Anvendelsesområdet for sentrifugalpumper i oljeproduksjon er ganske stort: ​​med en strømningshastighet på 40-1000 m 3 / dag; for hoder 740-1800 og (for husholdningspumper). Disse pumpene er mest effektive når de opereres i brønner med høye strømningshastigheter. For ESP er det imidlertid begrensninger på brønnbetingelser, for eksempel høyt gass-olje-forhold, høy viskositet, høyt innhold av mekaniske urenheter, etc.

Opprettelse av pumper og elektriske motorer i en modulær design gjør det mulig å mer nøyaktig velge ESP til egenskapene til brønnen når det gjelder strømningshastigheter og hoder. Alle disse faktorene, med tanke på den økonomiske gjennomførbarheten, bør tas i betraktning ved valg av brønnoperasjonsmetoder.

Installasjoner av nedsenkbare pumper senkes ned i brønnen på slanger med følgende diametre: 60 mm ved væskestrømning Q № opptil 150 m 3 / dag, 73 mm ved 150< Q» < 300 м 3 , - сут. 89 мм при Q e >> 300 m 3 / dag De beregnede egenskapene til ESP er gitt for vann, og for spesifikke væsker (olje) raffineres de ved hjelp av korrelasjonskoeffisienter. Det anbefales å velge en pumpe i henhold til strømningshastigheter og trykk i området med den høyeste effektiviteten til minimum nødvendig effekt. ESP -enheter kan håndtere væsker opp til 1,25 g / l H, S, mens konvensjonelle enheter kan håndtere væsker opp til 0,01 g / l H: S.

Konvensjonelle pumper anbefales for brønner med et innhold av mekaniske urenheter i pumpevæsken opp til 0,1 g / l; pumper med økt slitestyrke - for brønner med et innhold av mekaniske urenheter i pumpet ut væske som overstiger 0,1 g / l, men ikke mer enn 0,5 g / l; pumper med økt korrosjonsbestandighet - for brønner med et hydrogensulfidinnhold på opptil 1,25 g. l og en pH -verdi på 6,0-8,5.

For valg av korroderende formasjonsvæsker eller væsker med et betydelig innhold av mekaniske urenheter (sand), brukes membranborehullspumpeenheter. De er elektrisk drevne stempelpumper med positiv fortrengning.

ESP -enheten inkluderer en nedsenkbar elektrisk pumpeenhet som kombinerer en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse og en pumpe; kabelledning senket ned i brønnen ved løfteslange; brønnhodeutstyr som OUEN 140-65 eller juletre. AFK1E-65x14; kontrollstasjon og transformator, som er installert i en avstand på 20-30 og fra brønnhodet. Elektrisitet tilføres motoren via en kabelledning. Kabelen er festet til pumpen og slangen med metallbelter. En sjekk- og dreneringsventil er installert over pumpen. Den pumpede væsken fra brønnen kommer inn i overflaten gjennom rørstrengen. Den nedsenkbare elektriske pumpen, den elektriske motoren og den hydrauliske beskyttelsen er forbundet med flenser og tapper. Akslene til pumpen, motoren og beskytteren har splines i endene og er forbundet med splined koblinger.

ESP -anvendelighetskriterium:

• 1 Industrien produserer pumper for ekstraksjon av væske 1000 m3 per dag ved et høyde på 900 m
• 2 Innhold av hydrogensulfid i ekstraherte produkter - opptil 0,01
• 3 Minste innhold av tilhørende vann opptil 99%
• 4 Innhold av mekaniske urenheter opptil 0,5
• 5 Innhold av fri gass ikke mer enn 25%

Forklaringen på symbolene på installasjoner er gitt på eksemplet på U2ETsNI6-350-1100.

У - installasjon; 2 (1) - modifikasjonsnummer;

E - drevet av en nedsenkbar elektrisk motor;

C - sentrifugal;

H - pumpe;

I - økt slitestyrke (K - økt korrosjonsbestandighet);

• 6 (5; 5A) - installasjonsgruppe;
• 350 - pumpestrøm i optimal modus med vann i m 3 / dag;
• 1100 - hode utviklet av pumpen i meter vannsøyle.

Den nedsenkbare sentrifugalpumpeinstallasjonen inkluderer nedsenkbart og overflateutstyr. Det nedsenkbare utstyret inkluderer: en elektrisk pumpeenhet, som senkes ned i brønnen under væskenivået på rørstrengen. Den elektriske pumpeenheten består av: en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse, en gassutskiller, en sentrifugalpumpe, samt kontroll- og tømmeventiler. Overflateutstyr inkluderer: elektrisk utstyr til installasjonen og brønnhodeutstyr i brønnen (foringsrørhode og brønnhodebeslag, bundet med en strømningslinje). Elektrisk utstyr, avhengig av dagens tilførselsopplegg, inkluderer enten en komplett transformatorstasjon for nedsenkbare pumper (KTPPN), eller en transformatorstasjon (TP), en kontrollstasjon og en transformator. Elektrisitet fra transformatoren til den nedsenkbare motoren leveres gjennom en kabelledning, som består av en jordet strømkabel og en hovedkabel med en skjøteledning. Tilkoblingen av jordkabelen til hovedkabelen til kabelledningen utføres i terminalboksen, som er installert i en avstand på 3-5 meter fra brønnhodet.

Abstrakt (russisk) Abstrakt (engelsk) INNLEDNING 1. ANALYSE AV EKSISTERENDE OPPLYSNINGER OG KONSTRUKSJONER. 1.1 Hensikt og tekniske data for ESP 1.1.1 Historisk informasjon om utviklingen av produksjonsmetoden. 1.1.2 ESPs sammensetning og fullstendighet. 1.1.3 SEM tekniske egenskaper. 1.1.4 Hovedtekniske data for kabelen. 1.2. En kort oversikt over innenlandske ordninger og installasjoner. 1.2.1 Generell informasjon. 1.2.2 Senkbar sentrifugalpumpe. 1.2.3 Senkbare motorer. 1.2.4 Hydraulisk beskyttelse av den elektriske motoren. 1.3 En kort oversikt over utenlandske kretser og installasjoner. 1.4. Analyse av ESP -operasjonen. 1.4.1 Analyse av brønnbestanden. 1.4.2 ESP -fondsanalyse. 1.4.3 Ved å sende inn. 1.4.4 Ved press. 1.5 Kort beskrivelse av brønner. 1.6 Analyse av ESP -feil. 1.7 Analyse av ulykkesfrekvensen i ESP -systemet 2. PATENTUTVIKLING. 2.1 Patentstudie. 2.2 Begrunnelse av den valgte prototypen. 2.3 Essensen i moderniseringen. 3. BEREGNINGSDEL. 3.1. Beregning av ESP -stadiet. 3.1.1. Beregning av løpehjulet. 3.1.2. Beregning av føringsskovlen. 3.2 Bekreftelsesberegning av den tastede tilkoblingen. 3.3 Verifikasjonsberegning av spline -tilkoblingen. 3.4 Beregning av ESP -akselen. 3.5 Styrke analyse 3.5.1 Styrke beregning av pumpehuset. 3.5.2 Styrkeberegning av sikkerhetshylseskruene. 3.5.3 Styrkeberegning av halvkoblingskroppen 4. ØKONOMISK EFFEKT FRA 5. SIKKERHETS- OG MILJØPROJEKT 6. Referanser.7. Vedlegg 18 Vedlegg 29 Tillegg 310 Vedlegg 411 Vedlegg 5

INTRODUKSJON

ESP -enheter er designet for å pumpe formasjonsvæske fra oljebrønner og brukes til å tvinge ut ekstraksjon av væske. Installasjoner tilhører produktgruppe II, type I i henhold til GOST 27.003-83.

Klimatisk versjon av nedsenkbart utstyr - 5, jordet elektrisk utstyr - I GOST 15150-69.

For pålitelig drift av pumpen er det nødvendig med riktig valg av en gitt brønn. Under driften av brønnen endres parametere for brettet, formasjonssonen for bunnhullet, egenskapene til det uttrukne væsken: vanninnhold, mengden assosiert gass, mengden mekaniske urenheter, og som et resultat gjør dette ikke føre til ytterligere uttak av væske eller pumpen er inaktiv, noe som reduserer overhalingsperioden for pumpen. For øyeblikket er det vekt på mer pålitelig utstyr, for å øke overhalingsperioden og som et resultat av å redusere kostnadene for å løfte væsken. Dette kan oppnås ved å bruke sentrifugale ESP -er i stedet for sugerstangpumper, siden sentrifugalpumper har en lang overhalingsperiode.

ESP -enheten kan brukes til å pumpe væsker som inneholder gass, sand og etsende elementer.

1. ANALYSE AV EKSISTERENDE KRETSER OG KONSTRUKSJONER.

1.1 Formål og tekniske data for ESP.

Installasjoner av nedsenkbare sentrifugalpumper er designet for pumping ut av oljebrønner, inkludert skrå formasjonsfluid som inneholder olje, vann og gass, og mekaniske urenheter. Avhengig av mengden av forskjellige komponenter i den utpumpede væsken, har pumpene til enhetene en standardutførelse og økt korrosjons- og slitestyrke. Under driften av ESP -enheten, der konsentrasjonen av faste stoffer i den utpumpede væsken overstiger den tillatte 0,1 gram liter, blir pumpene tette, intensiv slitasje av arbeidsenhetene oppstår. Som et resultat forsterkes vibrasjonen, vann kommer inn i den nedsenkbare motoren gjennom endetetninger, motoren overopphetes, noe som fører til feil i ESP -operasjonen.

Enhetsbetegnelse:

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

Hvor Y - installasjon, 2 - sekunders modifikasjon, E - drevet av en nedsenkbar elektrisk motor, C - sentrifugal, H - pumpe, K - økt korrosjonsbestandighet, I - økt slitestyrke, M - modulær design, 6 - grupper av pumper, 180, 350 - feed msut, 1200, 1100 - hode, m.w.st.

Avhengig av produksjonsstrengens diameter, den maksimale tverrmål av den nedsenkbare enheten, brukes ESP -er for forskjellige grupper - 5,5 og 6. Installasjon av gruppe 5 med en tverrgående diameter på minst 121,7 mm. Planter fra gruppe 5 a med en tverrgående dimensjon på 124 mm - i brønner med en indre diameter på minst 148,3 mm. Pumper er også delt inn i tre betingede grupper - 5,5 a, 6. Diameterene til kroppene i gruppe 5 - 92 mm, gruppe 5 a - 103 mm, gruppe 6 - 114 mm. Tekniske egenskaper for pumper som ЭЦНМ og ЭЦНМК er gitt i vedlegg 1.

1.1.1 Historisk bakgrunnutvikling av gruvedrift.

Utviklingen av stangløse pumper i vårt land begynte allerede før revolusjonen. Når A.S. Artyunov sammen med V.K. Brownie utviklet en nedihullsenhet der en sentrifugalpumpe ble drevet av en nedsenkbar elektrisk motor. Sovjetiske ingeniører, som begynte på 1920 -tallet, foreslo utvikling av stempelpumper med stempelluftmotor. En av de første slike pumpene ble utviklet av M.I. Martishevsky.

Utviklingen av en borehullspumpe med en pneumatisk motor ble videreført på Azinmash av V.I. Dokumentov. borehulls sentrifugalpumper med elektrisk drift ble utviklet i førkrigstiden av A.A. Bogdanov, A.V. Krylov, L.I. Navigator. Industrielle konstruksjoner av sentrifugalpumper med elektrisk drift ble utviklet i et spesielt designbyrå for stangløse pumper. Denne organisasjonen utfører alt arbeid på stangfrie borehullspumper, inkludert skrue, membran, etc.

