винт,диаф насос. Пусковой клапан

• Название: Пусковой клапан
• Дата: 23.02.2022
• Размер: 376.5 Kb.
• Имя файла: винт,диаф насос.docx
• Тип: Документы; #371496
• страница: 2 из 7

Состав оборудования установки и назначения узлов.

УЭЦН состоит из электродвигателя 1 с узлом гидрозащиты 2, насоса 3, плоского 4 и круглого 5 кабелей, подвешенных на НКТ 6 в скважине с хомутами 7, барабана 8, автотрансформатора 9 и станцией управления 10.

П огружной электродвигатель – маслозаполненный. Для предотвращения попадания в него пластовой воды он имеет узел гидрозащиты 2, который создает в двигателе небольшое избыточное давление (2-0,4 кГ/ ) и имеет масляные затворы, препятствующие попаданию воды в двигатель. Вал насоса соединен с валом протектора, а тот – с валом двигателя посредством шлицевых соединений. В насосе имеется сальник 1, разделяющий прием насоса и внутренние полости гидрозащиты двигателя. Сальник изготовлен из свинцовой ваты с графитом и резиновых уплотнительных шайб. Глубинный центробежный насос имеет от 80 до 120 ступеней в одном корпусе, а при нескольких секциях до 400. Рабочие колеса 2 в осевом направлении конструктивно не связаны с валом. Поэтому осевые силы от колес в значительной степени передаются на направляющие аппараты 3 через текстолитовые шайбы. Часть осевого усилия передается валу 4 вследствие трения колеса о вал, коррозии и отложения солей в месте посадки колеса. На торец вала действует давление откачиваемой жидкости и создает большую часть осевого усилия, которое воспринимается шариковой опорой, сдвоенный подшипник 5, расположенной под сальником 1. Третий подшипник 6 не воспринимает осевых усилий, сверху, он работает как радиальный подшипник и может воспринимать осевые усилия, действующие снизу. В верхней части насоса имеется радиальный подшипник скольжения 7 и осевая опора трения 8.

В современных ЭЦН отсутствует шарико-подшипниковая опора. Её функции по части восприятия осевых усилий выполняет гидродинамическая пята, установленная в верхней части насоса. Она состоит из вращающейся с валом пяты 1 и подпятника 2. Пята выполнена с радиальными канавками, скосом и плоской частью на поверхности трения о подпятник.

а – канавки

б – скос

в – плоская опора.

Пята обычно изготавливается из бельтинга (технической ткани с крупными ячейками), пропитанного графитом и резиной и завулканированного в прессформе. При вращении пяты жидкость идет от центра к переферии по канавкам, попадает под скос и нагнетается в зазор между плоскими частями подпятника и тяпы. Т.о. скользит по слою жидкости. Такое жидкостное трение (в рабочем режиме) обеспечивает низкий коэффициент трения, незначительные потери энергии на трение в пяте, малый износ деталей пяты при значительном осевом усилии, воспринимаемом пятой. Над этими опорами расположен обратный клапан 9, позволяющий создать более легкие условия для запуска насоса и предотвратить раскручивание при ост.насоса. Для предотвращения поворота пакета ступеней в корпусе во время работы насоса, направляющие аппараты и верхний подшипник стягиваются в осевом направлении, ввинченным в верхний конец корпуса насоса1. Рабочие колёса соединены с валом насоса продольной призматической шпонкой.

При отборе жидкости с песком свободно несущийся образив разрушает диски и лопатки рабочего колеса и части направляющего аппарата, особенно в местах изменения направления движения струи жидкости. В местах трения деталей, у текстолитовой опоры, у ступицы колеса попадающий в зазор песок быстро изнашивает эти детали. Длинный гибкий вал при вращении получает несколько полуволн изгиба, и на его поверхности места и зноса показывают форму, которую он принимает при работе насоса.

Длина полуволны изгиба при учете действия центробежной силы и потенциальной энергии изгибаемого вала равна:

Где E – модуль упругости материала вала

Y – момент инерции сечения

g – ускорение свободного падения

q – вес единицы длины ротора насоса (вала, втулок, рабочих колес)

- частота вращения вала.

Насосы с повышенной коррозионной стойкостью (сероводород до 1,26 г/л и pH=6-8,5) имеют в обозначении – K (ЭЦНК) заменена на резиновую 2, а в направляющем аппарате опорой для этой резиновой шайбы служит стальная термообработанная втулка 3.

