα και υδραυλική προστασία.

Οι κινητήρες είναι τριφασικοί, ασύγχρονοι, σκίουροι, διπολικοί, υποβρύχιοι, ενοποιημένες σειρές. Τα SEM σε κανονικές και διαβρωτικές εκδόσεις, κλιματική έκδοση Β, κατηγορία θέσης 5, λειτουργούν από δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος με συχνότητα 50 Hz και χρησιμοποιούνται ως κίνηση για υποβρύχιες φυγοκεντρικές αντλίες.

Οι κινητήρες είναι σχεδιασμένοι να λειτουργούν σε υγρό σχηματισμού (μίγμα λαδιού και παραγόμενου νερού σε οποιεσδήποτε αναλογίες) με θερμοκρασίες έως 110 C που περιέχει:

· μηχανικές ακαθαρσίες όχι περισσότερες από 0,5 g/l.

· ελεύθερο αέριο όχι περισσότερο από 50%.

· υδρόθειο για κανονικό, όχι περισσότερο από 0,01 g/l, ανθεκτικό στη διάβρωση έως 1,25 g/l.

Η υδραυλική πίεση στην περιοχή λειτουργίας του κινητήρα δεν είναι μεγαλύτερη από 20 MPa. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες γεμίζουν με λάδι με τάση διάσπασης τουλάχιστον 30 kV. Η μέγιστη μακροπρόθεσμη επιτρεπόμενη θερμοκρασία της περιέλιξης του στάτορα ενός ηλεκτροκινητήρα (για κινητήρα με διάμετρο περιβλήματος 103 mm) είναι 170 C, για άλλους ηλεκτρικούς κινητήρες είναι 160 C.

Ο κινητήρας αποτελείται από έναν ή περισσότερους ηλεκτροκινητήρες (άνω, μεσαίο και κάτω, ισχύς από 63 έως 630 kW) και ένα προστατευτικό. Ένας ηλεκτροκινητήρας αποτελείται από έναν στάτορα, έναν ρότορα, μια κεφαλή με είσοδο ρεύματος και ένα περίβλημα.

1.2.4. Υδραυλική προστασία του ηλεκτροκινητήρα.

Η υδραυλική προστασία έχει σχεδιαστεί για να εμποδίζει το υγρό σχηματισμού να διεισδύσει στην εσωτερική κοιλότητα του ηλεκτροκινητήρα, αντισταθμίζοντας τον όγκο του λαδιού στην εσωτερική κοιλότητα από τη θερμοκρασία του ηλεκτροκινητήρα και μεταδίδοντας ροπή από τον άξονα του ηλεκτροκινητήρα στον άξονα της αντλίας. Υπάρχουν πολλές επιλογές για την προστασία του νερού: P, PD, G.

Η υδροπροστασία διατίθεται σε τυπικές και ανθεκτικές στη διάβρωση εκδόσεις. Ο κύριος τύπος υδραυλικής προστασίας για τη διαμόρφωση SED είναι η υδραυλική προστασία ανοιχτού τύπου. Η υδραυλική προστασία ανοιχτού τύπου απαιτεί τη χρήση ειδικού υγρού φραγμού με πυκνότητα έως 21 g/cm, το οποίο έχει φυσικές και χημικές ιδιότητες με υγρό σχηματισμού και λάδι.

Η υδραυλική προστασία αποτελείται από δύο θαλάμους που συνδέονται με ένα σωλήνα. Οι αλλαγές στον όγκο του υγρού διηλεκτρικού στον κινητήρα αντισταθμίζονται από τη ροή του υγρού φραγμού από τον ένα θάλαμο στον άλλο. Στην υδραυλική προστασία κλειστού τύπου, χρησιμοποιούνται ελαστικά διαφράγματα. Η ελαστικότητά τους αντισταθμίζει τις αλλαγές στον όγκο του λαδιού.

24. Προϋποθέσεις ροής φρέατος, προσδιορισμός ενέργειας και ειδικής κατανάλωσης αερίου κατά τη λειτουργία ανυψωτικού αερίου-υγρού.

Συνθήκες ροής φρεατίων.

Η ροή του φρεατίου συμβαίνει εάν η διαφορά πίεσης μεταξύ της δεξαμενής και της κάτω οπής είναι επαρκής για να ξεπεραστεί η αντίθλιψη της στήλης του υγρού και η απώλεια πίεσης λόγω τριβής, δηλαδή η ροή συμβαίνει υπό την επίδραση της υδροστατικής πίεσης του υγρού ή της ενέργειας το διαστελλόμενο αέριο. Τα περισσότερα φρεάτια ρέουν λόγω της ενέργειας του αερίου και της υδροστατικής πίεσης ταυτόχρονα.

Το αέριο που περιέχεται στο λάδι έχει μια ανυψωτική δύναμη, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή πίεσης στο λάδι. Όσο περισσότερο αέριο διαλύεται στο λάδι, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του μείγματος και τόσο υψηλότερη ανεβαίνει η στάθμη του υγρού. Έχοντας φτάσει στο στόμιο, το υγρό ξεχειλίζει και το πηγάδι αρχίζει να αναβλύζει. Η γενική υποχρεωτική προϋπόθεση για τη λειτουργία οποιουδήποτε ρέοντος φρεατίου θα είναι η ακόλουθη βασική ισότητα:

Рс = Рг+Рtr+ Ру; Οπου

Рс - πίεση πυθμένα, RG, Рtr, Ру - υδροστατική πίεση της στήλης υγρού στο φρεάτιο, υπολογισμένη κατακόρυφα, απώλεια πίεσης λόγω τριβής στη σωλήνωση και αντίθλιψη στην κεφαλή του φρέατος, αντίστοιχα.

Υπάρχουν δύο τύποι πηγαδιών που ρέουν:

· Ορυγγίτιδα υγρού που δεν περιέχει φυσαλίδες αερίου - αρτεσιανή ανάβλυση.

· Η ουρική αρθρίτιδα ενός υγρού που περιέχει φυσαλίδες αερίου που διευκολύνουν την αναρρόφηση είναι η πιο κοινή μέθοδος αναβλύσεως.

