Nei giacimenti petroliferi vengono utilizzate principalmente pompe centrifughe ea pistoni per pompare olio ed emulsioni oleose.

Nelle pompe centrifughe, il movimento del fluido avviene sotto l'azione di forze centrifughe derivanti dalla rotazione del fluido da parte delle pale della girante. La girante a pale montata sull'albero ruota all'interno dell'alloggiamento.Il liquido che entra al centro della ruota attraverso il tubo di aspirazione ruota con la ruota, viene proiettato verso la periferia dalla forza centrifuga ed esce attraverso il tubo di scarico.

Le pompe centrifughe si dividono in monoruota /monostadio/ e multiruota /multistadio/ Nelle pompe multistadio, ogni stadio precedente lavora per ricevere quello successivo, per cui la pressione della pompa aumenta.

Le principali caratteristiche tecnologiche di una pompa centrifuga sono la prevalenza sviluppata, la portata, la potenza sull'albero della pompa, l'efficienza. pompa, velocità e altezza di aspirazione consentita.

La portata della pompa è la quantità di fluido fornita dalla pompa per unità di tempo. Si misura in litri al secondo / l / s / o in metri cubi all'ora / m 3 / h /.

Potenza all'albero della pompa, ad es. La potenza trasmessa dal motore alla pompa è misurata in kW.

L'industria petrolifera utilizza principalmente pompe centrifughe, mono e multistadio, sezionali di tipo ND e PK.

Se una pompa non è sufficiente per fornire l'alimentazione necessaria o creare la stitichezza necessaria, viene utilizzato il collegamento in parallelo o in serie delle pompe. Operazione parallela di più pompe centrifughe il pompaggio di petrolio in un oleodotto è praticato molto ampiamente.

La tubazione della pompa è rifornita di connessioni flangiate, che ne consentono un rapido smontaggio se necessario. Le saracinesche sono installate davanti ai tubi di aspirazione e scarico. Se l'aspirazione del liquido è al di sotto dell'asse della pompa, è necessario installare una valvola di ritegno all'estremità della tubazione per trattenere il liquido nella tubazione di aspirazione dopo che la pompa si è fermata. Un filtro a rete è installato sulla tubazione di aspirazione, che impedisce alle impurità meccaniche di entrare nella cavità della pompa.

Sulla linea di mandata deve essere installata una valvola di non ritorno, che garantisca l'avvio e il funzionamento automatici delle pompe. Oppure in assenza di una valvola di ritegno, la pompa centrifuga può essere avviata e fermata solo manualmente con l'operatore che monitora costantemente il processo di pompaggio, poiché, ad esempio, in caso di arresto di emergenza del motore elettrico, il liquido dalla pressione il collettore scorrerà liberamente attraverso la pompa fino al serbatoio da cui è stato effettuato il pompaggio.

Le pompe centrifughe presentano i seguenti vantaggi: dimensioni ridotte, costo relativamente contenuto, mancanza di valvole e parti: con moto alternativo, possibilità di collegamento diretto a motori ad alta velocità, variazione graduale della portata della pompa con variazione della resistenza idraulica del tubo, la possibilità di avviare la pompa con una valvola chiusa sulla linea di scarico senza la minaccia di rottura di una valvola o di una tubazione, la possibilità di pompare olio contenente impurità meccaniche, facilità di automazione delle stazioni di pompaggio dotate di pompe centrifughe.

Nella tabella sono riportati i principali dati tecnici delle pompe centrifughe più comuni:

Marca della pompa	Inning m 3 /h	Testa m	Potenza elettrica, kW	Frequenza di rotazione, min	Peso (kg
Pompe di controllo monostadio
Pompe tipo NK
Pompe sezionali multistadio tipo MS
Pompe olio multistadio

L'estrazione del petrolio iniziò circa 7.000 anni fa. I primi giacimenti petroliferi furono scoperti dagli archeologi lungo le rive del Nilo e dell'Eufrate e risalgono al 5000 aC circa. Già allora veniva usato come combustibile, e suoi derivati, per costruire strade e imbalsamare i morti.

Nella storia moderna, la prima menzione dell'olio si trova al tempo di Boris Godunov, e quindi l'olio era chiamato "denso", ad es. acqua calda. Ma, fino alla seconda metà del 19° secolo, veniva estratto solo in pozzi profondi. Quando fu dimostrato che il cherosene per l'illuminazione poteva essere ricavato dal petrolio, iniziarono a essere sviluppati metodi utilizzando pompe per estrarre l'olio.

1 Tipi di pompe dell'olio

Tra i moderni metodi di produzione e lavorazione del petrolio, ci sono diversi tipi principali di pompe per il pompaggio di prodotti petroliferi:

• ponte aereo;
• ascensore a gas;
• ESP - installazioni di elettropompe centrifughe;
• UEVN - pompe;
• SHSN - installazioni di pompe da pozzo a stelo.

1.1 Trasporto aereo

1.2 Alzata a gas

A differenza di un ponte aereo, non viene pompata aria nell'ascensore a gas, ma gas, quindi questo è il cosiddetto autoadescante stazione di servizio. L'ulteriore principio di funzionamento è lo stesso: il gas viene pompato attraverso il tubo nella scarpa, miscelato con olio e sale sulla differenza di pressione formata.

Il vantaggio di un ascensore a gas: efficienza molto maggiore rispetto a un ponte aereo. Svantaggio: installazioni obbligatorie per il preriscaldamento del gas di iniezione (PPG-1) per evitare problemi ed eccessiva formazione di idrati.

1.3 ESP

Le pompe centrifughe per l'industria petrolifera nel loro design non sono praticamente diverse dalla tecnologia centrifuga convenzionale. Il pompaggio dell'olio e il pompaggio dell'acqua avvengono secondo gli stessi principi.

Le pompe centrifughe per olio sommergibile sono le cosiddette PTSEN, che sono apparecchiature multistadio (fino a 120 stadi nel 1 ° blocco), con motori di una speciale modifica sommergibile.

La pompa sommersa per prodotti petroliferi può essere estesa fino a 400 stadi. in profondità pompe dell'olio per i prodotti petroliferi sono costituiti da:

• apparecchi centrifughi;
• unità di idroprotezione;
• motore sommerso;
• compensatore.

Una variante dell'UTSEN sono le installazioni con un numero inferiore di parti metalliche rispetto a PTSEN, ma con prestazioni superiori. UTSEN può pompare fino a 114 tonnellate al giorno.

La marcatura dei simboli delle unità ESP M (K) / 5A / 250/1000 significa che è:

• installazione su cui è presente un'elettropompa centrifuga;
• modulare;
• resistente alla corrosione;
• 5A è una caratteristica delle dimensioni trasversali della stringa di involucro;
• la pompa dell'olio può gestire la fornitura di 250 metri cubi al giorno;
• e una testa di 1000 metri.

1.4 UEVN

Esistono due tipi di pompe a vite per la produzione di olio: EVN e VNO.

EWH fa parte dell'installazione, che consiste in una stazione di controllo e un trasformatore, che si trovano in superficie. Un apparato sommergibile di produzione dotato di un motore asincrono riempito d'olio può produrre fluido di giacimento ad alta viscosità.

VNO fa parte dell'installazione, che consiste in una stazione di controllo e azionamento elettrico. Nell'industria petrolifera viene utilizzato per tubi con un diametro interno di almeno 121,7 mm.

La caratteristica principale delle pompe olio a vite è la cosiddetta vite senza fine. La vite ruota in una gabbia di gomma, le cavità sono riempite di liquido e scorre verso l'alto lungo l'asse della vite. Inoltre, la seconda caratteristica distintiva di queste installazioni era un numero di giri del motore dimezzato (rispetto al PTSEN).

1.5 SSN

Pompe a stelo per l'industria petrolifera e del gas – si tratta di complessi di installazioni a terra e sotterranee. L'attrezzatura sotterranea è l'apparato di pressione dell'asta stesso con una valvola di aspirazione fissa all'estremità inferiore del cilindro e una valvola di iniezione mobile nella parte superiore del pistone dello stantuffo, tubazioni, stelo e ancoraggi o camicie protettive.

L'attrezzatura a terra di questo complesso è la cosiddetta unità di pompaggio. La sedia a dondolo è composta da fissata su un telaio in Fondazione concreta, piramide, riduttore e motore elettrico. Sulla piramide è fissato un bilanciere, che oscilla sul diametro, è collegato alla manovella ed è posizionato su entrambi i lati del cambio. Il bilanciere e la manovella sono mantenuti nella posizione desiderata dall'apparato del freno e l'intera installazione è bilanciata da contrappesi.

C'è diversi modelli sedie a dondolo - a un braccio e a due bracci. La separazione avviene in base al tipo di bilanciatore installato su di essi. La profondità che le sedie a dondolo possono padroneggiare va da 30 metri a 3 e talvolta 5 km.

1.6 Come funziona l'SRP? (video)

2 Pompe olio principali

Il complesso industriale della raffinazione del petrolio comprende non solo l'estrazione e la lavorazione, ma anche il trasporto di prodotti petroliferi. In questo caso, il prodotto pompato può avere vari gradi di viscosità e temperatura.

La tecnologia idraulica principale dovrebbe fornire alla produzione alti tassi di funzionamento stabile e affidabilità, fornire una buona pressione ed essere il più economica possibile.

L'attrezzatura principale è di due tipi: spirale monostadio e sezionale multistadio. Inoltre, è tutto centrifugo orizzontalmente.

La fornitura che può essere fornita da dispositivi multistadio raggiunge i 710 metri cubi all'ora, mentre i dispositivi monostadio possono fornire una fornitura fino a 10.000 metri cubi all'ora.

La temperatura del liquido quando si lavora con l'attrezzatura principale non deve superare gli 80 °C. Alcuni modelli possono sopportare temperature fino a 200°C.

Ma dovresti sempre concentrarti sulla quantità di impurità contenute nel materiale pompato e sulla viscosità cinematica dei liquidi. Perché qualunque tecnica si finisca per scegliere vite, diaframma, pistone idraulico, linea principale, multifase, piastra, getto, stelo o vite, i suoi parametri principali saranno focalizzati su questi due fattori: viscosità e quantità di impurità.

L'industria petrolifera è il ramo principale dell'economia Federazione Russa. Ogni giorno milioni di tonnellate di petrolio vengono prodotte utilizzando attrezzature speciali: una pompa dell'olio. Oggi abbiamo deciso di aprire questo topic. Informazioni fornite da uno dei maggiori produttori di pompe per l'industria petrolifera della Federazione Russa.

Informazione Generale

Questo dispositivo è progettato per pompare non solo l'olio stesso, ma anche prodotti petroliferi: olio combustibile, acqua di formazione con impurità, liquidi con un alto indice di viscosità e così via.

Requisiti per le pompe dell'olio

I prodotti petroliferi si distinguono per caratteristiche speciali: alta viscosità, rapida infiammabilità, aggressività, una grande quantità di impurità e particelle sospese.

Pertanto, vengono proposti una serie di requisiti per le pompe per l'industria petrolifera:

• Il motore dell'unità deve essere protetto da uno strato aggiuntivo di metallo.
• La pompa deve essere realizzata in materiale resistente a alte temperature(non deve collassare o sciogliersi).
• Il design della pompa deve fornire protezione contro l'ostruzione da particelle sospese e impurità.
• Evitare forti vibrazioni durante il funzionamento.

Tipi di pompe utilizzate nell'industria petrolifera

Le pompe dell'olio sono divise in gruppi a seconda temperatura massima ambiente di roaming:

• Per liquidi in movimento con temperature fino a 80°C.
• Per pompare prodotti petroliferi fino a 200°С.
• Per il trasporto di sostanze con temperature fino a 400°C.

