нгпо курсовая. Сут и высотой подъема жидкости 5002000 м. В области больших подач свыше 80 м
 Скачать 1.59 Mb.
|
 Введение Одним из наиболее распространенных механизированных способов эксплуатации скважин является способ с использованием электроцентробежного насоса с приводом, расположенным на поверхности. Установки ЭЦН выпускают для эксплуатации высокодебитных, обводненных, глубоких и наклонных скважин с дебитом 20-1000 м3/сут и высотой подъема жидкости 500-2000 м. В области больших подач (свыше 80 м3/сут) УЭЦН имеют самый высокий КПД среди всех механизированных способов добычи нефти. Основными причинами преждевременных отказов глубинно-насосного оборудования являются: мехпримеси, солеотложения, асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), и коррозия погружного оборудования, образование эмульсий. Использование современных методов борьбы с осложненными условиями позволяет в значительной степени добиться повышения долговечности оборудования и снизить затраты на его ремонт. Для предотвращения образования, а также для разрушения уже образовавшихся нефтяных эмульсий широко применяются деэмульгаторы - поверхностно - активные вещества (ПАВ), которые в отличие от природных эмульгаторов способствуют значительному снижению стойкости нефтяных эмульсий. Воздействие деэмульгатора на нефтяную эмульсию основано на том, что деэмульгатор, адсорбируясь на поверхности раздела фаз нефть - вода, вытесняет и замещает менее активные поверхностно - активные природные эмульгаторы. В курсовом проекте рассматривается конструкция и вопросы технического обслуживания оборудования, применяемого для повышения эффективности работы скважин, эксплуатируемых электроцентробежными насосами в условиях образования эмульсий. 1 Раздел нефтегазопромыслового оборудования 1.1 Назначение, классификация и принцип действия оборудования 1.1.1 Назначение и принцип действия установки электроцентробежного насоса Установки электроцентробежных насосов предназначены для подъема из нефтяных скважин, в том числе и наклонных пластовой жидкости, содержащей нефть, воду и газ, и механические примеси. В зависимости от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, насосы установок имеют исполнение обычное и повышенной коррозионной износостойкости. Область применения УЭЦН - это высокодебитные обводненные, глубокие и наклонные скважины с дебитом 10 - 1300 м3/сут и высотой подъема 500-2000 м. Межремонтный период УЭЦН составляет до 320 суток и более. Установка ЭЦН является сложной технической системой и, несмотря на широко известный принцип действия центробежного насоса, представляет собой совокупность оригинальных по конструкции элементов. Принцип действия насоса можно представить следующим образом: жидкость, засасываемая через приемный фильтр, поступает на лопасти вращающегося рабочего колеса, под действием которого она приобретает скорость и давление. Для преобразования кинетической энергии в энергию давления жидкость, выходящая из рабочего колеса, направляется в неподвижные каналы переменного сечения рабочего аппарата, связанного с корпусом насоса, затем жидкость, выйдя из рабочего аппарата, попадает на рабочее колесо следующей ступени и цикл повторяется. 1.2 Конструкция основных узлов и деталей оборудования 1.2.1 Конструкция наземного оборудования установки электроцентробежного насоса К наземному оборудованию УЭЦН относятся: а) устьевая арматура, служащая для направления и регулирования поступающей жидкости из скважины и герметизации устья и кабели; б) станция управления погружным двигателем, осуществляющая запуск, контроль и управление работой УЭЦН; в) трансформатор, предназначенный для регулирования величины напряжения, подаваемого к ПЭД; г) подвесной ролик, служащий для подвески и направления кабеля в скважину при спускоподъемных операциях. Оборудование устья скважины предназначено для подвешивания колонны насосно-компрессорных труб, отвода в манифольд продукции скважины, герметизации пространства между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами с учетом ввода в это пространство кабеля и перепуска газа из этого пространства при увеличении его давления. Станция управления предназначена для управления работой и защиты УЭЦН и может работать в ручном и автоматическом режимах. Станция оснащена необходимыми контрольно-измерительными системами, автоматами, всевозможными реле. При возникновении нештатных ситуаций срабатывают соответствующие системы