Elektrické vybavení v závislosti na proudovém napájecím obvodu zahrnuje buď kompletní trafostanici pro ponorná čerpadla (KTPPS), nebo trafostanici (TS), řídicí stanici a transformátor.

Elektřina z transformátoru (nebo z KTPPN) do ponorného elektromotoru je přiváděna kabelovým vedením, které se skládá z kabelu povrchového napájení a hlavního kabelu s prodlužovacím kabelem. Připojení zemnícího kabelu k hlavnímu kabelu kabelového vedení se provádí ve svorkovnici, která je instalována ve vzdálenosti 3-5 metrů od ústí vrtu.

Místo pro umístění pozemního elektrického zařízení je chráněno před záplavami v období povodní a v zimě odklízeno od sněhu a musí mít vstupy umožňující volnou instalaci a demontáž zařízení. Odpovědnost za provozní stav areálů a vstupů do nich nese CDNG.

Řídící stanice

Pomocí řídicí stanice se provádí ruční ovládání motoru, automatické vypnutí jednotky při zastavení přívodu kapaliny, nulová ochrana, ochrana proti přetížení a vypnutí jednotky při zkratech. Během provozu jednotky nasává odstředivé čerpadlo kapalinu přes filtr instalovaný na vstupu čerpadla a vytlačuje ji potrubím čerpadla na povrch. V závislosti na tlaku, tzn. výšky zdvihu kapaliny se používají čerpadla s různým počtem stupňů. Nad čerpadlem je instalován zpětný ventil a vypouštěcí ventil. Zpětný ventil slouží k údržbě hadiček, což usnadňuje startování motoru a kontrolu jeho chodu po nastartování. Při provozu je zpětný ventil držen v otevřené poloze tlakem zespodu. Vypouštěcí ventil je instalován nad zpětným ventilem a používá se k vypouštění kapaliny z potrubí při jejich zvedání na povrch.

Autotransformátor

Pro zvýšení napětí z 380 (polní síť) na 400-2000 V se používá transformátor (autotransformátor).

Transformátory jsou chlazené olejem. Jsou určeny pro venkovní použití. Na vysoké straně vinutí transformátoru je provedeno padesát odboček pro napájení elektromotoru optimálním napětím v závislosti na délce kabelu, zatížení motoru a síťovém napětí.

Přepínání odboček se provádí při zcela vypnutém transformátoru.

Transformátor se skládá z magnetického jádra, vinutí vysokého a nízkého napětí, nádrže, krytu se vstupy a expandéru s vysoušečem vzduchu.

Nádrž transformátoru je naplněna transformátorovým olejem s průrazným napětím minimálně 40 kW.

Na transformátorech o výkonu 100 - 200 kW je instalován termosifonový filtr pro čištění transformátorového oleje od produktů stárnutí.

Namontované na krytu nádrže:

Pohon vypínače vinutí VN (jeden nebo dva);

Rtuťový teploměr pro měření teploty horních vrstev oleje;

Vyjímatelné průchodky VN a NN umožňující výměnu izolátorů bez zvedání odnímatelné části;

Konzervátor s indikátorem oleje a vysoušečem vzduchu;

Kovová krabička na ochranu vstupů před prachem a vlhkostí.

Sušička vzduchu s olejovým těsněním je určena k odstranění vlhkosti a čištění průmyslových nečistot ze vzduchu vstupujícího do transformátoru při kolísání teploty hladiny oleje

Armatury studny

Tvarovky ústí vrtu jsou navrženy tak, aby odvedly výrobu z vrtu do průtokového potrubí a utěsnily prostor mezi trubkami.

Armatury ústí vrtu připravené pro spuštění ESP jsou vybaveny tlakoměry, zpětným ventilem na potrubí spojujícím mezikruží s výtlakem, dusicí komorou (pokud je to technologicky proveditelné) a potrubím pro testování. Odpovědnost za implementaci tohoto bodu nese CDNG.

Tvarovky ústí vrtu, kromě funkcí vykonávaných ve všech výrobních metodách, musí zajistit těsnost vratně se pohybující leštěné tyče v něm. Ten je mechanickým spojením mezi sloupkem tyče a hlavou vyvažovače SK.

Armatury ústí vrtu, rozdělovače a průtoková potrubí se složitými konfiguracemi komplikují hydrodynamiku proudění. Zařízení v blízkosti vrtu umístěná na povrchu je relativně dostupná a lze je poměrně snadno očistit od usazenin, především tepelnými metodami.

Armatury ústí studní, kterými se čerpá voda do souvrství, jsou podrobeny hydraulickému testování způsobem stanoveným pro armatury vánočních stromků.

Podzemní zařízení ESP

Podzemní vybavení zahrnuje potrubí, čerpací jednotku a eklektický pancéřový kabel.

Odstředivá čerpadla pro čerpání kapaliny ze studny se zásadně neliší od běžných odstředivých čerpadel používaných pro čerpání kapalin na povrchu země. Malé radiální rozměry způsobené průměrem pláště, do kterého jsou odstředivá čerpadla spouštěna, prakticky neomezené axiální rozměry, nutnost překonávat vysoké tlaky a provoz čerpadla v ponořeném stavu však vedly k vytvoření odstředivého čerpání. jednotky specifické konstrukce. Navenek se neliší od trubky, ale vnitřní dutina takové trubky obsahuje velké množství složitých dílů, které vyžadují pokročilou výrobní technologii.

Ponorná odstředivá elektrická čerpadla (PTsEN) jsou vícestupňová odstředivá čerpadla s počtem stupňů v jednom bloku až 120, poháněná speciálně navrženým ponorným elektromotorem (SEM). Elektromotor je napájen z povrchu elektřinou přiváděnou kabelem ze stupňovitého autotransformátoru nebo transformátoru přes řídicí stanici, ve které je soustředěna veškerá instrumentace a automatizace. PTsEN se spouští do vrtu pod vypočtenou dynamickou hladinu, obvykle 150 - 300 m. Kapalina je přiváděna potrubím, k jehož vnější straně je speciálními pásy připevněn elektrický kabel. V čerpací jednotce se mezi samotným čerpadlem a elektromotorem nachází mezičlánek nazývaný chránič nebo hydraulická ochrana. Instalace PCEN (obrázek 3) zahrnuje olejem plněný elektromotor SEM 1; hydraulický ochranný článek nebo chránič 2; mřížka pro příjem čerpadla pro sběr kapaliny 3; vícestupňové odstředivé čerpadlo PCEN 4; NKT 5; pancéřovaný třížilový elektrický kabel 6; pásy pro připevnění kabelu k trubce 7; armatury ústí vrtu 8; buben pro navíjení kabelů během zdvihacích operací a uložení určité zásoby kabelu 9; transformátor nebo autotransformátor 10; řídicí stanice s automatizací 11 a kompenzátorem 12.

Čerpadlo, ochrana a motor jsou samostatné jednotky spojené šroubovými svorníky. Konce hřídelí mají drážkované spoje, které se spojují při montáži celé instalace. Pokud je nutné zvednout kapalinu z velkých hloubek, jsou sekce PCEN vzájemně propojeny tak, aby celkový počet stupňů dosáhl 400. Kapalina nasávaná čerpadlem postupně prochází všemi stupni a opouští čerpadlo s tlakem rovným vnější hydraulický odpor.

Obrázek 3 - Obecné schéma zařízení studny s instalací ponorného odstředivého čerpadla

UPTsEN se vyznačují nízkou spotřebou kovu, širokým rozsahem provozních charakteristik, jak z hlediska tlaku, tak průtoku, poměrně vysokou účinností, schopností čerpat velké množství kapaliny a dlouhou dobou obratu. Je třeba připomenout, že průměrná dodávka kapaliny v Rusku pro jeden UPTsEN je 114,7 t/den a pro USHSN - 14,1 t/den.

Všechna čerpadla jsou rozdělena do dvou hlavních skupin; konvenční konstrukce odolná proti opotřebení. Převážná většina stávajících čerpadel (asi 95 %) je konvenční konstrukce.

Čerpadla odolná proti opotřebení jsou určena pro provoz ve studních, které obsahují malé množství písku a jiných mechanických nečistot (do 1 % hmotnosti). Podle příčných rozměrů jsou všechna čerpadla rozdělena do 3 podmíněných skupin: 5; 5A a 6, což znamená jmenovitý průměr pouzdra v palcích, do kterého lze čerpadlo nasadit.

Skupina 5 má vnější průměr pouzdra 92 mm, skupina 5A - 103 mm a skupina b - 114 mm. Rychlost otáčení hřídele čerpadla odpovídá frekvenci střídavého proudu v elektrické síti. V Rusku je tato frekvence 50 Hz, což dává synchronní rychlost (pro dvoupólový stroj) 3000 min-1. Kód PCEN obsahuje jejich hlavní jmenovité parametry, jako je průtok a tlak při provozu v optimálním režimu. Například ESP5-40-950 znamená odstředivé elektrické čerpadlo skupiny 5 s průtokem 40 m3/den (vodou) a dopravní výškou 950 m. ESP5A-360-600 znamená čerpadlo skupiny 5A s průtokem 360 m3/den a spád 600 m.

Obrázek 4 - Typické charakteristiky ponorného odstředivého čerpadla

Kód pro čerpadla odolná proti opotřebení obsahuje písmeno I, což znamená odolnost proti opotřebení. V nich nejsou oběžná kola vyrobena z kovu, ale z polyamidové pryskyřice (P-68). V tělese čerpadla jsou přibližně každých 20 stupňů instalována mezilehlá pryžokovová ložiska pro vystředění hřídele, v důsledku čehož má čerpadlo odolné proti opotřebení méně stupňů, a tedy i tlak.

Koncové podpěry oběžných kol nejsou litinové, ale ve formě lisovaných kroužků z kalené oceli 40X. Namísto textolitových nosných podložek jsou mezi oběžná kola a vodicí lopatky použity podložky z pryže odolné proti oleji.

Všechny typy čerpadel mají pasovou provozní charakteristiku ve formě křivek závislosti Н(Q) (tlak, průtok), з(Q) (účinnost, průtok), N(Q) (příkon, průtok). Typicky se tyto závislosti uvádějí v rozsahu provozních průtoků nebo v mírně větším intervalu (obr. 11.2).

Jakékoli odstředivé čerpadlo, včetně PCEN, může pracovat s uzavřeným výtlačným ventilem (bod A: Q = 0; H = Hmax) a bez protitlaku na výtlaku (bod B: Q = Qmax; H = 0). Protože užitečná práce čerpadla je úměrná součinu dodávky a tlaku, pak pro tyto dva extrémní režimy provozu čerpadla bude užitečná práce rovna nule, a proto bude účinnost rovna nule. Při určitém poměru (Q a H díky minimálním vnitřním ztrátám čerpadla dosahuje účinnost maximální hodnoty přibližně 0,5 - 0,6. Typicky čerpadla s nízkým průtokem a oběžnými koly malého průměru, stejně jako s velkým počtem stupňů mají snížená účinnost Průtok a tlak odpovídající maximální účinnosti se nazývá optimální režim provozu čerpadla Závislost s(Q) kolem jeho maxima plynule klesá, proto je zcela přijatelné provozovat PTsEN v režimech odlišných od optimálního v jednom nebo druhém směru o určitou hodnotu. Hranice těchto odchylek budou záviset na specifických vlastnostech PTsEN a musí odpovídat přiměřenému snížení účinnosti čerpadla (o 3 - 5 %). rozsah možných provozních režimů PTsEN, který se nazývá doporučená oblast (viz obr. 11.2, stínování).

Výběr čerpadla pro studny v podstatě spočívá ve výběru standardní velikosti PCEN tak, aby po spuštění do studny fungovalo za optimálních nebo doporučených podmínek při čerpání daného průtoku studny z dané hloubky.

V současnosti vyráběná čerpadla jsou navržena pro jmenovité průtoky od 40 (ETSN5-40-950) do 500 m3/den (ETSN6-500-750) a tlaky od 450 m (ETSN6-500-450) do 1500 m (ETSN6-100- 1500). Kromě toho existují čerpadla pro speciální účely, například pro čerpání vody do útvarů. Tato čerpadla mají průtok až 3000 m3/den a dopravní výšku až 1200 m.

Tlak, který může čerpadlo překonat, je přímo úměrný počtu stupňů. Vyvíjeno v jednom stupni za optimálních provozních podmínek závisí zejména na rozměrech oběžného kola, které zase závisí na radiálních rozměrech čerpadla. Při vnějším průměru tělesa čerpadla 92 mm je průměrný tlak vyvíjený jedním stupněm (při provozu na vodě) 3,86 m s kolísáním od 3,69 do 4,2 m. Při vnějším průměru 114 mm je průměrný tlak 5,76 m s kolísáním od 5,03 do 6,84 m.

Čerpací jednotka se skládá z čerpadla (obrázek 4, a), hydraulické ochranné jednotky (obrázek 4, 6), ponorného elektromotoru (obrázek 4, c), kompenzátoru (obrázek 4, d) připevněného ke spodní části SEM.

Čerpadlo se skládá z následujících částí: hlava 1 s kulovým zpětným ventilem, aby se zabránilo vytékání kapaliny z potrubí během zastavení; horní posuvná opěrná pata 2, která přijímá částečné axiální zatížení v důsledku rozdílu tlaků na vstupu a výstupu čerpadla; horní kluzné ložisko 3, středící horní konec hřídele; skříň čerpadla 4; vodicí lopatky 5, které spočívají na sobě a jsou chráněny proti otáčení společným táhlem ve skříni 4; oběžná kola 6; hřídel čerpadla 7, která má podélné pero, na kterém jsou namontována oběžná kola s posuvným uložením. Hřídel také prochází vodicí lopatkou každého stupně a je v ní vystředěn pouzdrem oběžného kola, jako v ložisku; spodní kluzné ložisko 8; základna 9, pokrytá přijímací sítí a mající kulaté skloněné otvory v horní části pro přívod kapaliny do spodního oběžného kola; koncové kluzné ložisko 10. U čerpadel raných konstrukcí, která jsou stále v provozu, je struktura spodní části odlišná. Po celé délce základny 9 je z olověných grafitových kroužků olejové těsnění, oddělující přijímací část čerpadla a vnitřní dutiny motoru a hydraulickou ochranu. Pod olejovým těsněním je namontováno třířadé kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem mazané hustým olejem pod určitým přetlakem vůči vnějšímu (0,01 - 0,2 MPa).

Obrázek 4 - Návrh ponorné odstředivé jednotky

a - odstředivé čerpadlo; b - hydraulická ochranná jednotka; c - ponorný elektromotor; g - kompenzátor

V moderních konstrukcích ESP není v hydraulické ochranné jednotce žádný přetlak, takže dochází k menšímu úniku kapalného transformátorového oleje, kterým je motor naplněn, a odpadá potřeba těsnění z olověného grafitu.

Dutiny motoru a přijímací části jsou odděleny jednoduchou mechanickou ucpávkou, jejíž tlak na obou stranách je stejný. Délka tělesa čerpadla obvykle nepřesahuje 5,5 m. Pokud nelze požadovaný počet stupňů (u čerpadel vyvíjejících vysoké tlaky) umístit do jednoho tělesa, umístí se do dvou nebo tří samostatných těles, tvořících nezávislé sekce jednoho čerpadla, které jsou ukotveny společně při spouštění čerpadla do studny

Hydraulická ochranná jednotka je nezávislá jednotka připojená k PTsEN pomocí šroubového spojení (na obrázku 4 je jednotka, stejně jako samotná PTsEN, zobrazena s přepravními zátkami utěsňujícími konce jednotek)

Horní konec hřídele 1 je spojen drážkovanou spojkou se spodním koncem hřídele čerpadla. Lehká mechanická ucpávka 2 odděluje horní dutinu, která může obsahovat vrtnou kapalinu, od dutiny pod ucpávkou, která je naplněna transformátorovým olejem, který je stejně jako studniční kapalina pod tlakem rovným tlaku v hloubce ponoření čerpadla. Pod mechanickou ucpávkou 2 je kluzné třecí ložisko a ještě níže - jednotka 3 - opěrná patka, která přijímá axiální sílu hřídele čerpadla. Kluzná opěrná noha 3 pracuje v kapalném transformátorovém oleji.

Níže je druhá mechanická ucpávka 4 pro spolehlivější utěsnění motoru. Konstrukčně se neliší od prvního. Pod ním je v pouzdře 6 umístěn pryžový vak 5. Vak hermeticky odděluje dvě dutiny: vnitřní dutinu vaku naplněnou transformátorovým olejem a dutinu mezi pouzdrem 6 a vlastním vakem, do které má vnější studniční kapalina přístup přes zpětný ventil 7.

Studniční tekutina proniká ventilem 7 do dutiny pouzdra 6 a stlačuje pryžový vak s olejem na tlak rovný vnějšímu. Kapalný olej proniká mezerami podél hřídele k mechanickým ucpávkám a dolů k motoru.

Byly vyvinuty dvě konstrukce zařízení na ochranu proti vodě. Hydraulická ochrana hlavního motoru se od popsané hydraulické ochrany hydromotoru liší přítomností malé turbínky na hřídeli, která vytváří ve vnitřní dutině pryžového vaku 5 zvýšený tlak kapalného oleje.

Vnější dutina mezi pouzdrem 6 a vakem 5 je naplněna hustým olejem, který napájí kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem PCEN předchozí konstrukce. Hydraulická ochranná jednotka hlavního motoru s vylepšenou konstrukcí je tedy vhodná pro použití ve spojení s předchozími typy PTsEN, které jsou široce používány v polích. Dříve se používala hydraulická ochrana, tzv. protektor pístového typu, u kterého přetlak na olej vytvářel odpružený píst. Nové konstrukce GD a G se ukázaly jako spolehlivější a odolnější. Teplotní změny objemu oleje při jeho zahřívání nebo ochlazování jsou kompenzovány připevněním pryžového vaku - kompenzátoru - na spodek motoru.

PCEN je poháněn speciálními vertikálními asynchronními dvoupólovými elektromotory plněnými olejem (SEM). Elektromotory čerpadel jsou rozděleny do 3 skupin: 5; 5A a 6.