Le pompe progettate per il pompaggio di prodotti petroliferi fino a 200°C sono dotate di guarnizioni singole, sopra - con guarnizioni doppie.
Inoltre, tutte le pompe per l'industria petrolifera sono divise in due grandi gruppi: a vite e centrifughe.

Le unità a vite hanno una portata più ampia, poiché durante il funzionamento è escluso il contatto del mezzo convogliato con la vite. Queste pompe vengono utilizzate per il trasporto di materiali altamente inquinati (es. petrolio greggio) o densi.

Assegnare pompe monovite e bivite. Entrambe le opzioni sono caratterizzate da un'elevata pressione di esercizio, ma la seconda tipologia è più versatile, in quanto è in grado di movimentare sostanze con temperature fino a 450°C.

Esistono 3 tipi di pompe centrifughe utilizzate per il pompaggio di prodotti petroliferi:

• consolle.
• Doppie installazioni.
• Installazioni semisommergibili verticali.

I principali produttori di pompe dell'olio

Produzione di olio- una produzione complessa che richiede l'utilizzo di moderne attrezzature di alta qualità. Attualmente in Russia c'è un gran numero di aziende che producono attrezzature specializzate per la produzione di petrolio e gas, tra le quali ci sono cinque delle più importanti e grandi sul mercato - aziende che si sono dimostrate dalla parte migliore:

• GC "Corvetta". Per molti anni GC "Corvetta" fornisce pompe olio Alta qualità alle imprese in Russia, così come ai paesi vicini e lontani all'estero.

• Impianto meccanico di Voronezh. I prodotti dell'impianto sono certificati dall'American Petroleum Institute, che mette le apparecchiature prodotte alla pari con i leader mondiali.

• FPK Cosmos-Oil-Gas. Una caratteristica distintiva dell'azienda è la produzione dell'intera linea di attrezzature necessarie per la produzione e la raffinazione del petrolio.

• Società di produzione "IZMERON". L'azienda introduce costantemente nuove tecnologie nella produzione, che consentono di ottenere la massima efficienza con il minimo investimento di denaro.

• JSC "Pompe GMS". L'azienda produce tutti i tipi di pompe, comprese le pompe multifase per il trasporto di prodotti petroliferi ad alto contenuto di gas.

introduzione

1. Funzionamento di pozzi con pompe sommerse centrifughe

1.1. Installazioni di pompe centrifughe sommerse (ESP) per la produzione di petrolio da pozzi

1.3 Separatori di gas tipo MNGB

2. Funzionamento di pozzi con elettropompe centrifughe sommergibili

2.1 Schema generale dell'installazione di un'elettropompa centrifuga sommersa

4. Tutela del lavoro

Conclusione

Bibliografia

introduzione

La composizione di qualsiasi pozzo comprende due tipi di macchine: macchine - utensili (pompe) e macchine - motori (turbine).

pompe dentro senso ampio chiamate macchine per la comunicazione dell'energia ambiente di lavoro. A seconda del tipo di fluido di lavoro, esistono pompe per liquidi gocciolanti (pompe in senso stretto) e pompe per gas (soffianti e compressori). Nei ventilatori si verifica una variazione insignificante della pressione statica e la variazione della densità del fluido può essere trascurata. Nei compressori, con variazioni significative della pressione statica, si manifesta la comprimibilità del mezzo.

Soffermiamoci più in dettaglio sulle pompe nel senso stretto della parola: pompe per liquidi. Convertendo l'energia meccanica del motore di azionamento nell'energia meccanica di un fluido in movimento, le pompe sollevano il fluido a una certa altezza, lo consegnano alla distanza richiesta sul piano orizzontale o lo costringono a circolare in un sistema chiuso. Secondo il principio di funzionamento, le pompe sono suddivise in dinamiche e volumetriche.

Nelle pompe dinamiche, il liquido si muove sotto forza in una camera a volume costante, che comunica con i dispositivi di ingresso e uscita.

Nelle pompe volumetriche, il movimento del liquido avviene per aspirazione e spostamento del liquido a causa di una variazione ciclica di volume nelle cavità di lavoro durante il movimento di pistoni, diaframmi e piastre.

Gli elementi principali di una pompa centrifuga sono Ruota funzionante(RK) e recesso. Il compito dell'RC è aumentare l'energia cinetica e potenziale del flusso del fluido accelerandolo nell'apparato a pale della girante della pompa centrifuga e aumentando la pressione. La funzione principale dell'uscita è prelevare fluido dalla girante, ridurre la portata del fluido con la contemporanea conversione dell'energia cinetica in energia potenziale (aumento della pressione), trasferire il flusso del fluido alla girante successiva o al tubo di scarico.

A causa delle ridotte dimensioni di ingombro negli impianti di pompe centrifughe per la produzione di olio, gli scarichi sono sempre realizzati sotto forma di palette di guida a palette (HA). Il design di RK e NA, nonché le caratteristiche della pompa, dipendono dalla portata pianificata e dalla prevalenza dello stadio. A loro volta, la portata e la prevalenza dello stadio dipendono da coefficienti adimensionali: coefficiente di prevalenza, coefficiente di alimentazione, coefficiente di velocità (usato più spesso).

A seconda del coefficiente di velocità, cambiano il design e i parametri geometrici della girante e della pala di guida, nonché le caratteristiche della pompa stessa.

Per le pompe centrifughe a bassa velocità (piccoli valori del coefficiente di velocità - fino a 60-90), una caratteristica è una linea monotonicamente decrescente della caratteristica di pressione e una potenza della pompa in costante aumento con un aumento della portata. Con un aumento del fattore di velocità (ventole diagonali, il fattore di velocità è superiore a 250-300), la caratteristica della pompa perde la sua monotonia e subisce avvallamenti (linee di pressione e di alimentazione). Per questo motivo, per le pompe centrifughe ad alta velocità, il controllo del flusso mediante strozzatura (installazione dell'ugello) di solito non viene utilizzato.

Bene funzionamento con pompe sommergibili centrifughe

1.1. Installazioni di pompe centrifughe sommerse (ESP) per la produzione di petrolio da pozzi

L'azienda "Borets" produce installazioni complete di elettropompe sommergibili (ESP) per la produzione di petrolio:

Nella taglia 5" - pompa con un diametro esterno della cassa 92 mm, per stringhe della cassa con un diametro interno di 121,7 mm

Nella taglia 5A - una pompa con un diametro esterno di 103 mm, per stringhe di rivestimento con un diametro interno di 130 mm

Nella taglia 6" - pompa con un diametro esterno della cassa 114 mm, per stringhe della cassa con un diametro interno di 144,3 mm

"Borets" offre varie opzioni per completare l'ESP, a seconda delle condizioni operative e delle esigenze del cliente.

Specialisti altamente qualificati dell'impianto di Borets effettueranno per voi la scelta della configurazione ESP per ogni specifico pozzo, che garantisce il funzionamento ottimale del sistema “well-pump”.

Equipaggiamento di serie ESP:

Pompa centrifuga sommergibile;

Modulo di ingresso o modulo stabilizzatore di gas (separatore di gas, dispersore, separatore-dispersore di gas);

Motore sommerso con protezione idraulica (2,3,4) cavo e prolunga;

Stazione di controllo motore sommergibile.

Questi prodotti sono prodotti in un'ampia gamma di parametri e hanno versioni per condizioni operative normali e complicate.

L'azienda "Borets" produce pompe centrifughe sommerse per portate da 15 a 1000 m 3/giorno, prevalenza da 500 a 3500 m, delle seguenti tipologie:

Le pompe sommerse centrifughe a doppio cuscinetto con stadi di lavoro in niresist ad alta resistenza (tipo ETsND) sono progettate per funzionare in qualsiasi condizione, anche complicata: ad alto contenuto di impurità meccaniche, contenuto di gas e temperatura del liquido pompato.

Pompe centrifughe sommergibili in un design modulare (tipo ETsNM) - progettate principalmente per condizioni normali operazione.

Pompe sommerse centrifughe a doppio cuscinetto con stadi di lavoro realizzati con materiali in polvere resistenti alla corrosione ad alta resistenza (tipo ECNDP) - sono consigliate per pozzi con alto GOR e livello dinamico instabile, resistono con successo alla deposizione di sale.

1.2 Pompe centrifughe sommergibili, tipo ETsND

Le pompe di tipo ETsNM sono progettate principalmente per condizioni operative normali. I gradini hanno un design a supporto singolo, il materiale dei gradini è ghisa perlitica grigia modificata ad alta resistenza, che ha una maggiore resistenza all'usura e alla corrosione nei mezzi di formazione con un contenuto di impurità meccaniche fino a 0,2 g/l e un intensità relativamente bassa dell'aggressività del mezzo di lavoro.

La principale differenza tra le pompe ETsND è lo stadio a due supporti in ghisa Niresist. La resistenza del niresist alla corrosione, all'usura delle coppie di attrito, all'usura idroabrasiva rende possibile l'utilizzo delle pompe ELP in pozzi con condizioni operative complicate.

L'uso di gradini a due cuscinetti migliora notevolmente caratteristiche di performance pompa, aumenta la stabilità longitudinale e trasversale dell'albero e riduce i carichi di vibrazione. Aumenta l'affidabilità della pompa e delle sue risorse.

Vantaggi dei passaggi di un design a due supporti:

Aumento delle risorse dei cuscinetti assiali inferiori della girante

Isolamento dell'albero più affidabile da liquidi abrasivi e corrosivi

Maggiore durata e stabilità radiale dell'albero della pompa grazie alla maggiore lunghezza delle guarnizioni interstadio

Per condizioni operative difficili in queste pompe, di norma, vengono installati cuscinetti ceramici radiali e assiali intermedi.

Le pompe ETsNM hanno una caratteristica di pressione di una forma in costante caduta, che esclude il verificarsi di modalità operative instabili, portando a un aumento delle vibrazioni della pompa e riducendo la probabilità di guasti alle apparecchiature.

L'uso di due stadi di cuscinetti, la produzione di supporti dell'albero in carburo di silicio, il collegamento di sezioni di pompa secondo il tipo "corpo-flangia" con bulloni con filettatura fine di classe di resistenza 10.9 aumentano l'affidabilità dell'ESP e riducono la probabilità di guasti alle apparecchiature.

Le condizioni operative sono riportate nella tabella 1.

Tabella 1. Condizioni operative

Al posto della sospensione della pompa con separatore di gas, protettore, motore elettrico e compensatore, la curvatura del pozzo non deve superare i valori numerici di a, determinati dalla formula:

a \u003d 2 arcsin * 40S / (4S 2 + L 2), gradi per 10 m

dove S è lo spazio tra il diametro interno della corda di involucro e il gioco diametrale massimo unità sommergibile, m,

L - lunghezza dell'unità sommergibile, m.

Il tasso di curvatura ammissibile del pozzo non deve superare 2° per 10 m.

L'angolo di deviazione dell'asse del pozzo dalla verticale nell'area di funzionamento dell'unità sommergibile non deve superare i 60°. Le specifiche sono mostrate nella tabella 2.

Tabella 2. Specifiche

Gruppo pompa	Fornitura nominale, m3/giorno	Testa della pompa, m		efficienza %
		min	max
5	30	1000	2800	33,0
	50	1000		43,0
	80	900		51,0
	125	750		52,0
5.1 1	200	850	2000	48,5
5A	35	100	2700	35,0
	60	1250	2700	50,0
	100	1100	2650	54,0
	160	1250	2100	58,0
	250	1000	2450	57,0
	320	800	2200	55,0
	400	850	2000	61,0
	500 2	800	1200	54,5
	700 3	800	1600	64,0

1 - pompe con albero D20 mm.

2 - stadi realizzati in design "niresist" a supporto singolo con mozzo della girante esteso

3 - stadi realizzati con design a supporto singolo "ni-resist" con mozzo della girante allungato, scarico

La struttura del simbolo per le pompe del tipo ETsND secondo TU 3665-004-00217780-98 è mostrata in Figura 1.

