民族の種類。 ETS モジュールの設計と技術的特徴。 防水機能付き水中モーター

ESP の設置は複雑な技術システムであり、遠心ポンプのよく知られた動作原理にもかかわらず、独自の設計要素のセットです。 ESPの概略図を図に示します。 6.1. インスタレーションは水上と水中の 2 つの部分で構成されます。 接地部分には単巻変圧器 1 が含まれます。 制御局２； 場合によっては、ケーブルドラム 3 と坑口装置 4 も含まれます。水中部品には配管ストリング 5 が含まれており、その上で水中ユニットが坑井内に降ろされます。 外装付き 3 芯電気ケーブル 6。供給電圧が水中電気モーターに供給され、特別なクランプ 7 でチューブ列に取り付けられます。

水中ユニットは、受けメッシュ 9 と逆止弁 10 を備えた多段遠心ポンプ 8 から構成されます。水中ユニットには、ユニットを持ち上げるときにチューブから液体が排出されるドレンバルブ 11 が含まれています。 下部では、ポンプは油圧保護ユニット（プロテクタ）12と連接され、この保護ユニットは水中電気モータ13と連接されています。下部では、電気モータ13は補償器14を備えています。

液体はポンプの下部にあるメッシュを通ってポンプに入ります。 メッシュは地層流体の濾過を提供します。 ポンプは流体をウェルからチューブに供給します。

ロシアの ESP 設備は、直径 127、140、146、168 mm のケーシングストリングを備えた井戸用に設計されています。 ケーシング サイズ 146 および 168 mm の場合、水中ユニットは 2 つのサイズでご利用いただけます。 1 つは、ケーシングの最小内径 (GOST による) の井戸用です。 この場合、ESP ユニットの直径も小さくなり、その結果、動作特性 (圧力、流量、効率) も小さくなります。

米。 6.1. ESP の概略図:

1 - 単巻変圧器。 2 - 制御ステーション。 3 - ケーブルドラム。 4 - 坑口設備。 5 - チューブカラム。 6 - 装甲電気ケーブル。 7 - ケーブルクランプ。 8 - 水中多段遠心ポンプ; 9 - ポンプ吸気スクリーン。 10 - 逆止弁。 11 - 排水弁。 12 - 油圧保護ユニット（プロテクター）。 13 - 水中電気モーター。 14 - 補償器

各設置には独自のコード (UETSN5A-500-800 など) があり、次の指定が採用されています。ESP の後の数字 (または数字と文字) は、ESP を押し込むことができるケーシングの最小許容内径を示します。数字「4」は直径112 mm、数字「5」は122 mm、「5A」-130 mm、「6」-144 mm、および「6A」-148 mmに対応します。 コードの 2 番目の数字はポンプの公称流量 (m 3 / sUt) を示し、3 番目の数字はおおよその圧力 (m 単位) を示し、流量と圧力の値は水上での動作に対して与えられます。

近年、製造される遠心ポンプユニットの範囲は大幅に拡大しており、それは製造される機器のコードにも反映されています。 したがって、ALNAS (タタールスタン、アルメチエフスク) によって製造された ESP 設備には、「ESP」という刻印の後のコード内に大文字の「A」が付​​いており、レベディアンスキー機械工場 (クルスク地方、レベディアン、JSC Lemaz) の設備には、大文字の「A」が付​​いています。 「ESP」の文字の前に「L」の文字。 大量の機械的不純物を含む地層流体の選択を目的とした、2 支持インペラ設計の遠心ポンプの設置には、文字「L」の後、ESP (Lemaz ポンプの場合) の表記の前にコード「2」が付いています。 、刻印「ESP」の後の文字「D」（JSC「ボレット」ポンプの場合）、設置サイズ番号の前の文字「A」（ALNAS ポンプの場合）。 ESPの耐食設計は取付記号末尾の「K」で、耐熱設計は「T」で表されます。 後部ディスクに追加の渦ブレードを備えたインペラの設計 (Novomet、Perm) は、ポンプ コードで VNNP という文字指定を持ちます。

6.3. ESPインストールの主なコンポーネント、その目的と特徴

ダウンホール渦巻ポンプ

ダウンホール遠心ポンプは多段機械です。 これは主に、1 つのステージ (インペラとガイド ベーン) によって生成される低圧力値によるものです。 次に、1 つのステージの小さな圧力値 (水柱 3 ～ 6-7 m) は、ケーシングの内径と寸法によって制限される、インペラの外径の小さな値によって決まります。使用されるダウンホール設備 - ケーブル、水中モーターなど

ボアホール遠心ポンプの設計は、従来型の耐摩耗性だけでなく、耐食性も向上させることができます。 ポンプコンポーネントの直径と構成は、すべてのポンプバージョンで基本的に同じです。

従来のダウンホール遠心ポンプは、含水率が最大 99% の井戸から液体を抽出するように設計されています。 汲み上げられた液体中の機械的不純物は 0.01 質量% (または 0.1 g/l) を超えてはならず、機械的不純物の硬度は 5 モースポイントを超えてはなりません。 硫化水素 - 0.001%以下。 メーカーの技術仕様の要件によれば、ポンプ吸入口の自由ガス含有量は 25% を超えてはなりません。

耐食性遠心ポンプは、汲み上げられる地層流体に最大 0.125% (最大 1.25 g/l) の硫化水素が含まれる場合に動作するように設計されています。 耐摩耗設計により、最大 0.5 g/l の機械的不純物を含む液体をポンプで排出できます。

ステップは、各セクションの円筒形本体のボア内に配置されます。 1 つのポンプ セクションは、取り付け高さに応じて 39 ～ 200 段まで対応できます。 ポンプの最大段数は550個に達します。

米。 6.2. ダウンホール遠心ポンプの図:

1 - セグメント付きリング。 2,3- 滑らかなワッシャー。 4,5- ショックアブソーバーワッシャー; 6 - トップサポート。 7 - サポートが低い。 8 - シャフトサポートスプリングリング。 9 - スペーサースリーブ。 10 -ベース; 11 - スプラインカップリング。

モジュラーESP

高圧ボアホール渦巻ポンプを作成するには、ポンプに多くの段 (最大 550) を取り付ける必要があります。 しかし、そのようなポンプの長さ（15〜20 m）は輸送、井戸への設置、およびハウジングの製造を複雑にするため、それらを1つのハウジングに配置することはできません。

高圧ポンプはいくつかのセクションで構成されています。 各セクションの本体の長さは 6 m 以内で、各セクションの本体部分はボルトまたはスタッドを備えたフランジによって接続され、シャフトはスプライン結合によって接続されます。 各ポンプセクションには、上部軸方向シャフトサポート、シャフト、半径方向シャフトサポート、およびステップがあります。 下部のみ受けネットが付いています。 フィッシングヘッド - ポンプの上部のみ。 高圧ポンプセクションは、配置する必要があるステージの数に応じて、長さが 6 m 未満になることがあります (通常、ポンプ本体の長さは 3.4 および 5 m)。

