Установка погружного центробежного электронасоса УЭЦН6-100-1500-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Установка погружного центробежного электронасоса УЭЦН6-100-1500-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
В данном дипломном проекте рассматривается модернизация установки скважинного электроцентробежного насоса. К недостаткам этого насоса следует отнести возникновение срыва подачи, при ее снижении и переходе через рубеж около 35 м3/сут, в результате чего происходит оплавление удлинителя кабеля и выход установки из строя. Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности путем исключения возможности срыва подачи, а так же облегчения вывода скважины на режим. Технический результат достигается тем, что между верхней секцией насоса и сливным клапаном установлен штуцер с калиброванным отверстием и фильтром.
Пояснительная записка включает в себя: техническую часть, экономическую часть, раздел безопасности и экологичности проекта. В техническую часть входят: обзор оборудования для добычи нефти, назначение, описание конструкции ЭЦН, патентная проработка модернизированного варианта, а также все необходимые расчеты для обеспечения работоспособности установки. Экономическая часть рассматривает вопросы обеспечения экономической эффективности при применении модернизированного варианта. Раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуатации скважин оборудованных УЭЦН.
Дипломный проект состоит из: графического материала общим объемом в количестве 10 листов формата А1, и пояснительной записки объемом 104 машинописных листов, включающую 11рисунков, 9 таблиц и 74 формулы, также список литературы.
1.7 Патентная проработка
Основой для данной ВКР послужил патент №2065532
Использование: в погружных центробежных высоконапорных электронасосах для откачки различных сред, в частности, нефти, из скважин. Сущность изобретения: между верхней секцией насоса и сливным клапаном 9 установлен штуцер 7 с калиброванным отверстием и фильтром
Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в погружных центробежных насосах для добычи пластовой жидкости (нефти) из скважин.
Известен погружной центробежный высоконапорный электронасос для подъема жидкости из скважин, содержащий сливной и обратный клапаны, ловильную головку, входной модуль или газосепаратор, секции насоса и погружного электродвигателя с гидрозащитой, заполненного маслом, и кабель, обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю.
К недостаткам этого насоса, особенно производительностью 50 м3/сут, следует отнести возникновение срыва подачи при ее снижении и переходе через рубеж около 35 м3/сут, в результате чего происходит оплавление удлинителя кабеля и выход установки из строя.
Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и долговечности путем исключения возможности срыва подачи, а также облегчения вывода скважины на режим.
Технический результат достигается тем, что между верхней секцией насоса и сливным клапаном установлен штуцер с калиброванным отверстием и фильтром. Изобретение поясняется чертежом, где на Рис 1.7 изображен центробежный электронасос для подъема жидкости из скважин; на Рис. 1.9 штуцер насоса; на Рис. 1.8 характеристики погружного центробежного насоса производительностью 50 м /сут.

Рисунок 1.7 — Схема ЭЦН
Погружной центробежный электронасос состоит из асинхронного электродвигателя 1 с кабельным токовводом 2, компенсатора 3, протектора 4, центробежного многоступенчатого многосекционного насоса 5 с фильтром 6, штуцера 7, обратного клапана 8 и сливного клапана 9. Вал электродвигателя 1 посредством шлицевых муфт 10, 11 и 12 соединен с валом протектора 4 и центробежного насоса 5.