Vzhledem k tomu, že elektrický kabel neprochází na rozdíl od čerpadla podél těla elektromotoru, jsou diametrální rozměry motorů jmenovaných skupin o něco větší než u čerpadel, a to: skupina 5 má maximální průměr 103 mm, skupina 5A - 117 mm a skupina 6 - 123 mm.

Označení SED zahrnuje jmenovitý výkon (kW) a průměr; například PED65-117 znamená: 65 kW ponorný elektromotor s průměrem pouzdra 117 mm, tedy zařazený do skupiny 5A.

Malé přípustné průměry a vysoké výkony (až 125 kW) nás nutí vyrábět motory velké délky - až 8 m, někdy i více. Horní část motoru je spojena se spodní částí hydraulické ochranné jednotky pomocí šroubových svorníků. Hřídele jsou spojeny drážkovými spojkami.

Horní konec hnací hřídele motoru je zavěšen na kluzné patě 1, běžící v oleji. Níže je kabelová vstupní jednotka 2. Obvykle je tato jednotka konektorem kabelu. Toto je jeden z nejzranitelnějších bodů v čerpadle, kvůli porušení izolace, u kterého instalace selhávají a vyžadují zvedání; 3 - výstupní vodiče vinutí statoru; 4 - horní radiální kluzné třecí ložisko; 5 - řez koncovými konci vinutí statoru; 6 - statorová sekce, sestavená z lisovaných transformátorových plechů s drážkami pro protahování statorových drátů. Sekce statoru jsou od sebe odděleny nemagnetickými obaly, ve kterých jsou zesílena radiální ložiska 7 hřídele elektromotoru 8. Spodní konec hřídele 8 je vystředěn spodním radiálním kluzným třecím ložiskem 9. Rotor PED také sestává z sekcí namontovaných na hřídeli motoru z lisovaných plechů transformátorového železa. Do drážek rotoru typu veverka na obou stranách sekce jsou vloženy hliníkové tyče, zkratované vodivými kroužky. Mezi sekcemi je hřídel motoru vystředěna v ložiskách 7. Po celé délce hřídele motoru prochází otvor o průměru 6 - 8 mm pro průchod oleje ze spodní dutiny do horní. Podél celého statoru je také drážka, kterou může cirkulovat olej. Rotor se otáčí v kapalném transformátorovém oleji s vysokými izolačními vlastnostmi. Ve spodní části motoru je síťový olejový filtr 10. Hlava 1 kompenzátoru (viz obr. 11.3, d) je připevněna ke spodnímu konci motoru; obtokový ventil 2 slouží k naplnění systému olejem. Ochranný plášť 4 ve spodní části má otvory pro přenos vnějšího tlaku kapaliny na pružný prvek 3. Při ochlazení oleje se jeho objem zmenšuje a vrtná tekutina se otvory dostává do prostoru mezi vakem 3 a pláštěm 4. Při zahřátí , sáček se roztáhne a kapalina stejnými otvory vytéká z obalu.

PED používané pro provoz ropných těžebních vrtů mají obvykle výkony od 10 do 125 kW.

K udržení tlaku v nádrži se používají speciální ponorné čerpací jednotky vybavené motory o výkonu 500 kW. Napájecí napětí v SED se pohybuje od 350 do 2000 V. Při vysokých napětích je možné úměrně snížit proud při přenosu stejného výkonu a tím je možné zmenšit průřez žil vodivých kabelů a následně , příčné rozměry instalace. To je důležité zejména při vysokých výkonech elektromotorů. Jmenovitý skluz rotoru motoru je od 4 do 8,5 %, účinnost je od 73 do 84 %, přípustné teploty okolí jsou do 100 °C.

Když motor běží, vzniká velké množství tepla, takže pro normální provoz motoru je nutné chlazení. Toto chlazení je vytvářeno kontinuálním prouděním formovací tekutiny prstencovou mezerou mezi skříní motoru a skříní. Z tohoto důvodu jsou usazeniny parafínu v potrubí během provozu čerpadla vždy výrazně menší než u jiných provozních metod.

Ve výrobních podmínkách dochází k dočasnému výpadku elektrického vedení kvůli bouřkám, přetržení drátů, kvůli námraze atd. To způsobí zastavení UPTsEN. V tomto případě se pod vlivem sloupce kapaliny proudícího z potrubí přes čerpadlo začnou hřídel a stator čerpadla otáčet v opačném směru. Pokud je v tomto okamžiku obnoveno napájení, motor se začne otáčet v dopředném směru, čímž překoná setrvační sílu sloupce kapaliny a rotujících hmot.

V tomto případě mohou zapínací proudy překročit povolené limity a instalace se nezdaří. Aby se tomu zabránilo, je ve výtlačné části PTsEN instalován kulový zpětný ventil, který zabraňuje vytékání kapaliny z potrubí.

Zpětný ventil je obvykle umístěn v hlavě čerpadla. Přítomnost zpětného ventilu komplikuje zvedání potrubí během oprav, protože v tomto případě jsou trubky zvednuty a odšroubovány kapalinou. Navíc je nebezpečný z hlediska požáru. Aby se zabránilo takovým jevům, je nad zpětným ventilem instalován vypouštěcí ventil ve speciální spojce. Vypouštěcí ventil je v principu spojka, do jejíž boční stěny je vodorovně vložena krátká bronzová trubka, utěsněná na vnitřním konci. Před zvednutím se do hadičky vhodí krátká kovová šipka. Náraz šípu odlomí bronzovou trubici, což způsobí otevření bočního otvoru ve spojce a vypuštění tekutiny z trubice.

Nad zpětným ventilem PTsEN byla také vyvinuta a instalována další zařízení pro vypouštění kapaliny. Patří mezi ně tzv. promptery, které umožňují měřit mezitrubkový tlak v hloubce běhu čerpadla pomocí hloubkového tlakoměru spuštěného do potrubí a vytvářejí spojení mezi mezitrubkovým prostorem a měřicí dutinou. tlakoměru.

Je třeba poznamenat, že motory jsou citlivé na chladicí systém, který vzniká prouděním kapaliny mezi skříní a skříní motoru. Rychlost tohoto proudění a kvalita kapaliny ovlivňují teplotní režim motoru. Je známo, že voda má tepelnou kapacitu 4,1868 kJ/kg-°C, zatímco čistý olej má tepelnou kapacitu 1,675 kJ/kg-°C. Při odčerpávání zavodněných studní jsou proto podmínky chlazení motoru lepší než při čerpání čistého oleje a jeho přehřátí vede k selhání izolace a selhání motoru. Proto izolační vlastnosti použitých materiálů ovlivňují životnost instalace. Je známo, že tepelná odolnost některých izolací používaných pro vinutí motoru byla již zvýšena na 180 °C a provozní teploty na 150 °C. Pro řízení teploty byly vyvinuty jednoduché elektrické snímače teploty, které přenášejí informaci o teplotě motoru do řídicí stanice přes silový elektrický kabel bez použití přídavného jádra. Podobná zařízení jsou k dispozici pro přenos konstantní informace o tlaku na sání čerpadla na povrch. V nouzových podmínkách řídicí stanice automaticky vypne motor.

SEM je napájen elektřinou přes třížilový kabel, spuštěný do studny paralelně s potrubím. Kabel je připevněn k vnějšímu povrchu trubky kovovými páskami, dvěma pro každou trubku. Kabel funguje v obtížných podmínkách. Jeho horní část je v plynném prostředí, někdy pod výrazným tlakem, spodní část je v oleji a je vystavena ještě většímu tlaku. Při spouštění a zvedání čerpadla, zejména v zakřivených studnách, je kabel vystaven silnému mechanickému namáhání (svorky, tření, vzpříčení mezi strunou a hadičkou atd.). Kabel přenáší elektřinu při vysokém napětí. Použití vysokonapěťových motorů umožňuje snížit proud a tím i průměr kabelu. Kabel pro napájení vysokonapěťového PED však musí mít spolehlivější a někdy i silnější izolaci. Všechny kabely používané pro UPTsEN jsou nahoře pokryty elastickou páskou z pozinkované oceli, která chrání před mechanickým poškozením. Potřeba umístit kabel na vnější povrch PTsEN snižuje rozměry PTsEN. Podél čerpadla je proto položen plochý kabel, jehož tloušťka je přibližně 2krát menší než průměr kulatého, se stejnými průřezy vodičů.

Všechny kabely používané pro UPTsEN jsou rozděleny na kulaté a ploché. Kulaté kabely mají pryžovou (olejivzdornou pryž) nebo polyetylenovou izolaci, což se odráží v kódu: KRBK znamená kruhový pancéřovaný pryžový kabel nebo KRBP - pancéřovaný pryžový plochý kabel. Při použití polyetylenové izolace je v kódu místo písmene P napsáno P: KPBK - pro kulatý kabel a KPBP - pro plochý kabel.

Kulatý kabel je připojen k potrubí a plochý kabel je připojen pouze ke spodním trubkám potrubí a k čerpadlu. Přechod z kulatého kabelu na plochý kabel je spojen horkou vulkanizací ve speciálních formách a pokud je takový spoj proveden špatně, může sloužit jako zdroj poškození izolace a poruch. V poslední době se přechází pouze na ploché kabely vedené od motorového pohonu po hadicovém řetězci k řídicí stanici. Výroba takových kabelů je však obtížnější než kulatých (tab. 11.1).

Existují některé další typy kabelů s polyetylenovou izolací, které nejsou uvedeny v tabulce. Kabely s polyetylenovou izolací jsou o 26 - 35 % lehčí než kabely s pryžovou izolací. Kabely s pryžovou izolací jsou určeny pro použití při jmenovitém elektrickém napětí do 1100 V, při okolní teplotě do 90 °C a tlaku do 1 MPa. Kabely s polyetylenovou izolací mohou pracovat při napětí do 2300 V, teplotách do 120 °C a tlacích do 2 MPa. Tyto kabely jsou odolnější vůči plynu a vysokému tlaku.

Všechny kabely jsou pancéřovány vlnitou páskou z pozinkované oceli, která jim dodává požadovanou pevnost.

Primární vinutí třífázových transformátorů a autotransformátorů jsou vždy dimenzována na napětí polní napájecí sítě, tj. 380 V, ke které jsou připojena přes řídicí stanice. Sekundární vinutí jsou dimenzována na provozní napětí odpovídajícího motoru, ke kterému jsou připojena kabelem. Tato provozní napětí v různých SED se liší od 350 V (SED10-103) do 2000 V (SED65-117; SED125-138). Pro kompenzaci poklesu napětí v kabelu ze sekundárního vinutí je vyrobeno 6 odboček (jeden typ transformátoru má 8 odboček), což umožňuje regulovat napětí na koncích sekundárního vinutí přeskupením propojek. Přestavením propojky o jeden krok se zvýší napětí o 30 - 60 V, podle typu transformátoru.

Všechny vzduchem chlazené transformátory a autotransformátory nenáplněné olejem jsou kryty kovovým pláštěm a jsou určeny pro instalaci na chráněném místě. Jsou vybaveny podzemní instalací, takže jejich parametry odpovídají tomuto PED.

V poslední době se více rozšířily transformátory, které umožňují kontinuální sledování odporu sekundárního vinutí transformátoru, kabelu a vinutí statoru motoru. Když izolační odpor klesne na nastavenou hodnotu (30 kOhm), instalace se automaticky vypne.

U autotransformátorů, které mají přímé elektrické spojení mezi primárním a sekundárním vinutím, nelze takové monitorování izolace provádět.

Transformátory a autotransformátory mají účinnost cca 98 - 98,5 %. Jejich hmotnost se v závislosti na výkonu pohybuje od 280 do 1240 kg, rozměry od 1060 x 420 x 800 do 1550 x 690 x 1200 mm.

Provoz UPTsEN je řízen řídicí stanicí PGH5071 nebo PGH5072. Kromě toho je řídicí stanice PGH5071 použita pro napájení autotransformátoru motoru a PGH5072 - pro napájení transformátoru. Stanice PGH5071 poskytují okamžité vypnutí instalace, když jsou prvky vedoucí proud zkratovány k zemi. Obě řídicí stanice poskytují následující možnosti pro monitorování a řízení provozu UPTsEN.

1. Ruční a automatické (dálkové) zapínání a vypínání instalace.

2. Automatické zapnutí instalace v režimu samospouštění po obnovení napájení v polní síti.

3. Automatický provoz instalace v periodickém režimu (čerpání, akumulace) podle stanoveného programu s celkovou dobou 24 hodin.

4. Automatické zapínání a vypínání instalace v závislosti na tlaku v průtokovém potrubí s automatickými systémy pro skupinový sběr oleje a plynu.

5. Okamžité odstavení zařízení při zkratech a při proudovém přetížení o 40 % přesahujícím normální provozní proud.

6. Krátkodobé odstavení do 20 s při přetížení motoru o 20 % jmenovité hodnoty.

7. Krátkodobé (20 s) odstavení při přerušení dodávky kapaliny do čerpadla.

Dveře rozvaděče jsou mechanicky blokovány spínacím blokem. Je tendence přecházet na bezdotykové, hermeticky uzavřené řídicí stanice s polovodičovými prvky, které, jak ukázaly zkušenosti z jejich provozu, jsou spolehlivější a nepodléhají prachu, vlhkosti a srážkám.

Regulační stanice jsou určeny pro instalaci v prostorách stodolového typu nebo pod přístřeškem (v jižních oblastech) při okolní teplotě od -35 do +40 °C.

Hmotnost stanice je asi 160 kg. Rozměry 1300 x 850 x 400 mm. Součástí dodávky UPTsEN je buben s kabelem, jehož délku si určí zákazník.

Během provozu vrtu je nutné z technologických důvodů měnit hloubku zavěšení čerpadla. Aby při takových změnách zavěšení nedošlo k přeříznutí nebo prodloužení kabelu, je délka kabelu brána podle maximální hloubky zavěšení daného čerpadla a v menších hloubkách je jeho přebytek ponechán na bubnu. Stejný buben se používá pro navíjení kabelu při zvedání PTsEN ze studní.

Při konstantní hloubce zavěšení a stabilních provozních podmínkách čerpadla je konec kabelu zastrčen do spojovací krabice a není potřeba žádný buben. V takových případech se při opravách používá speciální buben na přepravním vozíku nebo na kovových saních s mechanickým pohonem, aby se kabel vyjmutý ze studny neustále a rovnoměrně vytahoval a navíjel na buben. Když je čerpadlo z takového bubnu uvolněno, kabel je přiváděn rovnoměrně. Buben je poháněn elektrickým pohonem se zpětným chodem a třením, aby se zabránilo nebezpečnému pnutí. V podnicích vyrábějících ropu s velkým počtem ESP používají speciální přepravní jednotku ATE-6 založenou na terénním nákladním vozidle KaAZ-255B pro přepravu kabelového bubnu a dalších elektrických zařízení, včetně transformátoru, čerpadla, motoru a hydrauliky. ochranná jednotka.

Pro nakládku a vykládku bubnu je jednotka vybavena směry skládání pro válení bubnu na plošinu a navijákem s tažnou silou na laně 70 kN. Plošina dále disponuje hydraulickým jeřábem o nosnosti 7,5 kN s dosahem výložníku 2,5 m. Kabel spuštěného čerpacího agregátu je veden přes ucpávky ústí vrtu a utěsněn v něm pomocí speciální odnímatelné těsnící příruby v kříž v ústí vrtu.

Typická armatura ústí vrtu vybavená pro provoz PTsEN (obrázek 5) se skládá z kříže 1, který je našroubován na plášť.

Obrázek 5 - Armatury ústí vrtu vybavené PTsEN

Příčník má odnímatelnou vložku 2, která přebírá zatížení z potrubí. Na vložku je naneseno těsnění z olejivzdorné pryže 3, které je přitlačováno dělenou přírubou 5. Příruba 5 je přitlačena šrouby k přírubě kříže a utěsňuje kabelový vývod 4.

Armatury zajišťují odvod prstencového plynu potrubím 6 a zpětným ventilem 7. Armatury jsou sestaveny z normalizovaných jednotek a uzavíracích armatur. Při provozu se sacími tyčovými čerpadly jej lze poměrně snadno přestavět na zařízení ústí vrtu.

Firma Borets vyrábí širokou škálu ponorných čerpadel s výkonem od 10 do 6128 m 3 /den a tlakem od 100 do 3500 m.

Borets doporučuje specifický provozní rozsah pro všechna čerpadla. Pro zajištění optimální účinnosti a maximálního TBO musí být čerpadlo provozováno v tomto rozsahu.

Pro dosažení nejlepších výsledků z provozu čerpadel v reálných podmínkách studny a pro splnění požadavků zákazníka naše společnost nabízí několik typů sestav a provedení čerpacích stupňů.

Čerpadla Borets lze provozovat za obtížných podmínek, včetně zvýšeného obsahu pevných látek, obsahu plynu a teploty čerpané kapaliny. Pro zvýšení provozní spolehlivosti při práci v podmínkách zvýšených abrazivních vlivů prostředí se používají čerpadla kompresní, otěruvzdorná komprese a typy sestav balíků.

Čerpadla Borets používají následující stupně, které se od sebe liší konstrukcí:

• ESP je pracovní stupeň se dvěma podpěrami.
• ECNMIK je jednopodporový stupeň s vyváženým oběžným kolem s prodlouženým nábojem.
• ECNDP je dvounosný stupeň vyráběný práškovou metalurgií.
  Čerpadla s ECP stupni se vyznačují vysokou odolností proti korozi, opotřebení třecích párů a opotřebení vodním abrazivem.Kromě toho mají tato čerpadla díky čistotě průtokových kanálů oběžného kola stupňů zvýšenou účinnost úspory energie.

Hlavy a základny čerpadel jsou vyrobeny z vysokopevnostní oceli. Pro agresivní podmínky vrtů jsou hlavy a základny vyrobeny z korozivzdorných ocelí. Při provozu ve ztížených podmínkách jsou čerpadla vybavena radiálními ložisky ze slitiny karbidu wolframu, která zabraňují radiálnímu opotřebení a vibracím. Pro provoz ESP v agresivním prostředí používá společnost Borets metalizované povlaky odolné proti korozi a opotřebení nanesené na karoserii a koncové části. Tyto povlaky mají vysokou tvrdost a tažnost, což zabraňuje jejich praskání při ohýbání zařízení během zdvihacích operací.