Figura 1. La struttura del simbolo per le pompe del tipo ETsND secondo TU 3665-004-00217780-98:

X - Progettazione di pompe

ESP - elettropompa centrifuga

D - due supporti

(K) - pompe con design resistente alla corrosione

(I) - pompe resistenti all'usura

(IR) - pompe con design resistente all'usura e alla corrosione

(P) - i corpi di lavoro sono realizzati mediante metallurgia delle polveri

5(5А,6) - gruppo complessivo della pompa

XXX - fornitura nominale, m 3 / giorno

ХХХХ - testa nominale, m

dove X: - la figura non è apposta per la progettazione modulare senza cuscinetti intermedi

1 - design modulare con cuscinetti intermedi

2 - modulo di ingresso integrato e senza cuscinetti intermedi

3 - modulo di ingresso integrato e con cuscinetti intermedi

4 - separatore di gas integrato e senza cuscinetti intermedi

5 - separatore di gas incorporato e con cuscinetti intermedi

6 - pompe a sezione singola con lunghezza del mantello superiore a 5 m

8 - pompe con stadi di compressione-dispersione e senza cuscinetti intermedi

9 - pompe con stadi di compressione-dispersione e con cuscinetti intermedi

10 - pompe senza supporto assiale dell'albero, con albero di protezione idraulica supportato

10.1 - pompe senza supporto albero assiale, con supporto albero idroprotezione e con cuscinetti intermedi

Esempi simbolo pompe di vari modelli:

ETsND5A-35-1450 secondo TU 3665-004-00217780-98

Pompa centrifuga elettrica a doppio supporto taglia 5A senza cuscinetti intermedi, portata 35 m 3/giorno, prevalenza 1450 m

1ETsND5-80-1450 secondo TU 3665-004-00217780-98

Pompa elettrocentrifuga a due cuscinetti di 5a taglia in esecuzione modulare con cuscinetti intermedi, portata 80 m 3 / giorno, prevalenza 1450 m

6ETsND5A-35-1100 secondo TU 3665-004-00217780-98

Pompa centrifuga elettrica a doppio supporto 5A - dimensioni in esecuzione a sezione singola con portata di 35 m 3 / giorno, prevalenza 1100 m

1.3 Separatori di gas tipo MNGB

I separatori di gas sono installati all'ingresso della pompa invece del modulo di ingresso e sono progettati per ridurre la quantità di gas libero nel fluido del serbatoio che entra nell'ingresso della pompa centrifuga sommergibile. I separatori di gas sono dotati di un manicotto protettivo che protegge il corpo del separatore di gas dall'usura idroabrasiva.

Tutti i separatori di gas, ad eccezione della versione ZMNGB, sono prodotti con cuscinetti assiali in ceramica.

Figura 2. Separatore di gas tipo MNGB

Nei separatori di gas della versione ZMNGB il supporto dell'albero assiale non è installato e l'albero del separatore di gas poggia sull'albero di protezione idraulica.

I separatori di gas con la lettera "K" nella designazione sono prodotti in un design resistente alla corrosione. Le caratteristiche tecniche dei separatori di gas sono riportate nella tabella 3.

Tabella 3 Specifiche

Senza supporti per alberi intermedi
Dimensioni della pompa	Fornitura max, liquido monofase m3/giorno.	Massimo, aggiungi. potenza sull'albero, kW
MNG B5	250	76	92	17	27,5	717
	300				27	848
ZMNGB5-02		95		20	27,5	848
	500	135(180 con soft start e albero	103	22	28,5	752
					33	848
Con supporti per alberi intermedi
	250	76	92	17	28	717

Funzionamento pozzo mediante elettropompe centrifughe sommergibili

2.1 Schema generale di installazione di un'elettropompa centrifuga sommersa

Le pompe centrifughe per il pompaggio di liquidi da un pozzo non sono fondamentalmente diverse dalle pompe centrifughe convenzionali utilizzate per pompare liquidi sulla superficie della terra. Tuttavia, le ridotte dimensioni radiali dovute al diametro delle stringhe di cassa in cui sono calate le pompe centrifughe, le dimensioni assiali praticamente illimitate, la necessità di superare prevalenze elevate e il funzionamento della pompa in stato sommerso hanno portato alla realizzazione di gruppi pompanti centrifughi di uno specifico design. Esternamente, non sono diversi da un tubo, ma contiene la cavità interna di un tale tubo gran numero parti complesse che richiedono una tecnologia di produzione perfetta.

Le elettropompe centrifughe sommerse (GGTsEN) sono pompe centrifughe multistadio con un massimo di 120 stadi in un blocco, azionate da un motore elettrico sommerso di speciale progettazione (SEM). Il motore elettrico è alimentato dalla superficie con energia elettrica fornita tramite cavo da un autotrasformatore step-up o trasformatore attraverso una stazione di controllo, in cui sono concentrate tutta la strumentazione e l'automazione. Il PTSEN viene abbassato nel pozzo al di sotto del livello dinamico calcolato, solitamente di 150 - 300 m Il fluido viene fornito attraverso il tubo, sul lato esterno del quale è fissato un cavo elettrico con cinghie speciali. Nel gruppo pompa tra la pompa stessa e il motore elettrico è presente un collegamento intermedio chiamato protettore o protezione idraulica. L'installazione PTSEN (Figura 3) include un motore elettrico SEM 1 a bagno d'olio; collegamento di protezione idraulica o protettore 2; griglia di aspirazione della pompa per aspirazione fluidi 3; pompa centrifuga multistadio ПЦЭН 4; tubo 5; cavo elettrico tripolare armato 6; cinghie per il fissaggio del cavo al tubo 7; raccordi testa pozzo 8; un tamburo per avvolgere un cavo durante lo scatto e immagazzinare una certa scorta di cavo 9; trasformatore o autotrasformatore 10; centrale di comando con automazione 11 e compensatore 12.

Figura 3. Schema generale dell'attrezzatura del pozzo con installazione di una pompa centrifuga sommersa

La pompa, la protezione e il motore elettrico sono unità separate collegate da prigionieri imbullonati. Le estremità degli alberi hanno connessioni scanalate, che vengono unite durante il montaggio dell'intera installazione.

Se è necessario sollevare liquido da grandi profondità, le sezioni PTSEN sono collegate tra loro in modo che il numero totale di stadi raggiunga 400. Il liquido aspirato dalla pompa attraversa sequenzialmente tutti gli stadi ed esce dalla pompa con una pressione uguale alla resistenza idraulica esterna. UTSEN si distinguono per il basso consumo di metallo, un'ampia gamma di caratteristiche prestazionali, sia in termini di pressione che di flusso, un'efficienza sufficientemente elevata, la possibilità di pompare grandi quantità di liquido e un lungo periodo di revisione. Va ricordato che la fornitura media di liquidi per la Russia di un UPTSEN è 114,7 t/giorno e USSSN - 14,1 t/giorno.

Tutte le pompe sono divise in due gruppi principali; design convenzionale e resistente all'usura. La stragrande maggioranza dello stock operativo di pompe (circa il 95%) è di tipo convenzionale (Figura 4).

Le pompe resistenti all'usura sono progettate per funzionare nei pozzi, nella cui produzione è presente una piccola quantità di sabbia e altre impurità meccaniche (fino all'1% in peso). In base alle dimensioni trasversali, tutte le pompe sono divise in 3 gruppi condizionali: 5; 5A e 6, che è il diametro nominale dell'involucro, in pollici, in cui può essere inserita la pompa.

Figura 4. Caratteristica tipica di una pompa centrifuga sommersa

Il gruppo 5 ha un diametro esterno della cassa di 92 mm, il gruppo 5A - 103 mm e il gruppo b - 114 mm.

La velocità di rotazione dell'albero della pompa corrisponde alla frequenza corrente alternata nella rete elettrica. In Russia, questa frequenza è di 50 Hz, che fornisce una velocità sincrona (per una macchina a due poli) di 3000 min. "Il codice PTSEN contiene i loro parametri nominali principali, come flusso e pressione quando si opera nella modalità ottimale. Ad esempio , ESP5-40-950 significa elettropompa centrifuga gruppo 5 con una portata di 40 m 3 /giorno (ad acqua) e una prevalenza di 950 m.

Nel codice delle pompe resistenti all'usura è presente la lettera I, che significa resistenza all'usura. In essi, le giranti non sono realizzate in metallo, ma in resina poliammidica (P-68). Nell'alloggiamento della pompa sono installati cuscinetti intermedi di centraggio dell'albero in gomma-metallo ogni 20 stadi circa, per cui la pompa ha un design resistente all'usura meno passaggi e, di conseguenza, pressione.

I cuscinetti terminali delle giranti non sono in ghisa, ma sotto forma di anelli stampati in acciaio temprato 40X. Al posto delle rondelle di supporto in textolite tra le giranti e le palette di guida, vengono utilizzate rondelle in gomma resistente all'olio.

Tutti i tipi di pompe hanno una caratteristica di funzionamento passante sotto forma di curve di dipendenza H(Q) (prevalenza, portata), η(Q) (efficienza, portata), N(Q) (consumo di potenza, portata). Di solito queste dipendenze sono date nell'intervallo delle portate operative o in un intervallo leggermente più ampio (Figura 4).

Qualsiasi pompa centrifuga, compresa la PTSEN, può funzionare con valvola di mandata chiusa (punto A: Q = 0; H = H max) e senza contropressione in uscita (punto B: Q = Q max ; H = 0). Poiché il lavoro utile della pompa è proporzionale al prodotto dell'alimentazione per la pressione, quindi per queste due modalità estreme di funzionamento della pompa, il lavoro utile sarà pari a zero e, di conseguenza, l'efficienza sarà pari a zero. Ad un certo rapporto (Q e H), a causa delle minime perdite interne della pompa, l'efficienza raggiunge un valore massimo di circa 0,5 - 0,6. Tipicamente pompe con bassa portata e giranti di piccolo diametro, nonché con un largo numero gli stadi hanno un'efficienza ridotta.La portata e la pressione corrispondenti all'efficienza massima sono dette modalità di funzionamento ottimale della pompa. La dipendenza η(Q) vicino al suo massimo diminuisce gradualmente, quindi il funzionamento del PTSEN è abbastanza accettabile in modalità che differiscono da quella ottimale in entrambe le direzioni di una certa quantità. I limiti di queste deviazioni dipenderanno dalle caratteristiche specifiche del PTSEN e dovrebbero corrispondere a una ragionevole diminuzione dell'efficienza della pompa (del 3 - 5%). Ciò determina un'intera area di possibili modalità operative PTSEN, che viene chiamata area consigliata.

La scelta di una pompa per pozzi si riduce essenzialmente alla scelta di una dimensione così standard del PTSEN in modo che, una volta abbassato nei pozzi, funzioni nelle condizioni della modalità ottimale o consigliata quando si pompa una determinata portata del pozzo da una determinata profondità.

Le pompe attualmente prodotte sono progettate per portate nominali da 40 (ETsN5-40-950) a 500 m 3 /giorno (ETsN6-50 1 750) e prevalenze da 450 m -1500). Inoltre, ci sono le pompe scopo speciale, ad esempio, per pompare acqua nei serbatoi. Queste pompe hanno portate fino a 3000 m3/giorno e prevalenze fino a 1200 m.

La prevalenza che una pompa può superare è direttamente proporzionale al numero di stadi. Sviluppato ad uno stadio nella modalità di funzionamento ottimale, dipende, in particolare, dalle dimensioni della girante, che a loro volta dipendono dalle dimensioni radiali della pompa. Con un diametro esterno del corpo pompa di 92 mm, la prevalenza media sviluppata da uno stadio (quando si opera in acqua) è di 3,86 m con fluttuazioni da 3,69 a 4,2 m Con un diametro esterno di 114 mm, la prevalenza media è di 5,76 m con oscillazioni da 5,03 a 6,84 m.