Med oppdagelsen av nye felt, trengte olje- og gassindustrien pumper for å trekke ut en stor mengde væske fra brønnen. Naturligvis er det mest rasjonelle en lamellpumpe, tilpasset høye strømningshastigheter. Fra lamellpumper har pumper med sentrifugalhjul blitt utbredt siden de ga et stort hode ved en gitt væskestrøm og pumpedimensjoner. Den utbredte bruken av elektrisk drevne sentrifugalpumper for borehull skyldes mange faktorer. Med store væskeuttak fra brønnen, er ESP-enheter de mest økonomiske og minst arbeidskrevende å vedlikeholde, sammenlignet med kompressorproduksjon og væskeheising med pumper av andre typer. Ved høye strømningshastigheter er energikostnadene ved installasjonen relativt lave. Vedlikehold av ESP -installasjoner er enkelt, ettersom bare kontrollstasjonen og transformatoren er plassert på overflaten, som ikke krever konstant vedlikehold.

Installasjonen av ESP -utstyr er enkel, siden kontrollstasjonen og transformatoren ikke trenger fundamenter. Disse to enhetene i ESP -installasjonen er vanligvis plassert i en lysbod.

1.1.2 ESPs sammensetning og fullstendighet

ESP -enheten består av en nedsenkbar pumpeenhet (en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse og en pumpe), en kabelledning (en rund flatkabel med kabelinnføringshylse), en rørstreng, brønnhodeutstyr og elektrisk elektrisk utstyr: en transformator og en kontrollstasjon (komplett enhet) (se figur 1.1.). Transformatorstasjonen konverterer spenningen til feltnettet til en optimal verdi ved terminalene på den elektriske motoren, med tanke på spenningstapene i kabelen. Kontrollstasjonen gir kontroll over driften av pumpeenheter og dens beskyttelse under optimale forhold.

Den nedsenkbare pumpeenheten, som består av en pumpe og en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse og kompensator, senkes ned i brønnen langs slangen. Kabellinjen gir strøm til elmotoren. Kabelen er festet til slangen med metallhjul. Langs pumpens og beskytterens lengde er kabelen flat, festet til dem med metallhjul og beskyttet mot skade av deksler og klemmer. En sjekk- og dreneringsventil er installert over pumpeseksjonene. Pumpen pumper væske fra brønnen og leverer den til overflaten langs rørstrengen (se figur 1.2.)

Brønnhodeutstyret gir oppheng på flensen på rørhylsteret med en elektrisk pumpe og kabel, tette rør og kabler, samt tappe den produserte væsken inn i utløpsrørledningen.

Den nedsenkbare, sentrifugale, seksjonelle, flertrinnspumpen skiller seg ikke i driftsprinsippet fra konvensjonelle sentrifugalpumper.

Forskjellen er at den er seksjonell, flertrinns, med en liten diameter på arbeidstrinn - løpehjul og styrevinger. Nedsenkbare pumper produsert for oljeindustrien inneholder fra 1300 til 415 trinn.

Pumpeseksjonene, forbundet med flensforbindelser, er laget av et metallhus. Laget av 5500 mm langt stålrør. Pumpens lengde bestemmes av antall arbeidstrinn, hvis antall i sin tur bestemmes av pumpens hovedparametere. - forsyning og trykk. Trinnets strømning og hode avhenger av tverrsnittet og utformingen av strømningsbanen (bladene), så vel som av hastigheten. I foringsrøret til pumpeseksjonene settes det inn en pakke med trinn, som er en samling på skaftet til løpehjul og styrevinger.

Løpehjulene er montert på akselen på en parallellnøkkel i en passform og kan bevege seg i aksial retning. Styreskovlene er sikret mot rotasjon i brystvortehuset plassert i pumpens øvre del. Pumpens bunn med innløpshull og et filter gjennom hvilket væsken fra brønnen kommer inn i pumpens første trinn, skrues inn i foringsrøret nedenfra.

Den øvre enden av pumpeakselen roterer i kjertellagrene og ender med en spesiell hæl som tar belastningen på akselen og dens vekt gjennom en fjærring. Radiale krefter i pumpen absorberes av hylser som er installert i bunnen av brystvorten og på pumpeakselen.

Send det gode arbeidet ditt i kunnskapsbasen er enkel. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, doktorgradsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsgrunnlaget i studiene og arbeidet, vil være veldig takknemlige for deg.

postet på http://www.allbest.ru/

Introduksjon

I Russland, blant stavløse pumper, er den vanligste installasjonen av elektriske sentrifugalpumper. De utstyrer over 35% av landets totale brønnlager. Installasjoner av elektriske sentrifugalpumper (ESP) har et veldig stort strømningsområde (fra 10 til 1000 m3 / dag og mer) og er i stand til å utvikle et hode på opptil 2000 m.I området med store strømninger (over 80 m3 / dag), har ESP den høyeste effektiviteten (effektiviteten) blant alle mekaniserte metoder for oljeproduksjon. I fôrområdet fra 50 til 300 m3 / dag. effektivitet ESP overstiger 40%, men når det gjelder lavfôringseffektivitet. ESP synker kraftig. Når det er mulig, overgår organisasjonen av fjernovervåking av tilstanden, samt regulering av ytelsen til ESP, stanginstallasjonene betydelig. Ytelsen til ESP påvirkes også mindre av krumningen i brønnhullet.

Påvirkningen av borehullets krumning på ytelsen til ESP gjenspeiles hovedsakelig i rundturoperasjonene (ROP) på grunn av muligheten for skade på kabelen og er ikke tilkoblet (opp til en viss verdi av hellingsvinkelen til brønnen og krumningshastigheten), som i pumpeenheten for sugerstangen, med selve operasjonen. ESP-enheter fungerer imidlertid ikke godt i et etsende miljø når sand fjernes, under forhold med høy temperatur og høyt gass-olje-forhold.

ESP er designet for å pumpe formasjonsvæske fra oljebrønner og brukes til å tvinge ut ekstraksjon av væske.

For pålitelig drift av pumpen er det nødvendig med riktig valg av en gitt brønn. Under driften av brønnen endres parametrene for formasjonen, formasjonssonen for bunnhullet, egenskapene til det uttrukne fluidet: vanninnhold, mengden assosiert gass, mengden mekaniske urenheter, og som et resultat er det mangel på væske eller pumpen går på tomgang, noe som reduserer overhalingsperioden for pumpen. For øyeblikket er det vekt på mer pålitelig utstyr, for å øke overhalingsperioden og som et resultat av å redusere kostnadene for å løfte væsken. Dette kan oppnås ved å bruke sentrifugale ESP -er i stedet for sugerstangpumper, siden sentrifugalpumper har en lang overhalingsperiode.

ESP -enheten kan brukes til å pumpe væske som inneholder gass, sand og etsende elementer.

1 . Enhet og tekniske egenskaper til ESP

1.1 Navnverdi og tekniske data for ESP

Senkbare sentrifugale enheter er designet for pumping av formasjonsvæske fra oljebrønner. Senkbare sentrifugale elektriske pumper for oljeproduksjon er designet for drift av olje, noen ganger tungt vannet, brønner med liten diameter og stor dybde, de gir problemfri og langvarig drift i væsker som inneholder aggressivt formasjonsvann med forskjellige salter oppløst i dem, gass ​​(inkludert hydrogensulfid), mekaniske urenheter i form av sand. Nedsenkningsdybden til pumpen når 2500 m og mer, og temperaturen på det utpumpede væsken når noen ganger 100 0 C. Krav til formasjonsvæsken for drift av en brønn med installasjoner av elektriske sentrifugalpumper er gitt i tabell 1.1.

Tabell 1.1 - Tillatte egenskaper for formasjonsfluid for brønnoperasjon med ESP -enheter

Tekniske egenskaper for formasjonsvæske	Verdien av de tekniske egenskapene
Maksimalt tilhørende vanninnhold,%
Tilhørende vann pH, pH
Maksimal tetthet av væske, kg / m 3
Maksimal kinematisk viskositet for en enfaset væske, der pumpedriften sikres uten å endre trykk og effektivitet, mm 2 / s
Maksimal massekonsentrasjon av faste partikler for pumper, g / l: Regelmessig henrettelse Korrosjonsbestandig utførelse Slitesterk, korrosjonsbestandig design Økt korrosjons- og slitestyrke Når pumpene er utstyrt med et fint filter
Mikrohardhet av partikler ifølge Morse, poeng, ikke mer: Konvensjonell, korrosjonsbestandig design Økt korrosjons- og slitestyrke, slitesterk, korrosjonsbestandig ytelse
Maksimalt fritt gassinnhold ved pumpeinntaket, volumprosent: Regelmessig henrettelse Med bruk av en gassutskiller som en del av installasjonen Ved bruk av et gass-separator-dispergeringsmiddel Bruke innløpsspredningsmodulen som en del av installasjonen
Maksimal konsentrasjon av hydrogensulfid for pumper, g / l: Normal, slitesterk design Korrosjons- og slitesterk design, økt korrosjon og slitestyrke
Maksimal temperatur på utpumpet væske, С
Maksimalt hydrostatisk trykk i suspensjonssonen til enheten, MPa
Antall aggressive komponenter, ikke mer (ved bruk av pumper med økt korrosjons- og slitestyrke, korrosjons- og slitesterk design), g / l:

Brønner der installasjonene drives, må oppfylle følgende betingelser:

a) minste indre diameter på brønnen for hver installasjonsstørrelse i henhold til den tekniske beskrivelsen for pumper og motorer;

b) maksimal hastighet for borehullskurvforsterkning er 2є ved 10 meter, og i installasjonens driftsområde - 3 minutter med 10 meter;

c) maksimal hydrostatisk trykk i suspensjonssonen til installasjonen - 40 MPa;

d) i driftsområdet for den nedsenkbare installasjonen, bør avviket til brønnhullet fra vertikalen ikke være mer enn 60 grader.

1.2 Fordeler og ulemper med ESP

Senkbare installasjoner av sentrifugale elektriske pumper er mye brukt i vårt land. Gjennomsnittlig strømningshastighet for en oljebrønn utstyrt med en slik enhet er 120-140 tonn / dag, mens strømningshastigheten til brønner utstyrt med sugerstangpumpeenheter er bare 15 tonn / dag. En stor fordel med disse installasjonene er enkel vedlikehold, lang driftstid - 1 år. Det er ikke uvanlig at installasjoner opererer på noen felt i mer enn 2-3 år uten å løfte.

1.2.1 Fordeler med elektriske sentrifugalpumper

Brønner utstyrt med nedsenkbare sentrifugale elektriske pumpeenheter sammenligner seg godt med brønner utstyrt med dype pumpeenheter.

Her på overflaten er det ingen mekanismer med bevegelige deler, det er ingen store metallkrevende maskinverktøy - vippere og massive fundamenter som er nødvendige for installasjonen.

Bruken av slikt utstyr gjør at brønner kan settes i drift umiddelbart etter boring når som helst på året, selv i de mest alvorlige vintermånedene, uten å bruke mye tid og penger på konstruksjon av fundamenter og installasjon av tungt utstyr. Under driften av ESP -brønnene kan brønnhodet enkelt forsegles, noe som tillater oppsamling og fjerning av tilhørende gass. ESP -enheter kjennetegnes ved fravær av en mellomliggende lenke av sugerstenger, noe som øker brønnenes behandlingstid.

Anvendelsesområdet for pumping av produksjon fra dype brønner og tvunget tilbaketrekking av væske fra tungt vannede brønner, samt retningsbrønner, utvides.

1.2.2 Ulemper ved elektriske sentrifugalpumper

Ulempene med stangløse pumpeenheter inkluderer: kompleks brønnreparasjon når rør faller, noen ganger ikke fører til et resultat; komplekst utstyr som krever en høyt kvalifisert elektriker.

Ved høye hastigheter blandes olje med vann; en stor mengde energi må brukes for å skille olje fra vann. ESP-er kan også brukes til vanninjeksjon mellom reservoarer og for å opprettholde reservoirtrykk i oljeavsetninger.

a) i væsker som inneholder en betydelig mengde sand, noe som forårsaker rask slitasje på arbeidsdelene til pumpen;

b) med en stor mengde gass, noe som reduserer pumpens ytelse.