ポンプは、インレットモジュール（図 6.4）、セクションモジュール（セクションモジュール）（図 6.3）、ヘッドモジュール（図 6.3）、チェックバルブ、ドレンバルブで構成されます。

ポンプ内のモジュールセクションの数を減らすことができ、それに応じて水中ユニットに必要な出力のエンジンを装備することができます。

モジュールとモーターへの入力モジュール間の接続はフランジで行われます。 接続部 (入力モジュールとエンジンの接続および入力モジュールとガス分離器の接続を除く) はゴムリングでシールされています。 モジュールセクションのシャフト相互の接続、モジュールセクションと入力モジュールのシャフト、入力モジュールのシャフトとエンジン油圧保護シャフトの接続は、スプラインカップリングを使用して行われます。

ケーシング長さ3.4mと5mの全グループのポンプのモジュール部のシャフトを統一しました。 吊り上げ作業中のケーブルの損傷を防ぐために、取り外し可能なスチール製リブがセクション モジュールとヘッド モジュールのベースに配置されています。 ポンプの設計により、追加の分解を行わずに、入力モジュールとセクションモジュールの間に取り付けられるポンプガスセパレータモジュールの使用が可能になります。

ロシア企業が技術仕様に従って製造した石油生産用のいくつかの標準サイズのESPの技術的特徴を表6.1と図に示します。 6.6.

ESPの目的と技術データ。

水中遠心ポンプ設備は、石油、水、ガスを含む貯留流体と機械的不純物を、傾斜した油井を含む油井から汲み出すように設計されています。 汲み出される液体に含まれるさまざまな成分の数に応じて、設備のポンプには標準設計と、耐食性と耐摩耗性が強化されたバージョンがあります。 ESP を作動させると、汲み出された液体中の固形分濃度が許容値の 0.1 グラム/リットルを超えると、ポンプが詰まり、作動ユニットが激しく摩耗します。 その結果、振動が増大し、メカニカルシールを通ってモーター内に水が浸入し、エンジンが過熱してESPの故障につながります。

設備のシンボル:

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

ここで、U - 設置、2 - 2 番目の変更、E - 水中電気モーターで駆動、C - 遠心力、N - ポンプ、K - 耐食性の向上、I - 耐摩耗性の向上、M - モジュラー設計、6 - ポンプのグループ、 180、350 - 供給 m/日、1200、1100 - 圧力、m.w.st.

生産ストリングの直径と水中ユニットの最大横寸法に応じて、さまざまなグループの ESP (5.5 および 6) が使用されます。横直径が少なくとも 121.7 mm のグループ 5 を設置します。 グループ 5a の横寸法 124 mm の設置 - 内径 148.3 mm 以上のウェル内。 ポンプはまた、5.5 a、6の3つの条件付きグループに分けられます。グループ5のハウジングの直径は92 mm、グループ5 a - 103 mm、グループ6 - 114 mmです。 ETsNM および ETsNMK タイプのポンプの技術的特性を付録 1 に示します。

ESPの構成と完成度

ESP 設備は、水中ポンプ ユニット (油圧保護付きの電気モーターとポンプ)、ケーブル ライン (ケーブル エントリ カップリングを備えた丸型フラット ケーブル)、チューブ ストリング、坑口装置、地表電気装置 (変圧器とポンプ) で構成されます。コントロール ステーション (完全なデバイス) (図 1.1 を参照)。 変電所は、ケーブルでの電圧損失を考慮して、フィールドネットワークの電圧を電動機の端子で次善の値に変換します。 コントロール ステーションは、最適な条件下でポンプ ユニットの動作とその保護を制御します。

ポンプと、油圧保護と補償装置を備えた電気モーターで構成される水中ポンプユニットが、配管に沿って井戸内に降下されます。 ケーブル線は電気モーターに電力を供給します。 ケーブルは金属ホイールでチューブに取り付けられています。 ポンプとプロテクターの長さに沿って、ケーブルは平らで、金属ホイールで取り付けられ、ケーシングとクランプによる損傷から保護されています。 逆止弁と排水弁はポンプセクションの上に取り付けられています。 ポンプは井戸から流体を汲み出し、配管ストリングを通じて地表に送り出します (図 1.2 を参照)。

坑口装置は、電動ポンプとケーシングフランジ上のケーブルを使用して配管ストリングを吊り下げ、パイプとケーブルを密閉し、生成された流体を出口パイプラインに排出します。

水中遠心分離式多段ポンプは、動作原理において従来の遠心ポンプと変わりません。

その違いは、それが断面式で多段式であり、作業ステージ（インペラとガイドベーン）の直径が小さいことです。 石油産業向けに製造された水中ポンプには、1300 ～ 415 のステージが含まれています。

ポンプセクションはフランジ接続で接続されており、金属ケーシングで作られています。 長さ5500mmの鋼管製。 ポンプの長さは動作ステージの数によって決まり、その数はポンプの主なパラメータによって決まります。 - 供給と圧力。 ステージの流れと圧力は、流れ部分 (ブレード) の断面と設計、および回転速度によって決まります。 ステージのパッケージは、シャフト上のインペラとガイド ベーンのアセンブリであるポンプ セクションの本体に挿入されます。

インペラは、ランニングフィットに沿ってフェザーキー上のシャフトに取り付けられており、軸方向に移動できます。 ガイドベーンは、ポンプの上部にあるニップル本体内で回転しないように固定されています。 受け穴とフィルターを備えたポンプベースが下からハウジングにねじ込まれ、そこを通って井戸からの液体がポンプの第1段に流れます。

ポンプ シャフトの上端はオイル シール ベアリング内で回転し、シャフトにかかる負荷とスプリング リングを介してその重量を受ける特殊なヒールで終わります。 ポンプ内のラジアル方向の力は、ニップルの基部とポンプ シャフトに取り付けられたすべり軸受によって吸収されます。

ポンプの上部には逆止弁が取り付けられたフィッシングヘッドがあり、そこにチューブが取り付けられています。

従来バージョンのかご型ローターを備えた三相非同期油封入水中電気モーター、および耐食バージョン PEDU (TU 16-652-029-86)。 気候変動 - B、GOST 15150 - 69による配置カテゴリ - 5。電気モーターの基部には、オイルを汲み上げて排出するためのバルブと、機械的不純物からオイルを洗浄するためのフィルターがあります。

モーターの油圧保護は、プロテクターと補償器で構成されます。 これは、電気モーターの内部空洞を地層流体から保護し、オイル量とその消費量の温度変化を補償するように設計されています。 (図 1.3 を参照)