2.2 Gruppo pompa sommersa

L'unità di pompaggio (Figura 5) è composta da una pompa, un'unità di protezione idraulica, un motore sommerso SEM, un compensatore fissato al fondo del SEM.

La pompa è composta dalle seguenti parti: testata 1 con valvola di ritegno a sfera per impedire il drenaggio del fluido e delle tubazioni durante le fermate; il piede di scorrimento superiore 2, che percepisce parzialmente il carico assiale dovuto alla differenza di pressione in ingresso e in uscita della pompa; cuscinetto a strisciamento superiore 3 che centra l'estremità superiore dell'albero; corpo pompa 4 palette di guida 5, che sono supportate l'una sull'altra e trattenute dalla rotazione da un giunto comune nel corpo 4; giranti 6; albero della pompa 7, che ha una chiavetta longitudinale su cui sono montate le giranti con accoppiamento scorrevole. L'albero passa anche attraverso le alette di guida di ciascuno stadio ed è in esso centrato dalla boccola della girante, come nel cuscinetto del cuscinetto di scorrimento inferiore 8; base 9, chiusa con una griglia di ricezione e presentante nella parte superiore fori rotondi inclinati per l'alimentazione del liquido alla girante inferiore; cuscinetto a strisciamento terminale 10. Nelle pompe dei primi modelli ancora in funzione, il dispositivo della parte inferiore è diverso. Su tutta la lunghezza della base 9 è presente un paraolio e: anelli in piombo-grafite che separano la parte ricevente della pompa e le cavità interne del motore e protezione idraulica. Un cuscinetto a sfere a contatto obliquo a tre corone è montato sotto il premistoppa, lubrificato con olio denso, che è sottoposto a una pressione in eccesso (0,01 - 0,2 MPa) rispetto a quella esterna.

Figura 5. Il dispositivo dell'unità centrifuga sommergibile

a - pompa centrifuga; b - unità di protezione idraulica; c - motore sommerso; g - compensatore.

Nei moderni progetti ESP, non c'è sovrapressione nell'unità di idroprotezione, quindi c'è meno perdita di olio liquido del trasformatore, con cui è riempito il SEM, ed è scomparsa la necessità di un premistoppa di piombo-grafite.

Le cavità del motore e della parte ricevente sono separate da una semplice tenuta meccanica, le cui pressioni su entrambi i lati sono le stesse. La lunghezza del corpo pompa normalmente non supera i 5,5 M. Quando il numero richiesto di stadi (nelle pompe che sviluppano pressioni elevate) non può essere collocato in un corpo, questi sono posti in due o tre corpi separati che costituiscono sezioni indipendenti di una pompa , che vengono agganciati insieme quando si abbassa la pompa nel pozzo.

L'unità di protezione idraulica è un'unità indipendente fissata al PTSEN mediante un collegamento bullonato (nella figura, l'unità, come il PTSEN stesso, è mostrata con tappi di trasporto che sigillano le estremità delle unità).

L'estremità superiore dell'albero 1 è collegata mediante un accoppiamento scanalato all'estremità inferiore dell'albero della pompa. La tenuta meccanica leggera 2 separa la cavità superiore, che può contenere fluido di pozzo, dalla cavità sottostante la tenuta, che è riempita con olio del trasformatore, che, come il fluido di pozzo, è in pressione, uguale alla pressione alla profondità di immersione della pompa. Al di sotto della tenuta meccanica 2 è presente un cuscinetto di attrito radente, e ancora più in basso - nodo 3 - un piede di appoggio che percepisce la forza assiale dell'albero della pompa. Il piedino di scorrimento 3 funziona in olio liquido per trasformatori.

Di seguito è riportata la seconda tenuta meccanica 4 per una tenuta più affidabile del motore. Non è strutturalmente diverso dal primo. Sotto di essa si trova una sacca di gomma 5 nel corpo 6. La sacca separa ermeticamente due cavità: la cavità interna della sacca riempita con olio del trasformatore e la cavità tra il corpo 6 e la sacca stessa, in cui ha accesso il fluido esterno del pozzo attraverso la valvola di ritegno 7.

Il fluido di fondo pozzo attraverso la valvola 7 penetra nella cavità dell'alloggiamento 6 e comprime il sacco di gomma con olio ad una pressione pari a quella esterna. L'olio liquido penetra attraverso le fessure lungo l'albero fino alle tenute meccaniche e fino al PED.

Sono stati sviluppati due modelli di dispositivi di protezione idraulica. L'idroprotezione del motore principale differisce dall'idroprotezione T descritta per la presenza di una piccola turbina sull'albero, che crea una maggiore pressione dell'olio liquido nella cavità interna del sacco di gomma 5.

La cavità esterna tra l'alloggiamento 6 e il sacco 5 è riempita con olio denso, che alimenta il cuscinetto a sfere a contatto obliquo PTSEN del modello precedente. Pertanto, l'unità di protezione idraulica del motore principale di un design migliorato è adatta per l'uso in combinazione con il PTSEN dei tipi precedenti che sono ampiamente utilizzati nei campi. In precedenza veniva utilizzata la protezione idraulica, la cosiddetta protezione del tipo a pistone, in cui la pressione eccessiva sull'olio veniva creata da un pistone caricato a molla. I nuovi design del motore principale e del motore principale si sono rivelati più affidabili e durevoli. Le variazioni di temperatura nel volume dell'olio durante il riscaldamento o il raffreddamento vengono compensate attaccando un sacchetto di gomma - compensatore sul fondo del PED (Figura 5).

Per azionare il PTSEN vengono utilizzati speciali motori elettrici bipolari (SEM) verticali asincroni a bagno d'olio. I motori delle pompe sono divisi in 3 gruppi: 5; 5A e 6.

Poiché, a differenza della pompa, il cavo elettrico non passa lungo l'alloggiamento del motore, le dimensioni diametrali dei SEM di questi gruppi sono leggermente maggiori di quelle delle pompe, ovvero: il gruppo 5 ha un diametro massimo di 103 mm, il gruppo 5A - 117 mm e gruppo 6 - 123 mm.

La marcatura del SEM include la potenza nominale (kW) e il diametro; ad esempio, PED65-117 significa: un motore elettrico sommerso della potenza di 65 kW con un diametro della carcassa di 117 mm, cioè compreso nel gruppo 5A.

I piccoli diametri consentiti e l'elevata potenza (fino a 125 kW) rendono necessario realizzare motori di grande lunghezza - fino a 8 m e talvolta di più. Parte in alto PED si collega con metter il fondo a unità di protezione idraulica tramite prigionieri imbullonati. Gli alberi sono uniti da giunti scanalati.

L'estremità superiore dell'albero PED (figura) è sospesa sul tallone scorrevole 1, funzionante in olio. Di seguito è riportato l'assieme di ingresso cavi 2. Questo assieme è solitamente un connettore per cavo maschio. Questo è uno dei luoghi più vulnerabili della pompa, a causa della violazione dell'isolamento di cui le installazioni falliscono e richiedono il sollevamento; 3 - conduttori dell'avvolgimento dello statore; 4 - cuscinetto di attrito radente radiale superiore; 5 - sezione delle estremità dell'avvolgimento dello statore; 6 - sezione statorica, assemblata da piastre di ferro del trasformatore stampate con scanalature per tirare i fili dello statore. Le sezioni dello statore sono separate l'una dall'altra da pacchetti non magnetici, in cui sono rinforzati i cuscinetti radiali 7 dell'albero motore 8. L'estremità inferiore dell'albero 8 è centrata dal cuscinetto radiale inferiore ad attrito radente 9. Anche il rotore SEM è costituito da sezioni assemblate sull'albero motore da piastre stampate di ferro trasformatore. Le barre di alluminio sono inserite nelle fessure del rotore del tipo a ruota di scoiattolo, cortocircuitate da anelli conduttivi, su entrambi i lati della sezione. Tra le sezioni, l'albero motore è centrato nei cuscinetti 7. Un foro con un diametro di 6–8 mm attraversa l'intera lunghezza dell'albero motore affinché l'olio passi dalla cavità inferiore a quella superiore. Lungo tutto lo statore è presente anche una scanalatura attraverso la quale può circolare l'olio. Il rotore ruota in olio liquido per trasformatori con elevate proprietà isolanti. Nella parte inferiore del PED è presente un filtro olio a rete 10. La testa 1 del compensatore (vedi figura, d) è fissata all'estremità inferiore del PED; la valvola di bypass 2 serve a riempire l'impianto di olio. Cover protettiva 4 nella parte inferiore presenta fori per il trasferimento della pressione del fluido esterno all'elemento elastico 3. Quando l'olio si raffredda, il suo volume diminuisce e il fluido di pozzo attraverso i fori entra nello spazio tra il sacco 3 e l'involucro 4. Quando riscaldato, il sacco si espande e il fluido esce dagli stessi fori.

I PED utilizzati per il funzionamento dei pozzi petroliferi hanno solitamente capacità da 10 a 125 kW.

Per mantenere la pressione di giacimento vengono utilizzate speciali unità di pompaggio sommergibili, dotate di PED da 500 kW. La tensione di alimentazione nel SEM va da 350 a 2000 V. Ad alte tensioni è possibile ridurre proporzionalmente la corrente trasmettendo la stessa potenza, e questo permette di ridurre la sezione dei conduttori dei cavi, e quindi le dimensioni trasversali dell'impianto. Ciò è particolarmente importante per i motori ad alta potenza. Scorrimento rotore SEM nominale - da 4 a 8,5%, efficienza - da 73 a 84%, temperature ammissibili ambiente - fino a 100 °С.

Durante il funzionamento del PED viene generato molto calore, quindi il raffreddamento è necessario per il normale funzionamento del motore. Tale raffreddamento viene creato a causa del flusso continuo di fluido di formazione attraverso l'intercapedine anulare tra l'alloggiamento del motore e la serie di carcasse. Per questo motivo, i depositi di cera nel tubo durante il funzionamento della pompa sono sempre notevolmente inferiori rispetto ad altri metodi di funzionamento.

In condizioni di produzione, si verifica un'interruzione temporanea delle linee elettriche a causa di un temporale, rottura del cavo, ghiaccio, ecc. Ciò provoca l'arresto dell'UTSEN. In questo caso, sotto l'influenza della colonna di liquido che scorre dal tubo attraverso la pompa, l'albero della pompa e lo statore iniziano a ruotare nella direzione opposta. Se in questo momento viene ripristinata l'alimentazione, il SEM inizierà a ruotare in avanti, vincendo la forza di inerzia della colonna di liquido e delle masse rotanti.

Le correnti di avviamento in questo caso possono superare i limiti consentiti e l'installazione fallirà. Per evitare che ciò accada, nella parte di scarico del PTSEN è installata una valvola di ritegno a sfera, che impedisce al liquido di defluire dal tubo.

La valvola di ritegno si trova solitamente nella testa della pompa. La presenza di una valvola di ritegno complica il sollevamento del tubo quando Lavoro di riparazione, poiché in questo caso i tubi vengono sollevati e svitati con il liquido. Inoltre, è pericoloso in termini di incendio. Per prevenire tali fenomeni, una valvola di scarico è realizzata in un innesto speciale sopra la valvola di ritegno. In linea di principio, la valvola di scarico è un raccordo, nella cui parete laterale è inserito orizzontalmente un corto tubo di bronzo, sigillato dall'estremità interna. Prima di sollevare, un dardo di metallo corto viene lanciato nel tubo. Il colpo del dardo rompe il tubo di bronzo, a seguito del quale si apre il foro laterale del manicotto e il liquido dal tubo defluisce.