1.3 Del av utstyret

Settet til en nedsenkbar installasjon for oljeproduksjon inkluderer: en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse, en pumpe, en kabelledning, elektrisk elektrisk utstyr, en automatisk kontrollstasjon (figur 1.1).

Pumpen drives av en elektrisk motor og tilfører formasjonsvæsken fra brønnen gjennom slangen til overflaten inn i rørledningen.

Kabellinjen gir strøm til elmotoren. Den er koblet til elmotoren ved hjelp av en kabelgjennomføring.

1 - elektrisk motor; 2 - beskytter; 3 - pumpesil; 4 - nedsenkbar sentrifugalpumpe; 5 - spesiell kabel; 6 - styrerulle; 7 - kabeltrommel; 8 - autotransformator; 9 - automatisk kontrollstasjon; 10 - belte for å feste kabelen

Figur 1.1 - Oppsett av ESP -utstyr

Kabelen er festet til hydraulisk beskyttelse, pumpe og kompressorrør med metallbelter som følger med pumpen.

Jordet elektrisk utstyr - en komplett transformatorstasjon eller en kontrollstasjon med en transformator konverterer spenningen til feltnettet til en verdi som gir den optimale spenningen ved utgangen til den elektriske motoren, med tanke på spenningstap i kabelen, gir kontroll over driften av den nedsenkbare installasjonen og dens beskyttelse under unormale forhold. Den elektriske pumpen er en enhet som består av en spesiell oljefylt nedsenkbar vekselstrømsmotor, en beskytter som beskytter motoren mot inntrengning av den omkringliggende væsken i den, og en flertrinns sentrifugalpumpe. Husene til den elektriske motoren, beskyttelsen og pumpen er forbundet med flenser. Akslene har spline -tilkoblinger. I den monterte enheten er den elektriske motoren plassert under, beskyttelsen er over den, og pumpen er over beskyttelsen.

Den elektriske pumpen senkes ned i brønnen på slangen og henges på en suspensjonsskive uten ytterligere festing i brønnen. Motoren drives av en spesiell oljebestandig rund tre-kjernekabel av merket KRBK i fleksibel tape-rustning, som passerer gjennom en fjæringsskive og er forsterket til pumperørene med metallbelter. På overflaten er det bare installert en kontrollstasjon og en autotransformator, og en manometer og en ventil er installert ved brønnhodet. For å minimere den diametrale dimensjonen til den nedsenkbare enheten, legges en spesiell flatkabel KRBP i fleksibel tape -rustning langs den, beskyttet mot skader av ribber sveiset til pumpen og beskyttelsesdeksler.

Komplett transformatorstasjon eller kontrollstasjon

og transformatoren installeres og festes på et fundament eller en sokkel i en avstand på minst 20 m fra brønnhodet. Høyden på fundamentene (sokkelene) bør være slik at flom med vann og snødrev av utstyret som er installert på dem er utelukket. I en avstand på 15-20 m fra brønnhodet, plasser trommelen med kabelen på et spesielt forberedt flatt område, og plasser den på en mekanisert kabelrulle eller på støttene som trommelen vil rotere på. Trommelen skal plasseres slik at rotasjonsaksen er vinkelrett på en tenkt linje trukket fra brønnhodet til midten av trommelen. Det vil være mer praktisk å senke enheten hvis du plasserer trommelen slik at kabelen ruller opp fra toppen av den.

For enkelhets skyld å lede kabelen inn i brønnen under nedstigningen, brukes en såkalt kabelrulle, hengt over brønnhodet i lav høyde.

Forbered og plasser slanger og slanger på gangene eller stativene slik at rørkoblingene vender mot brønnhodet, slik at rørene er i synsfeltet til løfteenhetsoperatøren og ikke forstyrrer arbeidet med kabelen . Utsiden og innsiden av rørene må være rene.

Ved drift av brønner med nedsenkbare sentrifugale elektriske pumper kan brønnhodet enkelt forsegles, noe som muliggjør oppsamling og fjerning av tilhørende gass. Elektrisk utstyr på bakken, på grunn av de små dimensjonene, den lave vekten og tilstedeværelsen av beskyttelsesdeksler, avhengig av klimaforhold, kan installeres enten direkte i det fri eller i en liten uoppvarmet bod, men slik at verken snødrev eller flom forstyrrer normal driftsfri brønn.

Et karakteristisk trekk ved nedsenkbare sentrifugale elektriske pumper er enkel vedlikehold, kostnadseffektivitet og en relativt lang overhalingsperiode for driften. Driften av pumper mellom heiser for reparasjon overstiger i de fleste tilfeller 200 dager, i mange brønner opererer de uten løft i 2-3 år.

1.4 Omtrentoversikt over utenlandske installasjoner

I USA produseres nedsenkbare pumper både i en seksjon og i to, tre og fire seksjoner, avhengig av innstillingshodet.

Et karakteristisk trekk ved Byron Jackson-pumper, som skiller dem fra andre pumpedesigner, er fraværet av en hæl ved pumpeakselen i både enkeltseksjon- og flerseksjonspumper. Den aksielle kraften som virker på enden av akselen som et resultat av trykket som utvikles av pumpen og selve akselen, oppfattes av den femte, som befinner seg i tetningsdelen (beskytter). I seksjonelle pumper er akslene forbundet, som støter mot hverandre og danner så å si en enkelt aksel med stor lengde. Det er fornuftig å plassere pumpeakselstøtten i tetningsseksjonen fordi hæl i dette tilfellet fungerer i ren olje. Derfor bør dens pålitelighet være større enn for hælen som opererer direkte i formasjonsvæsken.

I de første designene av Reda -pumper ble den aksiale akselstøtten laget i form av dupleksvinkelkontaktkulelagre som ligger i den nedre delen i et spesialkammer.

I Byron Jackson -pumper kan aksellengden på 3 - 4 seksjoner nå 25 ... 30 m. Akslene er koblet til hverandre og til akselen på tetningsseksjonen ved hjelp av splined koblinger, og ender dem støter mot hverandre gjennom en tapp eller skive i splintkoblingen.

For å gi akselen stabilitet under drift, foreslo Byron Jackson å bruke mellomliggende gummimetalllagre og plassere dem i seks trinn. I motsetning til husholdningsdesign er ikke Byron Jackson gummimetalllagre installert i stedet for de tilsvarende trinnene, men er montert i føringsskovlene.

Reda pumpepumper varierer i utformingen av individuelle deler. Først og fremst skal det bemerkes at Reda Pump-pumper har akselens rotasjonsretning til venstre sett ovenfra.

Fiskehodet og sokkelen er laget som separate strukturelle elementer på en slik måte at de kan kobles til både enkeltseksjon og flerseksjonelle pumper. Dette bidrar til forening av deler og sammenstillinger.

De fleste Reda Pump -design mangler en hæl øverst. I stedet for hælen er en del av løpehjulene (opptil 40%) strengt festet i aksial retning på akselen ved hjelp av stopper festet i sporene på pumpeakselen. Således holdes den øvre delen av løpehjulene, hvis foringer ligger mot hverandre, fra aksial bevegelse.

I Byron Jackson nedsenkbare pumper blir aksialkreftene fra løpehjulene av flytende type oppfattet av styrevingene samtidig på to overflater av støttene når kraften rettes nedover og på en overflate i tilfelle løpehjulet flyter oppover. Denne scenedesignen kalles to-bærende.

Dobbelbærende trinn brukes også av Reda Pump Co., Oil Dynamics og Oilline i tilfeller der det er nødvendig å redusere den spesifikke belastningen på støtten.

I motsetning til enkeltstøtte-fasedesignet, har tostøttetrinnet, i tillegg til hovedstøtten som hviler på føringsskovelkragen, en andre støtte som hviler på føringsvingebøsningen. Dermed økes det totale arealet, den spesifikke belastningen på støtten reduseres, slitasjen reduseres og holdbarheten økes.

Dobbeltlagertrinnet gjør at støtten kan settes i drift en etter en, på grunn av tykkelsen på støtteskivene eller de tilsvarende aksiale dimensjonene til kragen.

Etapper med lossehull i løpehjulet er mye brukt i pumper fra Reda Pump, Oilline og Oil Dynamics.

Et trinn i dette designet reduserer aksialkraften med opptil 25% og trenger derfor ikke en ny støtte. Dette reduserer imidlertid effektiviteten med 4 ... 6%. I nedsenkbare pumper, hvor effektiviteten til trinnene allerede er lav, blir ikke lossehull i løpehjulene laget.

Utenlandske selskaper legger stor vekt på renheten i strømningskanalene til pumpenes arbeidselementer, siden effektiviteten til trinnene avhenger av dette. Byron Jackson, for eksempel, støper løpehjul og skovler på en forhåndsstøpt måte for å sikre en ren, jevn strømningsbaneoverflate.

Løpehjulene, støpt med presisjonsmetoden, har en jevn tykkelse på skiver, blader, bøssinger, streng konsentrisitet av elementene, noe som sikrer nødvendig balanse mellom alle løpehjul.

2 . Patentstudie

2.1 Patentalternativer

2.1.1 Patent 66417 Russland,E21B43 / 38

Senkbar borehullspumpeenhet for oljeproduksjon, slamfang og sikkerhetsventil for nedsenkbar borehullspumpeenhet. Govberg Artem Savelyevich, Terpunov Vyacheslav Abelievich; søker og patenthaver "Senter for utvikling av oljeproduksjonsutstyr (CRNO) (SC)". - nr. 2007113036/22, søknad. 04/10/2007; publ. 10.09.2007.

Tekniske løsninger gjelder apparater for rengjøring av formasjonsvæske i oljebrønner og kan brukes i oljeindustrien for å beskytte nedsenkbart pumpeutstyr mot virkningen av mekaniske urenheter i pumpevæsken, hovedsakelig etter hydraulisk brudd, under brønnutvikling, så vel som under produksjonsolje fra sandproduserende brønner med en konsentrasjon av faste stoffer på opptil 5 g / l, samt for å beskytte pumpeutstyret mot unormale driftsforhold når separasjonsenheter er tette. En nedsenkbar borehullspumpeenhet for oljeproduksjon, som sikrer oppnåelse av ovennevnte tekniske resultat, inkluderer en nedsenkbar pumpe, en elektrisk motor og en slamfelle. I dette tilfellet er pumpeenheten utstyrt med en sikkerhetsventil med mulighet for hydraulisk tilkobling av pumpeinntaket med det ringformede rommet bak slamfangeren, forutsatt at bevegelsen av pumpevæsken gjennom slamfangeren stopper. Det oppnådde tekniske resultatet er å sikre effektiv beskyttelse av nedsenkbart pumpeutstyr mot virkningen av faste stoffer i pumpevæsken, uten å forurense brønnhullssonen i brønnen, samt å beskytte pumpeutstyret mot unormale driftsforhold når slamoppsamleren er overfylt. og / eller tilstopping av separatoren med faste partikler.

Avlastningsventilen inkluderer en bypass -kropp og en bypass -spolehylse. Snellehylsen er laget med evnen til å bevege seg under påvirkning av væskestrømmen pumpet av den nedsenkbare pumpen. Et differensialhulrom dannes mellom spolemuffen og huset. Det oppnådde tekniske resultatet er å øke følsomheten og responshastigheten til sikkerhetsventilen.

Kjent sikkerhetsventil for en nedsenkbar borehullspumpeenhet for oljeproduksjon, beskrevet i US patent 5494109 A, 02.27.1996, inkludert et hus laget med evne til å koble til en rørledning for tilførsel av pumpevæsken til pumpeinntaket. Omløpshull er laget i husets sidevegg. Ventilen inkluderer også en spolehylse med et bypass -hull, plassert i kroppen med mulighet for aksial bevegelse på en slik måte at det i den øvre posisjonen av hylsen er mulig å bevege pumpet væske gjennom nevnte bypass -hull i kroppen og hylsen for å motta pumpen som omgår filterelementene som er plassert ved innløpet til rørledningen. Dette beskytter pumpen mot avbrudd i strømmen og nedsenkbar motor mot overoppheting når filterelementene er tette med partikler av mekaniske urenheter. Forskyvningen av spolehylsen til den øvre posisjonen skjer ved å øke trykket i det ringformede rommet under virkningen av et differensialstempel, hvis stang er plassert i ventilhusets aksiale boring.