プロテクターは 2 室構造で、ゴム製ダイアフラムとメカニカル シャフト シール、およびゴム製ダイアフラム付きコンペンセータを備えています。

ポリエチレン絶縁、外装を施した 3 芯ケーブル。 ケーブル線、つまり ドラムに巻かれたケーブルで、そのベースに延長部分が取り付けられています - ケーブルエントリーカップリングを備えたフラットケーブル。 各ケーブルコアには、絶縁層とシース、ゴム引き生地で作られたクッションと外装があります。 フラットケーブルの絶縁芯線を3本平行に並べ、丸ケーブルを螺旋状に撚り合わせます。 ケーブル アセンブリには、丸型タイプのケーブル エントリ カップリング K 38、K 46 が一体化されています。 金属ケースでは、カップリングはゴムシールを使用して密閉され、チップは導電性導体に取り付けられます。

ESP 設備の設計、耐食性材料で作られたシャフトとステージを備えたポンプを備えた ESPNM、およびプラスチック インペラとゴム金属ベアリングを備えたポンプを備えた ESP は、ESP 設備の設計と似ています。

ガス係数が高い場合、ポンプモジュール、つまりポンプ吸入口における遊離ガスの体積含有量を減らすように設計されたガスセパレータが使用されます。 ガス分離器は、RD 50-650-87 に準拠した製品グループ 5、タイプ 1 (修理可能)、GOST 15150-69 に準拠した気候バージョン - B、配置カテゴリ - 5 に対応します。

モジュールは 2 つのバージョンで提供できます。

ガス分離器: 1 MNG 5、1 MNG5a、1 MNG6 – 標準設計。

ガスセパレーター 1 MNGK5、MNG5a - 耐食性が向上しました。

ポンプモジュールは入力モジュールと水中ポンプ部モジュールの間に設置されます。

水中ポンプ、電動モーター、油圧保護装置はフランジとスタッドで接続されています。 ポンプ、モーター、プロテクターのシャフトは端にスプラインがあり、スプラインカップリングで接続されています。

リフトの付属品と ESP 設置用の機器は付録 2 に記載されています。

モーターの技術的特徴

水中遠心ポンプの駆動装置は、PED タイプの垂直かご型ローターを備えた特殊な油封入水中非同期三相交流電気モーターです。 電気モーターのハウジング直径は 103、117、123、130、138 mm です。 電動モーターの直径には制限があるため、高出力ではモーターが長くなり、場合によっては断面構造になります。 電気モーターは液体に浸漬され、多くの場合高い静水圧下で動作するため、信頼性の高い動作の主な条件はその気密性です (図 1.3 を参照)。

PED には、部品の冷却と潤滑の両方の役割を果たす、特別な低粘度、高絶縁耐力のオイルが充填されています。

水中電気モーターは、ステーター、ローター、ヘッド、ベースで構成されます。 ステーターハウジングは鋼管でできており、その端にはモーターのヘッドとベースを接続するためのネジが切られています。 ステータ磁気回路は、巻線が配置される溝を備えたアクティブな非磁性積層シートから組み立てられます。 固定子巻線は、単層の連続コイルまたは二層のロッド、ループにすることができます。 巻線の相は接続されています。

磁気回路のアクティブ部分は巻線とともに、電気モーター内に回転磁界を生成し、非磁性部分は中間ローター ベアリングのサポートとして機能します。 固定子巻線の端には、電気的強度と機械的強度に優れた絶縁被覆を施した銅より線のリード端が半田付けされています。 プラグ スリーブは端にはんだ付けされており、そこにケーブル ラグが収まります。 巻線の出力端は、ケーブル エントリの特別なプラグ ブロック (カプラー) を介してケーブルに接続されます。 モーター電流リードはナイフタイプにすることもできます。 モーターローターはかご型で、複数のセクションがあります。 シャフト、コア（ローターパッケージ）、ラジアルサポート（滑り軸受）で構成されます。 ローターシャフトは中空の校正された鋼鉄で作られ、コアは電気鋼板で作られています。 コアはラジアルベアリングと交互にシャフトに組み込まれ、キーでシャフトに接続されます。 ナットまたはタービンを使用して、シャフト上のコアのセットを軸方向に締めます。 タービンはオイルを強制的に循環させ、ステーターの長さに沿ってエンジン温度を均一にする役割を果たします。 オイルの循環を確保するために、磁気回路の浸漬面には縦方向の溝が設けられています。 オイルはこれらの溝、エンジンの底にあるフィルターで洗浄され、シャフトの穴を通って循環します。 エンジンヘッドにはヒールとベアリングが含まれています。 エンジンの底部にあるアダプターは、フィルター、バイパスバルブ、エンジンにオイルを送り込むためのバルブを収容するために使用されます。 セクション電動機は上部セクションと下部セクションで構成されます。 各セクションには同じ主要コンポーネントがあります。 SEM の技術的特徴を付録 3 に示します。

ケーブルの基本技術データ

水中ポンプ設備の電動モーターへの電力供給は、電源ケーブルと電動モーターと接続するためのケーブルエントリーカップリングからなるケーブルラインを介して行われます。

目的に応じて、ケーブル ラインには次のものが含まれる場合があります。

ケーブル ブランド KPBK または KPPBPS - メイン ケーブルとして。

ケーブルブランド KPBP (フラット)

ケーブル入口スリーブは円形または平坦です。

KPBK ケーブルは、高強度ポリエチレンの 2 層で絶縁され、撚り合わされた単線または多線の銅心と、クッションおよび外装で構成されています。

共通のホース シース内の KPBP および KPPBPS ブランドのケーブルは、高密度ポリエチレンで絶縁され、同一平面に配置された単線および多線の銅導体と、共通のホース シース、クッション、および外装で構成されています。

個別にホース接続された導体を備えた KPPBPS ブランドのケーブルは、高密度ポリエチレンの 2 層で絶縁され、同一平面上に配置された単線および多線の銅導体で構成されています。

KPBK ブランドのケーブルには次の機能があります。

動作電圧 V-3300

KPBP ブランドのケーブルには次の機能があります。

動作電圧、V - 2500

許容地層流体圧力、MPa – 19.6

許容ガス係数、m/t – 180

KPBK および KBPP ブランドのケーブルの許容周囲温度は、空気の場合は 60 ～ 45 C、地層流体の場合は 90 C です。

ケーブル線の温度は付録 4 に記載されています。

1.2. 国内の計画と設備の概要。

水中遠心ポンプ設備は、傾斜した油井、石油とガスを含む地層流体、および機械的不純物を含む油井を汲み上げるように設計されています。

ユニットには、モジュール式と非モジュール式の 2 つのタイプがあります。 3 つのバージョン: 通常、耐食性、および耐摩耗性の向上。 家庭用ポンプの揚水媒体には次の指標が必要です。

· 貯留層の野生状態 – 石油、関連水、石油ガスの混合物。

· 地層流体の最大動粘度 1 mm/s;