Рисунок 1.8— характеристики ЭЦН
Погружной центробежный электронасос работает следующим образом.
Вращаясь, вал электродвигателя 1 через шлицевую муфту 10 передает вращение валу протектора 4 и далее через шлицевые муфты 11 и 12 вращает вал центробежного насоса 5. Пластовая жидкость через фильтр 6 поступает на нижние ступени насоса 5 и далее по насосу через обратный клапан 8, штуцер 7 и сливной клапан 9 в колонну насосно-компрессорных труб (колонна не показана).
Штуцер 6 (рис. 1.9) служит для создания перепада давления, которое используется при снижении подачи жидкости и перехода ее через пик напорной характеристики насоса (рис. 1.8). Из напорной характеристики насоса (зависимость напора от производительности) видно, что наибольший напор насос развивает при подаче 35 м3/сут. Развиваемый напор при его работе распределяется следующим образом:
Ннас Нд + Нк + Нтр + Нок , (1.1)
где Ннас полный напор насоса;
Нд напор для подъема жидкости от динамического уровня в скважине на поверхность;
Нк напор для создания коллекторного давления (давление в трубопроводах на поверхности);
Нтр напор на потери от трения жидкости;
Нок напор на потери в обратном клапане (величина незначительная - приблизительно 2 м вод.ст.).
При проведении расчетов Нок никогда не учитывается из-за ее незначительной величины. Но ее существование очень важно для устойчивой работы всей установки. При запуске установки в полной скважине насос производительностью 50 м3/сут имеет подачу более 100 м3/сут. При снижении уровня в скважине производительность насоса уменьшается, а создаваемый им напор увеличивается. Такая закономерность справедлива до тех пор, пока подача насоса уменьшается до 35 м3/сут При подаче 35 м3/сут насос развивает самый высокий напор, и давление под обратным клапаном будет равно:
Рподок Рнадок + 2 м вод.ст. (1.2)
где Рнад ок давление над обратным клапаном.
При подаче 35 м3/сут насос достиг максимального напора и максимально понизил уровень жидкости в скважине. Далее насос начинает откачивать жидкость только ту, которая поступает с пласта. Если приток с пласта менее 35 м3/сут, развиваемый насосом напор уменьшается, и давление под обратным клапаном 8 становится меньше, чем над ним. Обратный клапан 8 закроется, произойдет срыв подачи. Насос, работая без подачи, быстро нагревается и оплавляет удлинитель, из-за чего кабель прогорает.

Рисунок 1.9 — Штуцер

Для того, чтобы обратный клапан 8 не закрывался предназначен, штуцер 7, который создает запас давления. Диаметр штуцера 7 для насоса производительностью 50 м3 /сут равен 4,0-5,0 мм. Штуцер 7 может быть установлен как над обратным клапаном 8, так и под ним. Во избежании засорения штуцера 7 механическими частицами (к примеру лопатка полиамидного рабочего колеса и пр.) в корпусе штуцера 13 (Рис 1.9) встроен улавливающий фильтр 14. Сетка фильтра 14 имеет много отверстий, диаметр которых меньше диаметра калиброванного отверстия штуцера 7.
Рассмотрим другие модернизации ЭЦН для этого мною были выбраны два патента:


Патент №95115411
Использование: в погружных центробежных электронасосах для откачки различных сред (нефти) из скважин. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и долговечности путем исключения возможности диффузии свободного гaзa через эластичную резиновую диафрагму компенсатора и насыщения им масла, которым заполнен асинхронный электродвигатель. Сквозные радиальные отверстия в кожухе диафрагмы компенсатора для соединения внутреннего пространства, находящегося между кожухом диафрагмы и диафрагмой компенсатора с затрубным пространством, выполнены только в верхней части кожуха на уровне и выше верхнего бандажа, герметично прижимающего диафрагму к основанию компенсатора. Это изобретение не имеет отношения к теме диплома и по этому отдельно рассматриваться не будет.
Патент №95109759
Использование: в погружных диафрагменных электронасосах для откачки различных сред из скважин. Цель изобретения - увеличение коэффициента подачи насоса при откачке газосодержащих жидкостей путем повышения его способности на входе сепарировать попутный газ. Ряды сквозных отверстий расположены только в верхней части предохранительной сетки, в нижнюю часть всасывающих трубок введены ряды радиальных сквозных отверстий, при этом верхний обрез этих трубок размещен ниже верхнего ряда сквозных отверстий сетки, суммарная площадь всех сквозных отверстий сетки равна или больше площади кольцевого зазора между внутренним диаметром обсадной колонны скважины и наружным диаметром корпуса электронасоса, а суммарная площадь всех радиальных отверстий каждой всасывающей трубки больше площади ее внутреннего отверстия. Это изобретение не имеет отношения к теме диплома и по этому отдельно рассматриваться не будет

В данной квалификационной работе была рассмотрена установка погружного центробежного электронасоса. В конструкции этой установки была применена модернизация, целью которой является улучшение условий работы насоса, увеличения срока его службы и снижению числа аварийных ситуаций связанных с его износом, а так же перегревом, который влечет за собой оплавление удлинителя кабеля. А также проведено технико-экономический обоснование проекта и целесообразность его внедрения.