Sono stati sviluppati anche altri dispositivi per lo scarico del liquido, che vengono installati sopra la valvola di ritegno PTSEN. Questi includono i cosiddetti suggeritori, che consentono di misurare la pressione dell'anello alla profondità di discesa della pompa con un manometro a fondo pozzo abbassato nella tubazione e stabilire la comunicazione tra lo spazio anulare e la cavità di misurazione del manometro.

Va notato che i motori sono sensibili al sistema di raffreddamento, che è creato dal flusso di fluido tra la serie di carcasse e il corpo del SEM. La velocità di questo flusso e la qualità del liquido influiscono regime di temperatura PED. È noto che l'acqua ha una capacità termica di 4,1868 kJ/kg-°C, mentre l'olio puro è di 1,675 kJ/kg-°C. Pertanto, quando si pompa fuori la produzione di pozzi irrigati, le condizioni per il raffreddamento del SEM sono migliori rispetto a quando si pompa olio pulito e il suo surriscaldamento porta a un guasto dell'isolamento e al guasto del motore. Pertanto, le qualità isolanti dei materiali utilizzati influiscono sulla durata dell'installazione. È noto che la resistenza al calore di alcuni isolanti utilizzati per gli avvolgimenti dei motori è già stata portata fino a 180 °C e le temperature di esercizio fino a 150 °C. Per controllare la temperatura sono stati sviluppati dei semplici sensori elettrici di temperatura che trasmettono le informazioni sulla temperatura del SEM alla stazione di controllo tramite un'alimentazione cavo elettrico senza l'uso di un nucleo aggiuntivo. Dispositivi simili sono disponibili per trasmettere in superficie informazioni costanti sulla pressione all'aspirazione della pompa. In caso di condizioni di emergenza, la stazione di controllo spegne automaticamente il SEM.

2.3 Elementi dell'equipaggiamento elettrico dell'impianto

Il SEM è alimentato da elettricità attraverso un cavo a tre fili, che viene calato nel pozzo parallelamente al tubo. Il cavo è attaccato a superficie esterna Tubi con cinghie metalliche, due per ogni tubo. Il cavo funziona in condizioni difficili. La sua parte superiore è in ambiente gassoso, a volte sotto pressione notevole, la parte inferiore è in olio ed è sottoposta a pressioni ancora maggiori. Durante l'abbassamento e il sollevamento della pompa, soprattutto in pozzi deviati, il cavo è soggetto a forti sollecitazioni meccaniche (morsetti, attrito, incuneamento tra la stringa e la tubazione, ecc.). Il cavo trasmette elettricità ad alta tensione. L'utilizzo di motori ad alta tensione permette di ridurre la corrente e quindi il diametro del cavo. Tuttavia, il cavo per l'alimentazione di un motore ad alta tensione deve avere anche un isolamento più affidabile e talvolta più spesso. Tutti i cavi utilizzati per UPTsEN sono ricoperti da un nastro elastico in acciaio zincato sulla parte superiore per proteggerli da danni meccanici. La necessità del posizionamento dei cavi superficie esterna PTSEN riduce le dimensioni di quest'ultimo. Pertanto lungo la pompa viene posato un cavo piatto, avente uno spessore di circa 2 volte inferiore al diametro di un cavo tondo, con le stesse sezioni trasversali dei nuclei conduttivi.

Tutti i cavi utilizzati per UTSEN sono divisi in tondi e piatti. I cavi tondi hanno un isolamento in gomma (gomma resistente all'olio) o polietilene, che viene visualizzato nel codice: KRBK significa cavo tondo in gomma armata o KRBP - cavo piatto armato in gomma. Quando si utilizza l'isolamento in polietilene nel codice, invece di una lettera, viene scritto P: KPBK - per un cavo tondo e KPBP - per uno piatto.

Il cavo tondo è collegato al tubo e il cavo piatto è collegato solo ai tubi inferiori della stringa di tubi e alla pompa. Il passaggio da un cavo tondo a un cavo piatto viene giuntato mediante vulcanizzazione a caldo in stampi speciali e, se tale giunzione è di scarsa qualità, può fungere da fonte di guasti e guasti dell'isolamento. Recentemente, sono stati commutati solo i cavi piatti che vanno dal SEM lungo la stringa di tubi alla stazione di controllo. Tuttavia, la fabbricazione di tali cavi è più difficile di quelli tondi (Tabella 3).

Esistono altri tipi di cavi isolati in polietilene non menzionati nella tabella. I cavi con isolamento in polietilene sono più leggeri del 26 - 35% rispetto ai cavi con isolamento in gomma. I cavi isolati in gomma sono destinati all'uso alla tensione nominale corrente elettrica non superiore a 1100 V, a temperatura ambiente fino a 90 °C e pressione fino a 1 MPa. I cavi con isolamento in polietilene possono funzionare a tensioni fino a 2300 V, temperature fino a 120 °C e pressioni fino a 2 MPa. Questi cavi sono più resistenti al gas e all'alta pressione.

Tutti i cavi sono armati con nastro ondulato in acciaio zincato per una maggiore resistenza. Le caratteristiche dei cavi sono riportate nella tabella 4.

I cavi hanno resistenza attiva e reattiva. La resistenza attiva dipende dalla sezione del cavo e in parte dalla temperatura.

Sezione, mm ............................................. 16 25 35

Resistenza attiva, Ohm/km.......... 1,32 0,84 0,6

La reattanza dipende da cos 9 e con il suo valore di 0,86 - 0,9 (come nel caso dei SEM) è di circa 0,1 Ohm / km.

Tabella 4. Caratteristiche dei cavi utilizzati per UTSEN

Cavo	Numero di anime e area della sezione, mm 2	Diametro esterno, mm	Dimensioni esterne della parte piana, mm	Peso, kg/km
NRB K	3x10	27,5	-	1280
	3x16	29,3	-	1650
	3x25	32,1	-	2140
	3x35	34,7	-	2680
CRBP	3x10	-	12,6 x 30,7	1050
	3x16	-	13,6 x 33,8	1250
	3x25	-	14,9 x 37,7	1600
CPBC	3x10	27,0	1016
	3x16	29,6	-	1269
	32,4	-	1622
	3x35	34,8	-	1961
CPBP	3x4	-	8,8 x 17,3	380
	3x6	-	9,5 x 18,4	466
	3x10	-	12,4 x 26,0	738
	3x16	-	13,6 x 29,6	958
	3x25	-	14,9 x 33,6	1282

C'è una perdita di potenza elettrica nel cavo, tipicamente dal 3 al 15% delle perdite totali nell'installazione. La perdita di potenza è correlata alla perdita di tensione nel cavo. Queste perdite di tensione, a seconda della corrente, della temperatura del cavo, della sua sezione trasversale, ecc., vengono calcolate utilizzando le consuete formule dell'ingegneria elettrica. Vanno da circa 25 a 125 V/km. Pertanto, in testa pozzo, la tensione fornita al cavo deve essere sempre maggiore dell'ammontare delle perdite rispetto alla tensione nominale del SEM. Le possibilità per un tale aumento di tensione sono fornite in autotrasformatori o trasformatori che hanno diverse prese aggiuntive negli avvolgimenti per questo scopo.

Gli avvolgimenti primari dei trasformatori e autotrasformatori trifase sono sempre progettati per la tensione della rete di alimentazione commerciale, ovvero 380 V, a cui sono collegati tramite stazioni di controllo. Gli avvolgimenti secondari sono predisposti per la tensione di esercizio del rispettivo motore al quale sono collegati via cavo. Queste tensioni operative in vari PED variano da 350 V (PED10-103) a 2000 V (PED65-117; PED125-138). Per compensare la caduta di tensione nel cavo dall'avvolgimento secondario, vengono realizzate 6 prese (in un tipo di trasformatore ci sono 8 prese), che consentono di regolare la tensione alle estremità dell'avvolgimento secondario cambiando i ponticelli. La modifica del ponticello di un passo aumenta la tensione di 30 - 60 V, a seconda del tipo di trasformatore.

Tutti i trasformatori e autotrasformatori raffreddati ad aria non riempiti di olio sono coperti da un involucro metallico e sono progettati per l'installazione in un luogo riparato. Sono dotati di un'installazione interrata, quindi i loro parametri corrispondono a questo SEM.

Di recente i trasformatori sono diventati più diffusi, in quanto ciò consente di controllare continuamente la resistenza dell'avvolgimento secondario del trasformatore, del cavo e dell'avvolgimento dello statore del SEM. Quando la resistenza di isolamento scende al valore impostato (30 kOhm), l'unità si spegne automaticamente.

Con autotrasformatori aventi un collegamento elettrico diretto tra l'avvolgimento primario e secondario, tale controllo dell'isolamento non può essere effettuato.

Trasformatori e autotrasformatori hanno un'efficienza di circa il 98 - 98,5%. La loro massa, a seconda della potenza, varia da 280 a 1240 kg, dimensioni da 1060 x 420 x 800 a 1550 x 690 x 1200 mm.

Il funzionamento dell'UPTsEN è controllato dalla stazione di controllo PGH5071 o PGH5072. Inoltre, la stazione di controllo PGH5071 viene utilizzata per l'alimentazione dell'autotrasformatore del SEM e PGH5072 - per il trasformatore. Le stazioni PGH5071 forniscono lo spegnimento istantaneo dell'installazione quando gli elementi che trasportano corrente sono cortocircuitati a terra. Entrambe le stazioni di controllo offrono le seguenti possibilità per il monitoraggio e il controllo del funzionamento dell'UTSEN.

1. Accensione e spegnimento manuale e automatico (remoto) dell'unità.

2. Accensione automatica dell'impianto in modalità di autoaccensione dopo il ripristino dell'alimentazione di tensione nella rete di campo.

3. Funzionamento automatico dell'impianto in modalità periodica (pompaggio, accumulo) secondo il programma stabilito con un tempo totale di 24 ore.

4. Accensione e spegnimento automatico dell'unità in funzione della pressione nel collettore di scarico in caso di sistemi automatizzati di raccolta di olio e gas.

5. Spegnimento istantaneo dell'impianto in caso di cortocircuiti e sovraccarichi di intensità di corrente superiore del 40% alla normale corrente di esercizio.

6. Spegnimento a breve termine fino a 20 s quando il SEM è sovraccaricato del 20% del valore nominale.

7. Spegnimento a breve termine (20 s) in caso di guasto dell'alimentazione del fluido alla pompa.

Le porte dell'armadio della stazione di controllo sono bloccate meccanicamente con un blocco interruttori. C'è una tendenza al passaggio a stazioni di controllo sigillate ermeticamente senza contatto con elementi semiconduttori che, come l'esperienza ha dimostrato, sono più affidabili, non influenzate da polvere, umidità e precipitazioni.

Le stazioni di controllo sono progettate per l'installazione in locali del tipo a capannone o sotto una tettoia (nelle regioni meridionali) a una temperatura ambiente compresa tra -35 e +40 °C.

La massa della stazione è di circa 160 kg. Dimensioni 1300 x 850 x 400 mm. Il set di consegna UPTsEN include un tamburo con cavo, la cui lunghezza è determinata dal cliente.

Durante il funzionamento del pozzo, per motivi tecnologici, è necessario modificare la profondità della sospensione della pompa. Per non tagliare o costruire il cavo con tali cambi di sospensione, la lunghezza del cavo viene presa in base alla massima profondità di sospensione di una determinata pompa e, a profondità inferiori, il suo eccesso viene lasciato sul tamburo. Lo stesso tamburo viene utilizzato per avvolgere il cavo durante il sollevamento del PTSEN dai pozzetti.