・生成水のpH値 pH 6.0～8.3。

· 得られる水分の最大含有量は 99%。

· 吸気時の遊離ガスは最大 25%、モジュールを備えた設置の場合 - セパレーターは最大 55%。

・抽出製品の最高温度は90℃まで。

一連の設備で使用される水中遠心電動ポンプ、電気モーター、およびケーブルラインの横方向の寸法に応じて、設備は従来、2 つのグループ 5 と 5a に分けられます。 ケーシング直径は 121.7 mm。 130mm; それぞれ144.3mm。

UEC の設備は、水中ポンプ ユニット、ケーブル アセンブリ、地上電気機器、変圧器整流変電所で構成されます。 ポンプユニットは水中遠心ポンプと油圧保護付きモーターで構成されており、チューブ紐で井戸内に降ろされます。 三相、非同期、油充填ローター付き水中ポンプ。

油圧保護はプロテクターと補償器で構成されます。 ポリエチレン絶縁、外装を施した 3 芯ケーブル。

水中ポンプ、電動モーター、油圧保護装置はフランジとスタッドによって相互に接続されています。 ポンプ、モーター、プロテクターのシャフトは端にスプラインがあり、スプラインカップリングで接続されています。

1.2.2. 水中遠心ポンプ。

水中遠心ポンプの動作原理は、液体の圧送に使用される従来の遠心ポンプと変わりません。 違いは、羽根車とガイドベーンなどの作業ステージの直径が小さく、複数のセクションに分かれていることです。 従来ポンプの羽根車と案内翼は改良ねずみ鋳鉄、耐食ポンプはニレジスト鋳鉄、耐摩耗車輪はポリアミド樹脂を使用しています。

ポンプはセクションで構成されており、その数はポンプの主なパラメーターである圧力によって異なりますが、4つ以下です。 セクションの長さは最大5500メートル。 モジュラーポンプの場合、入力モジュール、モジュールセクションで構成されます。 モジュール - ヘッド、チェックバルブ、ドレンバルブ。 モジュール相互の接続および入力モジュールとモーターのフランジ接続 (入力モジュール、モーター、またはセパレーターを除く) はゴム製の袖口でシールされています。 モジュール部の軸同士の接続、モジュール部と入力モジュールの軸、入力モジュールの軸とエンジンの油圧保護軸との接続は、スプラインカップリングを用いて行われる。 ボディ長さが同じポンプの全グループのモジュール部のシャフトの長さを統一しています。

モジュール セクションは、ハウジング、シャフト、ステージのパッケージ (インペラとガイド ベーン)、上部および下部ベアリング、上部軸サポート、ヘッド、ベース、2 つのリブ、およびゴム リングで構成されます。 リブはカップリング付きフラットケーブルを機械的損傷から保護するように設計されています。

インレットモジュールは、地層流体を通過させるための穴を備えたベース、ベアリングブッシュおよびグリッド、保護ブッシュを備えたシャフト、およびモジュールシャフトを油圧保護シャフトに接続するように設計されたスプラインカップリングで構成されています。

ヘッドモジュールは本体で構成されており、その一方の側には逆止弁を接続するための円錐形の雌ネジがあり、もう一方の側にはセクションモジュールに接続するためのフランジ、2つのリブ、およびゴムリングがあります。

ポンプの上部にはフィッシングヘッドがあります。

国内産業は、次の流量 (m/日) のポンプを生産しています。

モジュラー – 50、80、125、200.160、250、400、500、320、800、1000.1250。

非モジュラー – 40.80、130.160、100、200、250、360、350、500、700、1000。

以下のヘッド (m) - 700、800、900、1000、1400、1700、1800、950、1250、1050、1600、1100、750、1150、1450、1750、1800、1700、1550、1 30 0.

1.2.3. 水中モーター

水中電動モーターは、電動モーターと油圧保護装置で構成されています。

モーターは、三相、非同期、かご型、2 極、水中、統合シリーズです。 通常バージョンおよび腐食バージョン、気候バージョン B、場所カテゴリ 5 の SEM は、周波数 50 Hz の交流ネットワークで動作し、水中遠心ポンプの駆動装置として使用されます。

エンジンは、以下を含む最高 110 ℃ の温度の地層流体 (石油と生成水の任意の割合の混合物) 中で動作するように設計されています。

· 機械的不純物が 0.5 g/l 以下。

· 遊離ガスは 50% 以下。

· 硫化水素は通常、0.01 g/l 以下、耐食性は 1.25 g/l まで。

エンジン作動領域の油圧は20MPa以下です。 電気モーターには、少なくとも 30 kV の絶縁破壊電圧を持つオイルが充填されています。 電気モーターの固定子巻線の長期許容最大温度 (ハウジング直径 103 mm のモーターの場合) は 170 ℃、他の電気モーターの場合は 160 ℃ です。

エンジンは、1 つ以上の電気モーター (上部、中間、下部、出力 63 ～ 630 kW) とプロテクターで構成されます。 電気モーターは、ステーター、ローター、電流入力のあるヘッド、およびハウジングで構成されます。

1.2.4. 電気モーターの油圧保護。

油圧保護は、地層流体が電気モーターの内部空洞に浸透するのを防ぎ、電気モーターの温度から内部空洞内の油の量を補償し、電気モーターのシャフトからポンプ シャフトにトルクを伝達するように設計されています。 防水保護には、P、PD、G のいくつかのオプションがあります。

ハイドロプロテクションは、標準バージョンと耐腐食バージョンで利用できます。 SED 構成の油圧保護の主なタイプは、オープン タイプの油圧保護です。 オープンタイプの油圧保護には、地層流体や油と同じ物理的および化学的特性を持つ、密度が最大 21 g/cm の特殊なバリア流体を使用する必要があります。

油圧保護は、チューブで接続された 2 つのチャンバーで構成されます。 エンジン内の液体誘電体の体積の変化は、あるチャンバーから別のチャンバーへのバリア液体の流れによって補償されます。 密閉型の油圧保護にはゴム製のダイヤフラムが使用されます。 それらの弾性はオイル量の変化を補償します。

24. 井戸の流れの条件、気液リフトの動作中のエネルギーおよび比ガス消費量の決定。

井戸の流れの状態.