Износостойкие насосы при отборе жидкости с содержанием песка 0,01-5г/л имеют следующие изменения:

а) Чугунные рабочие колеса заменены пластмассовыми из смолы П-68, АГ-4

б) Текстолитовая опора колеса.

в) для уменьшения износа ступиц рабочих колес и вала ставятся дополнительные резинометаллические опоры 4, которые препятствуют изгибу вала при его вращении

г) – отсутствуют открытые участки вала. У насоса обычного исполнения все ступени располагаются в одном корпусе (секции) длиной до 5,5м. Это позволяет создать напоры 430-1100м.

При необходимости отбирать жидкость с большей глубины в насос приходится устанавливать множество ступеней (до 400). При этом они не могут разместиться в одном корпусе, т.к. длина такого насоса 15-20м затрудняет транспортировку, монтаж на скважине и изготовление корпуса. Поэтому высоконапорные насосы составляются из нескольких секций, корпуса которых соединяются фланцами с болтами, а валы – шлицевыми муфтами. Каждая секция имеет верхнюю осевую опору вала, вал, радиальные опоры вала, ступени. Приемную сетку имеет только нижняя секция, а ловильную головку – только верхняя. При необходимости отбирать жидкость с большей глубины ставят две или три секции соединены при помощи шпилек или болтов, а валы – шлицевой муфтой, передающей крутящий момент.

Погружные электродвигатели

Асинхронные с короткозамкнутым ротором, маслозаполненные, служат для привода центробежных насосов. При частоте 50 Гц синхронное число оборотов их вала – 3000 в мин. Диаметры от 96, 103, 117, 123 и 138 мм. Мощность от 10 до 125 КВт (16 типоразмеров). Малые диаметры и большие мощности вызывают необходимость иметь большую длину двигателя, до 8м. Статор и ротор состоят из нескольких секций. Между секциями статора установлены немагнитные пакеты, на которые опираются радиальные подшипники скольжения ротора. В одном двигателе может быть до 12 и более секций. Секции и подшипники ротора собраны на валу. Осевые усилия ,действующие на вал двигателя, воспринимаются опорой 7, которая расположена в верхней части двигателя. Трансформаторное масло для лучшей смазки опор и охлаждения двигателя циркулирует. Оно поднимается по отверстию в валу к турбине 6 и нагнетается ею в полость над статором двигателя. Отсюда оно идет по зазору между статором и ротором и по специальным пазам в статорном железе, отводя тепло от перегретых деталей. Теплоемкость изоляции обмоточных проводов электродвигателя ограничена (130 градусов Цельсия), поэтому температура добываемой жидкости (окр. среды) не должна превышать 55- С в зависимости от типоразмера двигателя.

К.П.Д. l,мкг

ПЭД10-103 70 4,2 207

ПЭД17-119 73,5 4,8 350

ПЭД46-123 76 6,8 515

ПЭД100-123 78 8,06 770

ПЭД125-138 84 8,2 800

ПЭДС-90-117; С – секционный

Гидрозащита

Предохраняет электродвигатель от попадания в его внутреннюю полость пластовой жидкости и компенсирует изменение объема жидкости при его нагреве, охлаждении и утечке масла через неплотности. Наиболее была распространена на промыслах гидрозащита с пружинным компенсатором и масляным затвором (К -103 и К -123, диаметром 92 и 114мм соответственно) . Избыточное давление (0,4-2кГс/ ) создается пружиной, поджимающей поршень. Камера А и низ камеры Б заполнены густым высоковязким маслом. Верхняя часть полости Б и двигатель заполнены трансформаторным маслом. При заправке через клапан А густым маслом поршень не доводится.

Кабель

По основной части длины имеет круглое сечение. Жилы кабеля скручены из медных проволок и обжаты диэлектрической резиной. Три изолированные жилы заключены в общий найритовыйнефтестойкий шланг. На шланг накладывается маслостойкая лакоткань, пряжа и стальная оцинкованная ленточная броня. Кабель прикрепляют к НКТ металлическими поясами. Плоский кабель имеет броню из холоднокатаной отожженной медной ленты и соединяется с круглыми методом горячей вулканизации. Нижний конец плоского кабеля снабжен муфтой кабельного ввода.

КФСБ – плоск. КФСБК – кр. КТЭБ3x25 – плоск.