Pro snížení usazenin soli a zabránění korozi dílů ESP při provozu zařízení v agresivním chemickém prostředí při zvýšených teplotách vyvinula společnost Borets protisolný polymerní povlak. Nátěr se nanáší na stupně, trubky, koncovky a spojovací prvky. Použití povlaku snižuje usazeniny vodního kamene na stupních čerpadla a také zvyšuje odolnost proti korozi, chemikáliím a opotřebení.

Provoz vrtů pomocí ponorných odstředivých čerpadel (ESP) je v současnosti hlavní metodou těžby ropy v Rusku. Tato zařízení vytěží na povrch asi dvě třetiny celkové roční produkce ropy u nás.

Elektrická odstředivá studnová čerpadla (ESP) patří do třídy dynamických lamelových čerpadel, vyznačujících se vyššími průtoky a nižšími tlaky ve srovnání s objemovými čerpadly.

Rozsah dodávky hlubinných elektrických odstředivých čerpadel je od 10 do 1000 m 3 /den nebo více, tlak je až 3500 m. V rozsahu dodávky nad 80 m 3 /den má ESP nejvyšší účinnost ze všech mechanizovaných olejů výrobních metod. V rozsahu průtoku od 50 do 300 m 3 /den přesahuje účinnost čerpadla 40 %.

Účelem elektrických odstředivých studňových čerpadel je výběr z vrtné ropy s obsahem vody do 99 %, obsahem mechanických nečistot do 0,01 % (0,1 g/l) a tvrdostí do 5 Mohsových bodů; sirovodík do 0,001 %, obsah plynu do 25 %. V korozivzdorné verzi může být obsah sirovodíku až 0,125 % (až 1,25 g/l). Ve verzi odolné proti opotřebení je obsah mechanických nečistot do 0,5 g/l. Přípustná rychlost nárůstu zakřivení vrtu je do 20 na 10 m. Úhel odklonu osy vrtu od svislice je do 400.

Výhodou ESP je jejich větší potenciál pro automatizaci provozu a vzdálené sledování stavu oproti tyčovým jednotkám. Kromě toho jsou ESP méně ovlivněny zakřivením studny.

Nevýhodou elektrických odstředivých čerpadel je zhoršení výkonu v korozivním prostředí, při odstraňování písku, v podmínkách vysoké teploty a vysokého plynového faktoru, snížení provozních parametrů se zvýšením viskozity kapaliny (s viskozitou nad 200 cP, činnost ESP nebude možná).

Hlavními výrobci ponorných odstředivých čerpadel v Rusku jsou Almeťjevský čerpací závod (JSC ALNAS), Lebedjanskij strojírenský závod (JSC LEMAZ) a moskevský závod Borets. Zajímavý vývoj navrhují i ​​další organizace, například permský závod Novomet as, který vyrábí originální stupně ponorných odstředivých čerpadel práškovou metalurgií.

ESP v Rusku jsou vyráběny v souladu s technickými specifikacemi, zatímco v zahraničí - v souladu s požadavky API.

Nejznámějšími zahraničními výrobci jednotek ESP jsou REDA, Centrilift, ODI a ESP (USA). V posledních letech jsou velmi aktivní i výrobci ESP z Čínské lidové republiky (Temtext).

Tyto pokyny poskytují základní konstrukční schémata ESP, vlastnosti jejich konstrukce a princip fungování.

Pro samostatné otestování získaných znalostí je na konci pokynů uveden seznam kontrolních otázek.

Účelem této laboratorní práce je studium konstrukce ponorného odstředivého čerpadla.

2. Teorie

2.1. Obecné schéma instalace ponorného elektrického odstředivého čerpadla

K dnešnímu dni bylo navrženo velké množství různých schémat a modifikací instalací ESP. Na obrázku 2.1 je jedno ze schémat vybavení těžebního vrtu instalací ponorného odstředivého elektrického čerpadla.

Rýže. 2.1. Schéma instalace ponorného odstředivého čerpadla do studny

Schéma ukazuje: kompenzátor 1, ponorný elektromotor (SEM) 2, chránič 3, záchytné pletivo 4 s odlučovačem plynu 5, čerpadlo 6, rybářská hlava 7, zpětný ventil čerpadla 8, vypouštěcí ventil 9, hadicová šňůra 10, koleno 11, průtok vedení 12, zpětný ventil ústí vrtu 13, tlakoměry 14 a 16, armatury ústí vrtu 15, kabelové vedení 17, spojovací ventilační skříň 18, řídicí stanice 19, transformátor 20, dynamická hladina kapaliny ve vrtu 21, pásy 22 pro připevnění kabelového vedení k hadicová a čerpací jednotka a výrobní plášť vrtu 23.

Když je zařízení v provozu, čerpadlo 6 čerpá kapalinu z vrtu na povrch potrubím 10. Čerpadlo 6 je poháněno ponorným elektromotorem 2, do kterého je energie přiváděna z povrchu kabelem 17. Motor 2 je chlazen tok studní produktů.

Pozemní elektrické zařízení - řídicí stanice 19 s transformátorem 20 - je navrženo tak, aby převádělo napájecí napětí pole na hodnotu, která poskytuje optimální napětí na vstupu elektromotoru 2, s přihlédnutím ke ztrátám v kabelu 17, a

Obrázek 1.1 - Schéma instalace ponorného odstředivého čerpadla ve studni.

také pro řízení provozu ponorného zařízení a jeho ochranu za abnormálních podmínek.

Maximální obsah volného plynu na vstupu čerpadla, přípustný podle tuzemských technických podmínek, je 25 %. Pokud je na vstupu ESP odlučovač plynu, přípustný obsah plynu se zvyšuje na 55 %. Zahraniční výrobci ESP doporučují používat odlučovače plynů ve všech případech, kdy je vstupní obsah plynu vyšší než 10 %.

2.2. Návrhy hlavních součástí a částí čerpadla

Hlavními prvky každého odstředivého čerpadla jsou oběžná kola, hřídel, skříň, radiální a axiální podpěry (ložiska), těsnění, která zabraňují vnitřním a vnějším únikům kapaliny.

Elektrická odstředivá studnová čerpadla jsou vícestupňová. Oběžná kola jsou umístěna postupně na hřídeli. Každé kolo má vodicí lopatku, která přeměňuje rychlostní energii kapaliny na tlakovou energii a následně ji směruje na další kolo. Kolo a vodicí lopatka tvoří stupeň čerpadla.

U vícestupňových čerpadel se sekvenčním uspořádáním kol jsou k dispozici jednotky pro odlehčení axiálních sil.

2.2.1. Stupně čerpadla

Čerpací stupeň je hlavním pracovním prvkem hlubinného odstředivého čerpadla, kterým je přenášena energie z kapalinového čerpadla. Stupeň se skládá (obr. 2.2) z oběžného kola 3 a rozváděcí lopatky 1.

Rýže. 2.2. stupeň ESP

5 – spodní opěrná podložka; 6 – ochranný návlek;

7 – horní opěrná podložka; 8 - hřídel

Tlak jednoho stupně je od 3 do 7 m vodního sloupce. Malá hodnota tlaku je dána malým vnějším průměrem oběžného kola, omezeným vnitřním průměrem pláště. Požadovaných hodnot tlaku v čerpadle je dosaženo postupnou instalací oběžných kol a rozváděcích lopatek.

Stupně jsou umístěny ve vývrtu válcového tělesa každé sekce. Jedna sekce pojme 39 až 200 stupňů (maximální počet stupňů u čerpadel dosahuje 550 kusů).

Aby bylo možné sestavit ESP s takovým počtem stupňů a odlehčit hřídel od axiální síly, používá se plovoucí oběžné kolo. Takové kolo není upevněno na hřídeli v axiálním směru, ale volně se pohybuje v mezeře omezené opěrnými plochami vodicích lopatek. Paralelní klíč zabraňuje otáčení kola.

Jednotlivá axiální podpěra každého stupně sestává z opěrného osazení rozváděcí lopatky předchozího stupně a kluzné otěruvzdorné (textolitové) podložky zalisované do vrtání oběžného kola (položka 5, obr. 2.2). Tato podpěra (pata) zároveň slouží jako těsnění předního kola, které snižuje vnitřní netěsnosti v čerpadle.

V režimech přibližně o 10 % vyšších než je posuv odpovídající nulové axiální síle, může oběžné kolo „plavat“ – pohybovat se nahoru. Pro zajištění spolehlivé podpory kola je poskytnuta horní axiální podpora. Na horní samostatné podpěře může oběžné kolo pracovat i za podmínek krátkodobého rozběhu. Horní podpěra se skládá z podpěrného límce na vodicí lopatkě a podložky zalisované do otvoru oběžného kola (položka 7, obr. 2.2).

Hlavní prvky stupně čerpadla mohou mít různá provedení. V souladu s tím jsou stupně a vlastně i čerpadla klasifikována následovně.

1. Podle konstrukce zařízení lopatky oběžného kola:

· s válcovými (radiálními) lopatkami (obr. 2.3, a) as nakloněnými válcovými (radiálně-axiálními) lopatkami (obr. 2.3, b).

U stupňů s radiálními vodícími lopatkami jsou přenosové kanály umístěny radiálně. Hydraulicky jsou pokročilejší, ale jmenovitý průtok je omezen na 125 m 3 /den u čerpadel o vnějším průměru 86 a 92 mm a na 160 m 3 /den u čerpadel o vnějším průměru 103 mm a 114 mm.

U oběžných kol s nakloněnými válcovými lopatkami vstupují lopatky do oblasti rotace z axiálního do radiálního směru, což vede ke skloněné poloze jejich náběžné hrany vůči ose čerpadla. Hodnota rychlostního koeficientu takových kol je na krajně pravé hranici vysokorychlostních čerpadel, blíží se diagonálním čerpadlům. Krmivo v takových fázích je vyšší.

2. Podle konstrukce průtokových kanálů vodícího zařízení mohou mít stupně radiální a „axiální“ průtokové kanály.

Provedení stupňů s radiálními a axiálními vodícími lopatkami je na Obr. 2,3 a, b.

Rýže. 2.3. Stupeň s oběžným kolem a vodicí lopatkou

(a) radiální provedení a (b) radiálně-axiální provedení

vodicí lopatka; 4 – opěrné podložky; 5 – hřídel; 6 – klíč

Radiální vodicí lopatky mají radiální uspořádání průtokových kanálů. Stupeň s takovými vodícími zařízeními je hydraulicky pokročilejší, má jednodušší geometrii, je vhodný na výrobu, ale má nízký průtok (20...40 m 3 /den).

Stupeň s „axiální“ vodicí lopatkou je pojmenován konvenčně, protože v něm se uspořádání kanálů, které přeměňují kinetickou energii proudění na potenciální energii, blíží axiálnímu. Stupeň s axiální vodicí lopatkou poskytuje vyšší průtok (40...1000 m 3 /den), jednodušší geometrii a stal se široce používaným při výrobě domácích konstrukcí ponorných čerpadel, prakticky vytlačuje „radiální“ stupeň, který je v současnosti se již nevyrábí.

2. Podle způsobu montáže oběžných kol na hřídel:

· stupně s plovoucími oběžnými koly;

· schůdky s pevně upevněnými koly (používané v zahraničních provedeních).

3. Podle způsobu odlehčení od osových sil:

· stupně s oběžnými koly nezatíženými axiální silou (obr. 2.1, 2.2);

· schůdky odlehčené od axiální síly pomocí odlehčovací komory na straně zadního (hlavního) disku (obr. 2.4). Komora je vyrobena pomocí štěrbinového těsnění a průchozích otvorů v hlavním disku. Tato metoda se používá ve stupních s nakloněnými válcovými lopatkami.

· stupně odlehčené od axiální síly vytvořením radiálních oběžných kol na vnější straně zadního disku (obr. 2.5). Radiální oběžná kola na zadním kotouči snižují tlak na něj působící a používají se především u válcových kol. Kola se v tomto případě nazývají odstředivá-vírová.

Odstředivá vírová kola vyvinula a vyrobila společnost Novomet. K jejich výrobě se používá metoda práškové metalurgie. Použití odstředivých vířivých kol má řadu výhod: tlak ve stupni se zvýší o 15...20 %; čerpadlo lze použít ke zvedání kapalin s vysokým obsahem plynu (až 35 % objemu).

Stupně s nezatíženými oběžnými koly mají zvýšenou životnost jednotlivé spodní podpěry oběžného kola. Mají však složitou technologii a zvýšenou složitost výroby. Navíc během provozu může dojít k funkční poruše způsobu vyprazdňování pomocí odlehčovací komory při ucpání vykládacích otvorů a při opotřebení horního těsnění oběžného kola.

Rýže. 2.4. Návrh stupňů s nezatíženým oběžným kolem

Rýže. 2.5. Stupně odstředivého vírového čerpadla od Novomet

zařízení; 6 – spodní opěrná podložka; 7 – horní opěrná podložka;

8 – těleso čerpadla

4. Podle vytvoření podpěry pro kola plovoucího typu mohou být schůdky jednonosné konstrukce a dvounosné konstrukce.

Schůdky jednopodpěrného provedení mají jednu samostatnou spodní podpěru - patu - na straně předního disku.

Dvojité ložiskové stupně mají přídavnou axiální podporu prostřednictvím textolitového lisovaného kroužku na náboji oběžného kola na vstupu a koncové přírubě vodicí lopatky (obr. 2.6). Dodatečná podpora zlepšuje axiální podporu a mezistupňové těsnění stupňů.

Rýže. 2.6. Dvoustupňové odstředivé čerpadlo

disk; 4 – hlavní kroužek předního kotouče; 5 – zadní kotoučový kroužek

Výhodou dvounosné konstrukce je zvýšená životnost hlavní spodní podpěry stupně, spolehlivější izolace hřídele od proudící abrazivní a korozivní kapaliny, zvýšená životnost a větší tuhost hřídele čerpadla díky zvětšeným axiálním délkám mezistupňových těsnění, která také slouží jako radiální ložiska v ESP.

Nevýhodou dvoupodpůrných kroků je zvýšení pracnosti ve výrobě.

4. Podle provedení etapy může být:

· konvenční verze (ESP);

· odolný proti opotřebení (ECNI);

· odolný proti korozi (ECNC).

Stupně v čerpadlech různých konstrukcí se od sebe liší materiály pracovních těles, třecích párů a některých konstrukčních prvků.

Stupně odolné proti korozi a opotřebení mají obvykle dvě samostatné spodní podpěry a podlouhlý náboj na straně zadního disku, který kryje mezeru hřídele mezi koly před opotřebením (obr. 2.6).

V obvyklém provedení se pro výrobu oběžných kol a rozváděcích lopatek používá převážně modifikovaná litina, ve třecí dvojici horní a dolní hlavní podpěry - textolit-litina, přídavná podpěra - textolit-litina nebo pryž-litina . Ve verzi odolné proti korozi mohou být kola a vodicí zařízení vyrobena z ni-resist litiny. Zvýšená odolnost proti opotřebení - vyrobeno z litiny odolné proti opotřebení, třecí pár ve spodním hlavním ložisku - pryž-silikonizovaný grafit, přídavná podpěra - pryž-litina, horní ložisko - textolit-litina. Litinová kola lze vyměnit i za plastová z polyamidové pryskyřice nebo uhlíkových vláken, která jsou odolná proti opotřebení volným abrazivem a ve vodě nebobtnají (ve vrtech s vysokým obsahem oleje jsou, jak ukázala zkušenost, méně účinná ).

Tradiční technologií výroby kroků ruských výrobců je lití. Drsnost odlitků je v rozmezí Rz 40...80 mikronů (GOST 2789-83).

Nižší drsnost (Rz 10) lze získat pomocí technologie práškové metalurgie vyvinuté společností Novomet JSC. Použití této technologie umožnilo výrazně zvýšit účinnost stupňů a vyrábět složitější konstrukce oběžných kol (odstředivá vortexová kola).

2.2.2. Ložiskové jednotky čerpadla

Ložiskové jednotky hlubinného odstředivého elektrického čerpadla jsou jednou z hlavních jednotek, které určují životnost a výkon čerpací jednotky. Pracují v médiu čerpané kapaliny a jsou kluzná.

K zachycení axiálních sil a radiálních zatížení působících na hřídel používá ESP axiální a radiální ložiska.

2.2.2.1. Axiální podpěry

Axiální síla působící na rotor vzniká z jeho vlastní hmotnosti, z tlakového rozdílu na konci hřídele, dále z tlakového rozdílu a rozdílu ploch zadního a předního disku oběžných kol s tuhým uložením. na hřídeli nebo plovoucích kolech přilepených k hřídeli během provozu.

Axiální ložisko, které absorbuje axiální sílu, je instalováno buď přímo v čerpadle - v horní části sekce nebo modulové sekce (domácí provedení), nebo v hydraulické ochraně čerpadla (zahraniční provedení).

Rýže. 2.6 – Axiální ložisko čerpadla ETsNM(K)

1 - hydrodynamická pata; 2, 3 – hladké podložky; 4, 5 – gumové podložky -

tlumiče nárazů; 6 – horní podpěra (axiální ložisko); 7 – spodní podpěra (axiální ložisko);

10 – pevné pouzdro horního radiálního ložiska; 11 – otočné pouzdro

horní radiální ložisko

Axiální ložisko v domácím provedení v obvyklém provedení (obr. 2.7) je tvořeno kroužkem (hydrodynamická pata) 1 se segmenty na obou rovinách, instalovaným mezi dvě hladké podložky 2 a 3.

Segmenty na hydrodynamické podložce patky (pohyblivá část ložiska) 1 jsou vyrobeny se šikmou plochou s úhlem a plochou plošinou o délce (0,5...0,7)· (kde je celková délka segmentu) . Šířka segmentu je (1…1,4) L. Pro kompenzaci nepřesností ve výrobě a vnímání rázového zatížení jsou pod hladké kroužky umístěny elastické pryžové tlumicí podložky 4, 5, zalisované do horních 6 a spodních 7 podpěr (pevná axiální ložiska). Axiální síla z hřídele je přenášena přes pružinový kroužek 8 držáku hřídele a distanční pouzdro 9 na axiální ložisko.