Οι υποβρύχιες φυγόκεντρες αντλίες είναι φυγόκεντρες αντλίες πολλαπλών σταδίων (με έως και 120 στάδια) που κινούνται από έναν υποβρύχιο ηλεκτρικό κινητήρα (SEM). Η ισχύς παρέχεται στον ηλεκτροκινητήρα από την επιφάνεια μέσω ενός καλωδίου από έναν αυτομετασχηματιστή ή μετασχηματιστή ανόδου μέσω ενός σταθμού ελέγχου στον οποίο συγκεντρώνονται όλα τα όργανα και ο αυτοματισμός. Η εγκατάσταση ESP κατεβαίνει στο φρεάτιο 150 - 300 m κάτω από το υπολογιζόμενο δυναμικό επίπεδο. Το υγρό ανεβαίνει στην επιφάνεια μέσω σωλήνων, στην εξωτερική πλευρά του οποίου συνδέεται ένα καλώδιο με ειδικούς ιμάντες. Στη μονάδα αντλίας, μεταξύ της ίδιας της αντλίας και του ηλεκτροκινητήρα, υπάρχει ένας ενδιάμεσος σύνδεσμος που ονομάζεται προστατευτικός ή υδραυλική προστασία. Η εγκατάσταση ESP περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία (Εικόνα 3.1): φυγοκεντρική αντλία πολλαπλών σταδίων (1); υδραυλικός σύνδεσμος προστασίας ή προστατευτικό (2). Ηλεκτρικός κινητήρας με λάδι SEM (3); θωρακισμένο καλώδιο τριών πυρήνων (4). βαλβίδα αντεπιστροφής (5); βαλβίδα αποστράγγισης (6); μετασχηματιστής ή αυτομετασχηματιστής (7). σταθμός ελέγχου (8) .

Εικ.3.1.

• 1 - υποβρύχια φυγοκεντρική αντλία. 2 - προστασία νερού (προστάτης).
• 3 - υποβρύχιος ηλεκτροκινητήρας. 4 - ηλεκτρικό καλώδιο.
• 5 - βαλβίδα ελέγχου. 6 - βαλβίδα αποστράγγισης. 7 - μετασχηματιστής? 8 - SU

Η αντλία, το προστατευτικό και ο κινητήρας είναι ξεχωριστές μονάδες που συνδέονται με βιδωμένα μπουλόνια. Τα άκρα των αξόνων έχουν σπονδυλωτούς αρμούς, οι οποίοι ενώνονται κατά τη συναρμολόγηση ολόκληρης της εγκατάστασης. Εάν είναι απαραίτητο να σηκωθεί υγρό από μεγάλα βάθη, τα τμήματα ESP συνδέονται μεταξύ τους έτσι ώστε ο συνολικός αριθμός των σταδίων να φτάσει τα 400. Το υγρό που αναρροφάται από την αντλία περνά διαδοχικά από όλα τα στάδια και αποκτά πίεση ίση με την εξωτερική υδραυλική αντίσταση . Οι εγκαταστάσεις ESP χαρακτηρίζονται από σχετικά χαμηλή κατανάλωση μετάλλου, ευρύ φάσμα λειτουργικών χαρακτηριστικών τόσο από άποψη πίεσης όσο και ροής, αρκετά υψηλή απόδοση, ικανότητα άντλησης μεγάλων όγκων υγρού και μεγάλο χρόνο λειτουργίας.

Το σχήμα 3.2, a, δείχνει ένα στάδιο του ESP και το σχήμα 3.2, β, δείχνει τη σύνδεση των σταδίων.

Εικ.3.2.

ΕΝΑ- Μονοστάδιο σι- σύνδεση σταδίων σε τμήμα ESP

Το σχήμα 3.3 δείχνει μια διατομή ενός ESP και το σχήμα 3.4 δείχνει μια αντλία τύπου ECNMIK.

Ο κωδικός ESP περιέχει τις κύριες ονομαστικές τους παραμέτρους, όπως η ροή και η πίεση όταν λειτουργούν στη βέλτιστη λειτουργία. Για παράδειγμα, το ESP5-40-950 σημαίνει μια φυγοκεντρική ηλεκτρική αντλία της ομάδας 5 με παροχή 40 m 3 /ημέρα (νερό) και κεφαλή 950 m.

Ρύζι. 3.3.

1 - στάδιο συμπίεσης-διασποράς. 2 - τρυπάνι? 3 - κλιπ? 4 - γωνιακό ρουλεμάν επαφής

Ρύζι. 3.4.

Στον κωδικό της αντλίας, το γράμμα "I" σημαίνει αντίσταση στη φθορά. Στις ανθεκτικές στη φθορά αντλίες, τα στροφεία δεν είναι κατασκευασμένα από μέταλλο, αλλά από ρητίνη πολυαμιδίου. Στο περίβλημα της αντλίας, περίπου κάθε 20 στάδια, τοποθετούνται ενδιάμεσα ρουλεμάν κεντραρίσματος άξονα από καουτσούκ-μετάλλο, με αποτέλεσμα η αντλία ανθεκτική στη φθορά να έχει λιγότερα στάδια και, κατά συνέπεια, πίεση.

Όλοι οι τύποι αντλιών έχουν χαρακτηριστικό λειτουργίας διαβατηρίου με τη μορφή καμπυλών εξάρτησης Н=ДС)) (πίεση, ροή), /;=ДС>) (απόδοση, ροή), N=f (0) (κατανάλωση ισχύος, ροή) . Συνήθως, αυτές οι εξαρτήσεις δίνονται στο εύρος των ρυθμών ροής λειτουργίας ή σε ένα ελαφρώς μεγαλύτερο διάστημα (Εικόνα 3.5). Τα χαρακτηριστικά ενός μεγάλου αριθμού αντλιών βρίσκονται στους ιστότοπους των κατασκευαστών εξοπλισμού άντλησης.

Ρύζι. 3.5.

Οποιαδήποτε φυγοκεντρική αντλία, συμπεριλαμβανομένου ενός ESP, μπορεί να λειτουργήσει με τη βαλβίδα εκκένωσης κλειστή (σημείο A: 0=0, H=H max) και χωρίς αντίθλιψη στην εκκένωση (σημείο B: 0=0 max, H=0). Εφόσον το χρήσιμο έργο της αντλίας είναι ανάλογο με το γινόμενο της παροχής και της πίεσης, τότε για αυτούς τους δύο ακραίους τρόπους λειτουργίας της αντλίας το χρήσιμο έργο θα είναι ίσο με μηδέν, και επομένως η απόδοση θα είναι ίση με μηδέν. Σε μια ορισμένη αναλογία P και H, λόγω ελάχιστων εσωτερικών απωλειών από την αντλία, η απόδοση φτάνει τη μέγιστη τιμή περίπου 0,5 - 0,6. Τυπικά, οι αντλίες με πτερωτές χαμηλής ροής και μικρής διαμέτρου, καθώς και με μεγάλο αριθμό σταδίων, έχουν μειωμένη απόδοση. Η ροή και η πίεση που αντιστοιχούν στη μέγιστη απόδοση ονομάζονται βέλτιστος τρόπος λειτουργίας της αντλίας. Η εξάρτηση /7 = DR), κοντά στο μέγιστο, μειώνεται ομαλά, επομένως, είναι αρκετά αποδεκτό να λειτουργεί το ESP υπό συνθήκες που διαφέρουν από τη βέλτιστη προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση κατά ένα ορισμένο ποσό. Τα όρια αυτών των αποκλίσεων εξαρτώνται από τα ειδικά χαρακτηριστικά του ESP και πρέπει να αντιστοιχούν σε λογική μείωση της απόδοσης της αντλίας (κατά 3...5%).