защиты, и установка отключается. Трансформаторы предназначены для питания установок погружных центробежных насосов от сети переменного тока напряжением 380 или 6000 В частотой 50 Гц. Трансформатор повышает напряжение, чтобы двигатель на вводе в обмотку имел заданное номинальное напряжение  1 - крестовина; 2 - конусная подвеска; 3 – резиновые уплотнения; 4 - разъемный фланец; 5 - патрубок; 6 - тройник; 7 - задвижка; 8 - устьевой сальник СУС2; 9 и 11 - обратный клапан; 10 - кран; 12 - пробка Рисунок 1 - Схема устьевого оборудования  1 - щит с монтажной панелью; 2 - выключатель автоматический; 3 - пускатель электромагнитный; 4 - устройство управления и защиты; 5 - датчик тока; 6 - клеммный блок силовой; 7 - клеммный блок сигнальный; 8 - болт заземления; 9 - резистор шунтирующий Рисунок 2 - Схема станции управления  1 - масляный расширитель; 2 - масляный указатель; 3 - Ввод НН; 4 - ввод низкого напряжения; 5 - серьга подъемная; 6 - щиток; 7- пробка слива масла; 8 - пробка спуска осадка; 9 - болт для заземления; 11 - предохранительная выхлопная трубка; 12 - реле газовое; 12 - термосигнализация. Рисунок 3 - Схема трансформатора 1.2.2 Конструкция подземного оборудования установки электроцентробежного насоса К подземному оборудованию УЭЦН относятся: а) электроцентробежный насос, являющийся основным исполнительным узлом установки (ЭЦН); б) погружной электродвигатель (ПЭД), являющийся приводом насоса; в) система гидрозащиты, осуществляющая защиту ПЭД от попадания в него пластовой жидкости и состоящая из протектора и компенсатора; г) токоведущий кабель, служащий для подачи электроэнергии к ПЭД; д) насосно-компрессорные трубы (НКТ), являющиеся каналом, по которому добываемая жидкость поступает от насоса на дневную поверхность.  1 - компенсатор; 2 - электродвигатель; 3 - протектор; 4 - насос; 5 - плоский кабель; 6 - обратный клапан; 7 - сливной клапан; 8 - стальной пояс; 9 - круглый кабель; 10 - НКТ; 11 - устьевое оборудование; 12 - станция управления; 13 - вспомогательное оборудование Рисунок 4 - Схема установки электроцентробежного насоса Электроцентробежный насос предназначен для добычи скважиной жидкости либо её нагнетания в пласт. Принцип работы насоса состоит в нагнетании жидкости из колес в аппараты за счет центробежной силы, возникающей при вращении ротора с закрепленными на нем колесами. Проходные сечения рабочих органов определяют пропускную способность насоса, а их количество - напор.  1 - входной модуль; 2 - модуль-секция; 3 - модуль-головка Рисунок 5 - Схема электроцентробежного насоса Основным видом погружных электродвигателей, служащих для привода центробежных насосов являются асинхронные маслозаполненные двигатели с короткозамкнутыми роторами. При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала равна 3000 об./мин. Двигатели, как и насосы, должны иметь малые диаметры, различные для скважин с различными обсадными колоннами. Мощность двигателей достигает 500 кВт. Напряжение тока у двигателей и сила рабочего тока зависит от типоразмера двигателя. Величина скольжения составляет до 6 %. Малые диаметры и большие мощности вызывают необходимость увеличивать длину двигателей, которая иногда превышает 8 м. Устройство погружного электродвигателя ПЭД состоит: из статора 1, ротора 3, головки 5, основания 10 и узла токоввода 9. Статор 1 представляет собой выполненный из специальной трубы корпус, в который запрессован магнитопровод из листовой электротехнической стали. В пазы статора уложена трехфазная протяжная обмотка из специального обмоточного провода. Фазы обмотки соединены в звезду. Внутри статора размещается ротор 3, представляющий собой набор пакетов, разделенных между собой промежуточными подшипниками и последовательно надетыми на вал. Вал ротора 3 выполнен пустотелым для обеспечения циркуляции масла. Пакеты ротора набраны из листовой электротехнической стали. В пазы пакетов вставлены медные стержни, сваренные по торцам с медными кольцами. В головке электродвигателя размещен узел упорного подшипника 6, который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора. В нижней части электродвигателя расположено основание 10, в котором размещен фильтр 11 для очистки масла.  