貯留部と底部の穴の間の圧力差が、液柱の背圧と摩擦による圧力損失を克服するのに十分な場合、良好な流れが発生します。つまり、液体の静水圧または液体のエネルギーの影響下で流れが発生します。膨張するガス。 ほとんどの井戸は、ガスエネルギーと静水圧によって同時に流れます。

オイルに含まれるガスには揚力があり、オイルへの圧力として現れます。 油に溶けるガスが増えるほど、混合物の密度は低くなり、液面は高くなります。 口に到達すると、液体が溢れ、井戸が噴出し始めます。 あらゆる流動井戸の操作に対する一般的な必須条件は、次の基本的な等式となります。

Рс = Рг+Рtr+ Ру; どこ

Рс - 底孔圧力、RG、Рtr、Ру - 垂直方向に計算された坑井内の液柱の静水圧、それぞれ配管内の摩擦による圧力損失と坑口の背圧。

井戸の流れには 2 つのタイプがあります。

· 気泡を含まない液体の噴出 - 自噴噴出。

· 噴出を容易にする気泡を含む液体の噴出は、最も一般的な噴出方法です。

水中電動渦巻ポンプは、水中電動モーター (SEM) によって駆動される多段渦巻ポンプ (最大 120 段) です。 電力は、すべての計装と自動化が集中している制御ステーションを介して、昇圧単巻変圧器または変圧器からケーブルを介して地上から電気モーターに供給されます。 ESP 設備は、計算された動的レベルより 150 ～ 300 m 下の井戸に降ろされます。 液体はチューブを通って表面に上昇し、その外側には特別なベルトでケーブルが取り付けられています。 ポンプユニットでは、ポンプ自体と電気モーターの間に、プロテクターまたは油圧保護と呼ばれる中間リンクがあります。 ESP 設備には次の要素が含まれています (図 3.1): 多段遠心ポンプ (1)。 油圧保護リンクまたはプロテクター (2); 油入電動機 SEM (3); 外装付き 3 芯ケーブル (4); 逆止弁(5); ドレンバルブ(6); 変圧器または単巻変圧器 (7); コントロールステーション (8) 。

図3.1。

• 1 - 水中遠心ポンプ; 2 - 防水保護 (プロテクター);
• 3 - 水中電気モーター; 4 - 電気ケーブル。
• 5 - 逆止弁; 6 - ドレンバルブ; 7 - 変圧器。 8 - SU

ポンプ、プロテクター、モーターは別個のユニットであり、ボルトで固定されたスタッドによって接続されています。 シャフトの端にはスプライン接合があり、全体の設置を組み立てるときに接合されます。 深いところから液体を汲み上げる必要がある場合、ESPセクションを連結して総段数は400段にもなります。ポンプで吸い込んだ液体は順次全段を通過し、外部油圧抵抗と同等の圧力を獲得します。 。 ESP 設備は、比較的低い金属消費量、圧力と流量の両方に関する幅広い動作特性、かなり高い効率、大量の液体を汲み出す能力、および長い所要時間によって特徴付けられます。

図 3.2 (a) は ESP の 1 つのステージを示し、図 3.2 (b) はステージの接続を示します。

図3.2。

あ- 単段; b- ESPセクションへのステージの接続

図 3.3 に ESP の断面図を、図 3.4 に ECNMIK タイプのポンプを示します。

ESP コードには、最適モードで動作するときの流量や圧力などの主要な公称パラメータが含まれています。 例えば、ESP5-40-950は、流量40m 3 /日（水）、揚程950mのグループ5の遠心電動ポンプを意味します。

米。 3.3.

1 - 圧縮分散段階。 2 - オーガー。 3 - クリップ。 4 - アンギュラコンタクトベアリング

米。 3.4.

ポンプコードの「I」は耐摩耗性を意味します。 耐摩耗ポンプの羽根車は金属製ではなく、ポリアミド樹脂製です。 ポンプ ケーシングには、約 20 段ごとに、中間のゴムと金属のシャフト中心軸受が取り付けられています。その結果、耐摩耗性ポンプの段数が減り、それに応じて圧力も減ります。

すべてのタイプのポンプには、依存曲線 Н=ДС)) (圧力、流量)、/;=ДС>) (効率、流量)、N=f (0) (消費電力、流量) の形式でパスポート動作特性があります。 。 通常、これらの依存関係は動作流量の範囲内、またはわずかに広い範囲内で与えられます (図 3.5)。 多くのポンプの特性は、ポンプ装置メーカーの Web サイトで見つけることができます。

米。 3.5.

ESP を含む遠心ポンプは、吐出バルブを閉じた状態 (ポイント A: 0=0、H=H max) で、吐出口に背圧がかからない状態 (ポイント B: 0=0 max、H=0) で動作できます。 ポンプの有効仕事は供給量と圧力の積に比例するため、ポンプ動作のこれら 2 つの極端なモードでは有効仕事はゼロに等しく、したがって効率もゼロに等しくなります。 P と H の特定の比率では、ポンプによる内部損失が最小限に抑えられるため、効率は最大値約 0.5 ～ 0.6 に達します。 一般に、低流量で小径のインペラを備えたポンプや、段数が多いポンプでは効率が低下します。 最大効率に対応する流量と圧力は、ポンプの最適動作モードと呼ばれます。 依存性 /7 = DR) は、その最大値近くで滑らかに減少するため、最適な条件から一方向または別の方向に一定量異なる条件下で ESP を動作させることはまったく問題ありません。 これらの偏差の制限は ESP の特定の特性に依存し、ポンプ効率の合理的な低下 (3 ～ 5%) に対応する必要があります。

これにより、推奨領域と呼ばれる、可能な ESP 動作モードの領域全体が決まります (図 3.5、ハッチング)。

井戸用ポンプの選択は、基本的に、井戸に降ろされたときに、所定の深さから所定の井戸流量を汲み上げるときに最適または推奨条件で動作するような標準サイズの ESP を選択することになります。

ポンプが克服できる圧力はステージ数に直接比例します。 最適な動作条件下で 1 段階で開発され、インペラの寸法に依存し、さらにインペラの寸法はポンプの半径方向の寸法に依存します。

Borets プラントの PED 構造を図 3.6 の断面図に示します。 表 3.1 にモータの技術特性を示します。

電気は、チューブと平行にウェル内に下げられた 3 芯ケーブルを介してモーターに供給されます (図 3.7)。 ケーブルは、パイプごとに 2 つの金属バンドでチューブの外面に取り付けられています。 ケーブルは困難な状況でも動作します。 その上部はガス環境にあり、時には大きな圧力がかかり、下部は油の中にあり、さらに大きな圧力にさらされます。 特に湾曲した井戸内でポンプを下げたり上げたりするとき、ケーブルは強い機械的ストレス (クランプ、摩擦、ストリングとチューブの間の詰まりなど) にさらされます。 ケーブルは高電圧で電気を伝送します。 高電圧モーターの使用により、電流を減らすことができるため、ケーブル径を小さくすることができます。 ただし、高電圧モーターに電力を供給するケーブルには、より信頼性が高く、場合によってはより厚い絶縁が必要です。 ESP に使用されるすべてのケーブルは、機械的損傷から保護するために、上部が弾性亜鉛メッキ鋼テープで覆われています。 ケーブルは丸型または平型にすることができます。

米。 3.6.