Hydrodynamická pata je vyrobena s radiálními drážkami, zkosením a plochou částí na třecí ploše proti axiálnímu ložisku. Vyrábí se obvykle z pásoviny (technická tkanina s velkými buňkami), impregnované grafitem a pryží a vulkanizované ve formě. Hladké podložky jsou vyrobeny z oceli 40Х13.

Když se pata otáčí, kapalina jde od středu k okraji podél drážek, padá pod úkos a je pumpována do mezery mezi plochými částmi axiálního ložiska a patou. Axiální ložisko tak klouže po vrstvě kapaliny. Takové kapalinové tření v provozním režimu paty poskytuje nízký koeficient tření, nevýznamné ztráty energie v důsledku tření v patě a nízké opotřebení patních částí s dostatečnou axiální silou, kterou vnímá.

7 – spodní průchodka

2.2.3. Radiální podpěry

2.2.4. Hřídel

2.2.5. Rám

2.3.2.1. Elektrický motor

2.3.2.2. Ochrana vody

Rýže. 3.17. Kompenzátor

Rýže. 2.18. Šlapat

2.3.2.3. kabelové vedení

Rýže. 2. 20. Zpětný ventil

Rýže. 2.21. Odvodňovací ventil

2.4. Označení ESP a ESP

,

kde je průměr tělesa čerpadla;

Průměr skříně motoru;