1 - статор, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - втулка подшипника, 5 - головка, 6 - пята, 7 - подпятник, 8 - клапан обратный, 9 - колодка, 10 - основание, 11 - фильтр, 12 - клапан перепускной, 13 - клапан обратный, 14 - крышка кабельного ввода, 15 - крышка верхняя, 16 - муфта шлицевая, 17 - крышка нижняя Рисунок 5 - Конструкция ПЭД Гидрозащита предназначена для защиты погружных маслозаполненных электродвигателей от проникновения пластовой жидкости в их внутреннюю полость, а также компенсации утечки масла и тепловых изменений его объема при эксплуатации электродвигателя. Гидрозащита состоит из протектора и компенсатора. Протектор служит для герметизации вала, передающего вращение насосу, а также для регулирования давления в системе при температурных расширениях масла и удаления газов, скопившихся в процессе работы двигателя. Протектор представляет собой маслонаполненную камеру с набором защитных и регулирующих устройств. Компенсатор служит для уравнивания давления во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине и компенсации теплового изменения объема масла во внутренней полости двигателя при его работе и остановках. Компенсатор, представляет собой камеру, образованную эластичной диафрагмой, сообщающуюся с электродвигателем. В настоящее время погружные электродвигатели комплектуются либо однокорпусной, либо двухкорпусной гидрозащитой.  1 - головка; 2 - ниппель верхний; 3 - подшипник; 4 - торцевое уплотнение; 5 - ниппель; 6 - корпус верхний; 7 - диафрагма верхняя; 8 - ниппель нижний; 9 - диафрагма нижняя; 10 - подпятник верхний; 11 - пята; 12 - подпятник нижний; 13 - основание; 14 - клапан обратный; 15 - корпус нижний Рисунок 6 - Конструкция гидрозащиты Насосно-компрессорные трубы служат для извлечения жидкости и газа из скважин, нагнетания воды, сжатого воздуха (газа) и производства различных видов работ по текущему и капитальному ремонту скважин. НКТ применяются: - при добыче нефти, газа и газового конденсата, - при поддержании пластового давления, - при утилизации пластовых вод, - при капитальном и текущем ремонте скважин  Рисунок 7 - Схема насосно-компрессорной трубы Для облегчения запуска погружного электронасоса и избегания всех неудобств применяется обратный клапан.  1 - корпус; 2 - обрезиненное седло; 3 - тарелка; 4 - направляющая втулка; 5 и 6 - крышки Рисунок 8 - Обратный клапан Обратный клапан предназначен для предотвращения обратного вращения рабочих колес насоса под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе при остановках насоса и облегчения его повторного запуска, используется для опрессовки колонны НКТ после спуска установки в скважину  1 - корпус; 2 - штуцер; 3 - резиновое кольцо; 4 и 5 - крышка; Рисунок 9 - Сливной клапан Спускной клапан представляет собой патрубок, похожий на соединительную муфту с внутренней конусной резьбой, соответствующей определенному размеру насосных труб. 1.2.3 Конструкция оборудования для борьбы с образованием эмульсий при эксплуатации установки электроцентробежного насоса Скважинное или глубинное дозирование - способ подачи химреагента непосредственно на прием насоса, для этой цели используют несколько конструкций скважинных дозаторов. В настоящее время применяют дозированные установки УДЭ представленный на (рисунке 10) монтируемый в закрытом блоке и устанавливаемый на устье скважины  1 - дозировочный блок; 2 - электроконтактный манометр; 3- указатель уровня; 4 - заливная горловина; 5 - бак; 6 - фильтр; 7 - рама; 8 - сливной вентиль; 9, 10, 15 - вентили; 11 – всасывающий трубопровод; 12 - обратный клапан; 13 - электронасосный агрегат; 14 - нагнетательный трубопровод; 16 - кожух Рисунок 10 - Дозировочная электронасосная установка УДЭ Блок включает в себя емкость с реагентом, из которой дозировочным электронасосом, реагент подается в нагнетательный трубопровод, а затем в затрубное пространство в скважины. Блок быстро монтируется, однако, для его установки требуется свободная площадка на устье, прокладка трубопроводов. При ремонтных работах на устье скважины требуется перенос блока и коммуникаций, что удлиняет время ремонта и увеличивает его стоимость. Установка дозировочная, входящая в состав УДЭ, состоит из технологического отсека и технологической емкости, примыкающих друг к другу и размещенных на общем основании (раме). В технологическом отсеке в зависимости от варианта исполнения УДЭ могут быть смонтированы: - дозировочный электронасосный агрегат (насос-дозатор), осуществляющий непрерывное объемное дозирование реагента; - трубопроводная технологическая обвязка (с арматурой) насоса-дозатора и технологической емкости; - взрывозащищенный электромагнитный пускатель; - электроконтактный