КРБК3x10 кабель резиновый, бронированный, круглый 3х10

КРБП3x10 кабель резиновый, бронированный, плоский 3х10

КПБК3x35 кабель полиэтиленовый, бронированный, круглый

КПБП3x4 кабель полиэтиленовый, бронированный, плоский 3х4

КППБП3x6 кабель полиэт. изол. полиэт общий шланг

Опыт применения полиэтиленового кабеля показал, что он надежнее кабеля из резиновой изоляции, более стойкий при воздействии газа на защитный шланг. Изоляция жил лучше изоляции резинового, стоимость его меньше. В скважине резина насыщалась газом, при подъеме на поверхность газ разрывал резину и броню кабеля.

Станции управления

ПГХ5802, выпускавшиеся до 1973г имели недостатки. Не было надежной защиты погружного электродвигателя и кабеля при коротком замыкании. Реле РТ 81/2, обеспечивающее максимальную защиту, не срабатывало, т.к. оно было настроено на величину большую, чем пусковые токи. А в установках ЭЦН пусковые тока близки по величине е токам короткого замыкания из-за большой длины тонкопроводящих линий. При трансформаторном питании погружных электродвигателей отсутствовала защита при замыкании жил на землю. Были разработаны новые станции управления ПГХ5071, ШГС5805 и ПГХ5072, которые выпускаются с 1973г. В новых станциях реле РТ81/2 заземлено на РТ 40/10 и предусмотрено автоматическое отключение последнего при запуске установки. При работе установки это реле предохраняет от повышения тока, потребляемого электродвигателем более чем на 30%. ПГХ5071 применяется для УЭЦН питающихся энергией через автотрансформатор: ПГХ5072 – для питания двигателя через трансформатор.

ТСБЗ-100 (ВН-1300, 1220, 1140, 1060, 960, 900 В)

ТСЗП-250/6 (ВН-2200, 2140, 2080, 2020, 1960, 1900 В).

Имеют 6 отпаек, обеспечивающих оптимальное напряжение на двигателе в зависимости от длины кабеля, загрузки двигателя и напряжения сети.

Автотрансформаторы

АТС3-20 (ВН – 560, 530, 500, 470, 440, 410 В)

АТС3-30 (ВН – 680, 650, 620, 590, 560, 530 В)

АТС 3-75

Станции управления обеспечивают:

- Ручное и автоматическое управление установкой

- Мгновенное отключение установки при токах межфазного короткого замыкания и значительных перегрузках по току.

- Автоматическое отключение установки при обрыве любой из фаз питающей сети

- Мгновенное отключение при замыкании токоведущих частей на землю (только ПГХ 5071)

- Непрерывный контроль изоляции установки и отключение при снижении сопротивления изоляции ниже 30Ком (ПГХ5072) и т.д. до 12 пунктов, включая телеконтроль.

Станции управления работают при -35 + . Их нельзя применять в среде с токопроводящей пылью, не защищенных от попадания влаги, в среде с едиными газами и парами, разрушающими металл и изоляцию.
Вспомогательное оборудование

Кабельный барабан предназначен для транспортировки кабеля от завода до потребителя и для спуска кабеля в скважину и подъема его из неё. Цилиндр к.б. диаметром 895мм рассчитан на допускаемый радиус изгиба кабеля, длина цилиндра 1000мм. К.б. изготавливают емкость. 750, 1250 и 1700м. Кабеля с наружным диаметром до 38мм. Барабан вращают вручную при помощи ручек, приваренных к его дискам. Имеются механизированные к.б. со специальным устройством для укладки кабеля при намотке.

Направляющий ролик применяется во время СПО на скважине. Ролик подвешивается на поясе вышки на высоте 4-5м так, чтобы кабель, проходя по ролику, был направлен к устью скважины. Его диаметр 810мм, принят из условий возможного изгиба кабеля, ширина ручья – 50мм

Подставка предотвращает повреждение кабеля от трения об угол обсадной колонны при пуско-подъемных операциях. Подставка нижним концом крепится к колонному фланцу. В корпусе подставки сделан боковой вырез а нижней части которого установлен ролик. Кабель проходя через прорезь подставки, ложится на ролик не касаясь края обсадной колонны и внутреннего края фланцам не мешая работе элеватора.

Подвесная шайба предназначена для подвески колоны спущенных в скважину НКТ и кабеля. П.ш. имеет два отверстия для трубы и кабеля и надевается на последнюю верхнюю трубу. Отверстие для кабеля – разъемное, что позволяет свободно пропускать кабель и при необходимости герметизировать его резиновым уплотнителем.

Насос для заправки жидкого масла применяется для заполнения маслом электродвигателя после соединения его с протектором. Поршневой, макс. давление 30 МПа, производительность 1,5 л/мин., ручной.