Tabulka 2.1

Ukazatele	Skupina ESP
Vnější průměr čerpadla, mm Vnější průměr PED, drážky, spadá pod úkos a je pumpován do mezery mezi plochými částmi axiálního ložiska a patou. Axiální ložisko tak klouže po vrstvě kapaliny. Takové kapalinové tření v provozním režimu paty poskytuje nízký koeficient tření, nevýznamné ztráty energie v důsledku tření v patě a nízké opotřebení patních částí s dostatečnou axiální silou, kterou vnímá. Axiální ložiska umožňují měrné zatížení až 3 MPa. V axiálních ložiskách čerpadel odolných proti opotřebení se používají odolnější materiály třecích párů: silikonizovaný grafit SG-P na silikonizovaném grafitu SG-P nebo karbid křemíku na karbid křemíku. Konstrukční varianta axiálního ložiska v čerpadlech odolných proti opotřebení je znázorněna na Obr. 2.8. Rýže. 2.8. Axiální ložisko čerpadla odolné proti opotřebení 1 – horní podpěra; 2 – gumová podložka; 3 – horní axiální ložisko; 4 – spodní axiální ložisko; 5 – spodní podpora; 6 – horní průchodka; 7 – spodní průchodka 2.2.3. Radiální podpěry Radiální zatížení vznikající při provozu čerpadla jsou absorbována radiálními kluznými ložisky pracujícími v toku těžby vrtu. V obvyklém provedení jsou radiální ložiska umístěna v horní a spodní části skříně každé sekce nebo každé modulové sekce čerpadla. U čerpadel odolných proti opotřebení se pro omezení podélného ohybu hřídele používají mezilehlé radiální podpěry, které se v závislosti na typu čerpadla montují každých 16-25 stupňů (ve vzdálenosti 650 až 1000 mm) spolu s vodicím lopatky. Na Obr. 2.7, 2.9, 2.10 znázorňují provedení horních, spodních a středních radiálních ložisek. Radiální ložisko (obr. 2.9) je válcové pouzdro s axiálními otvory pro průtok čerpané kapaliny a nábojem 3, uvnitř kterého je nalisováno pouzdro 4. Kontaktní dvojici v ložisku tvoří pevné pouzdro 4 a pohyblivé pouzdro 5. Materiál: ocel 40X13, mosaz L63. Rýže. 2.8. Spodní sestava radiálního ložiska čerpadla 1 – hřídel; 2 – stupeň čerpadla; 3 – náboj ložiska; 4 – pouzdro náboje; 5 – pouzdro hřídele; 6 – opěrná podložka Mezilehlé ložisko (obr. 2.10) se skládá z válcového pouzdra s axiálními kanály pro průchod kapaliny a válcového náboje 3, uvnitř kterého je upevněno pouzdro 4 z pryže odolné proti oleji. Vnitřní povrch má podélné kanály, které umožňují tekutině procházet mezi hřídelí a pouzdrem pro mazání sestavy ložiska. Pouzdro hřídele 5 je vyrobeno ze silikonizovaného grafitu SG-P nebo karbidu křemíku. Rýže. 2.10. Mezilehlá radiální ložisková jednotka 1 – hřídel; 2 – stupeň čerpadla; 3 – náboj ložiska; 4 – pouzdro náboje; 5 – pouzdro hřídele. Kromě hlavních radiálních ložisek jsou na hřídeli mezi oběžnými koly instalována mosazná pouzdra, která rotující v otvorech rozváděcích lopatek slouží zároveň jako radiální kluzná ložiska v každém stupni čerpadla. 2.2.4. Hřídel Hřídel čerpadla ESP je smontován, na koncích spojen pomocí drážkových spojek na spojích sekcí a modulů. Hřídel a spojky jsou vyrobeny z tyčí se speciální povrchovou úpravou. Jako materiály pro tyče se používá vysokopevnostní ocel odolná proti korozi. Pro přenos točivého momentu na oběžná kola se používá spojení s perem. Na hřídeli je vyfrézována společná klínová drážka (drážka), do které jsou umístěny čistě tažené čtyřhranné klínové tyče z mosazi nebo oceli. Konce hřídele jsou umístěny v radiálních kluzných ložiskách. 2.2.5. Rám Těleso čerpadla je válcová trubka, která spojuje základní jednotky a prvky čerpadla a tvoří jeho sekce (u sekčních čerpadel) nebo moduly (u modulárních čerpadel). V souladu s konstrukčním schématem čerpadla jsou sekce nebo moduly vzájemně spojeny pomocí přírubového spojení nebo spojení příruby s tělesem. Pouzdra jsou vyrobena z nízkouhlíkové oceli 2.3. Základní schémata a složení ponorných elektrických odstředivých čerpacích jednotek Spádová elektrická odstředivá jednotka se skládá z ponorného čerpadla, elektromotoru a hydraulické ochrany, které mají různá provedení. Ty hlavní jsou uvedeny níže. 2.3.1. Ponorné odstředivé čerpadlo Ponorné odstředivé čerpadlo se vyrábí v sekčním (ESP) nebo modulárním (ETSNM) provedení. Sekční čerpadlo (ESP) obecně obsahuje spodní část s přijímacím pletivem (obr. 2.11), střední část a horní část s lovnou hlavou (obr. 2.12), přičemž středních částí může být několik. Široce se používají možnosti pro doplnění čerpadel střední části o přídavný vstupní modul - přijímací síť - místo spodní části (obr. 2.13), stejně jako modul hlavy - místo horní části. V tomto případě se čerpadla nazývají modulární (typ ECNM). V případech, kdy je nutné eliminovat škodlivý vliv volného plynu na chod čerpadla, je místo vstupního modulu instalován odlučovač plynu. Spodní část (obr. 2.11) se skládá z pouzdra 1, hřídele 2, svazku stupňů (oběžná kola 3 a vodicí lopatky 4, horní ložisko 5, spodní ložisko 6, horní axiální opěra 7, hlava 8, základnu 9, dvě žebra 10 pro ochranný kabel, pryžové kroužky 11, přijímací síť 12, drážkovanou spojku 14, kryty 15, 16 a mezilehlá ložiska 17. Oběžná kola a vodicí lopatky jsou instalovány v sérii. Vodicí lopatky jsou utaženy horním ložiskem a základnou ve skříni a jsou během provozu nehybné. Oběžná kola jsou namontována na hřídeli, která způsobuje jejich otáčení prostřednictvím pera. Horní, střední a spodní ložiska jsou radiálními podpěrami hřídele a horní axiální podpěra nese zatížení působící podél osy hřídele. Pryžové kroužky 11 utěsňují vnitřní dutinu sekce před úniky čerpané kapaliny. Drážkové spojky 14 slouží k přenosu rotace z jednoho hřídele na druhý. Během přepravy a skladování jsou sekce uzavřeny kryty 15 a 16. Žebra 10 jsou navržena tak, aby chránila elektrický kabel umístěný mezi nimi před mechanickým poškozením při spouštění a zvedání čerpadla. Na Obr. Obrázek 2.12 ukazuje střední a horní část čerpadla (označení pozic je zde stejné jako na obrázku 2.11). Pryžový kroužek 13 utěsňuje spojení mezi sekcemi. Horní část čerpadla končí rybářskou hlavou 18. Na Obr. 2.13 Vstupní modul slouží k příjmu a hrubému čištění čerpaného produktu od mechanických nečistot. Vstupní modul se skládá ze základny 1 s otvory pro průchod vrtných produktů, hřídele 2, přijímací mřížky 3 a drážkové spojky 4. Základna obsahuje kluzná hřídelová ložiska a čepy 5, pomocí kterých je modul uchycen horním koncem k čerpadlové sekci a spodní přírubou - k chrániči. Obalové uzávěry 6 a 7 se používají pro skladování a přepravu vstupního modulu. Ke zvýšení přípustného obsahu plynu v oleji vystupujícího na povrch a zvýšení sací kapacity v ESP se používají následující metody: · použití separátorů různých konstrukcí na vstupu, kde dochází k separaci plynů; · instalace rozptylovacích zařízení na recepci, kde se drtí plynové inkluze a připravuje se homogenní kapalina; · použití kombinovaných „stupňových“ čerpadel (první stupně mají větší průtokovou plochu – navrženy pro větší průtok); Ruští výrobci vyrábějí odlučovače plynu v souladu s regulačními dokumenty následujících typů: čerpací moduly - odlučovače plynu MNG a MNGK; čerpací moduly – odlučovače plynů Lyapkova MN GSL; Moduly odlučovače plynů čerpadlem MNGB5 (výrobce Borets OJSC). V zásadě jsou tyto odlučovače plynů odstředivé. Jsou to samostatné moduly čerpadel namontované před stupňovým svazkem spodní části čerpadla pomocí přírubových spojů. Hřídele sekcí nebo modulů jsou spojeny drážkovými spojkami. Rýže. 2.11. Spodní část čerpadla 5 - horní ložisko; 6 - spodní ložisko; 7 - horní axiální podpora; 8 – hlava; 9 - základna, 10 - dvě žebra pro ochranu kabelu; 11.13 - gumové kroužky; 12 - přijímací mřížka; 14 - drážkovaná spojka; 15,16 – kryty; 17 - mezilehlá ložiska Rýže. 2.12. Střední (a) a horní (b) sekce čerpadla. Rýže. 2.13. Vstupní modul čerpadla 1 – základna; 2 – hřídel; 3 – pouzdro ložiska; 4 – pletivo; 5 – ochranný návlek; 6 – drážkované pouzdro; 7 - vlásenka Obr. 2.14. Modul hlavy čerpadla 1 – těsnící kroužek; 2 – žebro; 3 – tělo Použití odlučovačů plynů na vstupu umožňuje zvýšit obsah plynu až o 50 % a v některých případech až o 80 % (modul čerpadla - odlučovač plynu MN GSL5, vyvinutý společností Lebedyansky Machine-Building Plant JSC). Na Obr. Obrázek 2.15 ukazuje odlučovač plynů typu MN(K)-GSL (označený „K“ pro korozivzdorné provedení). Separátor se skládá z trubkového tělesa 1 s hlavou 2, základny 3 s přijímacím pletivem a hřídele 4 s na něm umístěnými pracovními částmi. Hlava má dvě skupiny příčných kanálů 5, 6 pro plyn a kapalinu a je instalováno radiální ložiskové pouzdro 7. Na základně je dutina uzavřená pletivem s kanálky 8 pro příjem směsi plyn-kapalina, axiální ložisko 9 a pouzdro 10 radiálního ložiska. Hřídel obsahuje patu 11, šroub 12, axiální oběžné kolo 13 se superkavitačním profilem lopatky, separátory 14 a radiální ložisková pouzdra 15. Skříň obsahuje vodicí mřížku vložky. Rýže. 2.15. Odlučovač plynů typ MN(K)-GSL Odlučovač plynů funguje následovně: směs plynu a kapaliny vstupuje přes síto a otvory vstupního modulu na šnek a následně do pracovních částí odlučovače plynů. Díky získanému tlaku se plynokapalina dostává do rotační komory separátoru, opatřené radiálními žebry, kde se vlivem odstředivých sil odděluje plyn od kapaliny. Dále kapalina z obvodu komory separátoru proudí přes kanály podstavce do sání čerpadla a plyn je vypouštěn do mezikruží šikmými otvory. Kromě modulární konstrukce lze do spodní části čerpadla zabudovat odlučovače plynů (JSC Borets). Dispergátory typu MNDB5 (výrobce JSC Borets) jsou vyráběny v modulárním provedení. Jsou instalovány na vstupu čerpadla namísto vstupního modulu. Maximální přípustný obsah volného plynu na vstupu dispergačního činidla při maximálním průtoku je 55 % objemových. Když směs plyn-kapalina proudí dispergačním činidlem, zvyšuje se její homogenita a stupeň jemnosti plynových vměstků, čímž se zlepšuje činnost odstředivého čerpadla. Místo vstupního modulu lze instalovat také moduly odlučovače-dispergátoru plynu MNGDB5, vyráběné firmou Borets OJSC. Maximální obsah volného plynu na vstupu do separátoru-dispergátoru plynu při maximálním průtoku je 68 % objemových. Je třeba poznamenat, že modulární princip konstrukce ESP, přijatý domácím průmyslem čerpadel na konci 80. let, je v současné době ostře kritizován některými spotřebiteli a výrobci ponorných čerpacích jednotek. Je to dáno především tím, že modulární čerpadla zvyšují počet přírubových spojů mezi jednotlivými moduly (sekce, vtokový modul, rybářská hlavice atd.). V některých případech to vede ke zkrácení doby ESP mezi poruchami, což je nejvíce patrné v těch oblastech těžící ropu, kde je značná část poruch způsobena rozkouskováním a úlety jednotek ke dnu. Výrobci ESP proto v současné době dokončují instalace podle přání zákazníků a na polích lze nalézt různé verze čerpadel. Přijímací mřížka může být například provedena ve formě samostatného modulu (obr. 2.13), nebo může být instalována přímo ve spodní části čerpadla (obr. 2.11), což snižuje počet přírubových spojů. Podobně může být rybářská hlava čerpadla samostatným modulem (obr. 2.14), nebo může být zabudována do horní části čerpadla (obr. 2.12 b) atd. 2.3.2. Ponorný motor s ochranou proti vodě 2.3.2.1. Elektrický motor Hlavním typem ponorných elektromotorů pohánějících ponorné odstředivé čerpadlo jsou asynchronní olejem plněné motory s rotory nakrátko. Při aktuální frekvenci 50 Hz je synchronní rychlost otáčení jejich hřídele 3000 min -1. Výkon motoru dosahuje 500 kW, proudové napětí 400...3000 V, provozní proud 10...100 A. Elektromotory o výkonu od 12 do 70 kW (obr. 2.16) jsou jednosekční a skládají se ze statoru 1, rotoru 2, hlavy 3, základny 4 a proudové vstupní jednotky 5. Rýže. 2.16. Jednosekční ponorný motor Stator je vyroben z trubky, do které je zalisován magnetický obvod z elektroocelového plechu. Stator je po celé délce měkce magnetický. Ve štěrbinách statoru je položeno třífázové průběžné vinutí ze speciálního navíjecího drátu. Fáze vinutí jsou spojeny do hvězdy. Uvnitř statoru je rotor, což je sada balíků oddělených od sebe mezilehlými ložisky a sekvenčně umístěných na hřídeli. Hřídel rotoru je dutá pro zajištění cirkulace oleje. Rotorové pakety jsou vyrobeny z plechu z elektrooceli. Do drážek obalů jsou vloženy měděné tyče, na koncích přivařené měděnými kroužky nakrátko. Pro vytvoření příznivějších provozních podmínek pro ložiska je celá sada paketů na hřídeli rozdělena do skupin zajištěných pojistnými kroužky. V tomto případě je mezi skupinami zajištěna zaručená pracovní mezera 2...4 mm. Ložisková pouzdra jsou slinutá, pouzdra jsou vyrobena z nemagnetické litiny - niresist se zalisovanými ocelovými pouzdry a mají zařízení, které zajišťuje jejich mechanické zajištění proti otáčení ve vývrtu statoru. Horní konec statoru je připojen k hlavě, ve které je uložena sestava axiálního ložiska 6 a sestava 5 proudového vstupu. Sestava axiálního ložiska přijímá axiální zatížení od hmotnosti rotoru a skládá se ze základny, pryžového kroužku, a axiální ložisko a pata. Proudovou vstupní jednotkou je izolační blok, ve kterém jsou umístěny kontaktní objímky, spojené vodiči s vinutím statoru. Blok je v hlavě zajištěn šroubem a utěsněn gumovým O-kroužkem. Proudová vstupní jednotka je prvkem elektrického konektoru pro připojení kabelu. Zpětný ventil 7 je našroubován do hlavy, aby přes ni pumpoval olej. Hřídel elektromotoru prochází hlavou, na jejímž konci je nasazena drážková spojka 8 pro spojení s hřídelí chrániče. Čepy jsou zašroubovány do konce hlavy 9 pro připojení k běhounu. Ve spodní části elektromotoru je základna, ve které je umístěn filtr 10 pro čištění oleje. Na základně jsou kanály pro komunikaci s vnitřní dutinou kompenzátoru. Kanály jsou uzavřeny obtokovým ventilem 11, který je normálně otevřen po instalaci motoru do studny. Otvor, do kterého je našroubován obtokový ventil, je utěsněn zátkou 12 na olověném těsnění. Zpětný ventil 13 je našroubován do základny pro čerpání oleje do elektromotoru. Spodní konec základny je vyroben ve formě příruby s montážním límcem pro připojení kompenzátoru. K utěsnění tohoto spojení slouží pryžové kroužky 14. Po dobu přepravy a skladování jsou hlava a základna elektromotoru uzavřeny kryty 9 a 15. Elektromotory o výkonu nad 80 kW se obvykle vyrábějí ve dvou sekcích. Skládají se z horní 1 a spodní 2 sekce, které se spojují při montáži motoru na studnu. Každá sekce se skládá ze statoru a rotoru, jejichž konstrukce je podobná jednosekčnímu elektromotoru. Elektrické propojení sekcí mezi sebou je sériové. Spojení skříní sekcí je přírubové, hřídele jsou spojeny drážkovou spojkou. 2.3.2.2. Ochrana vody Pro zvýšení výkonu ponorných elektromotorů má velký význam jeho hydraulická ochrana. Hydraulická ochrana se skládá z chrániče a kompenzátoru a plní následující funkce: · vyrovnává tlak ve vnitřní dutině motoru s tlakem formovací kapaliny ve vrtu; · kompenzuje tepelné změny objemu oleje ve vnitřní dutině motoru a jeho únik netěsnými konstrukčními prvky; · chrání vnitřní dutinu motoru před tvorbou kapaliny a zabraňuje úniku oleje při přenosu rotace z elektromotoru na čerpadlo. Existují různá provedení hydroizolace. Podívejme se na jeden z nich, který se často vyskytuje v rybářství. Kompenzátor MK 51 (obr. 2.17) je pouzdro 1 ve tvaru trubky, uvnitř kterého je pryžová membrána 2. Vnitřní dutina membrány je naplněna olejem a komunikuje s vnitřní dutinou elektromotoru kanálem v hlavě 3, který je blokován plastovou zátkou 4. V hlavě je otvor pro vyplnění vnitřní dutiny membrány olejem, který je utěsněn zátkou 5 na olověném těsnění a otvorem s obtokem ventil 6 a kuželka 7. Obtokový ventil se používá v procesu přípravy kompenzátoru k instalaci. Dutina za membránou komunikuje s formovací kapalinou skrz otvory v krytu kompenzátoru. Membrána zajišťuje přenos a vyrovnávání tlaku formační kapaliny v prostoru uložení motoru s tlakem oleje v motoru a změnou svého objemu vyrovnává tepelné změny objemu oleje v motoru při jeho provozu. Do hlavy kompenzátoru jsou zašroubovány svorníky pro připojení k elektromotoru. Během přepravy a skladování je kompenzátor uzavřen víkem 8. Chránič MP 51 (obr. 2.18) se skládá z pouzdra 1, uvnitř kterého je membrána 2 upevněná na podpěře 3, dvou vsuvek 4 a 5, mezi nimiž je patní sestava 6, horní 7 a spodní 8 hlavy a hřídel 9 se dvěma mechanickými ucpávkami 10. Hřídel se otáčí v ložiskách instalovaných v niplech a ve spodní hlavě. Spodní konec hřídele je spojen s hřídelí elektromotoru, horní konec je spojen s hřídelí čerpadla při instalaci do studny. Sestava paty absorbuje axiální zatížení působící na hřídel. Vnitřní dutina membrány komunikuje s vnitřní dutinou elektromotoru a při instalaci motoru je naplněna olejem. Tento olej slouží jako rezerva pro kompenzaci jeho přirozeného průtoku spodní mechanickou ucpávkou, která utěsňuje rotující hřídel. Dutina za membránou komunikuje s dutinou sestavy paty a je také naplněna olejem pro kompenzaci jeho průtoku horní mechanickou ucpávkou. Pro odstranění vzduchu při plnění dezénových dutin olejem jsou v niplech otvory, které jsou hermeticky uzavřeny zátkami 13 a 14 s olověným těsněním. Vsuvka 4 má tři otvory, kterými při provozu jednotky prochází formovací kapalina, vymývá pevné částice z oblasti horní mechanické ucpávky a ochlazuje ji. Po dobu přepravy a skladování jsou otvory uzavřeny plastovými zátkami 11, které jsou odstraněny před spuštěním chráničky do jímky. Rýže. 3.17. Kompenzátor Rýže. 2.18. Šlapat Spodní hlava chrániče má přírubu a dosedací límec s pryžovými kroužky 15 pro utěsnění spojení s elektromotorem. Do horní hlavy jsou našroubovány svorníky pro připojení k čerpadlu. Během přepravy a skladování je chránič uzavřen kryty 16 a 17. Existují také konstrukce hydraulické ochrany, které poskytují zvýšenou spolehlivost ochrany elektromotoru před tvorbou kapaliny, která se do něj dostane. Kompenzátor MK 52 má tedy užitečný objem oleje, který je dvakrát větší než kompenzátor MK 51, a chránič MP 52 má duplikované elastické membrány a tři postupně instalované mechanické ucpávky. Když je jednotka ESP v provozu, během procesu zapínání a vypínání elektromotoru se olejová náplň periodicky zahřívá a ochlazuje, přičemž se mění objem. Změny objemu oleje jsou kompenzovány deformací elastických membrán kompenzátoru a protektoru. Pronikání formovací kapaliny do motoru brání mechanické ucpávky běhounu. 2.3.2.3. kabelové vedení Pro napájení ponorného elektromotoru střídavým proudem se používá kabelové vedení, které se skládá z hlavního napájecího kabelu (kulatého nebo plochého) a plochého prodlužovacího kabelu s kabelovou vstupní spojkou. Spojení hlavního kabelu s prodlužovacím kabelem je zajištěno jednodílným spojovacím spojem. Prodlužovací kabel vedený podél čerpadla má zmenšené vnější rozměry ve srovnání s hlavním kabelem. Provedení nejběžnějších domácích kabelů KPBK (kabel s polyetylenovou izolací, pancéřový kruhový) a KPBP (kabel s polyetylenovou izolací, pancéřovaný plochý) jsou uvedeny na Obr. 2.19, kde 1 je jednodrátové měděné jádro; 2 - první vrstva izolace z vysokohustotního polyetylenu; 3 - druhá vrstva izolace z vysokohustotního polyetylenu; 4 - polštář vyrobený z pogumované tkaniny nebo ekvivalentních náhradních materiálů (například ze směsi polyethylenů s vysokou a nízkou hustotou); 5 - pancéřování z ocelové pozinkované pásky s profilem ve tvaru S (pro kabel KPBK) nebo stupňovitým profilem (pro kabel KBPB). Existují také speciální tepelně odolné kabely s izolací z polyimid-fluoroplastové fólie a fluoropolymeru, s olověným pláštěm přes izolaci žil atd. Rýže. 2.19. Konstrukce kabelů KPBK (a) a KBPBP (b) 2.3.3. Kontrolní a odvzdušňovací ventily čerpadel Zpětný ventil čerpadla (obr. 2.20) je navržen tak, aby zabránil zpětnému otáčení oběžných kol čerpadla vlivem sloupce kapaliny v tlakovém potrubí při zastavení čerpadla a usnadnil opětovné spuštění čerpadla. Zpětný ventil se také používá při testování potrubí po spuštění jednotky do studny. Zpětný ventil se skládá z tělesa 1, na jehož jedné straně je vnitřní kuželový závit pro připojení vypouštěcího ventilu a na druhé straně je vnější kuželový závit pro našroubování do rybářské hlavy horní části čerpadla. . Uvnitř pouzdra je pogumované sedlo 2, o které se opírá deska 3. Deska má schopnost axiálního pohybu ve vodicím pouzdru 4. Rýže. 2. 20. Zpětný ventil Pod vlivem průtoku čerpané kapaliny se deska 3 zvedá a tím otevírá ventil. Když se čerpadlo zastaví, deska 3 se pod vlivem sloupce kapaliny v tlakovém potrubí spustí na sedlo 2, tzn. ventil se uzavře. Během přepravy a skladování jsou uzávěry 5 a 6 našroubovány na zpětný ventil. Vypouštěcí ventil je určen k vypouštění kapaliny z tlakového potrubí (trubkového vedení) při zvedání čerpadla ze studny. Vypouštěcí ventil (obr. 2.21) obsahuje těleso 1, na jehož jedné straně je vnitřní kuželový závit spojky pro připojení k potrubí čerpadlo-kompresor a na druhé straně je vnější kuželový závit pro zašroubování do zpětný ventil. Do tělesa je našroubována armatura 2, která je utěsněna pryžovým kroužkem 3. Před zvednutím čerpadla ze studny se konec armatury, umístěný ve vnitřní dutině ventilu, srazí (odlomí) pomocí speciální nástroj (například páčidlo vhozené do hadičky) a kapalina je z hadičky odstraněna a protéká otvorem v armatuře do mezikruží. Během přepravy a skladování je vypouštěcí ventil uzavřen kryty 4 a 5. Ponorné asynchronní motory se v závislosti na výkonu vyrábí v jedno- a dvousekčním provedení. V závislosti na standardní velikosti je elektromotor napájen napětím od 380 do 2300 V. Pracovní frekvence střídavého proudu je 50 Hz. Při použití frekvenčního regulátoru může motor pracovat s aktuální frekvencí 40 až 60 Hz. Synchronní otáčky hřídele motoru jsou 3000 ot./min. Pracovní směr otáčení hřídele při pohledu ze strany hlavy je ve směru hodinových ručiček. Rýže. 2.21. Odvodňovací ventil 2.4. Označení ESP a ESP V Rusku jsou přijímána označení pro instalace ponorných odstředivých čerpadel typu UETsNM5-125-1800. Toto je dešifrováno následovně: U – instalace; E – pohon z ponorného elektromotoru; C – odstředivá; N – čerpadlo; M – modulární; 5 – čerpací skupina; 125 – dodávka ve jmenovitém režimu, m 3 /den; 1800 – tlak při jmenovitém režimu, m. Tuzemské továrny vyrábějí jednotky ESP skupin 4, 5, 5A a 6. Liší se velikostí tzv. diametrálního rozměru, určeného vzorcem: , kde je průměr tělesa čerpadla; Průměr skříně motoru; – výška (tloušťka) plochého kabelu; – tloušťka vyčnívající části ochranného zařízení pro plochý kabel / 6 /. Diagram pro stanovení průměrových rozměrů ponorného čerpacího agregátu je uveden na obr. 2.22. Jednotky různých skupin jsou určeny pro provoz vrtů s různými vnitřními průměry výrobních řetězců. Geometrické parametry různých skupin instalací a jejich součástí jsou uvedeny v tabulce 4.1. Je třeba poznamenat, že instalace menší skupiny jsou vhodné pro provoz ve vrtech s větším vnitřním průměrem, např. ESP skupiny 5 lze použít ve vrtech o vnitřním průměru 130 a 144,3 mm. Rýže. 2.22. Průřez a definiční diagram diametrální rozměry jednotky ponorného čerpadla Tabulka 2.1 Rozměrové parametry pro různé skupiny instalací ESP Ukazatele Skupina ESP Minimální vnitřní průměr výrobní struny, mm Vnější průměr čerpadla, mm Vnější průměr motoru, mm Průměrový rozměr, mm Názvy skupin ESP původně označovaly jmenovitý průměr vrtné větve v palcích. V té době se vyvíjely jednotky skupin 5 a 6. Výrobní řady vrtů stejného vnějšího průměru (pro jmenovitý vrt 5 palců - 146 mm, pro jmenovitý vrt 6 palců - 168 mm) však mohou mít různé tloušťky stěn a v důsledku toho různé vnitřní průměry. Následně se ukázalo, že přibližně 90 % pětipalcových vrtů na polích Sovětského svazu mělo vnitřní průměr minimálně 130 mm. Pro tyto vrty byla vyvinuta čerpadla skupiny běžně nazývané 5A. Následně vznikly další gradace související s konfigurací ESP skupin 5 a 6 s motory různých průměrů. Proto v rámci skupin 5 a 6 v současnosti existují dva typy instalací, mírně odlišné od sebe v diametrálních rozměrech (viz tabulka 2.1). U ESP skupiny 4 byla potřeba jejich vývoje spojena nejen s přítomností vrtů s vnitřním průměrem produkčního pláště 112 mm, ale také s nemožností dodržet požadavky návodů k obsluze ESP při těžbě. olej z vysoce zakřivených pětipalcových vrtů. Přípustná rychlost nárůstu zakřivení vrtu by neměla překročit 2° na 10 metrů a v oblasti instalace by změna zakřivení neměla přesáhnout tři minuty na 10 metrů. Značný počet vrtů navrtaných na polích západní Sibiře v 70-80 letech dvacátého století těmto požadavkům nevyhovuje. Není možné je provozovat jinak než ESP. Proto ropní dělníci museli záměrně porušovat požadavky pokynů, aby mohli z takových vrtů těžit produkty. To mělo přirozeně extrémně negativní dopad na dobu obratu vrtů. Malé instalace (skupina 4) snáze procházejí kritickými intervaly velkého zakřivení při spouštění do vrtů. Malé ESP však mají delší délky a nižší hodnoty účinnosti. Rozsah standardních velikostí jednotek ESP vyráběných domácím průmyslem je poměrně široký. Ve velikosti 4 se vyrábí čerpadla o jmenovitém průtoku od 50 do 200 m 3 /den a tlacích od 500 do 2050 m, ve velikosti 5 - s průtokem od 20 do 200 m 3 /den a tlacích od 750 do 2000 m, ve velikosti 5A - s průtokem od 160 do 500 m 3 /den a tlaky od 500 do 1800 m, ve velikosti 6 - s průtokem od 250 do 1250 m 3 /den a tlaky od 600 do 1800 m. Nutno poznamenat že se téměř každý rok objevují nové velikosti čerpadel, vytvořené výrobci strojů na žádost pracovníků ropného průmyslu, aby bylo možné doplnit specifikovaný seznam standardních velikostí ESP. Níže je uveden příklad struktury symbolu čerpadla. Ponorné elektromotory SED s vnějším průměrem pouzdra 103 mm mají výkon od 16 do 90 kW, o průměru 117 mm - od 12 do 140 kW, o průměru 123 mm - od 90 do 250 kW, o průměru 130 mm - od 180 do 360 kW. Ponorná elektrická odstředivá čerpadla mají podobně jako ESP symbol, který se může u různých výrobců mírně lišit. Možnosti konstrukce čerpadel ETsNA vyrobených podle TU 3631-025-21945400-97 jsou označeny čísly od 1 do 4: 1 – čerpadlo obsahuje vstupní modul, sekce jsou spojeny přírubou; 2 – čerpadlo obsahuje vstupní modul, připojovací sekce typu „přírubová skříň“; 3 – čerpadlo obsahuje spodní článek s přijímacím pletivem, články jsou spojeny přírubou; 4 – čerpadlo obsahuje sekci s přijímacím pletivem, sekce jsou spojeny v provedení „příruba-tělo“. Podle TU 3631-00217930-004-96 a TU 3631-007-00217930-97 se vyrábí čerpadla ve třech modifikacích: · s konstrukcí shodnou s čerpadlem podle TU 26-06-1485-96 (čerpadla jsou označena ETsNM(K)); · se spojením sekcí podle typu „příruba-tělo“ (číslo modifikace L1); · se spojením sekcí podle typu „přírubové uložení“, s vloženými ložisky (číslo modifikace L2). 3. Vybavení 3.1. Aktivní klávesy Pro toto cvičení se používají následující klíče: W, S, A, D – pro pohyb v prostoru; F2, E – analogy prostřední klávesy manipulátoru (první stisknutí vezme předmět, další stisknutí jej umístí); Ctrl – posaďte se; F10 – ukončení programu. Rýže. 3.1. Aktivní klávesy klávesnice Rýže. 3.2. Funkce manipulátoru Levé tlačítko myši (1) - při stisku a držení se ten či onen objekt zpracovává (otáčí, přepíná). Prostřední klávesa (2) - při prvním stisknutí (nepoužívá se rolování) se předmět vezme, při dalším položení (přiložení). Pravá klávesa (3) - objeví se kurzor-ukazatel (pokud se opakuje, zmizí). Poznámka: Když se objeví kurzor, není možné se dívat nahoru a do stran. 4. Pracovní příkaz Účelem laboratorní práce je prostudovat konstrukci ponorného odstředivého čerpadla. Čerpadlo ESP je umístěno na stojanu. Demontovat lze pouze jednotky uvedené v popiscích obrázků. Při odebírání jednotky se vpravo nahoře objeví nápis označující odebranou jednotku. Rýže. 3.3. Hydraulická ochrana SEM (ponorný elektromotor) (všechny uzly jsou odstraněny) 1 – PED hydraulická ochrana sub; 2 – hydraulická ochrana motorů; 3 – skříň hydraulické ochrany motoru Rýže. 3.4. PED 1 – sub (odnímatelný); 2 – spojka (odnímatelná); 3 – hřídel (odnímatelná); 4 - přívod elektrického kabelu (odnímatelný); 5 - ponorný elektromotor Rýže. 3.5. Hydraulická ochrana motoru (všechny součásti jsou odnímatelné) 1 – dílčí; 2 – hydraulická ochrana motorů; 3 – vodotěsné pouzdro Rýže. 3.6. Spodní axiální podpěra (všechny součásti jsou odnímatelné) 1 – dílčí; 2 – pata; 3 – horní podpěra; 4 – dílčí; 5 – dílčí; 6 – spodní podpora; 7 - axiální opěrné pouzdro Rýže. 3.7. Přijímací mřížka (všechny uzly jsou odstraněny) 1 – drážkovaná spojka; 2 – přijímací sekce; 3 – hřídel; 4 – radiální podpěra hřídele; 5 - přijímací mřížka (odnímatelná); 6 – radiální uložení hřídele; 7 – drážková spojka Rýže. 3.8. Čerpací sekce Rýže. 3.9. Spodní část čerpadla (všechny součásti jsou odnímatelné) 1 – svorka; 2 - hadicová trubka; 3 - zpětný ventil; 4 – dílčí; 5 – dílčí; 6 – radiální ložisko 5. Testové otázky 1. Účel, rozsah a složení ESP. 2. Vyjmenujte hlavní součásti čerpadla typu ESP. 3. Účel a provedení stupňů, které tvoří čerpadlo? 4. Vyjmenujte konstrukční typy etap v ESP. Jaké jsou výhody a nevýhody různých konstrukčních řešení? 5. Jak je vnímáno axiální a radiální zatížení oběžného kola? 6. Vysvětlete pojmy „jednoložiskový“ a „dvouložiskový“ stupeň čerpadla. 7. Vysvětlete pojem „plovoucí“ typ oběžného kola? 8. Jaké typy oběžných kol se používají v ECPM, ECPMK? 9. Jak je namontována vodicí lopatka v sekci čerpadla? 10. Jak je vnímáno axiální a radiální zatížení na hřídeli části modulu čerpadla? 11. Jaký je konstrukční znak hydrodynamické paty? 12. Jaký je rozdíl mezi modulárním ponorným čerpadlem a klasickým? 13. Účel a konstrukce vstupního modulu, hlavového modulu? 14. Účel hydroizolace a její složení? 15. Jaký je princip činnosti kompenzátoru? šlapat? 16. K čemu slouží zpětný ventil? odtok? 17. Jak funguje zpětný ventil? odtok? 18. Symbol ESP a ESP. 6. Literatura 1. Bocharnikov V.F. Příručka opraváře ropných a plynových zařízení: 2. díl / V.F. Bocharnikov. - M.: „Infra-Engineering“, 2008. – 576 s. 2 Bukhalenko E.I. a další Vybavení ropných polí: referenční kniha / E.I. Bukhalenko a kol., M., 1990. - 559 s. 3 Drozdov A.N. Aplikace ponorných systémů čerpadlo-ejektor pro těžbu ropy: učebnice. příspěvek. / A.N. Drozdov. – M.: Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu, 2001 4. Ivanovsky V.N., Darishchev V.I., Sabirov A.A. a další.Vrtné čerpací jednotky pro těžbu ropy / V.N. Ivanovský, V.I. Darishchev, A.A. Sabirov a další - M.: State Unitary Enterprise Publishing House "Oil and Gas" Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu pojmenovaná po. JIM. Gubkina, 2002. – 824 s. 5. Instalace ponorných odstředivých čerpadel na výrobu ropy. Mezinárodní překladatel / editoval V.Yu. Alikperova, V.Ya. Kershenbaum. - M., 1999. - 615 s. 7. Autoři Laboratorní práce „Studie návrhu ponorného odstředivého čerpadla“ v oboru: „Zařízení pro ropné a plynové pole“ Metodická podpora: docent, Ph.D. Bezus A.A. docent, Ph.D. Dvinin A.A. asistent I.V. Panova Střih: Jakovlev O.V. 3D grafika: Elesin A.S. Programování skriptů: Kazdykpaeva A.Zh.