De største ulempene med prototypen er utilstrekkelig følsomhet og hastighet på ventilen, som reagerer på en økning i trykket i ringrommet forårsaket av opphør av væskebevegelse gjennom filteret, og ikke på selve fraværet av bevegelse av pumpevæsken.

Det tekniske resultatet oppnådd ved implementering av bruksmodellen består i å øke følsomheten og responshastigheten til sikkerhetsventilen.

Sikkerhetsventilen til en nedsenkbar borehullspumpeenhet for oljeproduksjon, som sikrer oppnåelse av det ovennevnte tekniske resultatet, inkluderer et hus med et bypass -hull, som er konfigurert til å være koblet til en rørledning for tilførsel av pumpevæsken til pumpeinntaket, en spolehylse med et bypass -hull, plassert i huset med mulighet for aksial bevegelse på en slik måte at det i en av posisjonene til hylsen er mulig å bevege pumpet væske gjennom nevnte bypass -hull i huset og hylsen. I dette tilfellet, i motsetning til prototypen, er glidemuffen laget med evnen til å bevege seg under påvirkning av strømmen av pumpet væske fra den nedsenkbare pumpen til en posisjon der muligheten for bevegelse av den pumpede væsken gjennom bypass hull på huset og hylsen er ekskludert. Et differensialhulrom dannes mellom spolehylsen og huset på en slik måte at retningen for den resulterende kraften som virker på spolehylsen når sikkerhetsventilen plasseres i brønnen er motsatt av retningen til pumpet væskestrøm på spolen erme.

Omløpshullene er laget i kroppens og hylsens sidevegg, og muligheten for at pumpet væske beveger seg gjennom bypass -hullene i kroppen og hylsen er tilveiebragt i spolehylsens nederste posisjon i forhold til driftsposisjonen til ventilen i brønnen.

Rullehylsen er utstyrt med en kulestengeventil designet for å lukke det sentrale hullet i hylsen når væsken beveger seg i motsatt retning av væskestrømmen pumpet av den nedsenkbare pumpen.

Snellemuffen er fjærbelastet i retning av påvirkningen på hylsen for væskestrømmen pumpet av den nedsenkbare pumpen, mens kraften som skapes av fjæren er mindre enn den nevnte resulterende kraft i en hvilken som helst posisjon av spolemuffen.

Sikkerhetsventilen til pumpeenheten er konstruert for å koble pumpeinntaket med det ringformede rommet bak slamfangeren i bevegelsesretningen til pumpevæsken, forutsatt at bevegelsen av pumpevæsken gjennom slamfangeren stopper.

Sikkerhetsventilen (figur 2.1) inkluderer et karosseri 23 med bypass -åpninger 24 i sideveggen, laget med mulighet for tilkobling til et grenrør eller en foring bak hydrocyklonseparatoren. En spolehylse 25 med radiale bypass -hull 26 i sideveggen er installert inne i huset 24. Hylsen 25 er montert med mulighet for aksial bevegelse. I hylseens ekstreme nedre posisjon er bypasshullene 24 og 26 justert, og det er mulig å flytte pumpevæsken fra det ringformede rommet til pumpeinntaket. Et differensialhulrom 27 dannes mellom hylsen og kroppen på en slik måte at retningen for den resulterende kraften som virker på spolemuffen (hvis det er overtrykk i hulrommet til sikkerhetsventilen, dvs. når sikkerhetsventilen plasseres i vel) er motsatt virkningsretningen på spolehylsen for strømmen av de pumpede væskene. Snellemuffen 25 er fjærbelastet i retning av virkningen av strømmen av det pumpede mediet, mens kraften som skapes av fjæren 16 er mindre enn den nevnte resulterende kraft i en hvilken som helst posisjon av hylsen 25. I tillegg er hylsen er utstyrt med en kuleventil 22, laget med mulighet for å lukke det sentrale hullet i hylsen når væsken beveger seg nedover etter at pumpen har stoppet.

Figur 2.1 - Sikkerhetsventil

Når slamfanget er fylt med partikler av mekaniske urenheter, stopper væskens bevegelse gjennom sikkerhetsventilen, som følge av at kulventilen 22 lukkes og spolemuffen 25 under påvirkning av trykkforskjellen som oppstår fra tilstedeværelsen av differensialhulen 27, går ned og inntar den laveste posisjonen og komprimerer fjæren 16. Gjennom de kombinerte bypasshullene 24 og 26 kommer arbeidsfluidet inn i pumpeinntaket.

En sikkerhetsventil for en nedsenkbar borehullspumpeenhet for oljeproduksjon, inkludert et hus med et bypass -hull, som er konfigurert til å være koblet til en rørledning for tilførsel av pumpet væske til pumpeinntaket, en spolehylse med et bypass -hull plassert i hus med mulighet for aksial bevegelse på en slik måte at det i en av posisjonene til hylsen er mulig å bevege pumpevæsken gjennom nevnte bypass -åpninger i huset og hylsen, karakterisert ved at spolemuffen er bevegelig under påvirkningen av væskestrømmen pumpet av den nedsenkbare pumpen til en posisjon hvor muligheten for bevegelse av pumpet væske gjennom bypass -åpningene i huset er utelukket og gjennomføringer, mens et differensialhulrom dannes mellom spolemuffen og kroppen på en slik måte at retningen for den resulterende kraften som virker på spolehylsen når sikkerhetsventilen plasseres i brønnen, motsatt virkningsretningen til pumpevæskestrømmen på spolemuffen.

2.1.2 Patent 2480630 Russland, F04D15 / 02,F04 D13/10

Omløpsventil for nedsenkbar sentrifugal elektrisk pumpe. Shramek V.B., Sablin A.Yu., Matveev D.F., Smirnov I.G. søker og patenthaver, aksjeselskap "Russian Electrotechnical Company". - nr. 2011139811/06; applikasjon 29.09.2011; publ. 27.04.2013.

Oppfinnelsen angår oljeproduksjonsutstyr og kan brukes til produksjon av formasjonsfluid fra brønnen, spesielt for passering av væske fra innløpsmodulen (filteret) eller gassutskilleren for å motta en nedsenkbar borehullsentrifugal elektrisk pumpe (ESP), og for å tilføre væske fra det ringformede rommet til pumpen i tilfelle tilstopping av filterelementer med partikler av mekaniske urenheter.

Kjent sikkerhetsventil nedsenkbar borehullspumpeenhet (patent nr. 66417, E21B 43/38, publiseringsdato 2007.09.10), tatt som en prototype, inkludert et hus med bypasshull i sideveggen, som er konfigurert

hydraulisk tilkobling av pumpeinntaket med det ringformede rommet bak slamfangeren i bevegelsesretningen til pumpevæsken, forutsatt at pumpevæsken slutter å bevege seg gjennom slamfangeren, spolemuffen med radiale bypass -hull i sideveggen. Hylsen er installert med mulighet for aksial bevegelse. I hylsterets ekstreme nedre stilling er bypasshullene på kroppen og hylsen justert, og det er mulig å flytte pumpet væske fra det ringformede rommet til pumpeinntaket. Spesielt er gjennomføringen fjærbelastet og utstyrt med en kuleventil som er konfigurert for å lukke bøsningens sentrale boring når væsken beveger seg i motsatt retning etter at pumpen har stoppet.

Ulempene med den kjente sikkerhetsventilen til en nedsenkbar borehullspumpeenhet er:

Lav pålitelighet av ventilen på grunn av fastkjøring av spolehylsen når partikler av mekaniske urenheter i væsken kommer inn i gapet mellom kroppen og spolemuffen;

Lav sannsynlighet for feilfri drift av den kjente ventilen, forbundet med lav følsomhet for ventilen, på grunn av spolehylsens lave bevegelseshastighet ved fylling av slamfanget eller tilstopping av separatoren med mekaniske urenheter. I dette tilfellet kan en sammenbrudd av pumpetilførselen oppstå tidligere enn spolehylsen beveger seg til justeringsposisjonen for omløpshullene til hylsen og huset, der væsken vil strømme fra det ringformede rommet til pumpeinntaket;

Lav vedlikehold av ventilen, siden det er umulig å bytte ut deler av sikkerhetsventilen uten først å demontere den fra separatorrøret og pakningspluggen eller hul sylindrisk foring, mens demontering av ventilhuset for å erstatte deler;

Plassering av en sikkerhetsventil mellom nedsenkbar motor og slamfangeren nedstrøms øker lengden på hele ESP -enheten, noe som skaper ytterligere vanskeligheter når du kjører og trekker enheten i brønnen, og også fører til mulig ødeleggelse av de mest belastede elementene, for eksempel den nedsenkbare motorflensforbindelsen, med det påfølgende fallet av nedstrøms utstyr til bunnen av brønnen. ... En økning i vekt- og størrelsesegenskapene til enheten fører til økt slitasje på pumpedeler og en reduksjon i oppetiden til pumpeenheten under drift i sonen med økt brønnkurvatur.

Formålet med oppfinnelsen er å lage en omløpsventil som gjør det mulig å sikre strømmen av formasjonsvæske til pumpeinntaket i tilfelle tilstopping av filterelementet i innløpsmodulen eller gassutskilleren, samtidig som det eliminerer en nødssituasjon forbundet med avbrudd i tilførselen av formasjonsvæske fra pumpen og svikt i ESP -enheten med den påfølgende løftingen fra brønnen ...

Det tekniske resultatet oppnådd ved løsning av problemet er å øke påliteligheten til ventilen, vedlikeholdbarhet, brukervennlighet, øke mellomtiden mellom feil i ESP -installasjonen.

Det spesifiserte tekniske resultatet oppnås ved at omløpsventilen for en nedsenkbar sentrifugal elektrisk pumpe, som inneholder et hus med omløpshull, er konfigurert for å være koblet til en rørledning for tilførsel av pumpet væske til pumpeinntaket i henhold til oppfinnelsen med en aksel installert i huset med evnen til å rotere og koble den ene endeakselen med akselen på inngangsmodulen eller gassutskilleren, og den andre enden av akselen med akselen til den elektriske pumpen, mens bypass -hullene er plassert i den trinnvise delen av huset i en vinkel mot ventilens sentrale akse i strømningsretningen til det produserte fluidet, er en tilbakeslagsventil installert i hvert bypass-hull, inkludert et sete og et avstengningsventilelement installert i tilbakeslagsventilhus med evnen til å bevege seg.

Å gjøre bypass -åpningene i en vinkel mot ventilens sentralakse i retningen til den produserte væskestrømmen, gjør det mulig å redusere den hydrauliske motstanden til væsken som strømmer fra ringrommet gjennom ventilens bypass -åpninger i tilfelle tilstopping under den innløpsmodulen som er plassert eller gassutskiller, som øker pumpehodet, produktiviteten og øker påliteligheten til ventiloperasjonen. forhindrer avbrudd i pumpestrømmen, noe som øker MTBF for ESP -installasjonen.

Installasjon av tilbakeslagsventiler i bypass-åpningene gjør det mulig å øke følsomheten til ventilaktiveringen når trykket i det ringformede rommet stiger, noe som øker ventilens hastighet og pålitelighet, og forhindrer at pumpen stopper.

Monteringen av ventilhuset, som består av to deler, forbedrer betingelsene for montering / demontering av ventilen, noe som øker ventilens vedlikeholdsevne.

Installering av en akselstøtte i ventilhuset ved hjelp av en avtagbar forbindelse, for eksempel en gjenget, øker ventilens vedlikeholdsevne.

Ved å installere en tilbakeslagsventil i bypass -hullet ved hjelp av en avtagbar tilkobling, for eksempel ved hjelp av en gjeng, kan du raskt bytte eller reparere den.