Con una profondità di sospensione costante e condizioni di pompaggio stabili, l'estremità del cavo è infilata nella scatola di giunzione e non è necessario un tamburo. In questi casi, durante le riparazioni, viene utilizzato un apposito tamburo su un carrello di trasporto o su una slitta metallica ad azionamento meccanico per il tiro costante ed uniforme del cavo estratto dal pozzo e l'avvolgimento sul tamburo. Quando la pompa viene abbassata da un tale tamburo, il cavo viene alimentato in modo uniforme. Il tamburo è azionato elettricamente con retromarcia e attrito per evitare pericolose tensioni. Nelle aziende produttrici di petrolio con un gran numero di ESP, un'unità di trasporto speciale ATE-6 basata sul veicolo fuoristrada da carico KaAZ-255B viene utilizzata per trasportare un tamburo per cavi e altre apparecchiature elettriche, tra cui un trasformatore, una pompa, un motore e un impianto idraulico unità di protezione.

Per il carico e lo scarico del tamburo, l'unità è dotata di direzioni di piegatura per l'avvolgimento del tamburo sulla piattaforma e di un argano con una forza di trazione sulla fune di 70 kN. La piattaforma dispone anche di una gru idraulica con una capacità di sollevamento di 7,5 kN con uno sbraccio di 2,5 m. Tipici raccordi per testa di pozzo equipaggiati per il funzionamento PTSEN (Figura 6) sono costituiti da una traversa 1, che è avvitata sulla stringa di rivestimento.

Figura 6: raccordi per testa di pozzo dotati di PTSEN

La croce ha un inserto staccabile 2, che prende il carico dal tubo. Una guarnizione in gomma resistente all'olio 3 viene applicata al rivestimento, che viene premuto da una flangia divisa 5. La flangia 5 viene premuta da bulloni sulla flangia della croce e sigilla l'uscita del cavo 4.

I raccordi prevedono la rimozione del gas anulare attraverso il tubo 6 e la valvola di ritegno 7. I raccordi sono assemblati da unità unificate e rubinetti di arresto. È relativamente facile ricostruire le apparecchiature della testa pozzo quando si opera con pompe a ventosa.

2.4 Installazione di un PTSEN per scopi speciali

Le pompe centrifughe sommergibili sono utilizzate non solo per il funzionamento dei pozzi di produzione. Trovano un uso.

1. In presa d'acqua e pozzi artesiani per l'approvvigionamento acqua industriale sistemi PPD e per uso domestico. Solitamente si tratta di pompe con portate elevate, ma con pressioni basse.

2. Nei sistemi di mantenimento della pressione del giacimento, quando si utilizzano acque ad alta pressione del giacimento (acque del giacimento Albian-Cenomaniano nella regione di Tyumen) quando si dotano pozzi d'acqua con iniezione diretta di acqua nei pozzi di iniezione vicini (cluster sotterraneo stazioni di pompaggio). A tale scopo vengono utilizzate pompe con un diametro esterno di 375 mm, una portata fino a 3000 m 3 / giorno e una prevalenza fino a 2000 m.

3. Per i sistemi di mantenimento della pressione del giacimento in situ quando si pompa l'acqua dalla falda acquifera inferiore, dal giacimento di petrolio superiore o dalla falda acquifera superiore al giacimento di petrolio inferiore attraverso un pozzo. A tale scopo vengono utilizzati i cosiddetti gruppi pompanti invertiti, che hanno un motore nella parte superiore, quindi una protezione idraulica e una pompa centrifuga proprio in fondo all'abbassamento. Questa disposizione porta a significative modifiche progettuali, ma risulta essere necessaria per m motivi tecnologici.

4. Disposizioni speciali della pompa in alloggiamenti e con canali di troppopieno per il funzionamento simultaneo ma separato di due o più strati da un pozzo. Tali strutture sono essenzialmente adattamenti di elementi noti. installazione standard pompa sommersa per il lavoro in pozzo in combinazione con altre apparecchiature (ascensore a gas, SHSN, fontana PTSEN, ecc.).

5. Installazioni speciali di pompe centrifughe sommerse su fune. Il desiderio di aumentare le dimensioni radiali dell'ETSEN e migliorarlo specifiche, oltre alla volontà di semplificare gli interventi in caso di sostituzione dell'ESP, ha portato alla realizzazione di impianti che vengono calati in pozzo su un'apposita fune. La fune resiste a un carico di 100 kN. Ha una treccia esterna continua a due strati (trasversale) di robusti fili di acciaio avvolti attorno a un cavo elettrico a tre fili, che viene utilizzato per alimentare il SEM.

Il campo di applicazione del PTSEN su fune, sia in termini di pressione che di portata, è più ampio delle pompe ribassate sui tubi, poiché un aumento delle dimensioni radiali del motore e della pompa dovuto all'eliminazione del cavo laterale con la stessa colonna le dimensioni possono migliorare notevolmente le caratteristiche tecniche delle unità. Allo stesso tempo, l'uso di PTSEN su una fune secondo lo schema del funzionamento senza tubi causa anche alcune difficoltà associate ai depositi di paraffina sulle pareti della stringa di rivestimento.

I vantaggi di queste pompe, che hanno il codice ETsNB, che significa tubeless (B) (ad esempio, ETsNB5-160-1100; ETsNB5A-250-1050; ETsNB6-250-800, ecc.) dovrebbero includere quanto segue.

1. Migliore utilizzo della sezione trasversale dell'involucro.

2. Eliminazione pressoché totale delle perdite di carico idrauliche dovute all'attrito nelle tubazioni di sollevamento dovute alla loro assenza.

3. Il diametro maggiorato della pompa e del motore elettrico consente di aumentare la pressione, la portata e l'efficienza dell'unità.

4. Possibilità di completa meccanizzazione e riduzione dei costi di intervento riparazione sotterranea pozzi quando si cambia la pompa.

5. Ridurre il consumo di metallo dell'installazione e il costo delle apparecchiature a causa dell'esclusione dei tubi, grazie ai quali la massa delle apparecchiature abbassate nel pozzo viene ridotta da 14 - 18 a 6 - 6,5 tonnellate.

6. Ridurre la probabilità di danneggiamento del cavo durante le operazioni di scatto.

Insieme a questo, è necessario notare gli svantaggi delle installazioni PTSEN pipeless.

1. Condizioni operative più severe per apparecchiature sotto pressione di mandata della pompa.

2. La fune per tutta la sua lunghezza è nel liquido pompato fuori dal pozzo.

3. Il gruppo di protezione idraulica, il motore e la fune non sono soggetti alla pressione di aspirazione, come nelle installazioni convenzionali, ma alla pressione di mandata della pompa, che supera notevolmente la pressione di aspirazione.

4. Poiché il liquido risale in superficie lungo la corda di rivestimento, quando la paraffina si deposita sulle pareti della corda e sul cavo, è difficile eliminare questi depositi.

Figura 7. Installazione di una pompa centrifuga sommersa su fune: 1 - packer; 2 - griglia di ricezione; 3 - valvola; 4 - anelli di atterraggio; 5 - valvola di ritegno, 6 - pompa; 7 - SED; 8 - spina; 9 - dado; 10 - cavo; 11 - treccia di cavo; 12 - buca

Nonostante ciò, vengono utilizzate installazioni con funi metalliche e ci sono diverse dimensioni di tali pompe (figura 7).

Alla profondità stimata, lo slip packer 1 viene prima abbassato e fissato sulle pareti interne della colonna, che percepisce il peso della colonna di liquido sopra di essa e il peso dell'unità sommergibile. L'unità di pompaggio assemblata su una fune viene calata nel pozzo, posizionata sul packer e compattata al suo interno. Contemporaneamente, l'ugello con lo schermo di ricezione 2 passa attraverso il packer e apre la valvola di ritegno 3 del tipo a fungo, che si trova nella parte inferiore del packer.

Quando si pianta l'unità sul packer, la tenuta si ottiene toccando gli anelli di atterraggio 4. Sopra gli anelli di atterraggio, nella parte superiore del tubo di aspirazione, è presente una valvola di ritegno 5. Sopra la valvola è posizionata una pompa 6, quindi un'unità di protezione idraulica e un SEM 7. Nella parte superiore del motore 8 è presente un apposito connettore coassiale a tre poli, sul quale è saldamente fissato il capocorda di collegamento del cavo 10 e fissato con un dado a risvolto 9. Il carico- nel capocorda sono caricati la treccia di filo portante del cavo 11 e i conduttori elettrici collegati agli anelli collettori del dispositivo a spina di aggancio.

Il liquido fornito dal PTSEN viene espulso attraverso i fori 12 nello spazio anulare, raffreddando parzialmente il SEM.

In testa pozzo, la fune è sigillata nel pressacavo di testa pozzo della valvola e la sua estremità è collegata tramite una stazione di controllo convenzionale al trasformatore.

L'installazione viene abbassata e sollevata mediante un avvolgicavo posizionato sul telaio di un veicolo fuoristrada pesante appositamente attrezzato (unità APBE-1.2 / 8A).

Tempo di discesa dell'installazione su una profondità di 1000 m - 30 min., salita - 45 min.

Quando si solleva l'unità di pompaggio fuori dal pozzo, il tubo di aspirazione esce dal packer e consente alla valvola a fungo di chiudersi sbattendo. Ciò consente di abbassare e sollevare l'unità di pompaggio in pozzi fluenti e semi fluenti senza prima uccidere il pozzo.

Il numero di stadi nelle pompe è 123 (UETsNB5A-250-1050), 95 (UETsNB6-250-800) e 165 (UETsNB5-160-1100).

Pertanto, aumentando il diametro delle giranti, la pressione sviluppata da uno stadio è 8,54; 8,42 e 6,7 m, quasi il doppio rispetto alle pompe convenzionali. Potenza motore 46 kW. L'efficienza massima delle pompe è 0,65.

A titolo di esempio, la Figura 8 mostra le caratteristiche di funzionamento della pompa UETsNB5A-250-1050. Per questa pompa si consiglia l'area di lavoro: flusso Q \u003d 180 - 300 m 3 / giorno, prevalenza H \u003d 1150 - 780 M. La massa del gruppo pompa (senza cavo) è di 860 kg.

Figura 8. Caratteristiche di funzionamento della pompa centrifuga sommersa ETsNB5A 250-1050, calata su fune: H - caratteristica prevalenza; N - consumo energetico; η - fattore di efficienza

2.5 Determinazione della profondità della sospensione PTSEN

La profondità di sospensione della pompa è determinata da:

1) la profondità del livello dinamico del liquido nel pozzo H d durante la selezione di una determinata quantità di liquido;

2) la profondità di immersione del PTSEN al di sotto del livello dinamico H p, il minimo necessario per garantire il normale funzionamento della pompa;

3) contropressione in testa pozzo Р y, che deve essere superata;

4) perdita di carico per vincere le forze di attrito nel tubo quando il flusso h tr;

5) il lavoro del gas liberato dal liquido H g, che riduce la pressione totale richiesta. Quindi si può scrivere:

(1)

In sostanza, tutti i termini in (1) dipendono dalla selezione del fluido dal pozzo.

La profondità del livello dinamico è determinata dall'equazione di afflusso o dalla curva dell'indicatore.

Se l'equazione dell'afflusso è nota

(2)

quindi, risolvendolo rispetto alla pressione al fondo P c e portando questa pressione in una colonna di liquido, otteniamo:

(3)

(4)

O. (5)

Dove. (6)

dove p cf - la densità media della colonna di liquido nel pozzo dal fondo al livello; h è l'altezza della colonna di liquido dal basso al livello dinamico verticalmente.

Sottraendo h dalla profondità del pozzo (al centro dell'intervallo di perforazione) H s, otteniamo la profondità del livello dinamico H d dalla bocca

Se i pozzi sono inclinati e φ 1 è l'angolo medio di inclinazione rispetto alla verticale nella sezione dal basso al livello, e φ 2 è l'angolo medio di inclinazione rispetto alla verticale nella sezione dal livello alla bocca , si devono poi apportare correzioni per la curvatura del pozzo.