Dlouho jsem snil o tom, že budu psát na papír (tisknout na počítači) vše, co vím o ESP.
Pokusím se vám říci jednoduchým a srozumitelným jazykem o instalaci elektrického odstředivého čerpadla - hlavním nástroji, který produkuje 80% veškeré ropy v Rusku.

Nějak se ukázalo, že jsem s nimi spjatý celý svůj dospělý život. V pěti letech začal cestovat se svým otcem ke studnám. V deseti dokázal sám opravit kteroukoli stanici, ve čtyřiadvaceti se stal inženýrem v podniku, kde se opravovaly, ve třiceti se stal zástupcem generálního ředitele tam, kde se vyrábějí. Existuje spousta znalostí na toto téma - nevadí mi sdílet, zejména proto, že se mě mnoho a mnoho lidí neustále ptá na to či ono související s mými pumpami. Obecně platí, že abych neopakoval totéž mnohokrát různými slovy, napíšu to jednou, a pak budu dělat zkoušky;). Ano! Budou skluzavky... bez skluzavek nebude cesta.

co to je.
ESP je instalace elektrického odstředivého čerpadla, aka bezpístnicového čerpadla, aka ESP, aka těch tyčí a bubnů. ESP je přesně to (ženské)! I když se z nich skládá (mužský). Jedná se o zvláštní věc, pomocí které udatní naftaři (nebo spíše servisní pracovníci u ropných dělníků) vytahují z podzemí formovací tekutinu – tomu říkáme mulyaka, které se pak (po speciálním zpracování) říká všelijak zajímavá slova jako URALS nebo BRENT. Jedná se o celý komplex zařízení, k jehož výrobě potřebujete znalosti hutníka, obráběče kovů, mechanika, elektrikáře, elektrotechnika, hydrauliky, kabelaře, naftaře a třeba i malého gynekologa a proktologa. Ta věc je docela zajímavá a neobvyklá, i když byla vynalezena před mnoha lety a od té doby se příliš nezměnila. Celkově se jedná o běžnou čerpací jednotku. Neobvyklé na něm je, že je tenký (nejběžnější je umístěn ve studni o vnitřním průměru 123 mm), dlouhý (existují instalace dlouhé 70 metrů) a funguje v tak špinavých podmínkách, ve kterých víceméně složitý mechanismus by vůbec neměl existovat.

Takže každý ESP obsahuje následující komponenty:

ESP (elektrické odstředivé čerpadlo) je hlavní jednotkou – všechny ostatní ji chrání a zajišťují. Čerpadlo dostane nejvíc - ale dělá hlavní práci - zvedání kapaliny - taková je jeho životnost. Čerpadlo se skládá ze sekcí a sekce se skládají ze stupňů. Čím více stupňů, tím větší tlak čerpadlo vyvine. Čím větší je samotný stupeň, tím větší je průtok (množství kapaliny čerpané za jednotku času). Čím větší je průtok a tlak, tím více energie spotřebuje. Vše je propojeno. Kromě průtoku a tlaku se čerpadla liší také velikostí a provedením - standardní, odolná proti opotřebení, odolná proti korozi, odolná proti opotřebení, velmi, velmi odolná proti opotřebení.

SEM (ponorný elektromotor) Elektromotor je druhá hlavní jednotka - roztáčí čerpadlo - spotřebovává energii. Jedná se o obyčejný (elektricky) asynchronní elektromotor – jen je tenký a dlouhý. Motor má dva hlavní parametry – výkon a velikost. A opět existují různé verze: standardní, žáruvzdorné, korozivzdorné, zvláště žáruvzdorné a obecně nezničitelné (jakoby). Motor je naplněn speciálním olejem, který kromě mazání také ochlazuje motor a značně kompenzuje tlak vyvíjený na motor zvenčí.

Chránič (také nazývaný hydraulická ochrana) je věc, která stojí mezi čerpadlem a motorem - za prvé odděluje dutinu motoru naplněnou olejem od dutiny čerpadla naplněné formovací kapalinou, přičemž přenáší rotaci a za druhé řeší problém vyrovnání tlaku uvnitř motoru a vně (Obecně je zde až 400 atm, což je asi třetina hloubky příkopu Mariana). Přicházejí v různých velikostech a opět v nejrůznějších provedeních bla bla bla.

Kabel je vlastně kabel. Měděný, třívodičový... Je také pancéřovaný. Umíš si představit? Pancéřovaný kabel! Samozřejmě nevydrží ránu ani od Makarova, ale vydrží pět šest sjezdů do studny a bude tam fungovat docela dlouho.
Jeho pancíř je poněkud odlišný, určený spíše pro tření než pro prudký úder – ale i tak. Kabel se dodává v různých sekcích (průměrech žil), liší se pancéřováním (běžný pozink nebo nerez) a je také teplotně odolný. K dispozici je kabel pro 90, 120, 150, 200 a dokonce 230 stupňů. To znamená, že může pracovat neomezeně dlouho při teplotě dvakrát vyšší, než je bod varu vody (pozn. - těžíme něco jako ropu, a ta nehoří moc dobře - ale potřebujete kabel s tepelnou odolností přes 200 stupně – a téměř všude).

Separátor plynů (nebo separátor plynů-dispergátor, nebo jen dispergátor, nebo duální separátor plynů, nebo dokonce duální separátor plynů-dispergátor). Věc, která odděluje volný plyn od kapaliny... nebo spíše kapaliny od volného plynu... zkrátka snižuje množství volného plynu na vstupu do pumpy. Často, velmi často, je množství volného plynu na vstupu čerpadla docela dost na to, aby čerpadlo nefungovalo - pak instalují nějaké zařízení na stabilizaci plynu (jména jsem uvedl na začátku odstavce). Pokud není potřeba instalovat odlučovač plynu, nainstalují vstupní modul, ale jak se má kapalina dostat do čerpadla? Tady. V každém případě něco instalují.. Buď modul, nebo plynový motor.

TMS je druh ladění. Kdo to dešifruje - termomanometrický systém, telemetrie... kdo ví jak. Přesně tak (to je starý název - ze střapatých 80. let) - termomanometrický systém, budeme mu tak říkat - téměř úplně vysvětluje funkci přístroje - měří teplotu a tlak - tam - hned dole - prakticky v podsvětí.

Nechybí ani ochranná zařízení. Jedná se o zpětný ventil (nejběžnější je KOSH - kulový zpětný ventil) - aby při zastavení čerpadla nestékala kapalina z potrubí (navedení sloupce kapaliny standardním potrubím může trvat několik hodin - škoda tentokrát). A když potřebujete zvednout čerpadlo, tento ventil překáží - neustále se něco sype z potrubí a znečišťuje vše kolem. Pro tyto účely existuje srážecí (neboli vypouštěcí) ventil KS - sranda - který se při každém vytažení ze studny rozbije.

Všechna tato zařízení visí na čerpacích a kompresorových potrubích (trubky - v ropných městech se z nich velmi často vyrábějí ploty). Visí v následujícím pořadí:
Podél potrubí (2-3 kilometry) je nahoře kabel - CS, pak KOSH, pak ESP, pak plynové čerpadlo (nebo vstupní modul), pak chránič, pak SEM a ještě nižší TMS. Kabel vede podél ESP, plynu a chrániče až k hlavě motoru. Eka. Všechno je zkrácené. Takže - od horní části ESP ke spodní části TMS to může být 70 metrů. a těmito 70 metry prochází šachta a všechno se to točí... a kolem je vysoká teplota, obrovský tlak, spousta mechanických nečistot, korozivní prostředí... Špatná čerpadla...

Všechny věci jsou sekční, sekce dlouhé maximálně 9-10 metrů (jinak jak je dát do studny?) Instalace se montuje přímo u studny: PED, kabel, chránič, plyn, sekce čerpadla, ventil, potrubí jsou k němu připojeny.. Ano! Nezapomeňte ke všemu kabel připevnit pomocí svorek (takové speciální ocelové pásy). To vše je ponořeno do studny a funguje tam dlouho (doufám). Pro napájení toho všeho (a nějak to ovládat) je na zemi instalován step-up transformátor (TMPT) a řídicí stanice.

To je druh věcí, které se používají k vytěžení něčeho, co se později změní v peníze (benzín, nafta, plasty a další svinstvo).

Zkusme přijít na to, jak to všechno funguje, jak se to dělá, jak si vybrat a jak to používat.

Oblast použití ESP- jedná se o vysoce vydatné, vodou zatopené, hluboké a šikmé vrty s průtokem 10 ¸ 1300 m 3 / den a výškou zdvihu 500 ¸ 2000 m. Období generální opravy ESP až 320 dní nebo více.

Instalace ponorných odstředivých čerpadel v modulárním provedení UECNM a UECNMK jsou určeny pro čerpání produktů z ropných vrtů obsahujících ropu, vodu, plyn a mechanické nečistoty. Typ instalace UECNM mají standardní provedení, ale typ UETsNMK- korozivzdorný.

Instalace (obr. 24) se skládá z ponorného čerpacího agregátu, kabelového vedení spuštěného do studny na potrubí čerpadla a kompresoru a povrchového elektrického zařízení (trafostanice).

Ponorná čerpací jednotka obsahuje motor (elektromotor s hydraulickou ochranou) a čerpadlo, nad kterým je instalován zpětný ventil a vypouštěcí ventil.

V závislosti na maximálních příčných rozměrech ponorné jednotky jsou instalace rozděleny do tří podmíněných skupin - 5; 5A a 6:

— Jednotky skupiny 5 s příčným rozměrem 112 mm se používají ve vrtech s pažnicí o vnitřním průměru nejméně 121,7 mm;

— instalace skupiny 5A s příčným rozměrem 124 mm — ve vrtech s vnitřním průměrem nejméně 130 mm;

- instalace skupiny 6 s příčným rozměrem 140,5 mm - do studní s vnitřním průměrem minimálně 148,3 mm.

Podmínky použitelnosti ESP pro čerpaná média: kapalina obsahující mechanické nečistoty nejvýše 0,5 g/l, volný plyn na sání čerpadla nejvýše 25 %; sirovodík ne více než 1,25 g/l; voda ne více než 99 %; Hodnota pH formované vody je v rozmezí 6¸8,5. Teplota v prostoru, kde je elektromotor umístěn, není vyšší než +90°C (speciální žáruvzdorné provedení do +140°C).

Příklad kódu nastavení - UETsNMK 5-125-1300 znamená: UETsNMK— instalace elektrického odstředivého čerpadla modulárního a korozivzdorného provedení; 5 - čerpací skupina; 125 — zásoba, m 3 / den; 1300 — vyvinutý tlak, m vody. Umění.

Na Obr. Obrázek 24 ukazuje schéma instalace ponorných odstředivých čerpadel v modulárním provedení, představující novou generaci zařízení tohoto typu, která umožňuje individuálně zvolit optimální uspořádání instalace pro studny v souladu s jejich parametry z malého počtu zaměnitelných moduly.

Instalace (na obr. 24 je schéma NPO Borets, Moskva) poskytují optimální výběr čerpadla do studny, čehož je dosaženo přítomností velkého počtu tlaků pro každý přívod. Tlaková rozteč instalací se pohybuje od 50¸100 do 200¸250 m v závislosti na dodávce v intervalech uvedených v tabulce. 7 základní údaje o nastavení.

Tabulka 7

Název instalací	Minimální (vnitřní) průměr exploatační kolony, mm	Příčné instalační rozměry, mm	Zásoba m3/den		Výkon motoru, kW	Typ odlučovače plynu
UETsNMK5-80
UETsNMK5-125
UETsNM5A-160
UETsNM5A-250
UETsNMK5-250
UETsNM5A-400
UETsNMK5A-400
	144,3 nebo 148,3	137 nebo 140,5
UETsNM6-1000

Masově vyráběný ESP mají délku od 15,5 do 39,2 ma hmotnost od 626 do 2541 kg v závislosti na počtu modulů (sekcí) a jejich parametrech.

V moderních instalacích mohou být zahrnuty 2 až 4 modulové sekce. Do tělesa sekce, které se skládá z oběžných kol a rozváděcích lopatek sestavených na hřídeli, je vložen balíček schůdků. Počet kroků se pohybuje od 152¸393. Vstupní modul představuje základnu čerpadla se vstupními otvory a síťovým filtrem, kterým kapalina ze studny vstupuje do čerpadla. V horní části čerpadla je rybářská hlavice se zpětným ventilem, ke které je připojena hadička.

Pumpa ( ECNM)— ponorná odstředivá modulární vícestupňová vertikální konstrukce.

Čerpadla jsou také rozdělena do tří podmíněných skupin - 5; 5A a 6. Průměry pouzder skupiny 5¸92 mm, skupiny 5A - 103 mm, skupiny 6 - 114 mm.

Modul sekce čerpadla (obr. 25) se skládá z pouzdra 1 , hřídel 2 , balíčky stupňů (oběžná kola - 3 a vodicí lopatky - 4 ), horní ložisko 5 , spodní ložisko 6 , horní axiální podpora 7 , hlavy 8 , důvody 9 , dvě žebra 10 (slouží k ochraně kabelu před mechanickým poškozením) a pryžové kroužky 11 , 12 , 13 .

Oběžná kola se volně pohybují po hřídeli v axiálním směru a jsou omezena v pohybu spodní a horní vodicí lopatkou. Axiální síla z oběžného kola je přenášena na spodní textolitový prstenec a poté na rameno vodicí lopatky. Částečná axiální síla se přenáší na hřídel v důsledku tření kola o hřídel nebo přilepení kola k hřídeli v důsledku usazování solí v mezeře nebo koroze kovů. Točivý moment je přenášen z hřídele na kola mosazným (L62) perem, které zapadá do drážky oběžného kola. Klíč je umístěn po celé délce sestavy kola a skládá se ze segmentů dlouhých 400-1000 mm.

Vodicí lopatky jsou po obvodových částech vzájemně kloubově spojeny, ve spodní části skříně spočívají všechny na spodním ložisku 6 (obr. 25) a základny 9 a shora přes horní pouzdro ložiska jsou upnuty v pouzdru.

Oběžná kola a rozváděcí lopatky standardních čerpadel jsou vyrobeny z modifikované šedé litiny a radiačně modifikovaného polyamidu, korozivzdorná čerpadla jsou vyrobena z modifikované litiny typu TsN16D71KhSh typu „niresist“.

Hřídele sekčních modulů a vstupní moduly pro čerpadla standardního provedení jsou vyrobeny z kombinované korozivzdorné vysokopevnostní oceli OZH14N7V a na konci jsou označeny „NZh“; pro čerpadla se zvýšenou odolností proti korozi - z kalibrovaných tyčí z N65D29YUT-ISH - slitina K-Monel a jsou na koncích označeny "M".

Šachty modulových sekcí všech skupin čerpadel, které mají stejné délky těles 3, 4 a 5 m, jsou sjednoceny.

Spojení hřídelí modulů sekce mezi sebou, modulu sekce s hřídelí vstupního modulu (nebo hřídele odlučovače plynů) a hřídele vstupního modulu s hřídelí hydraulické ochrany motoru se provádí pomocí drážkových spojek.

Spojení mezi moduly a vstupním modulem k motoru je přírubové. Přípojky (kromě připojení vstupního modulu k motoru a vstupního modulu k odlučovači plynů) jsou utěsněny pryžovými kroužky.

Pro odčerpání formovací kapaliny obsahující více než 25 % (až 55 %) objemu volného plynu na mřížce vstupního modulu čerpadla je k čerpadlu připojen modul odlučovače čerpacího plynu (obr. 26).