Αυτό καθορίζει μια ολόκληρη περιοχή πιθανών τρόπων λειτουργίας ESP, η οποία ονομάζεται συνιστώμενη περιοχή (Εικόνα 3.5, εκκόλαψη).

Η επιλογή μιας αντλίας για φρεάτια βασίζεται ουσιαστικά στην επιλογή ενός ESP τέτοιου τυπικού μεγέθους που, όταν χαμηλώνει σε ένα φρεάτιο, λειτουργεί υπό βέλτιστες ή συνιστώμενες συνθήκες κατά την άντληση μιας δεδομένης παροχής φρεατίου από ένα δεδομένο βάθος.

Η πίεση που μπορεί να υπερνικήσει μια αντλία είναι ευθέως ανάλογη με τον αριθμό των σταδίων. Αναπτύχθηκε σε ένα στάδιο υπό βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας, εξαρτάται από τις διαστάσεις της πτερωτής, οι οποίες με τη σειρά τους εξαρτώνται από τις ακτινικές διαστάσεις της αντλίας.

Η δομή PED της μονάδας Borets φαίνεται στην ενότητα στο Σχήμα 3.6. Ο Πίνακας 3.1 δείχνει τα τεχνικά χαρακτηριστικά του κινητήρα.

Η ηλεκτρική ενέργεια παρέχεται στον κινητήρα μέσω ενός καλωδίου τριών πυρήνων, που χαμηλώνει στο φρεάτιο παράλληλα με τη σωλήνωση (Εικόνα 3.7). Το καλώδιο συνδέεται στην εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα με μεταλλικές ταινίες, δύο για κάθε σωλήνα. Το καλώδιο λειτουργεί σε δύσκολες συνθήκες. Το πάνω μέρος του είναι σε περιβάλλον αερίου, μερικές φορές υπό σημαντική πίεση, το κάτω μέρος είναι σε λάδι και υπόκειται σε ακόμη μεγαλύτερη πίεση. Κατά το κατέβασμα και την ανύψωση της αντλίας, ειδικά σε κυρτά φρεάτια, το καλώδιο υπόκειται σε ισχυρή μηχανική καταπόνηση (σφιγκτήρες, τριβή, εμπλοκή μεταξύ της χορδής και του σωλήνα κ.λπ.). Το καλώδιο μεταδίδει ηλεκτρική ενέργεια σε υψηλές τάσεις. Η χρήση κινητήρων υψηλής τάσης καθιστά δυνατή τη μείωση του ρεύματος και, επομένως, της διαμέτρου του καλωδίου. Ωστόσο, το καλώδιο για την τροφοδοσία ενός κινητήρα υψηλής τάσης πρέπει να έχει πιο αξιόπιστη και μερικές φορές πιο παχιά μόνωση. Όλα τα καλώδια που χρησιμοποιούνται για το ESP καλύπτονται με ελαστική ταινία γαλβανισμένου χάλυβα στην κορυφή για προστασία από μηχανικές βλάβες. Τα καλώδια μπορεί να είναι στρογγυλά ή επίπεδα.

Ρύζι. 3.6.

Πίνακας 3.1

Τεχνικά χαρακτηριστικά ασύγχρονων κινητήρων

τύπος κινητήρα	ισχύς, kWt	Συνολικό μέγεθος, mm	Τάση γραμμής, V	Τρέχον, Α	σόγια f	Αποδοτικότητα, %	Βήμα. env. περιβάλλον, °C, όχι περισσότερο
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

Εικ.3.7.

1 - φλέβα; 2 - μόνωση? 3 - κέλυφος? 4 - πλεξούδα? 5 - πανοπλία

Το στρογγυλό καλώδιο συνδέεται με τη σωλήνωση και το επίπεδο καλώδιο συνδέεται μόνο στους κάτω σωλήνες της σειράς σωλήνωσης και στην αντλία. Η μετάβαση από ένα στρογγυλό καλώδιο σε ένα επίπεδο καλώδιο συναρμολογείται με θερμό βουλκανισμό σε ειδικά καλούπια και εάν μια τέτοια σύνδεση δεν εκτελεστεί κακώς, μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή ζημιών μόνωσης και αστοχιών. Πρόσφατα, αλλάζουν μόνο επίπεδα καλώδια που εκτελούνται από τη μετάδοση κίνησης του κινητήρα κατά μήκος της σειράς σωλήνων μέχρι το σταθμό ελέγχου. Ωστόσο, η κατασκευή τέτοιων καλωδίων είναι πιο δύσκολη από τα στρογγυλά.

Τα στρογγυλά καλώδια έχουν μόνωση από καουτσούκ (καουτσούκ ανθεκτικό σε NSFT) ή πολυαιθυλένιο, η οποία αντικατοπτρίζεται στον κωδικό: KRBK σημαίνει στρογγυλό θωρακισμένο ελαστικό καλώδιο ή KRBP - θωρακισμένο ελαστικό επίπεδο καλώδιο. Όταν χρησιμοποιείτε μόνωση πολυαιθυλενίου, αντί του γράμματος P αναγράφεται στον κωδικό P: KPBK - για στρογγυλό καλώδιο και KPBP - για επίπεδο καλώδιο.

Η είσοδος καλωδίου είναι ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία της εγκατάστασης SEM, αφού αυτή η μονάδα είναι που εξασφαλίζει τη στεγανότητα του ηλεκτροκινητήρα. Η θέση της εισόδου του καλωδίου στον κινητήρα φαίνεται στο Σχήμα 3.8.

Εικ.3.8.

Όλα τα καλώδια είναι θωρακισμένα με ταινία από κυματοειδές γαλβανισμένο χάλυβα, που τους δίνει την απαιτούμενη αντοχή.

Τα καλώδια έχουν ενεργή και αντιδραστική αντίσταση. Η ενεργή αντίσταση εξαρτάται από τη διατομή του καλωδίου και κυμαίνεται από 0,6 έως 1,32 Ohm/km.

Η αντίδραση εξαρτάται από τον συντελεστή ισχύος cov^ (με τιμή 0,86 - 0,9 είναι περίπου 0,1 Ohm/km).

Υπάρχουν σημαντικές απώλειες ηλεκτρικής ισχύος στο καλώδιο του κινητήρα, συνήθως από 3 έως 15% των συνολικών απωλειών στην εγκατάσταση. Οι απώλειες ισχύος σχετίζονται με πτώση τάσης στο καλώδιο. Αυτές οι απώλειες τάσης, ανάλογα με το ρεύμα, τη θερμοκρασία του καλωδίου και τη διατομή του, υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους συνήθεις τύπους ηλεκτρολόγων μηχανικών και κυμαίνονται από περίπου 25 έως 125 V/km. Επομένως, στην κεφαλή του φρεατίου, η τάση που παρέχεται στο καλώδιο πρέπει να είναι πάντα υψηλότερη κατά το ποσό των απωλειών σε σύγκριση με την ονομαστική τάση του κινητήρα. Η δυνατότητα τέτοιας αύξησης της τάσης παρέχεται σε αυτομετασχηματιστές ή μετασχηματιστές που έχουν αρκετές πρόσθετες βρύσες στις περιελίξεις για το σκοπό αυτό.