манометр; - выключатель ВПВ. 1.3 Регулирование параметров (режима) работы оборудования (скважины) и их обслуживание 1.3.1 Регулирование параметров работы УДПХ Подача химических реагентов в скважину обеспечивается закачкой их в затрубное пространство, либо используя глубинные контейнеры с дозаторами, дозировочные насосы, а также посредством трубопроводов малого диаметра располагающихся в скважине. К специфическим характеристикам дозировочных насосов, помимо всех остальных параметров, характеризующих объемные насосы, относится класс точности дозирования, который определяется наибольшим отклонением фактической подачи эталонной жидкости при номинальном режиме работы насоса, выраженном в процентах от номинальной подачи. Конструкция дозировочного насоса должна позволять плавную регулировку подачи от нуля до максимума без остановки приводного двигателя. Дозировочный насос НД - одноплунжерный, горизонтальный, простого действия с регулируемой подачей состоит из мотора - редуктора I, гидроцилиндра II и регулирующего механизма III. Все узлы насоса монтируются на корпусе регулирующего механизма. Мотор - редуктор включает в себя приводной двигатель и редуктор, выполненные в одном корпусе. Частота вращения вала 1 мотора-редуктора составляет 85 мин'1. Регулирующий механизм предназначен для преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение плунжера и для изменения длины его хода.  Рисунок 11 - Кинематическая схема дозировочного насоса НД Вал 3 соединен зубчатой муфтой с валом 1 мотора-редуктора. Насаженный на вал 3 кулачок 4 преобразует вращательное движение вала в возвратно - поступательное движение ползуна 5, к которому жестко крепится плунжер 2. Ползун 5 находится в постоянном контакте с кулачком 4 за счет предварительно сжатой пружины 6. Регулирование подачи агрегата достигается изменением длины хода ползуна 5, т.е. в конечном счете, длины хода плунжера за счет изменения зазора I между ползуном и упором 7 Помимо ручной регулировки подачи конструкция агрегатов предусматривает автоматическую регулировку специальным исполнительным механизмом, устанавливаемым на регулирующий механизм агрегата. 1.3.2 Техническое обслуживание установки электроцентробежного насоса Основной задачей технического обслуживания является отдаление момента достижения машиной неработоспособного или неисправного состояния с помощью мероприятий, предупреждающих отказы и неисправности, т.е. поддерживающих параметры технического состояния машины (агрегата, механизма), близкими к номинальным (например, с помощью контрольно-регулировочных, крепежных работ или замены изношенных деталей), а также снижающих скорость разрушения деталей (например, с помощью смазочных и регулировочных работ). Техническое обслуживание включает регламентированные в технической документации операции (уборочно-моечные, крепежные, контрольно- регулировочные и смазочно-заправочные), проводимые принудительно в плановом порядке, как правило, без разборки и снятия с машины агрегатов, узлов и деталей. В техническое обслуживание может также входить замена некоторых деталей. Проведение техническое обслуживание должно обеспечивать безотказную работу машины в пределах его периодичности При хорошо выполненном монтаже скважинного агрегата и спуске его в скважину наблюдение за его работой заключается в следующем: - не реже одного раза в неделю замеряют подачу насоса; - при спуске установки, а также еженедельно замеряют напряжение и силу тока электродвигателя; - при сопротивлении изоляции 50 кОм и ниже скважинный агрегат поднимают; - при отключении установки устройством контроля изоляции (УКИ) после предварительного замера мегомметром сопротивление изоляции системы «кабель-двигатель» погружной агрегат поднимают; - периодически очищают аппаратуру станции управления от пыли и грязи, подтягивают ослабевшие и зачищают подгоревшие контакты, проверяют затяжку болтов на вводе и выводе и перемычках трансформатора или автотрансформатора; - устраняют все другие неисправности аппаратуры согласно инструкции по эксплуатации. При включении установки в работу после двух пусков необходимо проверять сопротивление изоляции системы «кабель-двигатель». Если невозможно устранить отказ установки, то необходимо поднять погружной агрегат. 1.4 Расчет оборудования 1.4.1 Расчет корпуса ЭЦН на прочность Исходные данные: ЭЦН6-100-1500 – типоразмер насоса ПЭД65-П7 - электродвигатель; Корпус насоса - ст. 35, |