УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО ПОГРУЖНОГО НАСОСА УЭЦН С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМ ПРОТЕКТОРОМ П92Д И МУФТОЙ КАБЕЛЬНОГО ВВОДА-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО ПОГРУЖНОГО НАСОСА УЭЦН С МОДЕРНИЗИРОВАННЫМ ПРОТЕКТОРОМ П92Д И МУФТОЙ КАБЕЛЬНОГО ВВОДА-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
3 ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА
3.1 Устройство для защиты электродвигателя от пластовой жидкости

Изобретение предназначено для использования в нефтяной промышленности на скважинах, оборудованных погружными
электроцентрабежными насосами. Устройство содержит последовательно установленные опорный подшипник, по меньшей мере, один компенсирующий узел, включающий секцию с эластичной диафрагмой и обратный клапан, и лабиринтную секцию. Они имеют осевые отверстия для размещения вала электродвигателя. Полость эластичной диафрагмы компенсирующего узла, смежного с опорным подшипником, соединена сообщающим каналом с полостью этого подшипника. Обратный клапан каждого компенсирующего узла выполнен с возможностью соединения полости эластичной диафрагмы с задиафрагменной полостью этого же узла, которая может быть соединена сообщающим каналом с полостью эластичной диафрагмы следующего компенсирующего узла или с одной из полостей лабиринтной секции, сообщенной в верхней части с другой ее полостью, сообщенной в нижней части с внешней средой. В устройстве сообщающие каналы и обратные клапаны могут быть выполнены в ниппелях с торцевыми уплотнениями, размещенных по одному соответственно между опорным подшипником и секцией с эластичной диафрагмы, между секциями эластичной диафрагмой, между секцией с эластичной диафрагмой и лабиринтной секцией и между лабиринтной секцией и внешний средой. Устройство может быть снабжено нижней головкой, выполненной сменной для присоединения электродвигателей различных размеров. Облегчается монтаж устройства и увеличивается межремонтный период работы.

В данном дипломном проекте предлагается усовершенствование гидрозащиты типа П92Д, с целью уменьшения РС-отказов.
Также рассмотрена модернизированная муфта кабельного ввода Б46 производства БИТЕК, с изоляцией из пространственного сшитого полиэтилена высокой плотности, защищенной высокотемпературной маслостойкой оболочкой.
Дипломной проект состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка включает в себя три раздела: техническая, экономическая часть и раздел безопасности и экономичности проекта:
- в технической части проводится анализ существующих конструкций узлов, патентная проработка, описание конструкций, принцип работы, правила монтажа и эксплуатации, возможные неисправности и методы их устранения, расчеты деталей на прочность и др.;
- раздел безопасности и экологичности проекта рассматривает вопросы охраны и труда и окружающей среды;
- экономическая часть рассматривает оценку экономической эффективности от использования модернизированной гидрозащиты.
Дипломный проект состоит из: графического материала объемом в количестве 10 листов формата А1, и пояснительной записки объемом машинописных листов, включающую 35 рисунков, 7 таблиц и 42 формулы, а также список литературы, включающий 24 пункта.
3.2.Обоснование выбранного прототипа.

Большое значение имеют погружные центробежные насосы для нефтедобывающей промышленности. Скважины, оборудованные установками погружных центробежных электронасосов, выгодно отличаются от скважин, оборудованных другими глубинонасосными установками. Применение такого оборудования позволяет вводить скважины в эксплуатацию сразу же после бурения в любой период года, без больших затрат времени и средств на сооружение фундаментов и монтаж тяжелого оборудования. Спуск электронасоса в скважину отличается от обычного для промыслов спуска НКТ лишь наличием кабеля и необходимостью его крепления к трубам, сборка же самого электронасоса на устье скважины очень проста и занимает по нормам не более 2-3 часов.
Характерной особенностью погружных центробежных насоса является простота обслуживания, экономичность, относительно большой межремонтный период их работы.
Для увеличения работоспособности погружного электродвигателя большое значение имеет надежная работа его гидрозащиты, предохраняющей электродвигатель от попадания в его внутреннюю полость пластовой жидкости и компенсирующей изменение объема жидкости в двигателе при его нагреве и охлаждении, а также при утечке масла через негерметичные элементы конструкции. Пластовая жидкость, попадая в электродвигатель, снижает изоляционные свойства масла, проникает через изоляцию обмоточных проводов и приводит к короткому замыканию обмотки. Кроме того, ухудшается смазка подшипников вала двигателя.
В настоящее время на промыслах Российской Федерации широко распространена гидрозащита типа Г.
Гидрозащита типа Г состоит из двух основных сборочных единиц: протектора (см. рисунок 3.3), который устанавливается между насосом и двигателем, и компенсатора (см. рисунок 2.19), расположенного в нижней части двигателя.