Rýže. 26. Odlučovač plynu:

1 – hlava; 2 - adaptér; 3 – oddělovač; 4 - rám; 5 – hřídel; 6 – rošt; 7 - vodicí lopatka; 8 - Pracovní kolo; 9 – šnek; 10 - ložisko; 11 ‑ základna

Odlučovač plynu se instaluje mezi vstupní modul a modul sekce. Nejúčinnější odlučovače plynů jsou odstředivého typu, ve kterých dochází k separaci fází v poli odstředivých sil. V tomto případě se kapalina koncentruje v obvodové části a plyn se koncentruje ve střední části odlučovače plynů a uvolňuje se do mezikruží. Odlučovače plynů řady MNG mají maximální průtok 250¸500 m 3 /den, separační koeficient 90 % a hmotnost 26 až 42 kg.

Motor ponorného čerpacího agregátu se skládá z elektromotoru a hydraulické ochrany. Elektromotory (obr. 27) jsou ponorné třífázové, zkratované, dvoupólové, olejové, konvenční a korozivzdorné provedení unifikované řady PEDU a v konvenčním provedení modernizační řady PED L. Hydrostatický tlak v provozní oblasti není větší než 20 MPa. Jmenovitý výkon od 16 do 360 kW, jmenovité napětí 530¸2300 V, jmenovitý proud 26¸122,5 A.

Rýže. 27. Elektromotor řady PEDU:

1 - spojka; 2 - víko; 3 – hlava; 4 – pata; 5 – axiální ložisko; 6 - kryt vstupu kabelu; 7 - korek; 8 – blok vstupu kabelů; 9 – rotor; 10 – stator; 11 - filtr; 12 - základna

Hydraulická ochrana (obr. 28) motorů SEM je navržena tak, aby zabránila pronikání formovací kapaliny do vnitřní dutiny elektromotoru, kompenzovala změny objemu oleje ve vnitřní dutině od teploty elektromotoru a přenášela kroutící moment z hřídel elektromotoru k hřídeli čerpadla.

Rýže. 28. Ochrana vody:

A– otevřený typ; b- uzavřený typ

A– horní komora; B- dolů Cam;

1 – hlava; 2 – mechanická ucpávka; 3 – horní bradavka; 4 - rám; 5 – střední bradavka; 6 – hřídel; 7 – spodní bradavka; 8 - základna; 9 - spojovací trubka; 10 - clona

Hydraulická ochrana se skládá buď z jednoho chrániče nebo chrániče a kompenzátoru. Pro hydraulickou ochranu mohou být tři možnosti.

První tvoří chrániče P92, PK92 a P114 (otevřený typ) ze dvou komor. Horní komora je naplněna těžkou bariérovou kapalinou (hustota do 2 g/cm 3, nemísitelná s formovací kapalinou a olejem), spodní komora je naplněna olejem MA-PED, stejně jako dutina elektromotoru. Kamery jsou propojeny trubicí. Změny objemu kapalného dielektrika v motoru jsou kompenzovány přenosem bariérové ​​kapaliny v hydraulické ochraně z jedné komory do druhé.

Druhou tvoří chrániče P92D, PK92D a P114D (uzavřený typ), které využívají pryžové membrány, jejichž elasticita kompenzuje změny objemu kapalného dielektrika v motoru.

Třetí - hydraulická ochrana 1G51M a 1G62 se skládá z chrániče umístěného nad elektromotorem a kompenzátoru připevněného na spodní části elektromotoru. Systém mechanické ucpávky poskytuje ochranu proti pronikání formovací kapaliny podél hřídele do elektromotoru. Přenášený výkon hydraulické ochrany je 125¸250 kW, hmotnost 53¸59 kg.

Termomanometrický systém TMS - 3 je určen pro automatické řízení chodu ponorného odstředivého čerpadla a jeho ochranu před abnormálními provozními stavy (při nízkém tlaku na sání čerpadla a zvýšené teplotě ponorného elektromotoru) při provozu studny. Existují podzemní a nadzemní části. Rozsah regulovaného tlaku od 0 do 20 MPa. Rozsah provozních teplot od 25 do 105 o C.

Celková hmotnost 10,2 kg (viz obr. 24).

Kabelové vedení je kabelová sestava navinutá na kabelovém bubnu.

Kabelová sestava se skládá z hlavního kabelu - kulatého PKBK (kabel, polyetylenová izolace, pancéřový, kulatý) nebo plochého kabelu - KPBP (obr. 29), k němuž je připojen plochý kabel s kabelovou průchodkou (prodlužovací šňůra s spojka).

Rýže. 29. Kabely:

A– kulatý; b- byt; 1 - žil; 2 - izolace; 3 – skořápka; 4 - polštář; 5 - brnění

Kabel se skládá ze tří žil, z nichž každé má izolační vrstvu a plášť; polštáře vyrobené z pogumované tkaniny a brnění. Tři izolované žíly kulatého kabelu jsou zkrouceny podél spirálové linie a žíly plochého kabelu jsou položeny paralelně v jedné řadě.

Kabel KFSB s fluoroplastovou izolací je určen pro provoz při okolní teplotě do +160 o C.

Kabelová sestava má unifikovanou kabelovou průchodku K38 (K46) kruhového typu. Izolované vodiče plochého kabelu jsou hermeticky utěsněny v kovovém pouzdře spojky pomocí pryžového těsnění.

K vodivým vodičům jsou připevněna očka zástrčky.

Kulatý kabel má průměr od 25 do 44 mm. Velikosti plochého kabelu od 10,1x25,7 do 19,7x52,3 mm. Jmenovitá stavební délka 850, 1000¸1800m.

Kompletní zařízení typu ShGS5805 zajišťují zapínání a vypínání ponorných motorů, dálkové ovládání z dispečinku a ovládání programu, provoz v manuálním i automatickém režimu, vypnutí při přetížení a odchylce napájecího napětí nad 10 % nebo pod 15 %. jmenovitého, proudového a napěťového řízení a také externí světelný alarm pro nouzové vypnutí (včetně vestavěného termometrického systému).

Integrovaná trafostanice pro ponorná čerpadla - KTPPN je určena k napájení a ochraně elektromotorů ponorných čerpadel z jednotlivých vrtů o výkonu 16-125 kW včetně. Jmenovité vysoké napětí 6 nebo 10 kV, limity regulace středního napětí od 1208 do 444 V (transformátor TMPN100) a od 2406 do 1652 V (TMPN160). Hmotnost s transformátorem 2705 kg.

Kompletní trafostanice KTPPNKS je určena pro napájení, řízení a ochranu čtyř odstředivých elektrických čerpadel s elektromotory 16¸125 kW pro těžbu ropy ve vrtných podložkách, napájení až čtyř elektromotorů čerpacích strojů a mobilních pantografů při provádění oprav. KTPPNKS je určen pro použití v podmínkách Dálného severu a západní Sibiře.

Instalační balíček obsahuje: čerpadlo, kabelovou sestavu, motor, transformátor, kompletní trafostanici, kompletní zařízení, odlučovač plynu a sadu nářadí.

Instalace ESP je složitý technický systém a i přes známý princip fungování odstředivého čerpadla se jedná o soubor prvků, které jsou designově originální. Schematický diagram ESP je na obr. 6.1. Instalace se skládá ze dvou částí: povrchové a ponorné. Zemní část obsahuje autotransformátor 1; řídící stanice 2; někdy kabelový buben 3 a vybavení ústí vrtu 4. Ponorná část obsahuje hadicovou šňůru 5, na kterou se ponorná jednotka spouští do vrtu; pancéřovaný třížilový elektrický kabel 6, kterým je přiváděno napájecí napětí do ponorného elektromotoru a který je pomocí speciálních svorek 7 uchycen ke struně potrubí.

Ponorná jednotka sestává z vícestupňového odstředivého čerpadla 8, vybaveného přijímacím sítem 9 a zpětným ventilem 10. Ponorná jednotka obsahuje vypouštěcí ventil 11, kterým je kapalina vypouštěna z potrubí při zvedání jednotky. Ve spodní části je čerpadlo kloubově spojeno s hydraulickou ochrannou jednotkou (ochranou) 12, která je zase kloubově spojena s ponorným elektromotorem 13. Ve spodní části má elektromotor 13 kompenzátor 14.

Kapalina vstupuje do čerpadla přes síťovinu umístěnou v jeho spodní části. Síťka zajišťuje filtraci formovací tekutiny. Čerpadlo dodává kapalinu ze studny do potrubí.

Instalace ESP v Rusku jsou navrženy pro studny s pažnicí o průměru 127, 140, 146 a 168 mm. Pro velikosti pláště 146 a 168 mm jsou k dispozici ponorné jednotky ve dvou velikostech. Jedna je určena pro studny s nejmenším vnitřním průměrem (podle GOST) pláště. Jednotka ESP má v tomto případě také menší průměr a tím i menší provozní vlastnosti (tlak, průtok, účinnost).

Rýže. 6.1. Schematické schéma ESP:

1 - autotransformátor; 2 - řídící stanice; 3 - kabelový buben; 4 - vybavení ústí vrtu; 5 - trubková kolona; 6 - pancéřovaný elektrický kabel; 7 - kabelové svorky; 8 - ponorné vícestupňové odstředivé čerpadlo; 9 - síto sání čerpadla; 10 - zpětný ventil; 11 - vypouštěcí ventil; 12 - hydraulická ochranná jednotka (chránič); 13 - ponorný elektromotor; 14 - kompenzátor

Každá instalace má svůj vlastní kód, například UETSN5A-500-800, ve kterém jsou přijata tato označení: číslo (nebo číslo a písmeno) za ESP udává nejmenší přípustný vnitřní průměr pláště, do kterého může být spuštěn, číslo „4“ odpovídá průměru 112 mm, číslo „5“ odpovídá 122 mm, „5A“ - 130 mm, „6“ - 144 mm a „6A“ - 148 mm; druhé číslo kódu udává jmenovitý průtok čerpadla (v m 3 / sUt) a třetí - přibližný tlak v m. Hodnoty průtoku a tlaku jsou uvedeny pro provoz na vodě.

V posledních letech se sortiment vyráběných jednotek odstředivých čerpadel výrazně rozšířil, což se odráží i v kódech vyráběných zařízení. Zařízení ESP vyráběná společností ALNAS (Almetěvsk, Tatarstán) mají v kódu za nápisem "ESP" velké písmeno "A" a zařízení Lebedyansky Mechanical Plant (JSC Lemaz, Lebedyan, Kursk region) mají velké písmeno písmeno „L“ před nápisem „ESP“. Instalace odstředivých čerpadel s konstrukcí oběžného kola se dvěma podpěrami, určená pro výběr formovací kapaliny s velkým množstvím mechanických nečistot, mají ve svém kódu „2“ za písmenem „L“ a před nápisem ESP (pro čerpadla Lemaz) , písmeno „D“ za nápisem „ESP“ (u čerpadel JSC „Borets“), písmeno „A“ před číslem instalační velikosti (u čerpadel ALNAS). Korozivzdorné provedení ESP je označeno písmenem „K“ na konci instalačního kódu a tepelně odolné provedení písmenem „T“. Provedení oběžného kola s přídavnými vířivými lopatkami na zadním disku (Novomet, Perm) má v kódu čerpadla písmenné označení VNNP.

6.3. Hlavní součásti instalace ESP, jejich účel a vlastnosti

Spádová odstředivá čerpadla

Spádová odstředivá čerpadla jsou vícestupňové stroje. To je způsobeno především nízkými hodnotami tlaku vytvořenými jedním stupněm (oběžné kolo a vodicí lopatka). Malé hodnoty tlaku jednoho stupně (od 3 do 6-7 m vodního sloupce) jsou zase určeny malými hodnotami vnějšího průměru oběžného kola, omezeným vnitřním průměrem pláště a rozměry použitého hlubinného zařízení - kabel, ponorný motor atd.

Konstrukce vrtného odstředivého čerpadla může být konvenční a odolná proti opotřebení, stejně jako se zvýšenou odolností proti korozi. Průměry a složení součástí čerpadla jsou v zásadě stejné pro všechny verze čerpadel.

Běžné hlubinné odstředivé čerpadlo je určeno k odsávání kapaliny ze studny s obsahem vody až 99 %. Mechanické nečistoty v čerpané kapalině by neměly překročit 0,01 % hm. (nebo 0,1 g/l) a tvrdost mechanických nečistot by neměla překročit 5 Mohsových bodů; sirovodík - ne více než 0,001%. Podle požadavků technických specifikací výrobců by obsah volného plynu na sání čerpadla neměl překročit 25 %.

Odstředivé čerpadlo odolné proti korozi je navrženo tak, aby fungovalo, když čerpaná formovací kapalina obsahuje sirovodík do 0,125 % (do 1,25 g/l). Konstrukce odolná proti opotřebení umožňuje odčerpávat kapaliny obsahující mechanické nečistoty až do 0,5 g/l.

Stupně jsou umístěny ve vývrtu válcového tělesa každé sekce. Jedna čerpací sekce pojme 39 až 200 stupňů v závislosti na jejich montážní výšce. Maximální počet stupňů v čerpadlech dosahuje 550 kusů.

Rýže. 6.2. Schéma spodního odstředivého čerpadla:

1 - prsten se segmenty; 2,3- hladké podložky; 4,5- podložky tlumičů; 6 - horní podpora; 7 - nižší podpora; 8 - pružinový kroužek podpěry hřídele; 9 - distanční pouzdro; 10 -základna; 11 - drážkovaná spojka.

Modulární ESP

Pro vytvoření vysokotlakých vrtných odstředivých čerpadel je nutné do čerpadla instalovat mnoho stupňů (až 550). Nelze je však umístit do jednoho pouzdra, protože délka takového čerpadla (15-20 m) komplikuje přepravu, instalaci u studny a výrobu pouzdra.

Vysokotlaká čerpadla se skládají z několika sekcí. Délka tělesa v každé sekci není větší než 6 m. Části karoserie jednotlivých sekcí jsou spojeny přírubami se šrouby nebo svorníky a hřídele drážkovými spojkami. Každá sekce čerpadla má horní axiální podpěru hřídele, hřídel, radiální podpěry hřídele a stupně. Pouze spodní část má přijímací síť. Rybářská hlava - pouze horní část čerpadla. Sekce vysokotlakého čerpadla mohou být kratší než 6 m (obvykle jsou délky tělesa čerpadla 3,4 a 5 m), v závislosti na počtu stupňů, které je třeba do nich umístit.

Čerpadlo se skládá ze vstupního modulu (obr. 6.4), sekčního modulu (sekční moduly) (obr. 6.3), hlavového modulu (obr. 6.3), zpětných ventilů a vypouštěcích ventilů.

Je možné snížit počet modulových sekcí v čerpadle a odpovídajícím způsobem vybavit ponornou jednotku motorem o požadovaném výkonu.

Spojení mezi moduly a vstupním modulem k motoru jsou přírubové. Přípojky (kromě připojení vstupního modulu k motoru a vstupního modulu k odlučovači plynů) jsou utěsněny pryžovými kroužky. Spojení hřídelí sekcí modulu mezi sebou, modulové sekce s hřídelí vstupního modulu, hřídele vstupního modulu s hřídelí hydraulické ochrany motoru se provádí pomocí drážkových spojek.

Hřídele modulových sekcí všech skupin čerpadel, které mají stejné délky pláště 3,4 a 5 m, jsou sjednoceny. Pro ochranu kabelu před poškozením během zdvihacích operací jsou na základnách modulu sekce a modulu hlavy umístěny odnímatelné ocelové žebra. Konstrukce čerpadla umožňuje bez dodatečné demontáže použití modulu odlučovače plynů čerpadla, který se instaluje mezi vstupní modul a modul sekce.

Technické charakteristiky některých standardních velikostí ESP pro výrobu ropy, vyráběných ruskými společnostmi podle technických specifikací, jsou uvedeny v tabulce 6.1 a obr. 6.6.

Způsoby těžby ropy a plynu. Fontána, čerpání (ECP, ShSNU, ShVNU, UEDN, GPNU atd.)

Průtokový způsob provozu studny.

Při metodě fontány kapalina a plyn stoupají podél vrtu ze dna na povrch pouze pod vlivem energie nádrže, kterou má nádrž ropy. Tato metoda je nejekonomičtější, protože nevyžaduje další energii ke zvednutí kapaliny na povrch. Tato metoda navíc nevyžaduje nákup drahého vybavení, které navíc vyžaduje pravidelnou údržbu.

Zařízení pro průtočné studny se skládá z hlavy kolony, průtočné sestavy a průtočné linky (obr. 8). Toto zařízení je pozemní. Podzemní zařízení se skládá z řady trubek, které jsou obvykle vedeny do hloubky horních perforačních otvorů.

Rýže. 8.

Potrubí v tekoucích vrtech se používá ke zvedání kapaliny a plynu na povrch, k regulaci provozního režimu vrtu, k provádění výzkumných prací, k boji proti usazeninám asfaltu, pryskyřice a parafínu, k provádění různých geologických a technických opatření (GTM), k ochraně výrobního řetězce před korozí a erozí, prevence a eliminace pískových zátek, likvidace vrtů před podzemními nebo většími opravami, ochrana těžní vrtné větve před vysokým tlakem při různých geologických a technických činnostech.

Způsob provozu studny plynovým výtahem.

Provoz plynového výtahu je pokračováním plynulého provozu, kdy energie zásobníku poklesne natolik, že nezajistí zvedání kapaliny na hladinu a vzniká potřeba další energie. Jako další energie se používá vysokotlaký plyn.

V důsledku smíchání přídavného plynu vstupujícího do vrtu s formovací tekutinou se vytvoří směs plynu a kapaliny se sníženou hustotou, která snižuje tlak na dně vrtu. Snížený tlak ve spodním otvoru zajišťuje přítok produktů z tvorby a stoupání směsi plyn-kapalina na povrch.

Existuje kompresorový plynový výtah a nekompresorový plynový výtah. Pokud se kompresory používají ke stlačování plynu na požadovaný tlak a jeho čerpání do vrtu, pak se tento způsob provozu nazývá kompresorový plynový výtah. Pokud se jako pracovní činidlo pro plynový výtah používá plyn z vysokotlakých plynových útvarů, pak se v tomto případě provoz vrtů nazývá nekompresorový plynový výtah.