Οι πρωτεύουσες περιελίξεις των τριφασικών μετασχηματιστών και των αυτομετασχηματιστών έχουν σχεδιαστεί για την τάση του δικτύου τροφοδοσίας πεδίου, συνήθως 0,4 kV, στο οποίο συνδέονται μέσω σταθμών ελέγχου. Οι δευτερεύουσες περιελίξεις έχουν σχεδιαστεί για την τάση λειτουργίας του υποβρύχιου κινητήρα. Αυτές οι τάσεις λειτουργίας σε διάφορους SED ποικίλλουν από 350 έως 3000 V. Για να αντισταθμιστεί η πτώση τάσης στο καλώδιο τροφοδοσίας από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή, γίνονται 6 (μερικές φορές 8) βρύσες, που σας επιτρέπουν να ρυθμίσετε την τάση στα άκρα του η δευτερεύουσα περιέλιξη με αναδιάταξη των βραχυκυκλωτικών. Η αναδιάταξη του βραχυκυκλωτήρα κατά ένα βήμα αυξάνει την τάση κατά 30...60 V, ανάλογα με τον τύπο του μετασχηματιστή.

Όλοι οι μετασχηματιστές και οι αυτομετασχηματιστές είναι χωρίς λάδι, αερόψυκτοι, καλυμμένοι με μεταλλικό περίβλημα και έχουν σχεδιαστεί για εγκατάσταση σε προστατευμένη τοποθεσία.

Οι μετασχηματιστές, σε αντίθεση με τους αυτομετασχηματιστές, επιτρέπουν τη συνεχή παρακολούθηση της αντίστασης μόνωσης της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή, του καλωδίου και της περιέλιξης του στάτορα του κινητήρα. Όταν η αντίσταση μόνωσης μειωθεί σε μια καθορισμένη τιμή (κάτω από 30 kOhm), η εγκατάσταση απενεργοποιείται αυτόματα.

Όταν χρησιμοποιείτε αυτομετασχηματιστές που έχουν άμεση ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος, δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί τέτοια παρακολούθηση μόνωσης.

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός ειδικών εγκαταστάσεων ESP που έχουν σχεδιαστεί για ταυτόχρονη λειτουργία σε πηγάδι με άλλες αντλίες παραγωγής νερού. Τα SED μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο με ESP, αλλά και για την οδήγηση άλλων τύπων αντλιών: βίδα, διάφραγμα. Οι υποβρύχιες φυγοκεντρικές αντλίες χρησιμοποιούνται όχι μόνο για τη λειτουργία γεωτρήσεων παραγωγής πετρελαίου.

Ακολουθούν μερικά παραδείγματα χρήσης ESP:

• - σε υδροληψίες και αρτεσιανά πηγάδια για την παροχή νερού διεργασίας σε συστήματα συντήρησης υπό πίεση και για οικιακούς σκοπούς (συνήθως πρόκειται για αντλίες με μεγάλες ροές, αλλά με χαμηλές πιέσεις).
• - σε συστήματα συντήρησης πίεσης ταμιευτήρα κατά τη χρήση νερού υψηλής πίεσης σχηματισμού όταν εξοπλίζονται φρεάτια πρόσληψης νερού με άμεση έγχυση νερού σε παρακείμενα φρεάτια έγχυσης (υπόγεια αντλιοστάσια συμπλέγματος, για τους σκοπούς αυτούς αντλίες με εξωτερική διάμετρο 375 mm, ροή έως 3000 m Χρησιμοποιείται 3 / ημέρα και πίεση έως 2000 m).
• - για συστήματα επί τόπου για τη διατήρηση της πίεσης του ταμιευτήρα κατά την άντληση νερού από τον κάτω υδροφόρο ορίζοντα στο άνω λάδι ή από τον ανώτερο υδροφόρο ορίζοντα στο κάτω λάδι μέσω ενός φρεατίου (χρησιμοποιούνται οι λεγόμενες ανεστραμμένες μονάδες άντλησης, στις οποίες ο κινητήρας βρίσκεται στο το πάνω μέρος, μετά η υδραυλική προστασία και στο κάτω μέρος η φυγοκεντρική αντλία).
• - ειδικές διαμορφώσεις αντλιών σε περιβλήματα και με κανάλια ροής για ταυτόχρονη αλλά χωριστή λειτουργία δύο ή περισσότερων στρωμάτων ενός φρεατίου (αυτά τα σχέδια είναι ουσιαστικά προσαρμογές γνωστών στοιχείων μιας τυπικής εγκατάστασης υποβρύχιας αντλίας για λειτουργία σε φρεάτιο σε συνδυασμό με άλλο εξοπλισμό: αέριο ανελκυστήρας, αντλία ράβδου αναρρόφησης, σιντριβάνι, ESP).
• - ειδικές εγκαταστάσεις υποβρύχιων φυγοκεντρικών αντλιών σε συρματόσχοινο. Η επιθυμία να αυξηθούν οι ακτινικές διαστάσεις του ESP και να βελτιωθούν τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, καθώς και η επιθυμία να απλοποιηθούν οι εργασίες ανύψωσης κατά την αντικατάσταση του ESP, οδήγησαν στη δημιουργία εγκαταστάσεων που κατέβαιναν στο φρεάτιο σε ένα ειδικό σχοινί καλωδίου. Το σχοινί καλωδίου μπορεί να αντέξει φορτίο 100 kN. Διαθέτει μια συνεχή εξωτερική πλέξη δύο στρώσεων (σταυρωτά) από ισχυρά χαλύβδινα σύρματα τυλιγμένα γύρω από ένα ηλεκτρικό καλώδιο τριών πυρήνων, το οποίο τροφοδοτεί τον κινητήρα.

Περισσότερο από το 60 τοις εκατό των γεωτρήσεων παραγωγής πετρελαίου απαιτούν κάποιας μορφής τεχνολογία τεχνητής ανύψωσης για την παραγωγή αρχικά αναγνωρισμένων ανακτήσιμων αποθεμάτων. Από τα περίπου 832.000 φρεάτια τεχνητής ανύψωσης στον κόσμο, περίπου το 14 τοις εκατό έχουν παραχθεί ή παράγονται χρησιμοποιώντας ESP.