Рисунок 3.3 – протектор гидрозащиты типа Г

В принципе, эта ГЗ эффективна в благоприятных, несложных условиях эксплуатации УЭЦН, там. где низкий газовый фактор, низкая температура пласта до 70°С. В таких условиях ГЗ работает как простой надежный узел.
Но по известным причинам эксплуатировать ЭЦН приходится во все более экс¬тремальных условиях, где и проявляются ее конструктивные недостатки:
1) диафрагма компенсатора имеет большую поверхность контакта с пластовой жидкостью, движущийся газонефтяной поток непосредственно смачивает диафрагму компенсатора;
2) затруднено снятие избыточного давления и ее стравливание в затрубное пространство;
3) верхнее расположение узла пяты, когда при скоплении газа под верхним торцовым уплотнением подпятник начинает работать всухую;
4) высокая аварийность по концевым деталям протектора и корпусам компенсатора.
От компенсаторной гидрозащиты нефтедобывающие предприятия постепенно отказываются, поэтому базовой моделью для моего усовершенствования является гидрозащита типа П92Д, которая также не лишена недостатков. На основании проведенного анализа полетов УЭЦНМ в АО «Сургутнефтегаз» видно, что влияние вибрации в модульных насосах ЭЦН приводит к полетам, связанными со сломом шейки по корпусу входного модуля и основанию протектора, помимо обрывов болтов во фланцевых соединениях. На основании этого предлагается конструкция описанное далее.

3.3 Назначение и обозначение гидрозащиты

Гидрозащита П92Д предназначена для:
а) компенсации погружных масло наполненных электродвигателей типа ПЭДУ, ПРЭДУ, ПРЭДУМ диаметром корпуса 103 и 117 мм, используемых в качестве привода погружных центробежных насосов для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.
б) предохранения полости злектродвигателя от попадания пластовой жидкости, а также компенсирования температурных изменений объема масла.
По температуре окружающей среды гидрозащита может быть обычного и теплостойкого исполнений, также гидрозащита может быть выполнена с центрирующим диаметром нижней головки 65 или 74 мм.
Структура условного обозначения гидрозащиты:
П – Протектор.
Х - Исполнение по стойкости к коррозионной среде:
К – коррозионностойкое; отсутствие буквы – нормальное.
92 – Диаметр корпуса, мм.
Х – Д – диафрагменное исполнение.
Х – Особенности конструкции: П* - присоединительный диаметр нижней головки 65 мм.
Х – Исполнение по теплостойкости: Т – теплостойкое исполнение, отсутствие буквы – обычное исполнение.
Х – шифр модернизации (М.М1.М2 и т.д.)
* Нанесение буквы П не является обязательным, т.к. нижняя головка протектора с присоединительным диаметром 65 мм имеет кольцевую проточку радиусом 1,5 мм.

3.4 Технические характеристики и эксплуатационные ограничения

Технические характеристики:
Мощность, потребляемая протектором, не более..................0,4 кВт
Частота вращения вала, синхронная............................3000 об/мин
Количество заливаемого в протектор масла..............................5 л
Масса...........................................................................56 кг
Гидрозащита должна быть заполнена диэлектрическим маслом с пробивным напряжением не менее 30 кВ марки МДПН
ТУ0253-018-00151911-99 или маслом, соответствующим марке масла в электродвигателе.
Эксплуатационные ограничения:
Гидрозащита предназначена для работы в среде пластовой жидкости (смесь нефти и попутной воды в любой пропорции) с температурой
до 120 С – теплостойкого исполнения, 90oС – обычного исполнения по теплостойкости, содержащей:
1) механические примеси с относительной твердостью частиц не более 5 баллов, по шкале Мооса – не более 0,5 г/л;
2) сероводород - не более 0,01 г/л;
3) свободный газ (по объему) – не более 55%.
Гидростатическое давление в зоне работы гидрозащиты не более
25 МПА (250 кГ/см2).

3.4 Модернизация протектора П92Д

Суть моей модернизации заключается в сочленении двух узлов (протектора П92Д и входного модуля МВ5) в один, путем модернизации верхней головки и вала протектора П92Д.
Положительная мотивация данной конструкции:
а) добиваемся уменьшения длинны всей установки в целом;
б) избавляемся от соединения фланец-корпус, между протектором и входным модулем;
в) уходя от первоначальной конструкции верхней головки протектора П92Д, предотвращаем возможность излома по шейке корпуса входного модуля, диаметр которого сравнительно мал (диаметр шейки 60мм.);
г) незначительно упрощаем компоновку оборудования и его монтаж на устье скважины.
А также для усиления шейки основания протектора мною проработана конструкция нижней головки с галтелями радиусом 12мм.
Незначительно изменив конструкцию протектора П92Д, являющейся
самой распространенной в настоящее время, мы добьемся снижения количества полетов, являющейся наиболее опасным видом отказа.