- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Авторы
- •1 Л. Общие сведения о добываемом пластовом продукте (пластовой жидкости)
- •1.2.0 скважине и способах эксплуатации месторождений
- •1.3. Классификация оборудования для добычи нефти и газа
- •1.4. Фонтанная и газлифтная эксплуатация месторождений
- •1.5. Скважинная штанговая насосная установка
- •1.7. Устьевое оборудование
- •2.3. Расчет диаметральных габаритов установки
- •2.7.2. Осевые опоры и радиальные подшипники вала
- •2.7.3. Характеристики насосов и требования к ним
- •2.7.6. Модель эквивалентной вязкости газоводонефтяной эмульсии
- •2.7.7. Ограничения по мехпримесям
- •ГЛАВА 3. УСТАНОВКИ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •3.1. Основные требования к установкам
- •3.3. Комплектация установок.
- •Комплектация установок ОАО «Алнас» типа УЭЦНА
- •Комплектация установок ООО ПК «БОРЕЦ» типа УЭЦН
- •3.4. Требования по безопасности эксплуатации установок
- •ГЛАВА 4. НАСОСЫ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •Параметры некоторых насосов типа ЭЦНА, ЭЦНАК, ЭЦНАКИ производства ОАО «АЛНАС»
- •4.3. Насосы производства ООО ПК «Борец»
- •Изготовитель — ООО ПК «Борец»
- •4.3.1. Насосы с литыми двухопорными и одноопорными ступенями, технические характеристики
- •Параметры некоторых насосов типа ЭЦНМ, ЭЦНМИК производства ООО ПК «Борец»
- •4.5. Область применения российских насосов
- •5.1. Состояние вопроса
- •5.1.1. Газосепараторы
- •5.1.3. Повышение эффективности использования газосепараторов и диспергаторов
- •5.1.4. Конические насосы
- •5.1.6. Различные компоновки
- •6.2. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
- •6.2.1. Условное обозначение электродвигателей
- •6.2.2. Характеристики электродвигателей
- •7.1. Общее
- •ПОГРУЖНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРИВОДА*
- •Авторы: Иванов Александр Александрович Черемисинов Евгений Модестович
- •Вентильный привод для стандартных лопастных насосов
- •8.1. Общие принципы классификации кабельных изделий
- •8.2. Силовые кабели для кабельных линий УЭЦН, применяемые в 50—70-х годах
- •8.5. Кабели с радиационно-модифицированной изоляцией из полиэтилена высокой плотности
- •8.6. Силовые кабели с изоляцией из силаносшиваемого полиэтилена
- •8.7. Силовые кабели в свинцовой оболочке
- •8.11. Материалы кабельного производства в составе силовых кабелей установок ЭЦН
- •Этап привитой солапимеризации
- •Этап формования
- •9.6. Демонтаж оборудования УЭЦН и расследование причин выхода установок из строя в гарантийный период эксплуатации
- •9.7. Ремонт кабельных линий
- •9.8. Некоторые виды оснастки, применяемой при работах по кабельным линиям УЭЦН
- •10.1. Общее
- •10.2. Сервисные услуги по обслуживанию скважин с УЭЦН
- •10.3. Борьба с АСПО и гидратными пробками при применении нагревательных кабелей
- •Выводы
- •2. Длинно-искровые разрядники особый класс грозозащитных устройств
- •ЛИТЕРАТУРА:
- •НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ЗАО «НЕФТЯНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПАНИЯ»
- •НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ООО «ПОЗИТРОН»
- •Химическая структура
- •Механические свойства
- •Электрические свойства
- •Стойкость к гидролизу
- •Озон
- •Химическая устойчивость и устойчивость к различным температурам
- •Огнестойкость
- •Излучение
- •Некоторые области применения ТПУ Elastollan ®
- •Заключение
4.5.Область применения российских насосов
С90-х годов по настоящее время существенно изменилась номенк латура выпускаемых российскими изготовителями погружных лопас тных насосов для добычи нефти: по типоразмерам, диапазону подач, максимально развиваемым напорам (табл. 4).