表3.1

非同期モーターの技術的特徴

エンジンの種類	電力、kWt	全体のサイズ、mm	線間電圧、V	電流、A	大豆f	効率、 ％	ペース。 環境 環境、℃、それ以上
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

図3.7。

1 - 静脈; 2 - 断熱材。 3 - シェル。 4 - 三つ編み; 5 - 鎧

丸型ケーブルはチューブに取り付けられ、フラット ケーブルはチューブ列の下部パイプとポンプにのみ取り付けられます。 丸型ケーブルからフラットケーブルへの移行は、特殊な金型内での熱加硫によって接続されますが、このような接続が適切に行われない場合、絶縁損傷や故障の原因となる可能性があります。 最近では、モータードライブからチューブストリングに沿って制御ステーションまで延びるフラットケーブルのみに切り替えています。 ただし、このようなケーブルの製造は円形ケーブルよりも困難です。

丸型ケーブルにはゴム (NSFT 耐性ゴム) またはポリエチレンの絶縁があり、これはコードに反映されています。KRBK は丸型外装ゴム ケーブル、または KRBP (外装ゴム フラット ケーブル) を意味します。 ポリエチレン絶縁を使用する場合、文字 P の代わりに P がコードに書き込まれます。KPBK - 丸型ケーブルの場合、KPBP - フラット ケーブルの場合です。

ケーブル入口は、電気モーターの気密性を保証するユニットであるため、SEM 設置の最も重要な要素の 1 つです。 モーターへのケーブル入口の位置を図 3.8 に示します。

図3.8。

すべてのケーブルは波形亜鉛メッキ鋼テープで外装されており、必要な強度が得られます。

ケーブルには有効抵抗と無効抵抗があります。 アクティブ抵抗はケーブル断面積に依存し、0.6 ～ 1.32 Ohm/km の範囲で変化します。

リアクタンスは力率 cov^ に依存します (値が 0.86 ～ 0.9 の場合、約 0.1 オーム/km になります)。

モーターケーブルでは重大な電力損失が発生し、通常は設備内の総損失の 3 ～ 15% になります。 電力損失は、ケーブル内の電圧降下に関連しています。 これらの電圧損失は、電流、ケーブルの温度、断面積に応じて、電気工学の通常の公式を使用して計算され、その範囲は約 25 ～ 125 V/km です。 したがって、坑口では、ケーブルに供給される電圧は、モーターの定格電圧と比較して損失分だけ常に高くなければなりません。 このような電圧上昇の可能性は、この目的のために巻線に追加のタップをいくつか備えた単巻変圧器または変圧器に提供されます。

三相変圧器および単巻変圧器の一次巻線は、制御局を介して接続されている現場電源ネットワークの電圧 (通常は 0.4 kV) に合わせて設計されています。 二次巻線は、水中モーターの動作電圧に合わせて設計されています。 さまざまな SED の動作電圧は 350 ～ 3000 V です。変圧器の 2 次巻線からの電源ケーブルの電圧降下を補償するために、6 (場合によっては 8) のタップが作成され、両端の電圧を調整できます。ジャンパを再配置して二次巻線を調整します。 ジャンパを 1 段階配置し直すと、変圧器のタイプに応じて電圧が 30 ～ 60 V 増加します。

すべての変圧器と単巻変圧器は非オイル充填空冷式で、金属ケースで覆われており、保護された場所に設置できるように設計されています。

単巻変圧器とは異なり、変圧器では、変圧器の二次巻線、ケーブル、およびモーターの固定子巻線の絶縁抵抗を継続的に監視できます。 絶縁抵抗が設定値 (30 kΩ 以下) まで低下すると、装置は自動的にオフになります。

一次巻線と二次巻線が直接電気的に接続されている単巻変圧器を使用する場合、このような絶縁監視は実行できません。

井戸内で水生産用の他のポンプと同時動作するように設計された特定の ESP 設備が多数あります。 SED は、ESP だけでなく、スクリューやダイヤフラムなどの他のタイプのポンプの駆動にも使用できます。 水中遠心ポンプは石油生産井の運転のみに使用されるわけではありません。

ESP の使用例をいくつか示します。

• - 圧力維持システムおよび家庭用のプロセス水を供給するための取水口および自噴井（通常、これらは大流量ですが低圧のポンプです）。
• - 地層高圧水を使用する場合の貯水池圧力維持システム内で、隣接する注入井に直接水を注入する取水井を装備する場合（地下クラスターポンプ場、これらの目的には外径 375 mm のポンプ、最大流量 3000 m） 3 / 日、最大 2000 m の圧力が使用されます）。
• - 1 つの井戸を通して下部帯水層から上部の油に、または上部の帯水層から下部の油に水をポンプで汲み上げるときに、貯留層の圧力を維持するための原位置システム用（いわゆる逆ポンプユニットが使用され、その中にエンジンが配置されています）上部、次に油圧保護、そして一番下の遠心ポンプ）。
• - 1 つの井戸の 2 つ以上の層を同時に個別に操作するための、ハウジング内および流路を備えた特殊なポンプ構成 (このような設計は基本的に、標準的な水中ポンプ設備の既知の要素を他の機器と組み合わせて井戸内で操作するために適応させたものです: ガスリフト、吸盤ロッドポンプ、噴水、ESP);
• - ケーブルロープ上の水中遠心ポンプの特別な設置。 ESP の半径方向の寸法を拡大してその技術的特性を向上させたいという要望と、ESP を交換する際の吊り上げ作業を簡素化したいという要望により、特別なケーブル ロープで坑井内に降下する設備が作成されました。 ケーブルロープの耐荷重は100kNです。 モーターに電力を供給する、3 芯の電気ケーブルの周囲に強力な鋼線の連続 2 層 (横方向) 外側編組が巻き付けられています。

石油生産井の 60 パーセント以上では、当初確認されていた回収可能な埋蔵量を生産するために、何らかの形の人工揚水技術が必要です。 世界中の約 832,000 の人工リフト井戸のうち、約 14 パーセントは、 超能力者.

機械化された生産方法は、特に生産地層に石油を坑口まで持ち上げるのに十分な圧力がない開発の後期段階の油田では、坑井の運用に不可欠な部分です。 ガス井と油井の流量が減少し続け、特に水で加圧された地層では水の流量が増加するため、石油生産者は水圧注入法を使用し始める可能性があります。これは、注水によって地層に水を注入する石油回収を促進する方法です。炭化水素を他の坑井に移動させるための坑井。

同時に、時間の経過とともに、井戸の石油流量は減少し続け、水の流量は増加します。 その結果、たとえばポンプ機のポンプ時間は、ポンプが 1 日 24 時間稼働するまで増加します。 現時点で生産量を増やす最も現実的な方法は、より大容量のポンプを導入することです。

特に大量の浸水作業の場合、実行可能なオプションの 1 つは、電動水中ポンプです。 ESPシステム生産レベルが低下し、生産量を増やす必要がある高収量油井にとっては、最良の選択肢となる可能性があります。 このタスクは、ロシア連邦および CIS 諸国の多くの分野に関連します。 深刻な散水条件にある古いガスリフトシステムは、これらの井戸をESPに転換することに資金を費やす場合、より低い圧力で動作し、回収可能な石油埋蔵量のより完全な選択を提供することができます。