Οι μηχανοποιημένες μέθοδοι παραγωγής αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της λειτουργίας του φρεατίου, ειδικά σε χωράφια σε μεταγενέστερο στάδιο ανάπτυξης, όπου οι παραγωγικοί σχηματισμοί δεν έχουν επαρκή πίεση για να ανυψώσουν το πετρέλαιο στην κεφαλή του φρέατος. Καθώς οι ρυθμοί ροής φυσικού αερίου και πετρελαίου συνεχίζουν να μειώνονται και οι ρυθμοί ροής νερού αυξάνονται, ιδιαίτερα σε σχηματισμούς υπό πίεση νερού, ένας παραγωγός πετρελαίου μπορεί να αρχίσει να χρησιμοποιεί το waterflooding, μια μέθοδο ενίσχυσης της ανάκτησης πετρελαίου στην οποία το νερό εγχέεται στον σχηματισμό μέσω έγχυσης νερού πηγάδι για τη μετακίνηση υδρογονανθράκων σε άλλα πηγάδια.

Ταυτόχρονα, με την πάροδο του χρόνου, ο ρυθμός ροής λαδιού του φρεατίου θα συνεχίσει να μειώνεται και ο ρυθμός ροής του νερού θα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, ο χρόνος άντλησης, για παράδειγμα, για μια μηχανή άντλησης αυξάνεται έως ότου η αντλία λειτουργεί είκοσι τέσσερις ώρες την ημέρα. Αυτή τη στιγμή, η πιο πρακτική μέθοδος αύξησης της παραγωγής είναι η εγκατάσταση μιας αντλίας με μεγαλύτερη χωρητικότητα.

Μια βιώσιμη επιλογή, ειδικά για εργασίες πλημμύρας μεγάλου όγκου, είναι μια ηλεκτροκίνητη υποβρύχια αντλία. Συστήματα ESPμπορεί να είναι η καλύτερη επιλογή για πηγάδια υψηλής απόδοσης όπου τα επίπεδα παραγωγής έχουν πέσει και υπάρχει ανάγκη αύξησης. Αυτή η εργασία είναι σχετική για πολλούς τομείς στη Ρωσική Ομοσπονδία και τις χώρες της ΚΑΚ. Τα παλιά συστήματα ανύψωσης αερίου σε συνθήκες έντονου ποτίσματος μπορούν να λειτουργούν σε χαμηλότερες πιέσεις και να παρέχουν μια πληρέστερη επιλογή ανακτήσιμων αποθεμάτων πετρελαίου, εάν δαπανηθούν κεφάλαια για τη μετατροπή αυτών των πηγαδιών σε ESP.

Από όλα τα συστήματα τεχνητής ανύψωσης ηλεκτρικές φυγοκεντρικές αντλίες (ECP)παρέχουν τη μεγαλύτερη απόδοση στα βαθύτερα πηγάδια, αλλά ταυτόχρονα η χρήση τους απαιτεί συχνότερες επισκευές και αντίστοιχη αύξηση του κόστους. Επιπλέον, τα ESP παρέχουν ανώτερη απόδοση σε περιβάλλοντα κορεσμένα με αέριο και νερό. Το αέριο και το νερό υπάρχουν φυσικά στο αργό πετρέλαιο σε μεγάλες ποσότητες. Για να είναι δυνατή η άντληση πετρελαίου στην κεφαλή του φρεατίου, είναι απαραίτητο να διαχωριστεί το αέριο και το νερό από αυτό. Η υψηλή περιεκτικότητά τους μπορεί να προκαλέσει μπλοκαρίσματα αερίου στον μηχανισμό της αντλίας, γεγονός που θα οδηγήσει σε σημαντική μείωση της παραγωγικότητας και θα απαιτήσει την αφαίρεση ολόκληρης της σειράς σωλήνωσης από το φρεάτιο και την επαναπλήρωσή της.

Τεχνολογία ηλεκτρικής φυγόκεντρης αντλίας

Στα περισσότερα κοιτάσματα πετρελαίου, κατά το στάδιο της παραγωγής, χρησιμοποιούνται ηλεκτρικές αντλίες για την άντληση πετρελαίου στην κεφαλή του φρέατος. Η αντλία τυπικά περιλαμβάνει πολλαπλά τμήματα φυγοκεντρικής αντλίας σε σειρά, τα οποία μπορούν να διαμορφωθούν ώστε να πληρούν συγκεκριμένες παραμέτρους γεώτρησης για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Οι ηλεκτρικές φυγόκεντρες αντλίες (ECP) είναι μια κοινή μέθοδος τεχνητής ανύψωσης, παρέχοντας ένα ευρύ φάσμα μεγεθών και χωρητικοτήτων. Οι ηλεκτρικές φυγοκεντρικές αντλίες χρησιμοποιούνται συνήθως σε παλιά χωράφια με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό (υψηλή αναλογία νερού προς λάδι).

Οι αντλίες ESP παρέχουν οικονομική παραγωγή ενισχύοντας την ανάκτηση πετρελαίου σε αυτά τα καφέ πεδία χαμηλής παραγωγής. Οι συμπληρώσεις εξοπλισμένες με ESP αποτελούν εναλλακτικό μέσο μηχανοποιημένης λειτουργίας φρεατίων που έχουν χαμηλές πιέσεις πυθμένα. Οι συμπληρώσεις φρεατίων εξοπλισμένες με ESP είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος λειτουργίας φρεατίων υψηλής απόδοσης. Κατά τη χρήση ESP μεγάλου μεγέθους, λήφθηκαν ρυθμοί ροής έως και 90.000 βαρελιών (14.500 m3) υγρού την ημέρα.

Εξαρτήματα ESP

Ένα σύστημα ESP αποτελείται από πολλά εξαρτήματα που περιστρέφουν φυγόκεντρες αντλίες συνδεδεμένες σε σειρά για να αυξήσουν την πίεση του υγρού του φρεατίου και να το ανυψώσουν στην κεφαλή του φρέατος. Η ισχύς για την περιστροφή της αντλίας παρέχεται από μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης (3 έως 5 kV) που οδηγεί έναν ειδικό κινητήρα ικανό να λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες έως 300 °F (150 °C) και υψηλές πιέσεις έως 5000 psi ( 34 MPa) σε πηγάδια βάθους έως 12.000 πόδια (3,7 km) με εισόδους ισχύος έως 1.000 ίππους (750 kW). Ένα ESP χρησιμοποιεί μια φυγοκεντρική αντλία που είναι συνδεδεμένη με έναν ηλεκτρικό κινητήρα και λειτουργεί όταν βυθίζεται στο υγρό του φρεατίου. Ένας ερμητικά σφραγισμένος ηλεκτροκινητήρας περιστρέφει μια σειρά από φτερωτές. Κάθε πτερωτή της σειράς τροφοδοτεί ρευστό μέσω μιας εξόδου στην είσοδο της πτερωτής που βρίσκεται από πάνω της.