Таблица 4.15
|
|
Изготовитель |
|
Группы и параметры |
ОАО |
ООО ПК |
ЗАО «Новомет- |
насосов |
|||
|
«АЛНАС» |
«Борец» |
Пермь» |
Группы насосов |
4, 5, 5А, 6, 8 |
5, 5А, 6 ,6Б* |
4,5,5 А, 6,6А, |
|
|
|
7, 7А, 8 |
Диапазоны номи |
18-2000 |
15-1500 |
15 - 4000 |
нальных подач, |
|
|
|
м3/сут |
|
|
|
Максимальный но |
3650 |
3300 |
3000 |
минальный напор, м |
|
|
|
Заводы
СССР
(до 1990 г.)
5,5А, 6
4 0 - 1250
2000
’Наружный диаметр этих насосов равен 130 мм. Они предназначены для эксплуа
тации нефтяных скважин 6 5/s — 7” , поэтому эти насосы по общепринятому опре
делению должны относиться к группе 7.
ГЛАВА 5. ПРЕДВКЛЮЧЕННЫЕ УСТРОЙСТВА
И КОМПОНОВКА НАСОСОВ ПРИ ПОВЫШ ЕННОМ ГАЗОСОДЕРЖАНИИ НА ВХОДЕ НАСОСА.
При достаточно высоком значении газосодержания на входе насоса параметрысерийноголопастного насоса (подача, развиваемое давление) существенно снижаются. При дальнейшем повышении газосодержания работа насоса становится неустойчивой и характеризуется колебаниями его рабочих параметров: подачи, создаваемого давления и потребляе мой мощности. Колебания параметров насоса приводят к повышению зибрации агрегата, а, следовательно, к низким наработкам. Дальнейшее ювышение газосодержания приведет к срыву подачи насоса.
Для повышения эффективности ПЛН при откачке газожидкостюй смеси (ГЖС) с повышенным газосодержанием и для увеличения :рывного газосодержания имеются следующие направления:
1. Применение на входном участке насоса газосепаратора, позвоиющего большую часть свободного газа отделять и направлять в зарубное пространство.
2.Использование предвключенного устройства —диспергатора, щедназначенного для диспергации ГЖС и доведения смеси до кваигомогенного состояния, при работе на которой лопастной насос извивает такой же напор, как на однородной жидкости.
3.Использование т. н. «конического» насоса, т.е. насоса, состояше-
оиз пакета ступеней различных типов, рассчитанных на разные по- ;ачи, причем ступени на большие подачи помешены на входных учасках насоса, далее по направлению к выходу установлены ступени на [еньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений.
4.Применение входных насосных модулей со ступенями с повыгенным допустимым газосодержанием на входе.
5.1. Состояние вопроса
По каждому из направлений повышения эффективности ПЛН при овышенном газосодержании ГЖС важно знание предыстории, анаиза применения и предполагаемой перспективы.
5.1.1. Газосепараторы
Газосепараторы предназначены для уменьшения объемного соержания свободного газа до допустимого значения для погружного
лопастного насоса. Газосепаратор выполняет свою функцию путем сепарации большей части свободного газа из ГЖС и направления ее в затрубное пространство.
Заводами-изготовителями как отечественными, так и зарубеж ными, выпускаются три типа газосепараторов: гравитационные вихревые и центробежные. Для отделения газа от жидкости в этих газосепараторах используется плавучесть газовых пузырьков под действием гравитационных или центробежных сил. Гравитацион ный газосепаратор имеет наименьший коэффициент сепарации центробежный - наибольший, а вихревой газосепаратор по коэф фициенту сепарации занимает промежуточное положение.
Наиболее эффективной и широко используемой является конс трукция центробежного газосепаратора.
Первый центробежный газосепаратор в РФ был изобретен Ляпковым П. Д., первые промышленные испытания которого были проведены в 1954 г. [200]. Газосепаратор П. Д. Ляпкова представлял собой устройство, состоящее из следующих основных узлов:
1.Вихревая самовсасывающая ступень для создания необходимого избыточного давления при перекачке ГЖС.
2.Завихритель (пропеллерное колесо и направляющий аппарат) для создания вихревого потока.
3.Кольцевое пространство — для разделения фаз.