Пути совершенствования установок

Для совершенствования центробежных насосов разработаны их типоразмеры с увеличенным диаметром корпуса, с увеличенным углом на выходе (напор увеличивается на 20%) с применением колес открытого типа (рост напора на 8-10%) и с другими конструктивными и технологическими усовершенствованиями. Усовершенствуются опоры вала насоса. В верхней осевой опоре текстолитовые кольца заменяются на прорезиненный и прографиченныйбелтинг, имеющий канавки для смазки. Такая опора испытывает большие нагрузки и более работоспособна, позволяет перейти на новую осевую опору восприятия всех сил, действующих на вас, и исключить шариковые опоры в нижней части насоса. Увеличение частоты тока пропорционально увеличению полезной мощности двигателя. В двигателе совершенствуется изоляция обмоточного провода статора. В качестве изоляции применяется фторпласт, что позволяет повысить теплостойкость и надежность изоляции. В осевой и радиальных опорах дал двигателя испытывается вместе бабби(?) и бронзы более работоспособный металл – фторпласт.


ГД-51, ГД-61

Наиболее значительные изменения претерпевает гидрозащита электродвигателя. Внедряются две новые схемы гидрозащиты. Одна их них предназначена для конструкции.

Гидрозащита

Открытого типа П92, ПК-92, П114, ПК114. И закрытого типа (с диафрагмой) П92Д, ПК92Д, П114Д, ПК114Д. Гидрозащита бывает обычного и коррозионностойкого (К) исполнения. В обычном исполнении гидрозащитапокрыта грунтовкой ФЛ-03-К ГОСТ9109-81. В коррозионностойком исполнении гидрозищита имеет вал из К – мокеля и покрыта эмалью ЭП-525. Гидрозащита открытого типа требует применения специальной барьерной жидкости (биверлюб), плотностью до 2г/ , обладающей физико-химическими свойствами, которые исключают её перемешивание с пластовой жидкостью скважины и маслом в полости электродвигателя. Патент.

Но в обоих случаях какое-то время подшипники насоса еще смогут работать. Полость двигателя остается герметично закрытой и после того, как израсходуется густое масло. Нижняя диафрагма 5 компенсирует изменение объема масла в двигателе при его нагреве и охлаждении и компенсирует переходя части тр-го масла из полости двигателя в полость B через рабочее колесо 4.

ГД-51 ГД-61

рабочий объем густого масла, 2,8 4

Рабочий объем жидкого масла, 4,5 7

Диаметр протектора, мм 92 114

Длина протектора, мм 1307 1243

Диаметр компенсатора, мм 103 123

Длина компенсатора , мм 1007 1012

Масса компенсатора, кг 15,4 26,5

масса протектора, кг 42 47,1

Протектор ГД устанавливается между насосом и двигателем, компенсатор подсоединяется к нижней части двигателя при помощи переводника. По сравнению со старой схемой гидрозащиты новая (ГД) имеет лишь одно место уплотнения движущейся части – торцевое уплотнение у вала. У старой системы, кроме уплотнения и сальника, есть еще уплотнение у поршня протектора по двум диаметрам. Эластичные диафрагмы исключают недостаток старой схемы, связанной с возможностью заклинимания, торможения поршня протектора. При использовании рабочего колеса создается постоянное и небольшое давление, меньше, чем в старом протекторе. Т.о. уменьшаются и утечки масла через сальник насоса. Тип Г. Гидрозащита для новых конструкций насосов, уже находящихся в эксплуатации и другая – для новых конструкций насосов (без радиально-упорных шарико-подшипников) исключает применение густого масла. В ней не предусмотрено применение избыточного давления в двигателе. Отсутствие избыточного давления у торцовых уплотнений уменьшает утечки масла через них и должно повысить надежность защиты двигателя. Вновойгидрозащите (тип Г) дополнительно введено второе торцевое уплотнение для более надежной герметизации двигателя и введена осевая опора 8, воспринимающая осевые усилия. Характеристика ЭЦН:



Определение параметров установок

Выбор диаметра насосных труб.

Диаметр насосных труб определяется их пропускной способностью и возможностью размещения труб в скважине с учетом муфт вместе с кабелем и агрегатом. Пропускная способность связана с к.п.д. труб ( ) и к.п.д. труб кабеля в пределях и зависит в основном от диаметра и длины их поверхности. К.п.д. выбирают, как правило, не ниже 0,94. Для форсированного отбора жидкости из сильно обводненных скважин с вязкостью, близкой к вязкости воды ( построены кривые потерь напора на длине 100м (А.М. Юргук. Расчеты в добыче нефти рис. 63, стр 211). На графике задается к.п.д. труб и дебитом скважины, определяя диаметр НКТ и потери . .