Σε ένα τυπικό ESP 4 ιντσών, κάθε φτερωτή παράγει περίπου 9 psi (60 kPa) κέρδος πίεσης. Για παράδειγμα, μια τυπική αντλία 10 τμημάτων παράγει πίεση περίπου 90 psi (600 kPa) στην έξοδο (δηλαδή 10 τροχοί x 9 psi). Η ανύψωση και η απόδοση της αντλίας εξαρτώνται από τη διάμετρο της πτερωτής και το πλάτος της λεπίδας της πτερωτής. Η πίεση της αντλίας είναι συνάρτηση του αριθμού των πτερωτών. Για παράδειγμα, μια αντλία 1/2 ίππου 7 τμημάτων μπορεί να αντλεί μεγάλο όγκο νερού σε χαμηλή πίεση, ενώ μια αντλία 1/2 ίππων 14 τμημάτων θα αντλεί μικρότερο όγκο σε υψηλότερη πίεση. Όπως συμβαίνει με όλες τις φυγοκεντρικές αντλίες, η αύξηση του βάθους του φρέατος ή της πίεσης εξόδου έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη απόδοση.

Στα συστήματα ESP, ο ηλεκτροκινητήρας βρίσκεται στο κάτω μέρος της διάταξης και η αντλία στο επάνω μέρος. Ένα ηλεκτρικό καλώδιο συνδέεται στην εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα και το συγκρότημα χαμηλώνεται στο φρεάτιο έτσι ώστε η αντλία και ο ηλεκτροκινητήρας να βρίσκονται κάτω από τη στάθμη του υγρού. Ένα σύστημα μηχανικής στεγανοποίησης και ισοσταθμιστή/σφραγίδα ασφαλείας (ισοδύναμα ονόματα) χρησιμοποιούνται για την αποφυγή εισόδου υγρού στον κινητήρα και την εξάλειψη του κινδύνου βραχυκυκλώματος. Η αντλία μπορεί να συνδεθεί είτε σε έναν σωλήνα, σε έναν εύκαμπτο σωλήνα ή να χαμηλώσει κατά μήκος σιδηροτροχιών ή συρμάτων με τέτοιο τρόπο ώστε η αντλία να κάθεται σε μια φλάντζα ζεύξης με ένα πόδι και ταυτόχρονα να διασφαλίζεται η σύνδεση με τους σωλήνες του συμπιεστή . Όταν ο ηλεκτροκινητήρας περιστρέφεται, η περιστροφή μεταδίδεται στην πτερωτή σε μια μπαταρία διαδοχικών φυγοκεντρικών αντλιών. Όσο περισσότερα τμήματα έχει η αντλία, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ανύψωση του υγρού.

Ο ηλεκτροκινητήρας επιλέγεται λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες της αντλίας. Η αντλία έχει σχεδιαστεί για να αντλεί έναν ορισμένο όγκο υγρού. Ο άξονας μπορεί να είναι κατασκευασμένος από μέταλλο Monel και τα τμήματα μπορούν να είναι κατασκευασμένα από υλικό ανθεκτικό στη διάβρωση και τη φθορά. Η αντλία έχει περιστροφική-φυγόκεντρη δράση. Ένα συγκρότημα προφυλακτήρα είναι προσαρτημένο στο πάνω μέρος της αντλίας για να απομονώνει τον κινητήρα και να παρέχει την κίνηση του κεντρικού άξονα για την κίνηση της αντλίας.

Το καλώδιο τρέχει από την κορυφή του κινητήρα, στο πλάι της αντλίας/σφράγισης και συνδέεται στην εξωτερική επιφάνεια κάθε σωλήνα σε όλο το μήκος της σειράς ανύψωσης από τον κινητήρα μέχρι την κεφαλή του φρέατος και στη συνέχεια στο κουτί διανομής ηλεκτρικού ρεύματος . Το καλώδιο αποτελείται από τρεις πυρήνες προστατευμένου και μονωμένου συνεχούς σύρματος. Λόγω της περιορισμένης απόστασης γύρω από την αντλία/σφράγισμα, χρησιμοποιείται ένα επίπεδο καλώδιο μεταξύ του κινητήρα και του σωλήνα πάνω από την αντλία. Σε αυτό το σημείο συνδέεται με ένα λιγότερο ακριβό στρογγυλό καλώδιο που εκτείνεται μέχρι το στόμιο. Το καλώδιο μπορεί να έχει μεταλλικό περίβλημα για να το προστατεύει από ζημιά.

Ο σχεδιασμός των συστημάτων ESP απαιτεί μια ολοκληρωμένη και προσεκτική ανάλυση προκειμένου να επιλυθούν ταυτόχρονα μια σειρά από συγκεκριμένα προβλήματα της εφαρμογής τους. Ο σχεδιασμός απαιτεί πληροφορίες σχετικά με την εισροή φρέατος (καμπύλη ροής (FC) ή καμπύλη παραγωγικότητας φρέατος (CPC)), δεδομένα για ρευστά φρέατος (ρυθμός ροής λαδιού, συντελεστής λαδιού-νερού, αναλογία αερίου-υγρού), δεδομένα για σωλήνες (βάθη και μεγέθη σωλήνων και σωλήνες περιβλήματος), θερμοκρασία (στο κάτω μέρος και στην κεφαλή του φρεατίου) και πίεση στην κεφαλή του φρέατος. Ο σωστός σχεδιασμός και η επιλογή του εξοπλισμού απαιτεί επίσης πληροφορίες για στερεά, άλατα, ασφαλτένια, διαβρωτικά υγρά, διαβρωτικά αέρια κ.λπ.

Ο εξοπλισμός του φρεατίου απαιτεί την εγκατάσταση μετασχηματιστή ισχύος και πίνακα ελέγχου, καθώς και αερόψυκτου κιβωτίου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν απαιτείται η χρήση μεταβλητής ταχύτητας μετάδοσης κίνησης (VSD), τότε απαιτείται πρόσθετος μετασχηματιστής ανόδου στο κύκλωμα πριν το καλώδιο εισέλθει στην κεφαλή του φρεατίου. Η κεφαλή σωλήνωσης έχει σχεδιαστεί για να συγκρατεί τη χορδή σωλήνωσης και να μονώνει το ηλεκτρικό καλώδιο. Αυτός ο μονωτήρας είναι συνήθως ικανός να αντέξει τουλάχιστον 3.000 psi. Ο πίνακας ελέγχου είναι συνήθως εξοπλισμένος με αμπερόμετρο, ασφάλειες, αντικεραυνική προστασία και σύστημα απενεργοποίησης. Διαθέτει άλλες συσκευές όπως διακόπτη υψηλού και χαμηλού ρεύματος και συναγερμό. Σας επιτρέπει να λειτουργείτε το φρεάτιο συνεχώς, κατά διαστήματα ή να σταματήσετε εντελώς την παραγωγή.