Výhody provozu plynového výtahu:

Veškeré vybavení je umístěno na povrchu, což zjednodušuje jeho opravu a údržbu;

Jednoduchost návrhů zařízení;

Možnost odběru velkých objemů kapaliny (až 1800 t/den) bez ohledu na hloubku vrtu a průměr těžebního pláště;

Jednoduchá regulace průtoku ropy vrtu (zvýšením nebo snížením dodávky plynu do vrtu);

Možnost provozování pískových a vodou zaplavovaných studní;

Snadné testování studny.

Nevýhody provozu plynového výtahu:

Potřeba časté výměny potrubí, zejména ve studnách zaplavených vodou a studnách produkujících písek;

Nízká účinnost výtahu a celého systému kompresor-jímka (při nízkých dynamických úrovních účinnost výtahu často nepřesahuje 5%);

Vysoká cena výstavby kompresorových stanic, plynárenských distribučních kabin a plynovodní sítě na počátku rozvoje oboru;

Vysoká spotřeba energie na výrobu 1 tuny ropy při provozu nízkovýnosných vrtů s nízkou dynamikou.

Způsoby čerpání pro provoz studní.

Existují následující typy provozu čerpání studní:

Instalace hlubokého čerpadla (SSRP);

Instalace elektrického odstředivého čerpadla (ESP);

Instalace elektrického ponorného šroubového čerpadla (ESVN);

Instalace hydraulického pístového čerpadla (GPPU) atd.

Instalace hluboce tyčového čerpadla (SSRP).

Výroba oleje pomocí tyčových čerpadel je nejběžnější metodou umělého zvedání ropy, což se vysvětluje jejich jednoduchostí, účinností a spolehlivostí. Nejméně dvě třetiny stávajících těžebních vrtů jsou provozovány sacími tyčovými čerpacími jednotkami.

Ve srovnání s jinými mechanizovanými metodami produkce ropy mají USP následující výhody:

Mají vysokou účinnost;

Opravy lze provádět přímo na polích;

Pro hnací stroje lze použít různé pohony;

Jednotky SRP lze použít ve ztížených provozních podmínkách - ve vrtech na těžbu písku, za přítomnosti parafínu ve vyráběné ropě, při vysokém plynovém faktoru, při odčerpávání korozivních kapalin.

Tyčová čerpadla mají také nevýhody. Mezi hlavní nevýhody patří:

Omezení hloubky sestupu čerpadla (čím hlouběji, tím vyšší je pravděpodobnost zlomení tyče);

Nízký průtok čerpadla;

Omezení sklonu vrtu a intenzity jeho zakřivení (neplatí pro šikmé a horizontální vrty, stejně jako pro vysoce zakřivené vertikální).

Čerpadlo pro hluboké studny (obr. 9) se skládá z pístu pohybujícího se nahoru a dolů po dobře namontovaném válci. Píst má zpětný ventil, který umožňuje tekutině proudit nahoru, ale ne dolů. Zpětný ventil, nazývaný také zpětný ventil, u moderních čerpadel je obvykle kulový ventil. Druhý sací ventil je kulový ventil umístěný na dně válce, který také umožňuje tekutině proudit nahoru, ale ne dolů.

Tyčové čerpadlo je objemový typ čerpadla, jehož činnost je zajištěna vratným pohybem plunžru pomocí zemního pohonu přes spojovací člen (řetězec tyčí). Nejhořejší tyč se nazývá leštěná tyč, prochází průchodkou u ústí vrtu a je spojena s hlavou vyvažovače čerpacího stroje pomocí příčníku a pružného lanového závěsu.

Rýže. 9.

Hlavní komponenty pohonu UShGN (čerpacího stroje) jsou: rám, stojan ve tvaru komolého čtyřbokého jehlanu, vyvažovačka s otočnou hlavou, traverza s ojnicemi kloubově připojená k vyvažovačce, převodovka s klikami a protizávažím, vybavená sadou vyměnitelných kladek pro změnu počtu výkyvů. Pro rychlou výměnu a napnutí řemenů je elektromotor namontován na otočných saních.

Tyčová čerpadla jsou buď vkládací (NSV) nebo nevkládací (NSN).

Vložená tyčová čerpadla se spouštějí do studny v sestavené podobě. Do vrtu na potrubí se nejprve spustí speciální zajišťovací zařízení a čerpadlo na tyčích se spustí do již spuštěného potrubí. Pro výměnu takového čerpadla tedy není nutné znovu provádět spouštění a zvedání potrubí.

Čerpadla bez vložky jsou uváděna na trh v polosmontované formě. Nejprve se válec čerpadla spustí na hadici. A pak se na tyče spustí plunžr se zpětným ventilem. Pokud je tedy nutné takové čerpadlo vyměnit, je nutné zvednout ze studny nejprve píst na tyčích a poté hadici s válcem.

Oba typy čerpadel mají své výhody i nevýhody. Pro každý konkrétní stav je použit nejvhodnější typ. Pokud například olej obsahuje velké množství parafínu, je vhodnější použít čerpadla bez vložek. Parafín usazený na stěnách hadičky může blokovat schopnost zvednout píst vložkového čerpadla. U hlubokých vrtů je vhodnější použít vložkové čerpadlo, aby se zkrátil čas strávený spouštěním a zvedáním hadičky při výměně čerpadla.

Instalace elektrického odstředivého čerpadla (ESP).

ESP - instalace elektrického odstředivého čerpadla. Pokud jde o počet vrtů, ve kterých taková čerpadla pracují, jsou horší než jednotky SRP, ale z hlediska objemu ropy vyrobené s jejich pomocí jsou ESP bezkonkurenční. Asi 80 % veškeré ropy v Rusku se vyrábí pomocí ESP.

Obecně je ESP obyčejná čerpací jednotka, pouze tenká a dlouhá. A ví, jak pracovat v prostředí, které je charakteristické svou agresivitou vůči mechanismům v něm přítomným. Skládá se z ponorného čerpacího agregátu (elektromotor s hydraulickou ochranou a čerpadlem), kabelového vedení, potrubního vedení, zařízení ústí vrtu a povrchového zařízení (transformátor a řídicí stanice) (obr. 10).

Hlavní součásti ESP:

Klíčovým prvkem instalace je ESP (elektrické odstředivé čerpadlo), které ve skutečnosti zvedá kapalinu z vrtu na povrch. Skládá se ze sekcí, které se zase skládají ze stupňů (rozváděcích lopatek) a velkého počtu oběžných kol sestavených na hřídeli a uzavřených v ocelovém plášti (trubce). Hlavní charakteristiky ESP jsou průtok a tlak, proto název každého čerpadla obsahuje tyto parametry. Například ESP-60-1200 přečerpá 60 m3/den kapaliny s dopravní výškou 1200 metrů.

Rýže. 10. Instalace ponorného elektrického odstředivého čerpadla: 1 - SEM; 2 - ochrana vody; 3 - vstup modul; 4 - čerpadlo; 5 - kabel; 6 - řídící stanice; 7 - transformátor

SEM (ponorný elektromotor) je druhým nejdůležitějším prvkem. Jedná se o asynchronní elektromotor plněný speciálním olejem.

Chránič (neboli hydraulická ochrana) je prvek umístěný mezi elektromotorem a čerpadlem. Odděluje elektromotor naplněný olejem od čerpadla naplněného formovací kapalinou a zároveň přenáší rotaci z motoru na čerpadlo.

Kabel, který dodává elektřinu do ponorného motoru. Pancéřovaný kabel. Na povrchu a do hloubky sestupu čerpadla je kruhového průřezu (KRBK), v oblasti ponorného agregátu podél čerpadla a hydraulické ochrany je plochý (KPBK).

Volitelná výbava:

Odlučovač plynu - slouží ke snížení množství plynu na vstupu čerpadla. Pokud není potřeba snižovat množství plynu, pak se používá jednoduchý vstupní modul, přes který studniční kapalina vstupuje do čerpadla.

TMS - termomanometrický systém. Teploměr a manometr srolované do jednoho. Dává nám na povrchu údaje o teplotě a tlaku prostředí, ve kterém ESP spuštěný do vrtu funguje.

Celá tato instalace je sestavena přímo, když je spuštěna do studny. Montuje se postupně zdola nahoru, přičemž se nezapomíná na kabel, který je připevněn k samotné instalaci a k ​​trubce, na které to vše visí, pomocí speciálních kovových pásků. Na povrchu je kabel přiveden do zvyšovacího transformátoru (TMPT) a řídicí stanice instalované v blízkosti pouzdra.

Kromě již uvedených součástí jsou v potrubí nad elektrickým odstředivým čerpadlem instalovány kontrolní a vypouštěcí ventily.

Zpětný ventil (KOSH - kulový zpětný ventil) se používá k plnění potrubí kapalinou před spuštěním čerpadla. Zabraňuje také stékání kapaliny, když se čerpadlo zastaví. Když čerpadlo běží, je zpětný ventil v otevřené poloze kvůli tlaku zespodu.

Nad zpětným ventilem je namontován vypouštěcí ventil (DC), který se používá k vypouštění kapaliny z potrubí před zvednutím čerpadla ze studny.

Elektrická odstředivá ponorná čerpadla mají oproti tyčovým čerpadlům s hlubokými vrty významné výhody:

Jednoduchost pozemního vybavení;

Možnost odběru tekutiny ze studní až 15 000 m3/den;

Schopnost je používat ve vrtech s hloubkou více než 3000 metrů;

Vysoká (od 500 dnů do 2-3 let nebo více) životnost ESP mezi opravami;

Možnost provádění výzkumu ve studních bez zdvihacího čerpacího zařízení;

Méně pracné metody odstraňování parafínu ze stěn trubek.

Elektrická odstředivá ponorná čerpadla lze použít v hlubokých a šikmých ropných vrtech (i horizontálních), v silně zavodněných vrtech, ve vrtech s jodobromovými vodami, s vysokou salinitou formačních vod, pro čerpání roztoků solí a kyselin. Kromě toho byla vyvinuta a vyrobena elektrická odstředivá čerpadla pro současný a oddělený provoz několika horizontů v jednom vrtu s pažnicovými kolonami 146 mm a 168 mm. Někdy se také používají elektrická odstředivá čerpadla k vstřikování mineralizované formační vody do ropného ložiska za účelem udržení tlaku v zásobníku.

Instalace elektrického ponorného šroubového čerpadla UEVN.

Instalace šroubového ponorného elektrického čerpadla se skládá z elektromotoru, hydraulické ochrany, čerpadla, kabelu, zařízení ústí vrtu, autotransformátoru a řídicí stanice. Instalace šnekového ponorného čerpadla se skládá ze stejných součástí jako instalace ponorného odstředivého čerpadla. Místo odstředivého čerpadla je zde použito vřetenové čerpadlo. V instalacích ponorných šroubových elektrických čerpadel (SEPP) se používají čtyřpólové ponorné elektromotory s rychlostí otáčení 1500 ot./min.

Ponorné šroubové čerpadlo (obr. 11) se skládá z těchto hlavních součástí a částí: spouštěcí spojka 1, pomocí které je hřídel čerpadla spojena přes hřídel chrániče s hřídelí ponorného elektromotoru; excentrické spojky 2 a 5; pravá a levá spona 3 a 6 se šrouby 4 a 7; pojistný ventil 8 a potrubí 9. Pracovní částí šnekového čerpadla jsou jednochodé ocelové šrouby a pryžokovové kroužky, jejichž vnitřní dutina je dvouchodá šroubová plocha se stoupáním 2x větším než je stoupání šroubu. Kapalina vstupuje do sání čerpadla přes filtrační síta. Šrouby jsou navzájem spojeny excentrickou spojkou. Mezi šroubem a držákem jsou vytvořeny volné dutiny, neboli komůrky. Při otáčení šneku se plní čerpanou kapalinou, která se při následném otáčení šneku hermeticky utěsní a proudí podél osy šneku do potrubí čerpadlo-kompresor.

Jak se šroub otáčí, dutiny tvořené šroubem a klecí se plynule otevírají a zavírají.

Během provozu čerpadla vykonává šroub složitý pohyb. Šnekové čerpadlo je objemové čerpadlo a jeho teoretický průtok je přímo úměrný rychlosti otáčení šneku. Za předpokladu, že se šroub při otáčení v axiálním směru nepohybuje, bude kapalina vyplňující vybrání dutiny šroubu klece proudit z jednoho vybrání do druhého v souladu se stoupáním šroubu. Za jednu otáčku šroub uzavře komory v kleci dvakrát, tzn. vytlačí z něj dvě specifické části kapaliny. V polích se ponorná šneková čerpadla používají pro studny s pažnicí 146 mm a 168 mm s kapacitou 40, 80 a 100 m3/den.

Rýže. jedenáct.

Stejné ponorné šroubové čerpadlo umožňuje efektivně provozovat studnu na různých dynamických úrovních.

Ponorné šroubové elektrické čerpadlo, kombinující kladné vlastnosti odstředivých a pístových čerpadel, zajišťuje plynulé, nepřetržité zásobování kapalinou bez pulzování, s konstantní vysokou účinností. s velkým rozsahem změn tlaku. Charakteristickým rysem šroubových čerpadel je výrazné zlepšení parametrů se zvýšením viskozity čerpané kapaliny. Tato čerpadla jsou nejúčinnější při výrobě viskózního oleje.

Velkou výhodou šroubového čerpadla je, že poskytuje stabilní parametry při těžbě ropy s vysokým plynovým faktorem a vstup volného plynu do sání čerpadla nevede k narušení průtoku čerpadla.

Při provozu ponorného šroubového čerpadla nedochází k intenzivní emulgaci kapaliny.

Instalace hydraulického pístového čerpadla (GPPU).

Instalace hydraulického pístového čerpadla (obr. 12) se skládá z ponorného zařízení a motorového čerpadla 2, nádrže na usazování kapaliny 1 a žebříku 3 na čištění. Ponorné zařízení se skládá z čerpací jednotky, kterou je hydromotor a čerpadlo 6, jehož písty jsou pevně spojeny tyčí.

Pro provoz studny s hydraulickým pístovým čerpadlem jsou do ní zapuštěny dvě řady soustředně umístěných trubek čerpadlo-kompresor 4 a 5 o průměrech 63 a 102 mm, na jejichž koncích je sedlo těsně usazené v přistávacím kuželu 7 .

Čerpadlo je spuštěno do trubky o průměru 63 mm, přitlačováno k sedlu proudem kapaliny čerpané shora motorovým čerpadlem a poháněno pomocí šoupátka umístěného mezi motorem a samotným čerpadlem. Spolu s pístem motoru vykonává píst čerpadla vratný pohyb a odčerpává ze studny kapalinu, která spolu s pracovní kapalinou stoupá prstencovým prostorem na povrch.

Ponorná jednotka se vyměňuje bez zvednutí potrubí čerpadla a kompresoru. Jednotka je z vrtu zvedána působením pracovní kapaliny, která je přiváděna do prstencového prostoru pod jednotkou a vytlačuje ji a zvedá k ústí vrtu, kde je zachycena lapačem. Pomocí hydraulického pístového čerpadla můžete čerpat kapalinu z velkých hloubek (až 4000 m) s průtokem až 20 m3/den. Účinnost instalace hydraulického pístu dosahuje 0,6.

Nevýhody hydraulických pístových instalací zahrnují potřebu instalovat nádoby na pracovní kapalinu a speciální čerpadlo v blízkosti každé studny.

Firma Borets vyrábí širokou škálu ponorných čerpadel s výkonem od 10 do 6128 m 3 /den a tlakem od 100 do 3500 m.

Borets doporučuje specifický provozní rozsah pro všechna čerpadla. Pro zajištění optimální účinnosti a maximálního TBO musí být čerpadlo provozováno v tomto rozsahu.

Pro dosažení nejlepších výsledků z provozu čerpadel v reálných podmínkách studny a pro splnění požadavků zákazníka naše společnost nabízí několik typů sestav a provedení čerpacích stupňů.

Čerpadla Borets lze provozovat za obtížných podmínek, včetně zvýšeného obsahu pevných látek, obsahu plynu a teploty čerpané kapaliny. Pro zvýšení provozní spolehlivosti při práci v podmínkách zvýšených abrazivních vlivů prostředí se používají čerpadla kompresní, otěruvzdorná komprese a typy sestav balíků.

Čerpadla Borets používají následující stupně, které se od sebe liší konstrukcí:

• ESP je pracovní stupeň se dvěma podpěrami.
• ECNMIK je jednopodporový stupeň s vyváženým oběžným kolem s prodlouženým nábojem.
• ECNDP je dvounosný stupeň vyráběný práškovou metalurgií.
  Čerpadla s ECP stupni se vyznačují vysokou odolností proti korozi, opotřebení třecích párů a opotřebení vodním abrazivem.Kromě toho mají tato čerpadla díky čistotě průtokových kanálů oběžného kola stupňů zvýšenou účinnost úspory energie.

Hlavy a základny čerpadel jsou vyrobeny z vysokopevnostní oceli. Pro agresivní podmínky vrtů jsou hlavy a základny vyrobeny z korozivzdorných ocelí. Při provozu ve ztížených podmínkách jsou čerpadla vybavena radiálními ložisky ze slitiny karbidu wolframu, která zabraňují radiálnímu opotřebení a vibracím. Pro provoz ESP v agresivním prostředí používá společnost Borets metalizované povlaky odolné proti korozi a opotřebení nanesené na karoserii a koncové části. Tyto povlaky mají vysokou tvrdost a tažnost, což zabraňuje jejich praskání při ohýbání zařízení během zdvihacích operací.

Pro snížení usazenin soli a zabránění korozi dílů ESP při provozu zařízení v agresivním chemickém prostředí při zvýšených teplotách vyvinula společnost Borets protisolný polymerní povlak. Nátěr se nanáší na stupně, trubky, koncovky a spojovací prvky. Použití povlaku snižuje usazeniny vodního kamene na stupních čerpadla a také zvyšuje odolnost proti korozi, chemikáliím a opotřebení.