Этот газосепаратор был недостаточно эффективен в работе. Цент-1 робежный газосепаратор с высоким коэффициентом сепарации бьи! изобретен в РФ позднее [201]. Токопредставителем такого типа ra3oJ сепаратора является широко используемый газосепаратор МН-ГСЛЗ (модуль насосный — газосепаратор Ляпкова)
Газосепаратор типа МН-ГСЛ5 (рис.5.1) состоит из трубного корпу са 1 с головкой 2, основания 3 с приемной сеткой и вала 4 с располо-1 женными на нем деталями.
Вголовке выполнены две группы перекрестных каналов 5,6 для газ^
ижидкости и установлена втулка радиального подшипника 7. В основа нии размешены закрытая сеткой полость с каналами 8 для приема газо-1 жидкостной смеси, подпятник 9 и втулка 10 радиального подшипника.
На валу размешены пята 11, шнек 12, осевое рабочее колесоПо суперкавитирующим профилем лопастей, сепараторы 14 и втулки ра диальных подшипников 15. В корпусе размещены направляющая ре
шетка 16 и гильзы.
|
Рис.5.1 |
Гкзосепаратор типа МН-ГСЛ. |
|
1 - |
корпус; 2 - головка; 3 - |
основание; 4 - |
вал; 5, 6 — перекрестные каналы; |
7 |
] 0 - втулки радиальных подшипников; 8 - |
входные каналы; 9 - подпятник; |
//-п ята; 12 - шнек; 13—осевое колесо; 1 4 - сепарационныебарабаны; / 5 - втул ки радиальных подшипников; 16 —решетка направляющая.
Вэтом газосепараторе необходимый напор ГЖС создается шнеком, сепарация газа из ГЖС —укрупнение пузырьков газа —начинается за лопастями суперкавитирующего осевого колеса, главным образом, за счет больших толщин выходной кромки лопастей колеса (клинового профиля). Сепарация завершается в межлопаточных каналах враща ющегося барабана.
Дальнейшее развитие конструкции российских газосепараторов шло по пути изменения геометрии лопаточной системы осевого коле са и выбора такого расположения лопастей этого колеса относитель но ребер барабана, при котором сепарация газа из ГЖС начиналась в межлопаточных каналах осевого рабочего колеса. Отсюда и название этого колеса —кавернообразующее.
Далее в конструкцию центробежных газосепараторов в РФ были вве дены диспергирующие устройства для диспергации потока ГЖС гру бой дисперсности, направляемого в первые ступени насоса (рис. 5.2) [202,203].
Применяемые в настоящее время российские газосепараторы ха рактеризуются следующим;
—максимально возможное газосодержание на входе колеблется в пределах 40-80%;
—максимально достижимые значения коэффициента сепарации
изменяются в пределах 0,35—0,8 (по испытаниям на модельной жид кости);
догрузке, повторным запускам, что снижает надежность работы всей установки.
4. Как показывает отечественная промысловая практика, газосепаратор в силу характерных конструктивных признаков (враще ние откачиваемой жидкости с содержащимися в них механичес кими примесями на значительной протяженности) или недоста точной доработки конструкции может стать причиной не только отказа, но и расчленения установки. Одна из причин отказа —от сутствие в технической документации ограничения по левой гра нице по подаче при использовании газосепаратора. Дело в том, что при работе газосепаратора на относительно малой подаче, а это может быть при незначительном содержании свободного га за в ГЖС из-за большой обводненности, на периферии входного участка шнека, являющего неотъемлемой частью любого центро бежного газосепарратора, образуются обратные токи, движущиеся от лопастей шнека к входу (рис. 5.3) [204]. Закрутка потока в об ласти обратного течения возрастает со снижением объемной пода чи. Имеющиеся в откачиваемой смеси тяжелые механические час тицы отбрасываются центробежной силой на периферию входного
участка шнека, увлекаются обратными токами, могут изнашивать внутреннюю поверхность гильзы и корпус газосепаратора, что мо жет стать причиной расчленения установки.
5.1.2. Диспергаторы Исходя из того, что газосепаратор не является универсальным
средством эффективной работы УЭЦН в условиях повышенного газосодержания на входе, в последние годы как в зарубежной, так и в отечественной практике начали применяться диспергирующие уст ройства для откачки ГЖС из скважин.