Παρέχει προστασία από αιχμές τάσης ή ανισορροπίες που μπορεί να προκύψουν στο τροφοδοτικό. Οι μετασχηματιστές βρίσκονται συνήθως στην άκρη της βάσης του συμπλέγματος. Η εισερχόμενη ηλεκτρική τάση μετατρέπεται στην τάση που απαιτείται για τη λειτουργία του κινητήρα στο προβλεπόμενο φορτίο και για την αντιστάθμιση των απωλειών του καλωδίου. Η υψηλότερη τάση (χαμηλότερο ρεύμα) μειώνει τις απώλειες καλωδίων κάτω από την οπή, αλλά πρέπει να ληφθούν υπόψη άλλοι παράγοντες (Field Pump Reference Manual, 2006). Τα ESP χάνουν απότομα την απόδοση όταν ένα σημαντικό ποσοστό αερίου εισέρχεται στην αντλία.

Το επίπεδο κατωφλίου για την έναρξη ενός προβλήματος αερίου γενικά λαμβάνεται ως το 10% του κλάσματος όγκου αερίου στην είσοδο της αντλίας στην πίεση εισόδου της αντλίας. Λόγω του γεγονότος ότι οι αντλίες έχουν υψηλή ταχύτητα περιστροφής έως και 4000 rpm (67 Hz) και μικρές αποστάσεις, δεν είναι ανθεκτικές σε στερεές φάσεις όπως η άμμος. Διατίθενται ESP για πετρελαιοπηγές για διαμέτρους περιβλήματος από 4 1/2 έως 9 5/8 ίντσες. Διατίθενται αντλίες περιβλήματος μεγαλύτερης διαμέτρου, αλλά χρησιμοποιούνται κυρίως σε φρεάτια νερού. Για ένα δεδομένο μέγεθος περιβλήματος, ο εξοπλισμός μεγαλύτερης διαμέτρου είναι γενικά καλύτερη επιλογή. Ο εξοπλισμός μεγαλύτερης διαμέτρου είναι μικρότερος, τόσο ο κινητήρας όσο και οι αντλίες είναι πιο αποδοτικοί και οι κινητήρες ψύχονται ευκολότερα. Δημιουργούν αθόρυβο, συμπαγή εξοπλισμό κεφαλής φρεατίου.

Πλεονεκτήματα του ESP

Λόγω των ελάχιστων απαιτήσεων εξοπλισμού στην κεφαλή του φρεατίου, τα ESP μπορεί να ευνοούνται για εφαρμογές σε τοποθεσίες με περιορισμένο χώρο εργασίας, όπως εγκαταστάσεις ανοικτής θαλάσσης, όπου το κόστος ανύψωσης δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα. Χρησιμοποιούνται επίσης σε πεδία όπου το αέριο δεν είναι διαθέσιμο για συστήματα ανύψωσης αερίου. Τα ESP είναι μια από τις πιο υψηλού όγκου μεθόδους μηχανοποιημένης λειτουργίας. Τα ESP έχουν ένα πλεονέκτημα έναντι άλλων μεθόδων μεγάλου όγκου επειδή μπορούν να δημιουργήσουν υψηλότερη απόσυρση της δεξαμενής και να αυξήσουν την παραγωγικότητα της δεξαμενής όπου μπορούν να αντιμετωπιστούν προβλήματα παρεμβολής αερίου και άμμου. Η διάμετρος του περιβλήματος δεν είναι επίσης σημαντική για να εξασφαλιστεί η ικανότητα άντλησης τόσο μεγάλων όγκων.

Καθώς οι όγκοι πλημμυρών υδάτων αυξάνονται, έχει γίνει κοινή πρακτική η άντληση πολλών χιλιάδων βαρελιών υγρού την ημέρα για τη βελτίωση της απόδοσης της μετατόπισης της δεξαμενής. Αυτό το σύστημα μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί και μπορεί να αντλεί περιοδικά ή συνεχώς, αλλά η συνεχής άντληση προτιμάται για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής. Για τα ρηχά πηγάδια, το κόστος κεφαλαίου είναι σχετικά χαμηλό.

Μειονεκτήματα του ESP

Υπάρχουν πολλά μειονεκτήματα των ESP. Το κύριο πρόβλημα είναι η περιορισμένη διάρκεια ζωής. Η ίδια η αντλία είναι φυγοκεντρικού τύπου υψηλής ταχύτητας που μπορεί να καταστραφεί από λειαντικά, στερεά ή συντρίμμια. Ο σχηματισμός αλάτων ή κοιτασμάτων ορυκτών μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία της ηλεκτρικής φυγοκεντρικής αντλίας. Η οικονομική απόδοση των ESP εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό είναι ιδιαίτερα κρίσιμο σε απομακρυσμένες περιοχές. Το σύστημα δεν έχει ευρεία λειτουργική ευελιξία. Όλα τα κύρια εξαρτήματα βρίσκονται κοντά στην οπή του φρεατίου, επομένως όταν παρουσιαστεί πρόβλημα ή ένα εξάρτημα πρέπει να αντικατασταθεί, ολόκληρο το σύστημα πρέπει να αφαιρεθεί.

Εάν υπάρχει υψηλό ποσοστό αερίου, λαμβάνονται μέτρα για τον διαχωρισμό του και την επιστροφή του πίσω στο περίβλημα πριν εισέλθει στην αντλία. Η άντληση μεγάλων όγκων ελεύθερου αερίου μπορεί να προκαλέσει ακανόνιστη λειτουργία και να οδηγήσει σε μηχανική φθορά και πιθανή υπερθέρμανση. Σε υπεράκτιες εγκαταστάσεις όπου οι κανονισμοί απαιτούν τη χρήση συσκευαστή, όλο το αέριο αντλείται με υγρό. Σε αυτές τις ειδικές συνθήκες, χρησιμοποιούνται ειδικές αντλίες στις οποίες είναι δυνατή η δημιουργία πρωτογενούς πίεσης στην εισαγωγή της αντλίας.

Συγγραφείς: James F. Lee, Kerr McGee Καθηγητής Μηχανικής Πετρελαίου, Σχολή Γεωλογίας και Τεχνολογίας Πετρελαίου, Πανεπιστήμιο της Οκλαχόμα, Norman, Οκλαχόμα;
και Saeed Mokhtab, Σύμβουλος Έρευνας Φυσικού Αερίου, Τμήμα Χημείας και Μηχανικής Πετρελαίου, Πανεπιστήμιο του Wyoming, Laramie, Wyoming.

Διάγραμμα ESP

ESP - εγκατάσταση ηλεκτρικής υποβρύχιας αντλίας, στην αγγλική έκδοση - ESP (electric submersible pump). Όσον αφορά τον αριθμό των φρεατίων στα οποία λειτουργούν τέτοιες αντλίες, είναι κατώτερες από τις μονάδες SRP, αλλά όσον αφορά τον όγκο του πετρελαίου που παράγεται με τη βοήθειά τους, οι ESP είναι ασυναγώνιστοι. Περίπου το 80% του συνόλου του λαδιού στη Ρωσία παράγεται με χρήση ESP.