Tenendo conto della curvatura, la H d desiderata sarà uguale a

(8)

Qui H c è la profondità del pozzo, misurata lungo il suo asse.

Il valore di H p - immersione al di sotto del livello dinamico, in presenza di gas è difficile da determinare. Questo sarà discusso un po' più avanti. Di norma, H p è assunto in modo tale che all'ingresso del PTSEN, a causa della pressione della colonna di liquido, il contenuto di gas β del flusso non superi 0,15 - 0,25. Nella maggior parte dei casi, ciò corrisponde a 150 - 300 m.

Il valore di P y /ρg è la pressione di testa pozzo espressa in metri di colonna di liquido con densità ρ. Se la produzione del pozzo è allagata e n è la proporzione di acqua per unità di volume di produzione del pozzo, la densità del fluido è determinata come media ponderata

Qui ρ n, ρ n sono le densità di olio e acqua.

Il valore di Py dipende dal sistema di raccolta di petrolio e gas, dalla lontananza di un dato pozzo dai punti di separazione e in alcuni casi può essere un valore significativo.

Il valore di h tr viene calcolato utilizzando la consueta formula per l'idraulica dei tubi

(10)

dove C è la velocità del flusso lineare, m/s,

(11)

Qui Q H e Q B - la portata di olio e acqua commerciabili, m 3 /giorno; b H e b B - coefficienti volumetrici di olio e acqua per le condizioni termodinamiche medie esistenti nella tubazione; f - area della sezione trasversale del tubo.

Di norma, h tr è un valore piccolo ed è di circa 20 - 40 m.

Il valore di Hg può essere determinato in modo abbastanza accurato. Tuttavia, tale calcolo è complesso e, di regola, viene eseguito su un computer.

Diamo un calcolo semplificato del processo di movimento di GZhS nel tubo. All'uscita della pompa, il liquido contiene gas disciolto. Quando la pressione diminuisce, il gas viene rilasciato e contribuisce all'aumento del liquido, riducendo così la pressione richiesta del valore H g Per questo motivo, H g entra nell'equazione con segno negativo.

Il valore di Hg può essere determinato approssimativamente dalla formula che segue dalla termodinamica dei gas ideali, analogamente a come si può fare tenendo conto del lavoro del gas nella tubazione di un pozzo dotato di SSN.

Tuttavia, durante il funzionamento del PTSEN, per tenere conto della maggiore produttività rispetto al SSN e delle minori perdite di scorrimento, si possono raccomandare valori più elevati del fattore di efficienza per valutare l'efficienza del gas.

Quando si estrae olio puro, η = 0,8;

Con olio annaffiato 0,2< n < 0,5 η = 0,65;

Con olio molto annaffiato 0,5< n < 0,9 η = 0,5;

In presenza di misure di pressione effettive all'uscita dell'ESP, il valore di η può essere affinato.

Per far corrispondere le caratteristiche H(Q) dell'ESP con le condizioni del pozzo, viene costruita la cosiddetta caratteristica di pressione del pozzo (Figura 9) in funzione della sua portata.

(12)

La figura 9 mostra le curve dei termini nell'equazione dalla portata del pozzo e la determinazione della pressione caratteristica risultante del pozzo H del pozzo (2).

Figura 9—Caratteristiche della testa del pozzo:

1 - profondità (dalla bocca) del livello dinamico, 2 - la prevalenza richiesta, tenendo conto della pressione sulla testa del pozzo, 3 - la prevalenza necessaria, tenendo conto delle forze di attrito, 4 - la prevalenza risultante, tenendo conto della "effetto gas-lift"

La retta 1 è la dipendenza di H d (2), determinata dalle formule sopra riportate ed è tracciata da punti per vari Q scelti arbitrariamente. Ovviamente, a Q = 0, HD = H ST, cioè il livello dinamico coincide con quello statico livello. Sommando a N d il valore della pressione tampone, espressa in m della colonna di liquido (P y /ρg), otteniamo la riga 2 - la dipendenza di questi due termini dalla portata del pozzo. Calcolando il valore di h TP con la formula per Q diversi e sommando h TP calcolata alle ordinate della riga 2, otteniamo la riga 3 - la dipendenza dei primi tre termini dalla portata del pozzo. Calcolando il valore di H g con la formula e sottraendo il suo valore dalle ordinate della retta 3, otteniamo la retta risultante 4, chiamata pressione caratteristica del pozzo. H(Q) si sovrappone alla pressione caratteristica del pozzo - la caratteristica della pompa di trovare il punto della loro intersezione, che determina una tale portata del pozzo, che sarà uguale alla portata. PTSEN durante il funzionamento combinato della pompa e del pozzo (Figura 10).

Punto A - l'intersezione delle caratteristiche del pozzo (Figura 11, curva 1) e PTSEN (Figura 11, curva 2). L'ascissa del punto A indica la portata del pozzo quando il pozzo e la pompa lavorano insieme e l'ordinata è la prevalenza H sviluppata dalla pompa.

Figura 10—Coordinamento della caratteristica di pressione del pozzo (1) con H(Q), caratteristica della PTSEN (2), 3 - linea di efficienza.

Figura 11—Coordinamento della pressione caratteristica del pozzo e PTSEN rimuovendo i passaggi

In alcuni casi, per adattarsi alle caratteristiche del pozzo e del PTSEN, la contropressione alla testa del pozzo viene aumentata utilizzando un'induttanza o le fasi di lavoro aggiuntive nella pompa vengono rimosse e sostituite con inserti guida (Figura 12).

Come si può notare, il punto A dell'intersezione delle caratteristiche risultava in questo caso al di fuori dell'area ombreggiata. Volendo garantire il funzionamento della pompa nella modalità η max (punto D), troviamo la portata della pompa (portata pozzo) Q CKB corrispondente a questa modalità. La prevalenza sviluppata dalla pompa alimentando Q CKB nella modalità η max è determinata dal punto B. Infatti, in queste condizioni di funzionamento, la prevalenza richiesta è determinata dal punto C.

La differenza BC = ΔH è la prevalenza in eccesso. In questo caso è possibile aumentare la pressione in testa pozzo di ΔР = ΔH p g installando un'induttanza o rimuovere parte degli stadi di funzionamento della pompa e sostituirli con camicie. Il numero di stadi della pompa da rimuovere è determinato da un semplice rapporto:

Qui Z o - il numero totale di stadi nella pompa; H o è la pressione sviluppata dalla pompa a tutti gli stadi.

Dal punto di vista energetico, la perforazione in testa pozzo per adeguarsi alle caratteristiche è sfavorevole, poiché comporta una diminuzione proporzionale dell'efficienza dell'impianto. La rimozione dei gradini consente di mantenere l'efficienza allo stesso livello o addirittura di aumentarla leggermente. Tuttavia è possibile smontare la pompa e sostituire le fasi di lavoro con camicie solo in officine specializzate.

Con l'abbinamento sopra descritto delle caratteristiche del pozzo di pompaggio, è necessario che la caratteristica H(Q) del PTSEN corrisponda alla caratteristica effettiva quando opera su un fluido di pozzo di una certa viscosità e ad un certo contenuto di gas a l'assunzione. La caratteristica del passaporto H(Q) è determinata quando la pompa funziona ad acqua e, di norma, è sopravvalutata. Pertanto, è importante disporre di una valida caratterizzazione PTSEN prima di abbinarla alla caratterizzazione del pozzo. Più metodo affidabile per ottenere le caratteristiche reali della pompa - questo è il suo banco di prova sul fluido del pozzo ad una determinata percentuale di taglio dell'acqua.

Determinazione della profondità della sospensione PTSEN mediante curve di distribuzione della pressione.

La profondità della sospensione della pompa e le condizioni di funzionamento dell'ESP sia in aspirazione che in mandata sono determinate semplicemente utilizzando le curve di distribuzione della pressione lungo il pozzo e la tubazione. Si assume che i metodi per costruire le curve di distribuzione della pressione P(x) siano già noti da teoria generale movimento di miscele gas-liquido nel tubo.

Se è impostata la portata, dalla formula (o dalla linea dell'indicatore) viene determinata la pressione del foro inferiore P c corrispondente a questa portata. Dal punto P = P c, viene tracciato un grafico di distribuzione della pressione (a passi) P (x) secondo lo schema "bottom-up". La curva P(x) è costruita per una data portata Q, fattore del gas G o e altri dati, come la densità del liquido, del gas, la solubilità del gas, la temperatura, la viscosità del liquido, ecc., tenendo conto che il gas- la miscela liquida si muove dal basso sull'intera corda di budello della sezione.

Figura 12. Determinazione della profondità della sospensione PTSEN e delle sue condizioni operative tracciando le curve di distribuzione della pressione: 1 - P(x) - costruito dal punto Pc; 2 - p(x) - curva di distribuzione del contenuto di gas; 3 - P(x), costruito dal punto Ru; ΔР - differenza di pressione sviluppata da PTSEN

La figura 12 mostra la linea di distribuzione della pressione P(x) (linea 7), costruita dal basso verso l'alto dal punto con le coordinate P c, H.

Nel processo di calcolo dei valori di P e x a passi, si ottengono i valori della saturazione del gas di consumo p come valore intermedio per ogni passo. Sulla base di questi dati, partendo dal bottomhole, è possibile costruire una nuova curva p(x) (Figura 12, curva 2). Quando la pressione del fondo pozzo supera la pressione di saturazione P c > P us, la retta β (x) avrà come origine un punto giacente sull'asse y sopra il fondo, cioè alla profondità in cui la pressione nel pozzo sarà uguale a o meno di P us .

A Rs< Р нас свободный газ будет присутствовать на забое и поэтому функция β(х) при х = Н уже будет иметь некоторое положительное значение. Абсцисса точки А будет соответствовать начальной газонасыщенности β на забое (х = Н).

Con una diminuzione di x, β aumenterà come risultato di una diminuzione della pressione.

La costruzione della curva P(x) dovrebbe essere continuata fino a quando questa linea 1 si interseca con l'asse y (punto b).

Terminate le costruzioni descritte, cioè costruite le linee 1 e 2 dal fondo del pozzo, iniziano a tracciare la curva di distribuzione della pressione P(x) nel tubo di testa pozzo, partendo dal punto x = 0 P = P y, secondo lo schema “top-down” passo dopo passo secondo qualsiasi metodo ed in particolare secondo il metodo descritto nella teoria generale del movimento delle miscele gas-liquido nelle tubazioni (Capitolo 7) Il calcolo viene effettuato per un data la portata Q, lo stesso fattore di gas G o e altri dati necessari per il calcolo.

Tuttavia, in questo caso, la curva P(x) è calcolata per il movimento del fluido idraulico lungo la tubazione, e non lungo l'involucro, come nel caso precedente.

In Figura 12, la funzione P(x) per il tubo, costruita dall'alto verso il basso, è mostrata dalla riga 3. La riga 3 dovrebbe essere proseguita fino al fondo, o fino a tali valori di x in cui la saturazione del gas β diventa sufficientemente piccolo (4 - 5%) o addirittura uguale a zero.

Un campo compreso tra le righe 1 e 3 e delimitato linee orizzontali I - I e II - II, determina l'area delle possibili condizioni per il funzionamento del PTSEN e la profondità della sua sospensione. La distanza orizzontale tra le linee 1 e 3 su una certa scala determina la caduta di pressione ΔР, che la pompa deve informare il flusso affinché il pozzo funzioni con una data portata Q, pressione del foro di fondo Р c e pressione del pozzo Р у.