すべての人工リフト システムの中で 電動遠心ポンプ (ECP)最も深い井戸で最大の利益が得られますが、同時に、その使用にはより頻繁な修理が必要となり、それに応じてコストも増加します。 さらに、ESP はガスと水が飽和した環境でも優れたパフォーマンスを発揮します。 ガスと水は天然では原油中に大量に存在します。 油井口で石油を汲み上げるには、そこからガスと水を分離する必要があります。 それらの含有量が高いと、ポンプ機構にガスロックが発生する可能性があり、生産性の大幅な低下につながり、ウェルからチューブストリング全体を取り外して再充填する必要があります。

電動遠心ポンプ技術

ほとんどの油田では、生産段階で、電気駆動のダウンホールポンプを使用して油井口で石油を汲み上げます。 通常、ポンプには直列に複数の遠心ポンプセクションが含まれており、特定の用途の特定の坑井パラメータを満たすように構成できます。 電動遠心ポンプ (ECP) は人工揚力の一般的な方法であり、幅広いサイズと容量を提供します。 電動遠心ポンプは通常、水分含有量が高い (水対油比が高い) 古い田畑で使用されます。

ESP ポンプは、これらの生産量の少ないブラウンフィールドでの石油回収を強化することにより、経済的な生産を実現します。 ESP を備えた仕上げは、底孔圧力が低い坑井を機械化して操作する代替手段です。 ESP を備えた坑井完成は、高収量坑井を運用する最も効果的な方法です。 大型の ESP を使用すると、1 日あたり最大 90,000 バレル (14,500 m3) の液体流量が得られました。

ESPコンポーネント

ESP システムは、直列に接続された遠心ポンプを回転させて坑井流体の圧力を高め、坑口まで持ち上げるいくつかのコンポーネントで構成されています。 ポンプを回転させる電力は、最大 300 °F (150 °C) の高温および最大 5000 psi (最大 1,000 馬力 (750 kW) の入力電力で、深さ 12,000 フィート (3.7 km) までの井戸で使用できます。 ESP は電気モーターに接続された遠心ポンプを使用し、井戸の液体に浸すと作動します。 密閉された電気モーターが一連の羽根車を回転させます。 直列の各インペラは、出口を介してその上にあるインペラの入口に流体を供給します。

一般的な 4 インチ ESP では、各インペラは約 9 psi (60 kPa) の圧力増加を生成します。 たとえば、典型的な 10 セクションのポンプは、出口で約 90 psi (600 KPa) の圧力を生成します (つまり、10 ホイール x 9 psi)。 ポンプの揚力と性能は、羽根車の直径と羽根車の幅によって決まります。 ポンプ圧力はインペラの数の関数です。 例として、7 セクション 1/2 馬力ポンプは低圧で大量の水を汲み上げることができますが、14 セクション 1/2 馬力ポンプは高圧で少量の水を汲み上げます。 すべての遠心ポンプと同様に、井戸の深さまたは出口圧力が増加すると、性能が低下します。

ESP システムでは、電気モーターが装置の下部に配置され、ポンプが上部に配置されます。 電気ケーブルがチューブの外面に取り付けられ、ポンプと電気モーターが液面より下になるようにアセンブリが井戸内に下げられます。 メカニカルシールシステムとイコライザー・セーフティシール（同等名称）を採用し、モーター内部への流体の浸入を防ぎ、ショートの危険性を排除します。 ポンプは、パイプまたはフレキシブルホースに接続するか、ガイドレールまたはワイヤに沿って下げることができ、ポンプが脚付きのフランジカップリング上に設置され、同時にコンプレッサーパイプへの接続が確保されます。 。 電気モーターが回転すると、その回転は一連の遠心ポンプのインペラに伝達されます。 ポンプのセクションが多いほど、液体の​​揚力は高くなります。

電動モーターはポンプのニーズを考慮して選択されます。 ポンプは、一定量の液体を送り出すように設計されています。 シャフトはモネル金属で作ることができ、セクションは耐食性と耐摩耗性の材料で作ることができます。 ポンプには回転遠心作用があります。 モーターを隔離し、ポンプを駆動するための中心シャフトの動きを提供するために、ガード アセンブリがポンプの上部に取り付けられています。

ケーブルはモーターの上部からポンプ/シールの側面まで伸び、モーターから坑口、そして配電ボックスまでのリフトストリングの全長に沿って各チューブの外面に取り付けられています。 。 ケーブルは、保護および絶縁された連続ワイヤの 3 つの芯で構成されています。 ポンプ/シールの周囲のクリアランスが限られているため、モーターとポンプ上のチューブの間にフラット ケーブルが使用されます。 この時点で、口まで伸びる安価な丸型ケーブルが接続されます。 ケーブルには損傷から保護するために金属シースが付いている場合があります。

ESP システムの設計では、アプリケーションの多くの特定の問題を同時に解決するために、包括的かつ慎重な分析が必要です。 設計には坑井流入に関する情報（流量曲線（FC）または坑井生産性曲線（CPC））、坑井流体に関するデータ（油流量、油水係数、気液比）、パイプに関するデータ（配管の深さとサイズ）が必要です。およびケーシングパイプ）、温度（底部および坑口）、坑口の圧力。 機器の適切な設計と選択には、固体、スケール、アスファルテン、腐食性液体、腐食性ガスなどに関する情報も必要です。

坑口設備には、変圧器と制御パネル、空冷配電ボックスの設置が必要です。 可変速度ドライブ (VSD) の使用が必要な場合は、ケーブルが坑口に入る前に回路に追加の昇圧変圧器が必要です。 チューブヘッドはチューブストリングを保持し、電気ケーブルを絶縁するように設計されています。 この絶縁体は通常、最低 3,000 psi に耐えることができます。 制御パネルには通常、電流計、ヒューズ、避雷装置、シャットダウンシステムが装備されています。 高電流および低電流スイッチやアラームなどの他のデバイスも備えています。 これにより、坑井を連続的、断続的に運転したり、生産を完全に停止したりすることができます。

電源で発生する可能性のある電圧スパイクや不均衡に対する保護を提供します。 変圧器は通常、クラスタ ベースの端に配置されます。 入力電圧は、意図した負荷でモーターを動作させ、ケーブル損失を補償するために必要な電圧に変換されます。 電圧が高いほど (電流が低いほど) ダウンホールのケーブル損失は減少しますが、他の要因を考慮する必要があります (フィールド ポンプ リファレンス マニュアル、2006)。 ESP は、かなりの割合のガスがポンプに流入すると、性能が急激に低下します。

ガス問題の発生の閾値レベルは、一般に、ポンプ入口圧力におけるポンプ入口のガス体積分率の 10% であると考えられます。 ポンプの回転速度が最大4000rpm（67Hz）と高く、クリアランスが小さいため、砂などの固相には耐性がありません。 油井用の ESP は、4 1/2 ～ 9 5/8 インチのケーシング直径に対応しています。 より大きな直径のケーシングポンプも入手可能ですが、それらは主に井戸で使用されます。 特定のケーシング サイズでは、通常、より大きな直径の機器がより良い選択となります。 直径が大きいと装置が短くなり、モーターとポンプの両方の効率が向上し、モーターは冷却しやすくなります。 これらにより、静かでコンパクトな坑口装置が作成されます。