Utformingen av tilbakeslagsventilens lukkeelement i form av en kule sikrer tetthet av tilbakeslagsventilen i lukket posisjon, og sikrer også når ventilen åpnes selvsentrering av ballen i ventillegemets hulrom. Punktkontakt mellom ballen og kroppen når ballen beveger seg langs aksen til tilbakeslagsventilen, tillater ikke at den setter seg fast i kroppen, noe som øker påliteligheten til omløpsventilen som helhet.

Fjærbelastet tilbakeslagsventilkule i motsatt retning

påvirkningsretningen på kulen i væskestrømmen som kommer fra ringrommet gjør at ventilen kan brukes i både horisontale og skrå brønner, noe som utvider funksjonaliteten til ventilen.

Utførelse av omløpsventilen i form av et uavhengig produkt, med forbindelseselementer på kroppen og i begge ender av akselen, for eksempel splined koblinger for tilkobling til akselen til inngangsmodulen eller gassutskilleren og en pumpe, øker enkel betjening og vedlikehold av ventilen.

Figur 2.2 viser en generell oversikt over bypassventilen for en nedsenkbar sentrifugal elektrisk pumpe. Omløpsventilen inneholder et trinnet legeme 1 med en åpning for passering av væske 2, for eksempel prefabrikkerte, inkludert den øvre delen 3 og den nedre delen 4 av kroppen. Akselen 5 er installert i huset 1, spesielt festet i lagerstøtten 6, som de radielle glidelagrene 7. er montert i. Støtten 6 har kanaler 8 for passering av pumpevæsken. Lagerstøtten 6 er festet i huset 1 ved hjelp av en avtagbar forbindelse, for eksempel en gjeng. I enden av akselen 5 er splintkoblinger 9 og 10 installert for å forbinde akselen 5 med akselen på inngangsmodulen eller gassutskilleren og akselen til ESP -pumpen (ikke vist). I den trinnvise delen av huset 1 er det overløpshull 11 plassert i en vinkel mot ventilens sentralakse i strømningsretningen til det produserte fluidet. En tilbakeslagsventil 12 er installert i hvert omløpshull 11. Tilbakeslagsventilen 12 inneholder et ventilpar som inkluderer et sete 13 og et fjærbelastet lukkeelement (kule) 15 montert i et hull 16 i kroppen 17 på tilbakeslagsventilen 12 med evnen til å bevege seg. Tilbakeslagsventilene 12 er installert i overløpsåpningene 11 ved hjelp av for eksempel en gjenget forbindelse.

Figur 2.2 - Omløpsventil

Kroppen 1 inneholder en tilkoblingsflens 18 med hull 19 for fester, som gjør at omløpsventilen kan monteres på en innløpsmodul (ikke vist). Hylsteret 1 er utstyrt med fester (pinner) 20 for tilkobling til ESP -pumpehuset.

Når pumpeenheten slås på, kommer formasjonsvæsken, som er under trykket fra væskekolonnen i brønnen, fra innløpsmodulen eller gassutskilleren (ikke vist), gjennom hull 2 ​​inn i omløpsventilen, passerer gjennom kanalene 8 på lagerstøtten 6 og går inn i ESP -inntaket. I dette tilfellet presses kulen 15 på tilbakeslagsventilen 12 mot setet 13 av fjæren 14, noe som utelukker tilførsel av formasjonsfluid fra det ringformede rommet gjennom omløpshullene 11 inn i omløpsventilen og følgelig inntaket av ESP -pumpen. Ved delvis eller fullstendig tilstopping av innløpsmodulen eller gassutskilleren (ikke vist) med partikler av mekaniske urenheter, oppstår det en økning i trykkfallet mellom trykket til væsken utenfor og væsken i bypassventilens indre hulrom. I dette tilfellet skjer åpningen av tilbakeslagsventilen 12, der kulen 15 beveger seg fra setet 13 og komprimerer fjæren 14 på tilbakeslagsventilen 12. Formasjonsfluidet gjennom åpningen 16 til tilbakeslagsventilen 12 strømmer fra ringformet plass inn i omløpsventilens kropp 1 og videre, som passerer gjennom kanalene 8 på lagerstøtten 6, forlater ventilen og kommer inn i pumpeinntaket og gir den væske for å fortsette driften, noe som forhindrer at den elektriske pumpen stopper.

2.2 Patentstudieomløpsventil

Formålet med patentstudien er å forbedre bypassventilen for en nedsenkbar sentrifugal elektrisk pumpe (patent nr. 2480630, F04D15 / 02, F04D13 / 10).

Et av hovedelementene i omløpsventilen (figur 2.2) er en tilbakeslagsventil, som tjener til å tilføre formasjonsvæske ved delvis eller fullstendig tilstopping av innløpsmodulen eller gassutskilleren med partikler av mekaniske urenheter. Ulempen med denne konstruksjonen er hurtig tilstopping av tilbakeslagsventilen på grunn av inntrengning av store partikler i tilbakeslagsventilåpningen. Dette problemet er veldig relevant for slitesterke elektriske nedsenkbare pumper. Løsningen er å installere et mottakende filtreringsnett 13 (figur 2.3) på banen for formasjonsvæskebevegelse inn i tilbakeslagsventilen 1, som tjener til å filtrere fra store mekaniske partikler. Denne konstruktive implementeringen vil øke driftstiden til omløpsventilen ved normal drift, og dermed levetiden til pumpen.

Installasjonen av omløpsventilen i den vurderte designen er komplisert på grunn av fraværet av et spor for installasjon i heismonteringsklemmen. Løsningen er å kutte et spor i området på hodet 5 på omløpsventilen, noe som vil forenkle installasjonsprosessen, øke hastigheten og gjøre den lik installasjonsprosessen for andre pumpeseksjoner.

Figur 2.3 - Oppgradert bypassventil

I den moderniserte utformingen av omløpsventilene er de øvre 9 og nedre 10 dekslene laget, som tjener til å beskytte det indre hulrommet mot forurensning under lagring og transport.

Ulempen med denne utformingen av den moderniserte enheten er den økte totale størrelsen i aksial retning i forhold til patentet som vurderes.

3 . Enheten og prinsippet for drift av pumpen

ESP -enheten består av en nedsenkbar pumpeenhet (en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse og en pumpe), en kabelledning (rund og flat kabel med kabelinnføringshylse), en rørstreng, brønnhodeutstyr og elektrisk elektrisk utstyr: en transformator og en kontrollstasjon (eller en kompleks enhet) ...

En nedsenkbar pumpeenhet, bestående av en pumpe og en elektrisk motor med hydraulisk beskyttelse, senkes ned i brønnen på slangen. Kabellinjen gir strøm til elmotoren. Kabelen er festet til slangen med metallbelter.

Langs pumpens og beskytterens lengde er kabelen flat, festet til dem med metallbelter og beskyttet mot skade av foringsrør eller klemmer.

Kontroll- og tømmeventiler er installert over pumpene. Pumpen pumper væske fra brønnen og leverer den til overflaten gjennom rørstrengen. Brønnhodeutstyret gir fjæring på rørflensens flens med en elektrisk pumpe og kabel, tetting av rør og kabler, samt drenering av væske inn i strømningsledningen.

Senkbar pumpe, sentrifugal, seksjonell, flertrinns. Senkbar elektrisk motor, trefaset, asynkron, oljefylt med ekornburrotor. Den hydrauliske beskyttelsen til den elektriske motoren består av en beskytter og en kompensator. To-kammerbeskytter med gummimembran og mekaniske akseltetninger, kompensator med gummimembran. Tre-kjerne kabel med polyetylen isolasjon.

Transformatoren leverer den nødvendige spenningen til den nedsenkbare elektriske motoren, kontrollstasjonen er designet for å kontrollere den nedsenkbare elektriske pumpen og slå av hele installasjonen når den er koblet fra normal drift.

Den nedsenkbare pumpen, den elektriske motoren og den hydrauliske beskyttelsen er forbundet med flenser og pinner. Akslene til pumpen, motoren og beskytteren har splines i endene og er forbundet med splined koblinger.

Den nedsenkbare sentrifugalpumpen skiller seg ikke i driftsprinsippet fra konvensjonelle sentrifugalpumper som brukes til pumping av væsker. Forskjellen er at den er seksjonell, flertrinns, med en liten diameter på arbeidstrinn - løpehjul og styrevinger. Hovedsakelig for oljeindustrien inneholder nedsenkbare pumper 130 til 415 trinn.

En sentrifugalpumpe er en enkel hydraulisk maskin designet for å løfte og transportere væske fra et sted til et annet gjennom en rørledning. Pumpen består hovedsakelig av en skovlhjul, en styrevinge, en aksel og et foringsrør.

Pumpens driftsprinsipp, med en viss forenkling, kan tenkes slik: væsken som suges inn gjennom filteret og sugeventilen strømmer gjennom grenrøret til bladene på det roterende hjulet, under virkning som den får fart på og press. Den nedsenkbare pumpen har mange trinn, og denne prosessen gjentas i hvert trinn, og får høy hastighet og trykk. Den kinetiske energien til væsken omdannes til trykk i spiralkanalen. Ved pumpens utløp samles væskestrømmen og ledes til rørstrengen.

Pumpens hovedparametere er: strømningshastighet, hode, sugehodet, strømforbruk og effektivitet. Pumpeparametere indikerer når den kjører på vann.

3.1 Pumpelayout

Senkbare elektriske sentrifugalpumper er konstruert i henhold til snittprinsippet og består generelt av en innløpsmodul (MV), midtre seksjoner (CC), øvre seksjon (CB), tilbakeslag (CO) og avløpsventiler (figur 3.1, en). Med et høyt gassinnhold inkluderer pumpen en pumpemodul - gassutskiller (MNG) (figur 3.1, b). Designet gir alternativer for å fullføre pumpene med den nedre delen (CH), som har et mottaksgitter, mens inngangsmodulen er ekskludert fra pumpen (figur 3.1, c). Ved bruk av den nedre delen kan ikke gassutskilleren inkluderes i pumpen. Ved høyt gassinnhold kan en gassutskiller med et mottaksgitter (MNGN) inkluderes i pumpen (figur 3.1, d). Det er ikke behov for en inngangsmodul.

Pumper, avhengig av de tverrgående dimensjonene, produseres i tre grupper: 5, 5A og 6. Gruppen bestemmer konvensjonelt minste indre diameter på produksjonsstrengen, som er 123,7 mm for gruppe 5, 130 mm for 5A og 148,3 mm for 6. Diameteren til pumpehuset er henholdsvis 92, 103 og 114 mm.

Figur 3.1 - ESP -oppsett

3.2 Utforming av moduler og pumpedrift

Den nedsenkbare pumpen er montert fra MV-innløpsmodulen, MNG-pumpegassutskillermodulen, den midterste delen CC (en + fire), den øvre delen CB, som er forbundet med flenser med pinner og bolter.

Tilbakeslagsventilen er skrudd inn i fiskehodet på den øvre delen, dreneringsventilen er skrudd inn i tilbakeslagsventilen. Pumpen drives av en nedsenkbar elektrisk motor. Den pumpede væsken gjennom innløpsmodulen kommer inn i gassutskilleren, der den tilhørende gassen separeres, deretter i pumpeseksjonen, hvor det nødvendige trykket opprettes. Gjennom kontroll- og tømmeventilen kommer væsken inn i rørledningsrørstrengen. Tilbakeslags- og dreneringsventilene kan installeres over fiskehodet på pumpen med 6 ... 7 rør.

Inngangsmodulen brukes til å motta og grovt rengjøre pumpevæsken, for å koble seksjonene til motoren og overføre dreiemoment fra motorakselen til pumpeseksjonens aksler. Inngangsmodulen er vist i figur 3.2 og består av en sokkel 1, med hull for formasjonsfluidpassasjen, hvor akselen 2 roterer på glidelagre. Med tapper 5 er den øvre enden av modulen festet til den midterste delen av pumpen eller til pumpegassutskillermodulen. Den nedre flensen fester inntaksmodulen til beskytteren ved hjelp av tapper og muttere. I transport- og lagringsperioden lukkes inngangsmodulen med deksel 6 og 7.