Γενικά, ένα ESP είναι μια συνηθισμένη μονάδα άντλησης, μόνο λεπτή και μακριά. Και ξέρει πώς να λειτουργεί σε ένα περιβάλλον που χαρακτηρίζεται από την επιθετικότητά του απέναντι στους μηχανισμούς που υπάρχουν σε αυτό. Αποτελείται από υποβρύχια μονάδα άντλησης (ηλεκτρικό κινητήρα με υδραυλική προστασία + αντλία), καλωδιακή γραμμή, σωλήνωση, εξοπλισμό κεφαλής φρεατίου και εξοπλισμό επιφάνειας (μετασχηματιστής και σταθμός ελέγχου).

Κύρια στοιχεία του ESP:

ESP (ηλεκτρική φυγοκεντρική αντλία)- ένα βασικό στοιχείο της εγκατάστασης, το οποίο ουσιαστικά ανυψώνει το υγρό από το φρεάτιο στην επιφάνεια. Αποτελείται από τμήματα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από βαθμίδες (οδηγούς πτερύγια) και μεγάλο αριθμό πτερυγίων που συναρμολογούνται σε άξονα και περικλείονται σε χαλύβδινο περίβλημα (σωλήνας). Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ESP είναι ο ρυθμός ροής και η πίεση, γι' αυτό το όνομα κάθε αντλίας περιέχει αυτές τις παραμέτρους. Για παράδειγμα, το ESP-60-1200 αντλεί 60 m 3 /ημέρα υγρού με πίεση 1200 μέτρων.

SEM (υποβρύχιος ηλεκτροκινητήρας)– το δεύτερο πιο σημαντικό στοιχείο. Είναι ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας γεμάτος με ειδικό λάδι.

Προστατευτικό (ή αδιαβροχοποίηση)– ένα στοιχείο που βρίσκεται μεταξύ του ηλεκτροκινητήρα και της αντλίας. Διαχωρίζει έναν ηλεκτρικό κινητήρα γεμάτο με λάδι από μια αντλία γεμάτη με υγρό σχηματισμού και ταυτόχρονα μεταδίδει την περιστροφή από τον κινητήρα στην αντλία.

Καλώδιο, με τη βοήθεια του οποίου τροφοδοτείται ηλεκτρική ενέργεια στον υποβρύχιο κινητήρα. Θωρακισμένο καλώδιο. Στην επιφάνεια και στο βάθος της καθόδου της αντλίας είναι στρογγυλής διατομής (KRBK) και στην περιοχή της υποβρύχιας μονάδας κατά μήκος της αντλίας και της υδραυλικής προστασίας είναι επίπεδη (KPBK).

Προαιρετικός εξοπλισμός:

Διαχωριστής αερίου– χρησιμοποιείται για τη μείωση της ποσότητας αερίου στην είσοδο της αντλίας. Εάν δεν υπάρχει ανάγκη μείωσης της ποσότητας αερίου, τότε χρησιμοποιείται μια απλή μονάδα εισόδου, μέσω της οποίας το υγρό του φρεατίου εισέρχεται στην αντλία.

TMS– θερμομανομετρικό σύστημα. Θερμόμετρο και μανόμετρο έλασης σε ένα. Μας δίνει δεδομένα στην επιφάνεια σχετικά με τη θερμοκρασία και την πίεση του περιβάλλοντος στο οποίο λειτουργεί το ESP που κατέβηκε στο φρεάτιο.

Όλη αυτή η εγκατάσταση συναρμολογείται απευθείας όταν κατέβει στο φρεάτιο. Συναρμολογείται διαδοχικά από κάτω προς τα πάνω, χωρίς να ξεχνάμε το καλώδιο, το οποίο στερεώνεται στην ίδια την εγκατάσταση και στη σωλήνωση από την οποία κρέμεται όλο, με ειδικούς μεταλλικούς ιμάντες. Στην επιφάνεια, το καλώδιο τροφοδοτείται σε έναν μετασχηματιστή ανόδου (TMPT) και έναν σταθμό ελέγχου που είναι εγκατεστημένος κοντά στο θάμνο.

Εκτός από τα ήδη αναφερόμενα εξαρτήματα, τοποθετούνται βαλβίδες ελέγχου και αποστράγγισης στη σειρά σωλήνων πάνω από την ηλεκτρική φυγοκεντρική αντλία.

Βαλβίδα ελέγχου(KOSH - σφαιρική βαλβίδα αντεπιστροφής) χρησιμοποιείται για την πλήρωση σωλήνων σωλήνων με υγρό πριν από την εκκίνηση της αντλίας. Αποτρέπει επίσης την αποστράγγιση του υγρού όταν σταματήσει η αντλία. Όταν η αντλία λειτουργεί, η βαλβίδα ελέγχου βρίσκεται στην ανοιχτή θέση λόγω της πίεσης από κάτω.

Τοποθετείται πάνω από τη βαλβίδα αντεπιστροφής βαλβίδα αποστράγγισης (KS), το οποίο χρησιμοποιείται για την αποστράγγιση του υγρού από τη σωλήνωση πριν από την ανύψωση της αντλίας από το φρεάτιο.

Οι ηλεκτρικές φυγοκεντρικές υποβρύχιες αντλίες έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις αντλίες ράβδου αναρρόφησης βαθέων πηγαδιών:

• Απλότητα εξοπλισμού εδάφους.
• Δυνατότητα απόσυρσης υγρού από φρεάτια έως 15.000 m 3 /ημέρα.
• Η δυνατότητα χρήσης τους σε πηγάδια με βάθος μεγαλύτερο από 3000 μέτρα.
• Υψηλή (από 500 ημέρες έως 2-3 χρόνια ή περισσότερο) διάρκεια ζωής ESP μεταξύ των επισκευών.
• Δυνατότητα διεξαγωγής έρευνας σε φρεάτια χωρίς ανύψωση εξοπλισμού άντλησης.
• Μέθοδοι με μικρότερη ένταση εργασίας για την αφαίρεση παραφίνης από τα τοιχώματα των σωλήνων σωλήνων.

Οι ηλεκτρικές φυγοκεντρικές υποβρύχιες αντλίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βαθιές και κεκλιμένες πετρελαιοπηγές (ακόμη και σε οριζόντιες), σε πηγάδια με έντονο νερό, σε φρεάτια με ιωδοβρώμικα νερά, με υψηλή αλατότητα υδάτων σχηματισμού, για ανύψωση διαλυμάτων αλατιού και οξέος. Επιπλέον, έχουν αναπτυχθεί και παραχθεί ηλεκτρικές φυγοκεντρικές αντλίες για την ταυτόχρονη και ξεχωριστή λειτουργία πολλών οριζόντων σε ένα φρεάτιο με χορδές περιβλήματος 146 mm και 168 mm. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται επίσης ηλεκτρικές φυγόκεντρες αντλίες για την έγχυση ανοργανοποιημένου νερού σχηματισμού σε μια δεξαμενή λαδιού προκειμένου να διατηρηθεί η πίεση της δεξαμενής.