Установки погружных винтовых электронасосов

Установки погружных винтовых сдвоенных электронасосов типа УЭВН5 предназначены для откачки из нефтяных скважин пластовой жидкости повышенной вязкости (до 1,103 м²/с) температурой 70^оС, с содержанием механических примесей не более 0.4 г/л, свободного газа на приеме насоса – не более 50 % по объему.

Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса (рисунок 14.1) состоит из насоса, электродвигателя с гидрозащитой, комплектного устройства, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода. В состав установок с подачами 63, 100 и 200 м³/сут входит еще и трансформатор, так как двигатели этих установок выполнены соответственно на напряжение 700 и 1000 В.

Установки выпускаются для скважин с условным диаметром колонны обсадных труб 146 мм.

С учетом температуры в скважине установки изготавливают в трех модификациях:

для температуры 30^оС (А);

для температуры 30 – 50^оС (Б);

для температуры 50 – 70^оС (В, Г).

В обозначении установок в зависимости от температуры добываемой жидкости введены буквы А, Б и В (Г). Например, УЭВН516-1200А.

Все установки комплектуют погружными двигателями типа ПЭД с гидрозащитой 1Г51.

Рисунок 14.1 – Установки погружного винтового сдвоенного электронасоса 1 – трансформатор; 2 – комплектное устройство; 3 – пояс крепления кабелей; 4 – НКТ; 5 – винтовой насос; 6 – кабельный ввод; 7 – электродвигатель с гидрозащитой.

Приводом винтовых насосов служит электродвигатель трехфазный, асинхронный, короткозамкнутый, четырехполюсный, погружной, маслонаполненный. Исполнение двигателя вертикальное, со свободным концом вала, направленным вверх. Принцип действия винтовых насосов заключается в том, что винт или винты насоса и его обойма образуют по своей длине ряд замкнутых полостей, которые при вращении винтов передвигаются от приема насоса к его выкиду. В начальный момент каждая полость сообщается с областью приема насоса, при продвижении вдоль оси насоса ее объем увеличивается, заполняясь перекачиваемой жидкостью, после чего становится полностью замкнутым.

У выкида объем полости сообщается с полостью нагнетания, постепенно уменьшается, а жидкость выталкивается в трубопровод.

Винтовые насосы могут быть с несколькими или с одним винтом. Для перекачивания нефти используются одновинтовые насосы. У одновинтового насоса замкнутая полость образуется одним металлическим винтом и резиновой обоймой. Винт имеет однозаходную плавную нарезку с весьма большим отношением длины витка к глубине нарезки (15 – 30). Обойма насоса имеет внутреннюю поверхность, соответствующую двухзаходному винту, у которого шаг винтовой поверхности равен удвоенному шагу винта насоса. Винт вращается вокруг своей оси и по окружности с радиусом, равным ее эксцентриситету.

Для увеличения долговечности насоса и прежде всего его основных деталей – винты и обоймы, работающих в условиях абразивного изнашивания, сочетающегося с коррозионным воздействием перекачиваемой жидкости, их изготавливают следующими: винт из стали с покрытием хромом, обойму – из маслотермостойкой резины с высоким сопротивлением абразивному изнашиванию.

Винтовой насос подвешивается в скважине на насосно-компрессорных трубах вместе с протектором, электродвигателем и токоподводящим кабелем. Все элементы электропривода у одновинтового насоса такие же, как у центробежного насоса.

На рис. 14.2 показан общий вид винтового насоса. Он имеет два рабочих, винта 4 и 7 и две обоймы 3 и 6. Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые сетки 2. Нагнетаемая жидкость поступает в полость между винтами и за обоймой 3 проходит к предохранительному клапану 1 и далее в насосно-компрессорные трубы. Привод насоса идет от двигателя через протектор 10, пусковую муфту 9 и вал 8. Шарнирные муфты 5 позволяют осям винтов вращаться по окружности с радиусом, равным эксцентриситету. Осевые усилия от двух винтов приложены к муфте, расположенной между ними, и взаимно компенсируются.

Одновинтовые насосы для добычи нефти рассчитаны на подачи 40, 80, 100 м³/сут жидкости и напоры 800 и 1400 м для применения в 146 и 168 мм колоннах. К. п. д. насосов находится в пределах 0,4 – 0,7.

Насосы работают от двигателей с 2800 – 3000 оборотами вала в минуту.

Рисунок 14.2 – Схема винтового скважинного насоса

В погружных винтовых насосах применяется ряд специфических узлов и деталей – пусковая и эксцентриковая муфты, предохранительный клапан, шламовая труба. Пусковая муфта служит для соединения вала протектора с валом насоса при вращении двигателя с рабочим числом оборотов и разъединения их в момент запуска электродвигателя. Таким образом, обеспечивается максимальный крутящий момент по валу насоса при его пуске.

Помимо этого пусковая муфта не позволяет при обесточивании двигателя вращаться валу насоса в противоположную сторону.

При аварийном выходе из строя насоса пусковая муфта отключает вал протектора от вала насоса.

Необходимость установки эксцентриковой муфты обусловлена особенностями кинематики насоса. При работе его помимо того, что винт вращается вокруг собственной оси, одновременно происходит вращение оси винта, причем направления этих движений противоположны. Эксцентриковые муфты устанавливаются между валом протектора и винтом и между винтами.

Гидрозащита предохраняет его внутреннюю полость от попадания пластовой жидкости, а также компенсирует температурные изменения объема и расхода масла при работе двигателя. С помощью гидрозащиты осуществляется выравнивание двигателя с давлением в скважине на уровне его подвески.

Внутренняя полость двигателей заполнена специальным маслом диэлектрической прочности.

Установки обеспечивают подачу от 16 до 200 м³/сут, давление 9 – 12 МПа; КПД погружного агрегата составляет 38 – 50 %; мощность электродвигателя 5.5, 22 и 32 кВт; масса погружного агрегата 341 – 713 кг; частота вращения – 1500 мин^-1