Pumpe-gass separator modul (gass separator) er designet for å redusere det volumetriske innholdet av fri gass ved innløpet til pumpeseksjonen. MNG -gassutskilleren er vist i figur 3.3 og består av et rørformet legeme 1 med et hode 2, en sokkel 3 i endene og en aksel 4 med deler plassert i den. En mutter 5 er installert i karosseriet som fester en pakke med arbeidslegemer gjennom en stopper 6, et lager 7, en avstandshylse 8, styrevinger 9, 10 og en støttering 11. På akselen er det radiale lagerforinger 12, en splined kobling 19, snegl 13, et løpehjul 14, bøssinger 15, rutenett 16 og separatorer 17. En sub 18 presses inn i hodet 2 og danner en tverrstrømskobling med hodet, et perforert grenrør 20 festes utenfor hode, som fungerer som en ekstra separasjonsenhet.

I transport- og lagringsperioden lukkes gassutskilleren med dekslene 21 og 22.

Basen er festet til gassutskilleren med tapper og muttere til innløpsmodulen. Gassutskillerhodet er flenset til den midterste delen av pumpen og festet til det med pinner eller bolter. Akslene er koblet sammen med splined koblinger. Basen på gassutskilleren har en versjon med et mottaksgitter, i dette tilfellet er inngangsmodulen ikke nødvendig og gassskilleren er koblet direkte til beskytteren (MNGN -versjon).

Figur 3.3 - Pumpe -gass separator modul

Gassutskilleren fungerer som følger. Gass-væskeblandingen strømmer gjennom innløpsmodulen eller masken på gassutskillerens base på skruen og videre til arbeidselementene. På grunn av oppkjøpet av trykk kommer gass-væskeblandingen inn i det roterende kammeret i separatoren, utstyrt med radiale ribber, hvor gassen under virkning av sentrifugalkrefter separeres fra væsken. Videre kommer væsken fra periferien av separatorkammeret inn gjennom spaltene i suben til pumpeinntaket, og den separerte gass-væskeblandingen kommer inn i hulrommet i det perforerte forgreningsrøret, hvor ytterligere separasjon av gass og væske finner sted. Denne væsken strømmer ut gjennom åpningene til grenrøret, strømmer fra utsiden langs gassutskillerlegemet og kommer igjen inn i innløpet. Dette reduserer innholdet av gass i blandingen som kommer inn gjennom innløpsmodulen til gassutskilleren. Gass slippes ut gjennom det perforerte forgreningsrøret inn i ringrommet. Gassutskillere MNG (K) 5, MNGN (K) 5 brukes med pumper med en kapasitet på opptil 250 m3 / dag, og MNG (K) 5A, MNGN (K) 5A - med pumper med en kapasitet på opptil 400 m3 / dag.

Den midterste delen er vist i figur 3.4 og er hoveddelen av pumpen. Den midterste delen består av et hus 1, en aksel 2, en pakke med trinn (løpehjul 3 og styrevinger 4), et øvre lager 5, et nedre lager 6, mellomlagre 17, en øvre aksial støtte 7, et hode 8, en sokkel 9, to ribber 10, gummiringer 11, 13, splintkobling 14 og deksel 15 og 16. Impeller og styrevinger er installert i serie. Styreskovlene i huset strammes av det øvre lageret og sokkelen og er stasjonære under drift. Løpehjulene sitter gjennom en nøkkel på en aksel som driver dem til rotasjon. Når hjulene roterer, mottar pumpevæsken en økning i trykket fra trinn til trinn.

De øvre mellomliggende 5 og nedre 6 lagrene er radiale lagre på akselen, og den øvre aksiale støtten 7 oppfatter belastningene som virker langs akselen til akselen. Gummiringer 11 forsegler det indre hulrom i seksjonen mot lekkasjer fra pumpe- og innløpsmodulen.

Spline clutch 14 brukes til å koble til akselen til den forankrede delen eller innløpsmodulen eller gassutskilleren eller -beskyttelsen og overfører rotasjon fra en aksel til en annen. I transport- og lagringsperioden er seksjonen stengt med lokk.

Ribber 10 er designet for å beskytte den elektriske kabelen som befinner seg mellom dem mot mekanisk skade på veggen i foringsrørene når pumpen senkes og løftes. Ribbene er festet til bunnen av seksjonen med en bolt og mutter.

Tilbakeslagsventilen, vist i figur 3.5, er designet for å forhindre omvendt rotasjon av pumpehjulene under påvirkning av væskesøylen i trykkrørledningen når pumpen stopper og for å lette omstarten; den brukes til å sette rørstrengen under trykk etter å ha kjørt enheten inn i brønnen.

Tilbakeslagsventilen består av et legeme 1, på den ene siden som det er en innvendig konisk gjenge for tilkobling av en dreneringsventil, og på den andre siden er det en ekstern konisk gjenge for skruing i fiskehodet på den øvre seksjonen. Inne i karosseriet er det et gummiert sete 2, som platen hviler på. Platen har mulighet for aksial bevegelse i styrehylsen 4. Under påvirkning av strømmen av den pumpede væsken stiger platen og åpner derved ventilen . Når pumpen stopper, senkes skiven ned på setet under påvirkning av væskesøylen i trykkrøret, ventilen lukkes.

Figur 3.5 - Tilbakeslagsventil

Avløpsventilen er vist i figur 3.6 og er designet for å tømme væske fra trykkrørledningen (rørstrengen) når pumpen løftes fra brønnen. Avløpsventilen består av et karosseri 1, på den ene siden som det er en innvendig konisk tråd for tilkobling til slangen, med en nominell diameter på 73 mm, og på den andre siden en ekstern konisk gjenge for skruing i sjekken ventil.

Figur 3.6 - Avløpsventil

En choke 2 er skrudd inn i karosseriet, som er forseglet med en gummiring 3. Før pumpen løftes ut av brønnen, blir enden av choken, plassert i det indre hulrommet i ventilen, slått av (brutt av) av et spesialverktøy, og væsken fra rørstrengen strømmer ut gjennom hullet i choken inn i ringrommet. I transport- og lagringsperioden er tilbakeslagsventilen stengt med deksler 4 og 5. Nedsenkbare elektriske motorer som brukes til å drive sentrifugalpumper, asynkrone med ekornburrotorer, oljefylte. Ved en nåværende frekvens på 50 Hz er den synkrone akselhastigheten 3000 o / min. Motorene, så vel som pumper, har små diametre, som er forskjellige for brønner med foringsrør på 140, 146 og 168 mm. Samtidig kan effekten nå 125 kW. I denne forbindelse er motorene noen ganger mer enn 8 m lange.

For å beskytte den elektriske motoren mot å komme inn i dens indre hulrom i formasjonsvæske, for å kompensere for endringer i volumet av olje i motoren når den varmes og avkjøles, samt for å unngå oljelekkasje gjennom lekkasjer, en hydraulisk beskyttelse (beskytter) benyttes.

Den hydrauliske beskyttelsen er plassert mellom motoren og pumpen, og skaper et overtrykk, samtidig som den gir tykk olje til kjertelen til sentrifugalpumpen, noe som forhindrer lekkasje av det produserte væsken.

Elektrisitet tilføres den nedsenkbare motoren via en spesiell pansret kabel. Hoveddelen av kabelen har et sirkulært tverrsnitt. En flat kabel legges over den nedsenkbare enheten (pumpe, hydraulisk beskyttelse, motorhode), som tilsvarer den nødvendige diametriske dimensjonen til enheten.

Lignende dokumenter

Formål og tekniske data for nedsenkbare sentrifugalpumpeanlegg, deres typer. Analyse av nødfondet for NGDU "Lyantorneft". Hydraulisk beskyttelse av den elektriske motoren, designet for å forhindre at formasjonsvæske trenger inn i det indre hulrommet.

avhandling, lagt til 31.12.2015


Ytelsesindikatorer for borehullets elektriske pumpeenhet. Brønnparametere: statisk og dynamisk væskenivå, reduksjon i væskenivå, strømningshastighet og spesifikk strømningshastighet for brønnen. Klargjøring av den elektriske pumpen for bruk.

semesteroppgave, lagt til 25.07.2014


Hydraulisk beregning av et system for å løfte olje fra en brønn med en nedsenkbar sentrifugalpumpe. Plotte det nødvendige trykket og bestemme driftspunktet. Valg av en nedsenkbar elektrisk sentrifugalpumpe, ny beregning av dens egenskaper for en tyktflytende væske.

semesteroppgave, lagt til 13.02.2013


Karakteristisk for en nedsenkbar pumpe som er nedsenket under nivået av pumpet væske. Analyse av nedsenkbare og stangløse nedsenkbare pumper. System dekomponering perfeksjonskoeffisient. Kjennskap til hovedtyper av nedsenkbare pumper.

semesteroppgave lagt til 18.12.2011


Konseptet med et oljereservoar. Kilder til reservoarenergi. Væsketilførsel til en perforert brønn. Utviklingsmoduser for oljefelt. Godt bunnutstyrsdesign. Syrebehandling av terrigenous reservoarer. Perforeringsteknikk.

presentasjon lagt til 24.10.2013


Senkbar sentrifugal modulær pumpe, dens designfunksjoner og formål, hovedfordeler og ulemper. Analyse av årsakene til for tidlig svikt i brønnbestanden utstyrt med ESP. Vedlikeholds- og driftsregler for pumpen.

semesteroppgave, lagt til 26.02.2015


Drift av gassbrønner, metoder og verktøy for å diagnostisere problemer som følge av væskeansamling. Vannkjegledannelse; kilde til væske; måling av trykk langs brønnhullet som en metode for å bestemme væskenivået i røret.

abstrakt, lagt til 17.05.2013


God drift med sentrifugale nedsenkbare pumper. Senkbare moduler for sentrifugalpumpe, type ЭЦНД. Installasjon av PCEN for spesielle formål og bestemmelse av dybden på fjæringen. Elementer av elektrisk utstyr til installasjonen og nedsenkbar pumpeenhet.

avhandling, lagt til 27.02.2009


Historien om utviklingen av oljefeltet Priobskoye. Geologiske egenskaper: produktive lag, akviferer. Dynamikk av utviklingsindikatorer og brønnlager. Valg av installasjon av en elektrisk sentrifugalpumpe. Beregning av kapitalkostnader.

avhandling, lagt til 26.02.2015


Teknisk beskrivelse, enhet og driftsprinsipp for pumpen CNSM 60-99. Installasjonsprosedyre og forberedelse til arbeidet. Bruksanvisning og sikkerhetstiltak. Typiske funksjonsfeil og metoder for eliminering av dem. Vibrasjonsdiagnostikk, justering av pumpeenhet.

Nedhulls sentrifugalpumper er flertrinnsmaskiner. Dette skyldes først og fremst de små verdiene av trykket som skapes av ett trinn (løpehjul og føringsvinge). På sin side bestemmes små verdier av hodet til ett trinn (fra 3 til 6-7 m vannsøyle) av små verdier av løpehjulets ytre diameter, begrenset av den indre diameteren på foringsrøret og dimensjonene til utstyret i borehullet som brukes - kabel, nedsenkbar motor, etc.

Utformingen av en borehulls sentrifugalpumpe kan være konvensjonell og slitesterk, i tillegg til økt korrosjonsbestandighet. Diameterene og sammensetningen av pumpeenheter er i utgangspunktet de samme for alle pumpeversjoner.

En konvensjonell borehullssentrifugalpumpe er designet for å trekke ut væske fra en brønn med et vanninnhold på opptil 99%. Mekaniske urenheter i den utpumpede væsken bør ikke være mer enn 0,01 masse% (eller 0,1 g / l), mens hardheten til mekaniske urenheter ikke bør overstige 5 poeng ifølge Mohs; hydrogensulfid - ikke mer enn 0,001%. I henhold til kravene i de tekniske spesifikasjonene til produsentene, bør innholdet av fri gass ved pumpeinntaket ikke overstige 25%.

