Схема установки центробежного электронасоса

Установки погружных центробежных электронасосов (УЭЦН) широко начали применять для эксплуатации скважин с 1955 г.

УЭЦН состоит из погружного агрегата, оборудования устья, электрооборудования и НКТ (рис. 42).

Погружной агрегат включает в себя электроцентробежный насос 5, гидрозащиту и электродвигатель 3. Он спускается в скважину на колонне НКТ 7, которая подвешивается с помощью устьевого оборудования 11, устанавливаемого на колонной го­ловке эксплуатационной колонны 1. Электроэнергия от промыс­ловой сети через трансформатор 14 и станцию управления 13 по кабелю 8, прикрепленному к наружной поверхности НКТ кре­пежными поясами 9 (хомутами), подается на электродвигатель 8, с ротором которого связан вал центробежного электронасоса 5 (ЭЦН). ЭЦН подает жидкость по НКТ на поверхность. Выше насоса установлен обратный шаровой клапан 6, облегчающий пуск установки после ее простоя, а над обратным клапаном — спускной клапан для слива жидкости из НКТ при их подъеме. Гидрозащита включает в себя компенсатор 2 и протектор 4.

Погружной насос, электродвигатель и гидрозащита соединя­ются между собой фланцами и шпильками. Валы насоса, двига­теля и гидрозащиты имеют на концах шлицы и соединяются между собой шлицевыми муфтами.

Насос погружают под уровень жидкости в зависимости от ко­личества свободного газа на глубину до 250—300 м, а иногда и до 600 м.

ЭЦН имеют следующие преимущества перед глубинными штанговыми насосами:

1. Простота наземного оборудования;

2. Возможность отбора жидкости из скважин до 1000 м³/сут;

3. Возможность использовать их на скважинах с глубиной более 3000 м;

4. Высокий (от 500 суток до 2-3 лет и более) межремонтный период работы ЭЦН;

5. Возможность проведения исследований в скважинах без подъема насосного оборудования;

6. Менее трудоемкие методы удаления парафина со стенок НКТ.

Установка погружного центробежного электронасоса состоит из погружного электронасоса, спускаемого в скважину на НКТ, погружного электродвигателя, специального круглого и плоского бронированного кабеля, питающего электродвигатель электроэнергией, протектора, станции автоматического управления, автотрансформатора.

В собранном виде электродвигатель располагается внизу, под ним - гидрозащита (протектор), над протектором - насос. Наземное оборудование состоит из устьевой арматуры, ролика, барабана со стойками для кабеля, автоматической станции управления и автотрансформатора.

Принцип действия установки следующий. Электрический ток из промысловой сети через автотрансформатор и станцию управления по бронированному кабелю поступает к электродвигателю. Вращая вал насоса, электродвигатель приводит его в действие. Всасываемая насосом нефть проходит через фильтр и нагнетается по подъемным трубам на поверхность. Чтобы нефть при остановке агрегата не сливалась из подъемных труб в скважину, в трубах над насосом смонтирован обратный клапан.

Существенными недостатками электроцентробежных электронасососов являются: низкая эффективность при работе в скважинах с дебитом ниже 60 м³/сут; снижение подачи, напора и КПД при увеличении вязкости откачиваемой смеси, а также при увеличении свободного газа на приеме насоса.

В последнее время погружные электроцентробежные насосы с асинхронными двигателями все чаще подключают через системы частотно-регулируемого привода (ЧРП), которые позволяют подстраивать скорость вращения двигателя под дебит скважины, добиваясь ее оптимального режима работы. И поскольку системы ЧРП обычно «по совместительству» обеспечивают плавный пуск, исключающий мощные броски тока, снижаются сечение и вес электронного кабеля, питающего УЭЦН, увеличивается его ресурс.

Кроме перечисленных насосов в последнее время стали применяться винтовые, диафрагменные, гидропоршневые и струйные насосы.

Винтовой насос - это насос объемного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения специального винта (или винтов).

Винтовой насос имеет весьма незателивую конструкцию(включает резинометаллическую обойму и металлический винт) и обеспечивает постоянное движение перекачиваемой жидкости без пульсаций и нарушения течения потока. Частота вращения может варьироваться от 10 до 300 оборотов в минуту, что обеспечивает широкий диапазон изменения подачи. Благодаря способности к сухому всасыванию насос создает постоянную депрессию на пласт, что важно при добыче вязкой нефти. Привод установки находится на поверхности, за счет чего он постоянно доступен для осмотров, технического обслуживания и регулировки режимов.

Гидропоршневой насос - это погружной насос, приводимый в действие потоком жидкости, подаваемой в скважину с поверхности насосной установкой. При этом в скважину спускают два ряда концентрических труб диаметром 63 и 102 мм. Насос опускают в скважину внутрь трубы диаметром 63 мм и давлением жидкости прижимают к посадочному седлу, находящемуся в конце этой трубы. Поступающая с поверхности жидкость приводит в движение поршень двигателя, а вместе с ним и поршень насоса. Поршень насоса откачивает жидкость из скважины и вместе с рабочей жидкостью подает ее по межтрубному пространству на поверхность.