ESPの利点

坑口での設備要件が最小限であるため、ESP は、吊り上げコストが制限要因にならない海上設置など、作業スペースが限られている現場での用途に適している可能性があります。 ガスリフトシステム用のガスが利用できない分野でも使用されます。 ESP は、機械化操作の中で最も大量の処理を行う方法の 1 つです。 ESP は、ガスや砂の干渉問題に対処できる場合に、より高い貯留層のドローダウンを生み出し、貯留層の生産性を高めることができるため、他の大量生産方法よりも有利です。 このような大量のポンプの能力を確保するには、ケーシングの直径も重要ではありません。

水量が増加するにつれて、貯水池の排水効率を向上させるために、1 日に数千バレルの液体を汲み上げることが一般的になってきました。 このシステムは簡単に自動化でき、定期的または連続的にポンプを使用できますが、耐用年数を延ばすには連続的にポンプを使用することが推奨されます。 浅井戸の場合、資本コストは比較的低くなります。

ESPのデメリット

ESP にはいくつかの欠点があります。 主な問題は耐用年数が限られていることです。 ポンプ自体は高速遠心タイプなので、研磨剤、固形物、破片などにより損傷する可能性があります。 スケールや鉱物の堆積物が形成されると、電動遠心ポンプの動作が妨げられる場合があります。 ESP の経済効率は電力コストに大きく依存します。 これは遠隔地では特に重要です。 このシステムには運用上の幅広い柔軟性がありません。 すべての主要コンポーネントは坑井の近くに配置されているため、問題が発生したりコンポーネントを交換する必要がある場合は、システム全体を取り外す必要があります。

高い割合のガスが存在する場合は、ポンプに入る前にガスを分離し、ケーシングに戻すための措置が講じられます。 大量の遊離ガスを引き込むと、動作が不安定になり、機械的摩耗や過熱が発生する可能性があります。 規制によりパッカーの使用が義務付けられている海洋施設では、すべてのガスが液体とともにポンプで排出されます。 このような特殊な条件では、ポンプ吸入口に一次圧力を生成できる特殊なポンプが使用されます。

著者: James F. Lee、Kerr McGee オクラホマ大学地質石油技術学部石油工学教授、オクラホマ州ノーマン。
ワイオミング州ララミーにあるワイオミング大学石油化学工学部天然ガス研究顧問サイード・モフタブ氏。

ESP図

ESP - 電動水中ポンプの設置、英語版では - ESP (電動水中ポンプ)。 このようなポンプが稼働する油井の数という点では SRP ユニットに劣りますが、その支援によって生産される石油の量という点では ESP は他の追随を許しません。 ロシアの全石油の約 80% は ESP を使用して生産されています。

一般に、ESP は、薄くて長いだけの通常のポンプ ユニットです。 そして彼は、そこに存在するメカニズムに対する攻撃性を特徴とする環境で働く方法を知っています。 これは、水中ポンプユニット (油圧保護付き電気モーター + ポンプ)、ケーブルライン、配管ストリング、坑口装置、地上装置 (変圧器および制御ステーション) で構成されます。

ESP の主なコンポーネント:

ESP（電動遠心ポンプ）- 設置の重要な要素であり、実際に液体を井戸から地表まで持ち上げます。 これは複数のセクションで構成されており、各セクションはステージ (ガイド ベーン) と、シャフト上に組み立てられスチール ケーシング (パイプ) に囲まれた多数のインペラで構成されます。 ESP の主な特性は流量と圧力であるため、各ポンプの名前にはこれらのパラメータが含まれています。 たとえば、ESP-60-1200 は、1200 メートルの圧力で 60 m 3 /日の液体をポンプで送り出します。

SEM（水中電動機）– 2 番目に重要な要素。 特殊なオイルが封入された非同期電動機です。

プロテクター（または防水）– 電気モーターとポンプの間にある要素。 油が満たされた電動モーターと地層流体が満たされたポンプを分離し、同時にモーターからポンプに回転を伝達します。

ケーブル、その助けを借りて、水中モーターに電気が供給されます。 装甲ケーブル。 表面およびポンプ降下深さまでは円形断面（KRBK）であり、ポンプおよび油圧保護に沿った水中ユニットの領域では平ら（KPBK）です。

オプション装備:

ガス分離器– ポンプ入口のガス量を減らすために使用されます。 ガスの量を減らす必要がない場合は、単純な入力モジュールが使用され、そこを通じて井戸の流体がポンプに流入します。

TMS– 温度計システム。 温度計と圧力計がひとつになった製品です。 これにより、坑井内に降ろされたESPが動作する環境の温度と圧力に関する地表のデータが得られます。

この設備全体は、井戸内に降ろされるときに直接組み立てられます。 それは、特別な金属ベルトで設置自体とそれがすべてぶら下がっているチューブに固定されているケーブルを忘れずに、下から上に順番に組み立てられます。 地上では、ケーブルは昇圧変圧器 (TMPT) とブッシュの近くに設置された制御ステーションに供給されます。

すでにリストされているコンポーネントに加えて、逆止弁と排水弁が電動遠心ポンプの上の配管ストリングに取り付けられています。

逆止め弁(KOSH - ボール逆止弁) は、ポンプを始動する前に配管パイプに液体を充填するために使用されます。 ポンプ停止時の液体の流出も防ぎます。 ポンプの作動中、逆止弁は下からの圧力により開いた位置にあります。

逆止弁の上に取り付けます ドレンバルブ（KS）、井戸からポンプを持ち上げる前にチューブから液体を排出するために使用されます。

電動遠心水中ポンプには、深井戸サッカーロッドポンプに比べて大きな利点があります。

• 地上設備の簡素化。
• 井戸から1日あたり最大15,000 m 3 の液体を採取する可能性。
• 深さ3000メートルを超える井戸で使用できること。
• 修理間の ESP 耐用年数が長い (500 日から 2 ～ 3 年以上)。
• ポンプ装置を持ち上げずに井戸内で研究を実施する可能性。
• 配管の壁からパラフィンを除去するための、より労力の少ない方法。

電動遠心水中ポンプは、深い油井や傾斜した油井（水平の油井も）、大量の水を含む井戸、臭化ヨウ素水、塩分濃度の高い地層水の井戸などで、塩や酸の溶液を汲み上げるために使用できます。 さらに、146 mm および 168 mm のケーシングストリングを備えた 1 つの坑井内で複数の水平を同時に個別に運転できる電動遠心ポンプが開発および製造されています。 油層の圧力を維持するために、鉱化した地層水を油層に注入するために電動遠心ポンプが使用されることもあります。