Den korrosjonsbestandige sentrifugalpumpen er designet for å fungere med opptil 0,125% hydrogensulfid (opptil 1,25 g / l) i det pumpede formasjonsvæsken. Slitesterk design lar deg pumpe ut væske med et innhold av mekaniske urenheter på opptil 0,5 g / l.

Trinnene er plassert i boringen av det sylindriske legemet i hver seksjon. En seksjon av pumpen kan romme fra 39 til 200 trinn, avhengig av installasjonshøyden. Maksimalt antall trinn i pumpene når 550 stykker.

Ris. 6.2. Diagram over en borehulls sentrifugalpumpe:

1 - ring med segmenter; 2,3 - glatte skiver; 4,5 - støtdempere; skiver; 6 - øvre støtte; 7 - lavere støtte; 8 - fjærring for akselstøtte; 9 - avstand ermet; 10 -utgangspunkt; 11 - splined kobling.

Modulær ESP

For å lage høytrykks borehullssentrifugalpumper i pumpen, er det nødvendig å installere mange trinn (opptil 550). Samtidig kan de ikke plasseres i ett hus, siden lengden på en slik pumpe (15-20 m) gjør det vanskelig å transportere, installere på en brønn og produsere foringsrøret.

Høytrykkspumper består av flere seksjoner. Kroppslengden i hver seksjon er ikke mer enn 6 m. Kroppsdelene til de enkelte seksjonene er forbundet med flenser med bolter eller pinner, og akslene er forbundet med splintkoblinger. Hver pumpeseksjon har en øvre aksial akselstøtte, en aksel, radial akselstøtter og trinn. Bare den nedre delen har et mottaksgitter. Fiskehode - bare pumpedelen. Høytrykkspumpeseksjoner kan være mindre enn 6 m lange (vanligvis er lengden på pumpekroppen 3,4 og 5 m), avhengig av antall trinn som må plasseres i dem.

Pumpen består av en innløpsmodul (fig. 6.4), en seksjonsmodul (modul-seksjoner) (fig. 6.3), en toppmodul (fig. 6.3), kontroll- og tømmeventiler.

Det er tillatt å redusere antall modul-seksjoner i pumpen, henholdsvis, ved å utstyre den nedsenkbare enheten med en motor med nødvendig effekt.

Tilkoblingene mellom modulene og inngangsmodulen med motoren er flenset. Tilkoblingene (bortsett fra tilkoblingen av inngangsmodulen til motoren og inngangsmodulen med gassutskilleren) er forseglet med gummiringer. Tilkoblingen av akselen til modul-seksjonene til hverandre, moduldelen med akselen på inngangsmodulen, akselen til inngangsmodulen med akselen til den hydrauliske beskyttelsen til motoren utføres ved hjelp av splined koblinger.

Akslene til moduldelene til alle grupper av pumper med samme kroppslengder på 3,4 og 5 m er enhetlige. For å beskytte kabelen mot skade under heising, er avtagbare stålribber plassert på basene til moduldelen og modulhodet. Utformingen av pumpen tillater bruk av pumpegass-separatormodulen uten ytterligere demontering, som er installert mellom inngangsmodulen og moduldelen.

Tekniske egenskaper for noen standardstørrelser på ESPer for oljeproduksjon, produsert av russiske firmaer i henhold til tekniske forhold, er presentert i tabell 6.1 og fig. 6.6.

Trykkkarakteristikken til ESP, som det kan sees i figurene ovenfor, kan enten være med en fallende venstre gren av karakteristikken (lavstrømspumper), monotont fallende (hovedsakelig for mediumstrømningsanlegg), og med et variabelt tegn av derivatet. Denne egenskapen finnes hovedsakelig i høystrømspumper.

Effektegenskapene til nesten alle ESP-er har et minimum ved nullstrøm (den såkalte "lukkede ventilmodusen"), noe som krever bruk av en tilbakeslagsventil i rørstrengen over pumpen.

Arbeidsdelen av ESP -karakteristikken, anbefalt av produsentene, faller veldig ofte ikke sammen med arbeidsdelen av egenskapene som bestemmes av de generelle pumpeteknikkene. I sistnevnte tilfelle er grensene for arbeidsdelen av karakteristikken verdiene for innmatinger i (0,7-0,75) Q o og (1.25-1.3Q 0, hvor Q 0 er pumpestrømmen i optimal driftsmodus, dvs. ved maksimal effektivitetsverdi.

Senkbare motorer

Den nedsenkbare elektriske motoren (SEM) er en spesiell designmotor og er en asynkron to-polet vekselstrømsmotor med en ekorn-burrotor. Motoren er fylt med olje med lav viskositet, som utfører funksjonen til å smøre rotorlagrene, fjerne varme til veggene i motorhuset, som vaskes av strømmen av brønnprodukter.

Den øvre enden av motorakselen er suspendert på en sklihæl. Seksjonell motorrotor; seksjonene er montert på motorakselen, laget av transformatorjernplater og har spor som aluminiumsstenger er satt inn i, kortsluttet på begge sider av seksjonen med ledende ringer. Akselen støttes av lagre mellom seksjonene. I hele lengden har motorakselen et hull for oljesirkulasjon inne i motoren, som også utføres gjennom statorsporet. Det er et oljefilter nederst på motoren.

Lengden og diameteren på motoren bestemmer motorens effekt. Rotasjonshastigheten til motorakselen avhenger av frekvensen av strømmen; ved en vekselstrømfrekvens på 50 Hz er synkronhastigheten 3000 o / min. Senkbare elektriske motorer er merket med indikasjon på effekt (i kW) og karosseriets ytterdiameter (mm), for eksempel SEM 65-117 - en nedsenkbar elektrisk motor med en effekt på 65 kW og en ytterdiameter på 117 mm . Den nødvendige motoren til den elektriske motoren avhenger av strømningshastigheten og hodet til den nedsenkbare sentrifugalpumpen og kan nå hundrevis av kW.

Moderne nedsenkbare elektriske motorer er utstyrt med systemer av sensorer for trykk, temperatur og andre parametere, registrert på dybden av enhetens nedstigning, med overføring av signaler via en elektrisk kabel til overflaten (kontrollstasjon).

Motorer med en kapasitet på mer enn 180 kW med en diameter på 123 mm, mer enn 90 kW med en diameter på 117 mm, 63 kW med en diameter på 103 mm og en effekt på 45 kW med en diameter på 96 mm er seksjonelle.

Seksjonsmotorer består av øvre og nedre seksjoner, som kobles sammen når motoren er installert i brønnen. Hver seksjon består av en stator og en rotor, hvis utforming ligner på en enkelt seksjon elektrisk motor. Den elektriske tilkoblingen av seksjonene til hverandre er seriell, intern og utføres ved hjelp av 3 terminaler. Tetning av tilkoblingen er sikret med en tetning ved sammenføyning av seksjonene.

For å øke strømningen og trykket i arbeidstrinnet til sentrifugalpumpen, brukes hastighetsregulatorer. Hastighetsregulatorer tillater pumping av mediet i et større volum enn det er mulig med konstant hastighet, samt jevn kontrollert oppstart av en nedsenkbar asynkron motor med begrensende startstrømmer på et gitt nivå. Dette øker påliteligheten til ESP ved å redusere de elektriske belastningene på kabelen og motorviklingen ved oppstart av enhetene, og forbedrer også arbeidsforholdene til formasjonen ved start av brønnen. Utstyret tillater også, sammen med telemetrisystemet som er installert i ESP, å opprettholde et gitt dynamisk nivå i brønnen.

En av metodene for å regulere rotasjonsfrekvensen til ESP -rotoren er å regulere frekvensen til den elektriske strømmen som forsyner den nedsenkbare motoren.

Utstyret for å sikre denne reguleringsmetoden er utstyrt med kontrollstasjonene til den russiske produksjonen SORS-1 og IRBI 840.

Vanntetting

For å øke ytelsen til en nedsenkbar elektrisk motor er den pålitelige driften av hydrobeskyttelsen av stor betydning, som beskytter den elektriske motoren fra å komme inn i dens indre hulrom i formasjonsvæsken og kompenserer for endringen i volumet av olje i motoren når den er oppvarmet og avkjølt, samt når olje lekker gjennom lekkende elementkonstruksjoner. Formasjonsvæske, som kommer inn i den elektriske motoren, reduserer oljens isolerende egenskaper, trenger gjennom isolasjonen av viklingstrådene og fører til en kortslutning av viklingen. I tillegg er smøring av motoraksellagrene svekket.

For øyeblikket er vannbeskyttelse av type G utbredt i Russland.

Type G vannbeskyttelse består av to hovedmonteringsenheter: en beskytter og en kompensator.

Hovedvolumet til hydrobeskyttelsesenheten, dannet av den elastiske posen, er fylt med flytende olje. Gjennom tilbakeslagsventilen oppfatter posens ytre overflate trykket til brønnproduktet på dybden av den nedsenkbare enheten. Således er trykket i den elastiske posen fylt med flytende olje lik nedsenkningstrykket. For å skape overtrykk inne i denne posen, er det et løpehjul på slitebanen. Flytende olje gjennom et system av kanaler under for høyt trykk kommer inn i den elektriske motorens indre hulrom, noe som forhindrer inntrengning av brønnprodukter i den elektriske motoren.

Kompensatoren er designet for å kompensere for oljemengden inne i motoren når temperaturen på den elektriske motoren endres (oppvarming og kjøling) og er en elastisk pose fylt med flytende olje og plassert i huset. Kompensatorlegemet har åpninger som kommuniserer posens ytre overflate med brønnen. Posens indre hulrom er koblet til den elektriske motoren, og det ytre hulrommet er koblet til brønnen.

Når oljen avkjøles, reduseres volumet, og brønnvæsken gjennom hullene i kompensatorlegemet kommer inn i gapet mellom posens ytre overflate og den indre veggen i kompensatorlegemet, og skaper derved betingelser for fullstendig fylling av det indre hulrom i den nedsenkbare elektriske motoren med olje. Når oljen varmes opp i den elektriske motoren, øker volumet, og oljen strømmer inn i det indre hulrommet i kompensatorposen; i dette tilfellet presses brønnvæsken ut fra gapet mellom posens ytre overflate og husets indre overflate gjennom hullene inn i brønnen.

Alle husene til elementene i den nedsenkbare enheten er forbundet med hverandre med flenser med tapper. Akslene til den nedsenkbare pumpen, den hydrauliske beskyttelsesenheten og den nedsenkbare elektriske motoren er sammenkoblet med splintkoblinger. Dermed er ESP nedsenkbar enhet et kompleks av komplekse elektriske, mekaniske og hydrauliske enheter med høy pålitelighet, som krever høyt kvalifisert personell.

Kontroller og tøm ventiler

Tilbakeslagsventilen brukes for å forhindre omvendt rotasjon (turbinmodus) av pumpens rotor under påvirkning av væskesøylen i rørstrengen under nedleggelser og for å lette omstart av pumpeenheten. Stopp av den nedsenkbare enheten forekommer av mange årsaker: strømbrudd i tilfelle en ulykke på kraftledningen; nedleggelse på grunn av aktivering av SEM -beskyttelsen; avstengning under periodisk drift osv. Når den nedsenkbare enheten stopper (de-energizes), begynner væskesøylen fra røret å strømme gjennom pumpen inn i brønnen, og spinner pumpeakselen (og dermed akselen til den nedsenkbare elektriske motoren) i motsatt retning.

Hvis strømforsyningen gjenopptas i løpet av denne perioden, begynner SEM å rotere i retning fremover og overvinne en enorm kraft. Startstrømmen til SEM i dette øyeblikket kan overskride de tillatte grensene, og hvis beskyttelsen ikke fungerer, vil den elektriske motoren svikte. Avløpsventilen er designet for å tappe væske fra rørstrengen når pumpeenheten løftes fra brønnen. Tilbakeslagsventilen er skrudd inn i pumpehodemodulen og dreneringsventilen er skrudd inn i tilbakeslagsventilhuset. Det er tillatt å installere ventiler over pumpen, avhengig av verdien av gassinnholdet i rutenettet til pumpens inntaksmodul.