Le curve in Figura 12 possono essere integrate da curve di distribuzione della temperatura t(x) dal fondo alla profondità della sospensione della pompa e dalla testa pozzo anche alla pompa, tenendo conto del salto di temperatura (distanza in - e) alla profondità della sospensione PTSEN, che deriva dall'energia termica rilasciata dal motore e dalla pompa. Questo salto di temperatura può essere determinato eguagliando le perdite energia meccanica nella pompa e nel motore elettrico all'incremento dell'energia termica del flusso. Ipotizzando che la transizione dell'energia meccanica in energia termica avvenga senza dispersioni nell'ambiente, è possibile determinare l'incremento della temperatura del liquido nel gruppo di pompaggio.

(14)

Qui c è la capacità termica di massa specifica del liquido, J/kg-°C; η n e η d - kpd rispettivamente pompa e motore. Quindi la temperatura del liquido in uscita dalla pompa sarà uguale a

t \u003d t pr + ΔР (15)

dove t pr è la temperatura del liquido all'ingresso della pompa.

Se la modalità di funzionamento PTSEN si discosta dall'efficienza ottimale, l'efficienza diminuirà e aumenterà il riscaldamento del liquido.

Per scegliere la dimensione standard del PTSEN, è necessario conoscere la portata e la pressione.

Quando si tracciano le curve P(x) (figura), è necessario specificare la portata. La caduta di pressione all'uscita e all'aspirazione della pompa a qualsiasi profondità della sua discesa è definita come la distanza orizzontale dalla linea 1 alla linea 3. Questa caduta di pressione deve essere convertita in prevalenza, conoscendo la densità media del fluido ρ nella pompa. Poi la pressione lo farà

La densità del fluido ρ alla produzione di pozzi irrigati è determinata come media ponderata tenendo conto delle densità di olio e acqua nelle condizioni termodinamiche della pompa.

Secondo i dati di prova del PTSEN, quando si opera con un liquido gassato, è stato riscontrato che quando il contenuto di gas all'aspirazione della pompa è 0< β пр < 5 - 7% напорная характеристика практически не изменяется. При β пр >5 - 7% le caratteristiche della testa si deteriorano e la prevalenza calcolata deve essere corretta. Quando β pr, raggiungendo fino al 25 - 30%, si verifica un'interruzione dell'alimentazione della pompa. La curva ausiliaria P(x) (Figura 12, riga 2) consente di determinare immediatamente il contenuto di gas all'ingresso della pompa quando profondità diversa la sua discesa.

La portata e la pressione richiesta determinate dai grafici devono corrispondere alla dimensione selezionata del PTSEN quando funziona nella modalità ottimale o consigliata.

3. Scelta di una pompa centrifuga sommergibile

Selezionare una pompa centrifuga sommergibile per il prelievo forzato del liquido.

Profondità pozzo H pozzo = 450 m.

Il livello statico è considerato dalla foce h s = 195 m.

Periodo di pressione consentito ΔР = 15 atm.

Coefficiente di produttività K = 80 m 2 / giorno atm.

Il liquido è costituito da acqua con il 27% di olio γ w = 1.

L'esponente nell'equazione dell'afflusso di fluido è n = 1.

Il diametro della colonna di bypass è di 300 mm.

Non c'è gas libero nel pozzo pompato, poiché viene prelevato dallo spazio anulare dal vuoto.

Determiniamo la distanza dalla testa pozzo al livello dinamico. Perdita di carico espressa in metri di colonna di liquido

ΔР \u003d 15 atm \u003d 15 x 10 \u003d 150 m.

Distanza di livello dinamico:

h α \u003d h s + ΔР \u003d 195 + 150 \u003d 345 m (17)

Trovare la capacità della pompa richiesta dalla pressione di ingresso:

Q \u003d KΔP \u003d 80 x 15 - 1200 m 3 / giorno (18)

Per un migliore funzionamento della pompa, la faremo funzionare con un certo periodo di selezione della pompa di 20 m al di sotto del livello dinamico del liquido.

Data la notevole portata, accettiamo il diametro dei tubi di sollevamento e della linea di flusso pari a 100 mm (4"").

La testa della pompa nell'area di lavoro della caratteristica deve fornire le seguenti condizioni:

H N ≥ H O + h T + h "T (19)

dove: N N - la prevalenza della pompa richiesta in m;

H O è la distanza dalla testa pozzo al livello dinamico, cioè altezza della salita del liquido in m;

h T - perdita di carico per attrito in tubi della pompa, in m;

h "T - la prevalenza necessaria per vincere la resistenza nella linea di flusso in superficie, in m.

La conclusione del diametro della tubazione è considerata corretta se la pressione lungo la sua intera lunghezza dalla pompa al serbatoio di ricezione non supera il 6-8% della pressione totale. lunghezza totale tubatura

L \u003d H 0 +1 \u003d 345 + 55 \u003d 400 m (20)

La perdita di carico per la condotta è calcolata dalla formula:

h T + h "T \u003d λ / dv 2 / 2g (21)

dove: λ ≈ 0,035 – coefficiente di resistenza aerodinamica

g \u003d 9,81 m / s - accelerazione di gravità

V \u003d Q / F \u003d 1200 x 4 / 86400 x 3,14 x 0,105 2 \u003d 1,61 m / s velocità del fluido

F \u003d π / 4 x d 2 \u003d 3,14 / 4 x 0,105 2 - area della sezione trasversale del tubo da 100 mm.

h T + h "T \u003d 0,035 x 400 / 0,105 x 1,61 / 2 x 9,8 \u003d 17,6 m. (22)

Testata della pompa richiesta

H H \u003d H O + h T + h "T \u003d 345 + 17,6 \u003d 363 m (23)

Verifichiamo la corretta scelta dei tubi da 100 mm (4 "").

h T + h "T / N H x 100 = 17,6 x 100/363 = 48%< 6 % (24)

La condizione relativa al diametro della tubazione è rispettata, pertanto i tubi da 100 mm sono scelti correttamente.

In base alla pressione e alle prestazioni, selezioniamo la pompa appropriata. La più soddisfacente è l'unità con il marchio 18-K-10, il che significa: la pompa è composta da 18 stadi, il suo motore ha una potenza di 10x20 = 200 CV. = 135,4 kW.

Alimentato a corrente (60 periodi al secondo), il rotore del motore sul cavalletto fornisce n 1 = 3600 giri/min e la pompa sviluppa una portata fino a Q = 1420 m 3 / giorno.

Ricalcoliamo i parametri dell'unità selezionata 18-K-10 per una frequenza CA non standard - 50 periodi al minuto: n \u003d 3600 x 50/60 \u003d 300 giri/min.

Per le pompe centrifughe, le prestazioni sono indicate come numero di giri Q \u003d n / n 1, Q \u003d 3000/3600 x 1420 \u003d 1183 m 3 / giorno.

Poiché le pressioni sono correlate come i quadrati delle rivoluzioni, a n = 3000 giri/min la pompa fornirà una pressione.

H "H \u003d n 2 / n 1 x 427 \u003d 3000/3600 x 427 \u003d 297 m (25)

Per ottenere il numero richiesto H H = 363 m, è necessario aumentare il numero degli stadi della pompa.

La prevalenza sviluppata da uno stadio pompa è n = 297/18 = 16,5 m. Con un piccolo margine, facciamo 23 passaggi, quindi il marchio della nostra pompa sarà 23-K-10.

La pressione di adattamento delle pompe alle condizioni individuali in ciascun pozzetto è raccomandata dalle istruzioni.

Il lobo di lavoro con una portata di 1200 m 3/giorno si trova all'intersezione tra la curva esterna e la curva caratteristica della condotta. Proseguendo la perpendicolare verso l'alto, troviamo il valore del rendimento dell'unità η = 0,44: cosφ = 0,83 del motore elettrico. Utilizzando questi valori, verificheremo la potenza assorbita dal motore elettrico dell'unità dalla rete AC N = Q LV x 1000/86400 x 102 η x cosφ = 1200 x 363 x 1000/86400 x 102 x 0,44 x 0,83 = 135,4 kW. In altre parole, il motore elettrico dell'unità verrà caricato di potenza.

4. Tutela del lavoro

Presso le imprese, l'ingegnere capo redige e approva un programma per il controllo della tenuta dei giunti della flangia, dei raccordi e di altre fonti di possibili emissioni di idrogeno solforato.

Per il pompaggio di fluidi contenenti acido solfidrico devono essere utilizzate pompe con doppia tenuta meccanica o con giunti elettromagnetici.

Le acque reflue degli impianti di trattamento di petrolio, gas e condense di gas devono essere trattate e se il contenuto di acido solfidrico e altre sostanze nocive è superiore all'MPC, neutralizzazione.

Prima dell'apertura e della depressurizzazione delle apparecchiature di processo, è necessario adottare misure per decontaminare i depositi piroforici.

Prima dell'ispezione e della riparazione, i contenitori e le apparecchiature devono essere vaporizzati e lavati con acqua per prevenire la combustione spontanea dei depositi naturali. Per la disattivazione dei composti piroforici, è necessario adottare misure utilizzando sistemi a schiuma a base di tensioattivi o altri metodi che lavano i sistemi di apparecchiature da questi composti.

Per evitare la combustione spontanea dei depositi naturali, durante i lavori di riparazione, tutti i componenti e le parti delle apparecchiature di processo devono essere inumiditi con composizioni detergenti tecniche (TMS).

Se negli impianti di produzione è presente un gas e un prodotto con un grande volume geometrico, è necessario sezionarli mediante valvole automatiche, garantendo la presenza in ciascuna sezione in condizioni normali di funzionamento non superiore a 2000 - 4000 m 3 di idrogeno solforato.

Negli impianti nei locali e nei siti industriali in cui l'idrogeno solforato può essere rilasciato nell'aria dell'area di lavoro, è necessario effettuare un monitoraggio costante dell'ambiente aereo e segnalare concentrazioni pericolose di acido solfidrico.

La posizione di installazione dei sensori dei rilevatori di gas automatici fissi è determinata dal progetto di sviluppo sul campo, tenendo conto della densità dei gas, dei parametri dell'apparecchiatura variabile, della sua posizione e delle raccomandazioni dei fornitori.

Il controllo dello stato dell'ambiente aereo sul territorio delle strutture sul campo dovrebbe essere automatico con l'uscita di sensori nella sala di controllo.

Le misurazioni della concentrazione di idrogeno solforato mediante analizzatori di gas presso l'impianto devono essere eseguite secondo il programma dell'impresa e in situazioni di emergenza- servizio di soccorso gas con i risultati registrati in un registro.

Conclusione

Le installazioni di pompe centrifughe sommerse (ESP) per la produzione di petrolio dai pozzi sono ampiamente utilizzate nei pozzi con una grande portata, quindi non è difficile scegliere una pompa e un motore elettrico per grandi capacità.

L'industria russa produce pompe con un'ampia gamma di prestazioni, soprattutto perché le prestazioni e l'altezza del liquido dal fondo alla superficie possono essere regolate modificando il numero di sezioni della pompa.

L'utilizzo di pompe centrifughe è possibile a portate e pressioni diverse per via della “flessibilità” della caratteristica, tuttavia, in pratica, la portata della pompa dovrebbe essere all'interno della “parte di lavoro” o “zona di lavoro” della caratteristica della pompa. Queste parti di lavoro della caratteristica dovrebbero fornire le modalità di funzionamento più economiche degli impianti e l'usura minima delle parti della pompa.

L'azienda "Borets" produce installazioni complete di elettropompe centrifughe sommerse varie opzioni configurazioni che soddisfano gli standard internazionali, progettate per funzionare in qualsiasi condizione, comprese quelle complicate con un maggiore contenuto di impurità meccaniche, contenuto di gas e temperatura del liquido pompato, consigliate per pozzi con GOR elevato e livello dinamico instabile, resistono con successo ai depositi di sale.

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