Определение необходимого напора ЭЦН

Напор центробежного насоса в м. столба жидкости определяется из уравнения



Где - статический уровень (задается); – напор, теряемый на трение и местные сопротивления при движении жидкости в трубах от насоса до сепаратора; - разность геодезических отметок устья скважины и сепаратора; давление в сепараторе, выраженное высотой столба жидкости. Депрессия или при n=1

Где Q–дебит скважины в , К – коэффициент продуктивности скважины в , n–показатель степени в уравнении.потери напора на трение и местные сопротивления определяются по формуле:



Где -коэффициент гидравлического сопротивления.

L= - глубина спуска насоса в м (h-глубина погружения под динамический уровень примерно 50м)

l-расстояние от устья скважины до сепаратора, м;

d-внутренний диаметр насосных труб, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений.

V=Q/F – средняя скорость жидкости в трубах, м/с (1-1,5%)

F-площадь внутреннего канала труб.

Определение глубины погружения насоса.

1.Исходя из условия, что газосодержание на приеме насоса не должно превышать =0,25, найдем газовый фактор на приеме.

Расход газосод. , откуда , если β=0,25.

2. По графику (рис. 107 Оркин, Юргук; рис VII. 5 Юргук, Истомин) найдем давление на приеме

3. Плотность водогазонефтяной смеси

n-обводненность; -плотность нефти.

4. Глубина погружения под динамический уровень h= (м) ) МПа

5. Глубина погружения насоса L=

По уточненной методике В.Д. На (нефтяное хозяйство №10,84г)

Давление на приеме можно определить по формуле



Где Г – газовый фактор

- объем растворенного газа

-коэффициент сепарации газа

=0,1033 МПа, - температура на устье

Z-коэффициент сжимаемости газа

- объемный коэффициент нефти, соответствующий давлению на приеме.

Высота подъема жидкости, м

(1-n); Где d – в дюймах

(1-n); Где d – в см.

Коэффициент λ при движении в трубах однофазной жидкости определяется в зависимости от числа Re и относительной гладкости труб . Число Re= , λ=64/Re, Re<2300

Где ν=0,02 , - средняя скорость, d–внутренний диаметр труб, λ=

Относительная гладкость труб ; λ= , Re>2300

Где Δ-шероховатость стенок труб (для НКТ, не загрязненных отложениями парафина и солей Δ принимают 0,1мм). По найденным значениям Reи k1 по графикам (рис 64) определяют λ.
Определение габаритного диаметра агрегата.

наружный диаметр двигателя насоса и подъемных труб выбирают с учетом размещения их вместе с кабелем в эксплуатационной колонне заданных размеров. При этом имеют ввиду, что погружной агрегат и первые от агрегата трубы составляют жесткую систему и расположение их в скважине должно рассматриваться совместно. Зная глубину спуска, искривленность скважины и состояние эксплуатационной колонны, выбирают допустимую величину зазора между агрегатом и колонной. От величины зазора зависят габаритные размеры насоса и двигателя, увеличение которых дает возможность создать наиболее мощные погружные агрегаты. В то же время для сохранности кабеля, и устранения опасности прихвата агрегата в эксплуатационной колонне диаметральный зазор для скважины с диаметром колонн до 219мм принимают 5-10мм. Габаритный диаметр агрегата с учетом плоского кабеля равен:



Где - наружный диаметр электродвигателя, мм.

-наружный диаметр насоса, мм

- высота кабеля

S-толщина хомута крепящего кабеля

- увеличении габаритного размера агрегата на высоту сегмента над плоским кабелем (0,005-0,015 ), причем больший размер относится к большим установкам.

Габаритный размер агрегата при учете труб и круглого кабеля равен:

Где dм – даиметр муфты НКТ

dк- диаметр круглого кабеля, мм.

Если размер Амакс окажется больше Dмакс, то выше агрегата следует установить 100-150м насосных труб меньшего диаметра, при котором Амакс будет меньше Dмакс.

Полученную ориентировочным расчетом мощность Nследует увеличить на 5-8%, т.к. насос может работать некоторое время и не при номинальном режиме. N= .


Подбор кабеля и тр-ра.

Кабель выбирают по силе тока, пользуясь таблицами арактеристик применяемых для ЭЦН круглых и плоских кабелей. На длине насоса и протектора (15м) выбирают плоский кабель сечением на один размер меньше, чем сечение круглого. Потери мощности в кабеле. q= .