I dette tilfellet må ventilene være plassert under skjøten på hovedkabelen med skjøteledningen, siden ellers vil pumpens transversale dimensjon overstige den tillatte.

Tilbakeslagsventiler til pumpene 5 og 5A er designet for enhver strømning, gruppe 6 - for gjennomstrømning opptil 800 m 3 / dag inkludert. Strukturelt er de de samme og har en koblingstråd og en glatt slange med en diameter på 73 mm. Tilbakeslagsventilen for pumper i gruppe 6, designet for en strømningshastighet på mer enn 800 m 3 / dag, har en koblingsgjenge og et rør av et glatt rør med en diameter på 89 mm.

Avløpsventilene har samme gjeng som tilbakeslagsventilene. I prinsippet er en dreneringsventil en hylse, inn i sideveggen som et horisontalt kort bronserør (nippel) er satt inn i, forseglet fra den indre enden. Hullet i denne ventilen åpnes med en metallstang på 35 mm i diameter og 650 mm i lengde som faller ned i røret fra overflaten. Stangen, som treffer beslaget, bryter den av i hakket og åpner hullet i ventilen.

Som et resultat strømmer væsken inn i produksjonshuset. Det anbefales ikke å bruke en slik dreneringsventil hvis installasjonen bruker en skrape for å fjerne voks fra rørene. Hvis ledningen som skraperen går ned på, går i stykker, faller den og bryter choken, en spontan bypass av væske inn i brønnen oppstår, noe som fører til behovet for å løfte enheten. Derfor brukes også dreneringsventiler av andre typer, som aktiveres ved å øke trykket i rørene, uten å senke metallstangen.

Transformatorer

Transformatorene er designet for å levere strøm til nedsenkbare sentrifugalpumpeanlegg fra et vekselstrømnett med en spenning på 380 eller 6000 V og en frekvens på 50 Hz. Transformatoren øker spenningen slik at motoren ved inngangen til viklingen har en gitt nominell spenning. Driftsspenningen til motorene er 470-2300 V. I tillegg tas spenningsfallet i en lang kabel (fra 25 til 125 V / km) i betraktning.

Transformatoren består av en magnetisk krets, høy spenning (HV) og lav spenning (LV) viklinger, en tank, et deksel med innganger og en ekspander med en tørketrommel, en bryter. Transformatorer er laget med naturlig oljekjøling. De er designet for utendørs installasjon. På høysiden av transformatorviklingene er det 5-10 kraner, som sikrer tilførsel av optimal spenning til elmotoren. Oljen som fyller transformatoren har en nedbrytningsspenning på 40 kV.

Kontrollstasjon

Kontrollstasjonen er designet for å kontrollere drift og beskyttelse av ESP og kan operere i manuelle og automatiske moduser. Stasjonen er utstyrt med de nødvendige kontroll- og målesystemene, automatiske enheter, alle slags reléer (maksimum, minimum, mellomliggende reléer, etc.). I tilfelle unormale situasjoner utløses de tilhørende beskyttelsessystemene og enheten slås av.

Kontrollstasjonen er laget i en metallboks, kan installeres utendørs, men er ofte plassert i en spesiell bod.

Kabellinjer

Kabellinjer er designet for å levere strøm fra jordoverflaten (fra komplette enheter og kontrollstasjoner) til en nedsenkbar elektrisk motor.

Det stilles ganske strenge krav til dem - lave elektriske tap, små diametrale dimensjoner, gode dielektriske egenskaper til isolasjon, varmebestandighet mot lave og høye temperaturer, god motstand mot formasjonsvæske og gass, etc.

Kabellinjen består av en hovedforsyningskabel (rund eller flat) og en tilkoblet flat forlengelseskabel med kabelgjennomføring.

Tilkoblingen av hovedkabelen til forlengelseskabelen er utstyrt med et leddhylse i ett stykke (skjøte). Ved hjelp av skjøter kan også deler av hovedkabelen kobles til for å oppnå ønsket lengde.

Kabellinjen på hovedlengden har oftest et rundt eller nært trekantet tverrsnitt.

For å redusere diameteren på den nedsenkbare enheten (kabel + sentrifugalpumpe), er den nedre delen av kabelen flat.

Kabelen er produsert med polymerisolasjon, som påføres kabelkjernene i to lag. Tre isolerte ledere i kabelen er koblet sammen, dekket med en beskyttende bakside under rustningen og metallpanselen. Metallbåndet på rustningen beskytter isolasjonen av lederne mot mekaniske skader under lagring og drift, først og fremst ved senking og løfting av utstyr.

Tidligere ble pansrede kabler produsert med gummiisolasjon og en beskyttende gummislange. I brønnen var gummien imidlertid mettet med gass, og da kabelen ble løftet til overflaten, brøt gassen gummien og rustningen til kabelen. Bruken av plastkabelisolasjon gjorde det mulig å redusere denne ulempen betydelig.

Når det gjelder en nedsenkbar motor, ender ledningen med en plug-in hylse, som sikrer en tett forbindelse til motorens statorvikling.

Den øvre enden av kabellinjen passerer gjennom en spesiell enhet i brønnhodeutstyret, som sikrer tettheten i det ringformede rommet, og er koblet gjennom en terminalboks til den elektriske ledningen til kontrollstasjonen eller den komplette enheten. Terminalboksen er designet for å forhindre inntrengning av oljegass fra ledningen i kabellinjen til transformatorstasjoner, komplette enheter og skap på kontrollstasjoner.

Kabellinjen i transport- og lagringstilstand ligger på en spesiell trommel, som også brukes til senking og løfting av installasjoner på brønner, for forebyggende og reparasjonsarbeid med en kabelledning.

Valget av kabellinjedesign avhenger av driftsforholdene til ESP -installasjonene, først og fremst av temperaturen i brønnproduksjonen. Ofte, i tillegg til reservoartemperaturen, brukes den beregnede verdien av nedgangen i denne temperaturen på grunn av temperaturgradienten, så vel som økningen i temperaturen i miljøet og selve nedihullsenheten på grunn av oppvarming av en nedsenkbar elektrisk motor og en sentrifugalpumpe. Temperaturstigningen kan være ganske betydelig og variere fra 20 til 30 ° C. Et annet kriterium for valg av kabeldesign er omgivelsestemperaturen, som påvirker ytelsen og holdbarheten til isolasjonsmaterialene til kabellinjer.

De viktige faktorene som påvirker valget av kabeldesign er egenskapene til formasjonsvæsken - korrosivitet, vannkutt, gass -olje -forhold.

For å opprettholde integriteten til kabelen og isolasjonen under utløsningsoperasjoner, er det nødvendig å feste kabelen på kolonnen. Slange. I dette tilfellet er det nødvendig å bruke festeanordninger nær seksjonen av endringen i kolonnediameteren, dvs. nær koblingen eller opprørt under tråden. Når du fester kabelen, er det nødvendig å sikre at kabelen sitter tett mot rørene, og i tilfelle du bruker en flat kabel, må du sørge for at kabelen ikke er vridd.

De enkleste enhetene for å feste kabler til rør og nedsenkbare pumpeenhet ESP -enheter er metallbelter med spenner eller klosser.

Forlengelseskabelen er festet til de nedsenkbare enhetene (nedsenkbar pumpe, beskytter og motor) på de stedene som er angitt i bruksanvisningen for denne typen utstyr; festing av forlengelseskabelen og hovedkabelen til slangen utføres på begge sider av hver rørkobling i en avstand på 200-250 mm fra den øvre og nedre enden av koblingen

Driften av ESP -installasjoner i avvikede og buede brønner krevde opprettelse av enheter for å feste kabler og beskytte dem mot mekanisk skade.

Det russiske foretaket ZAO "Izhspetstechnologia" (Izhevsk) har utviklet og produsert beskyttelsesutstyr (ZU), bestående av et karosseri og mekaniske låser (figur 6.9).

Denne enheten er installert på slangehylsen og har følgende tekniske egenskaper:

Gir enkel og pålitelig fiksering (aksial og radial) på slanger;

Holder og beskytter kabelen pålitelig, inkludert i nødssituasjoner;

Har ikke sammenleggbare elementer (skruer, muttere, splitter osv.), Som forhindrer dem i å komme inn i brønnen under installasjon og tur / retur-operasjoner;

Antar flere bruksområder;

Installasjon av enheten krever ikke montering av verktøy.

Blant de ledende selskapene i verden har Lasalle (Skottland) den største erfaringen innen utvikling, produksjon og drift av beskyttelsesutstyr for kabler (fig. 6.10).

Lasalles støpte støpsler i metall har følgende funksjoner:

Hastighet og enkel installasjon;

Egnethet for drift i høyt svovelbrønnhullsmiljø;

Mangel på løse elementer som kan falle ned i brønnen;

Gjenbrukbar.

Lasalle tilbyr beskyttere for beskyttelse av hovedkabelen (flat og rund) og forlengelseskabel i seksjonene av rørstrengen, den nedsenkbare enheten til installasjonen, kontroll- og dreneringsventilene.

En nedsenkbar asynkron elektrisk motor brukes til å drive en elektrisk sentrifugalpumpe, den elektriske motoren snur pumpeakselen som trinnene er plassert på.

Pumpens driftsprinsipp kan representeres som følger: væsken som suges gjennom inntaksfilteret kommer inn i bladene på det roterende løpehjulet, under virkning som det oppnår hastighet og trykk. For å konvertere kinetisk energi til trykkenergi, ledes væsken som forlater løpehjulet inn i stasjonære kanaler med variabelt tverrsnitt av arbeidsapparatet som er koblet til pumpehuset, deretter går væsken som forlater arbeidsapparatet inn i impelleren til neste trinn og syklusen gjentar seg. Sentrifugalpumper er designet for høye akselhastigheter.

Pumpen startes vanligvis med en lukket ventil på utløpsrøret (pumpen bruker minst strøm). Etter start av pumpen åpnes ventilen.

Ved utforming av nedsenkbare pumper for oljeproduksjon Det stilles spesielle krav til trinnene: til tross for sine begrensede dimensjoner, må de utvikle høye hoder, være enkle å montere og ha høy pålitelighet.

I flertrinns nedsenkbare pumper blir en scenekonstruksjon vedtatt med en "flytende", bevegelig fritt langs akselen, løpehjulet, festet bare med en nøkkel for å motta dreiemomentet. Den aksiale kraften som oppstår i hvert løpehjul overføres til den tilsvarende føringsskovlen og absorberes deretter av pumpehuset. Denne scenedesignet gjør det mulig å montere et stort antall løpehjul på en veldig tynn aksel (17 - 22 mm).

For å redusere friksjonskraften er styreskovlene utstyrt med en ringformet skulder nødvendig høyde og bredde, og løpehjulet - med en støtteskive (vanligvis laget av PCB). Sistnevnte, som også er en slags forsegling, bidrar til å redusere væskestrømmen inn i trinnene. Med tanke på at i noen driftsmoduser for pumpen (for eksempel ved oppstart med en åpen ventil, med Hst nær null), kan aksialkrefter rettes oppover og hjulene kan flyte, for å redusere friksjonskraften mellom den øvre skiven av løpehjulet og styrevingene, en mellomliggende skive laget av PCB, men mindre tykk.

Avhengig av arbeidsforholdene brukes forskjellige materialer til fremstilling av trinn. Vanligvis lages løpehjul og styrevinger fra nedsenkbare elektriske pumper ved støping av spesiallegeret støpejern, etterfulgt av maskinering. Tilstanden til overflatene og geometrien til strømningskanalene til løpehjulet og styrevinget påvirker scenens egenskaper vesentlig. Med en økning i grovhet, reduseres trykket og effektiviteten til scenen betydelig, derfor er det nødvendig å oppnå den nødvendige kvaliteten på overflatene til strømningskanalene når man støper arbeidsorganene til ESP.