Первые диспергирующие устройства в РФ были разработаны и прошли промысловые испытания еще в 70-е годы [205-207].
В этих диспергаторах рабочими органами являлись ротор и ста тор, в качестве которых использовались соответственно рабочие колеса и направляющие аппараты серийных ЭЦН с некоторыми видоизменениями, например, сквозными осевыми отверстиями.
Авторами этих диспергаторов были выдвинуты принципиально важные положения:
1.Диспергация потока смеси тем выше, чем больше градиент ско рости.
2.Диспергирующие устройства должны быть предназначены не только для диспергации ГЖС, но и для диспергации водонефтяной эмульсии.
Внастоящее время российские производители серийно выпуска ют диспергирующие устройства различных конструкций как в виде отдельных модулей, так и в составе газосепараторов-диспергаторов,
Внастоящее время выпускаемый ООО «Борец» диспергатор яв ляется дальнейшим развитием вышеописанных отечественных дис пергаторов [202], ротор и статор которого по сути являются осевыми рабочими органами (рис. 5.4).
Ксожалению, не имеется никаких опубликованных данных по
результатам лабораторных и промысловых испытаний диспергатора
ООО «Борец» на ГЖС.
Рабочими органами диспергатора ЗАО «Новомет» [203] являют ся ротор-винт 1, статор-втулка 2, причем винт и втулка представ ляют собой рабочие органы т. н. лабиринтного насоса (рис. 5.5). На наружной цилиндрической поверхности винта и на внутренней цилиндрической поверхности втулки выполнены многозаходные,
Рис.5.4. Статор и ротор диспергаторов ОАО «Борец».
противоположно направленные нарезки специального профиля. Подача энергии от винта окружающей жидкости происходит в ре зультате обмена количествами движения жидкости, обтекающей винт, с жидкостью, обтекающей втулку. Ж идкость располагается в ячейках, ограниченных, с одной стороны, двумя нарезками винта, и с другой, двумя нарезками втулки.
Учитывая, что относительное положение выступов нарезок втул ки и винта непрерывно и периодически изменяется, можно прогно зировать значительные градиенты скорости потока ГЖС, проходя-
Рис. 5.5. Статор,ротор и схема движения жидкости в ячейках диспергатора
ЗАО «Новомет».
шей через такие рабочие органы, а, следовательно, можно ожидать интенсивную диспергацию потока смеси.
В результате промысловых исследований было установлено, что насос с испытанным диспергирующим устройством может рабо тать при повышенном газосодержании потока на всасывании (до 65%) без срыва подачи, стабильно, без колебаний параметров.
Концепция диспергирования газожидкостной смеси в погружных лопастных насосах для добычи нефти американскими изготовителя ми была введена в 1995 году [209].
Рис. 5.6 конструкция рабочего колеса ступени устройства AGH фирмы REDA.
Американские производители выпускают следующие диспергиру ющие устройства [210,211]:
—Устройство AGH (Advanced Gas Handling) фирмы REDA (США).
—Устройство Gas Master фирмы Centrilifit (США).
Устройство AGH [210] представляет собой пакет ступеней на бульшую производительность по сравнению с применяемой в насосе ступенью, помещенный в отдельный корпус, а может быть смонти рован в одном корпусе с напорными ступенями насоса. Количество диспергирующих ступеней обычно состоит из 15, а предпочтитель ное количество диспергирующих ступеней 20—40 в зависимости от диаметра насоса, газосодержания, дебита (рис. 5.6).
Основой конструкции диспергирующей ступени является конс трукция высокопроизводительной ступени с рабочим колесом, разгруженным от осевой силы при помощи выполненного у колеса второго, верхнего уплотнения камеры за ведущим диском 1 колеса, в которой давление с помощью отверстий 2 в диске уравновешива ется с давлением у входа в колесо. В диспергирующей же ступени дополнительно введен второй ряд отверстий 3. По мнению авторов, два ряда отверстий позволяет ограниченному количеству жидкости постоянно циркулировать для уменьшения вероятности образова ния газовой пробки на входе в колесо. При этом жидкость, цирку-