книги / Нефтепромысловое оборудование

новка; Э — привод от погружного электродвигателя; В — вин­ товой; Н — насос; 5 — группа насоса для колонны обсадных труб диаметром 146 мм с минимальным внутренним диаметром 121,7 мм; 16, 25, 63, 100, 200 — подача, м8/сут; 900, 1000, 1200 — напор м; А — для жидкости температурой до 30 °С; Б — для жидкости температурой от 30 до 50 °С; В — для жидкости тем­ пературой от 50 до 70 °С; Г —для жидкости температурой от 50 до 70 °С или вязкостью 6- Ю-4—1 • 10-3 мг/с; А1 —для жид­

поставки установка посылается заказчику в исполнении А, в ва­ рианте ВПОО (ВП00 — вариант поставки в районы с умеренным климатом; ВП01 — вариант поставки в районы с холодным кли­ матом).

Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса (рис. 4.6) состоит из насоса 5, электродвигателя с гидрозащи­ той 7, комплектного устройства 2, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода 6. В состав установок с подачами 63, 100 и 200 м3/сут входит еще и трансформатор 1, так как двигатели этих установок рассчитаны соответственно на напря­ жение 700 и 1000 В.

Насос и двигатель с гидрозащитой спускаются в скважину на насосно-компрессорных трубах 4.

Электроэнергия от трансформатора и комплектного устрой­ ства, расположенных на поверхности земли, подается к электро­ двигателю по специальному бронированному кабелю, который крепится к трубам специальными поясами 3.

Все погружные винтовые электронасосы выполнены по од­ ной и той же схеме с двумя рабочими органами (табл. 4.14). Преимущества этой схемы:

при одном и том же поперечном габарите насоса получа­ ется удвоенная подача;

рабочие органы гидравлически взаимно уравновешены, что исключает передачу значительных осевых сил на основание насоса и пяту электродвигателя.

Погружной винтовой насос (рис. 4.7) состоит из следующих основных узлов и деталей: пусковой кулачковой муфты центро­ бежного типа 9, основания с приводным валом 8, сетчатых фильтров 3, установленных на приеме насоса, рабочих органов с правыми и левыми обоймами и винтами 6 и 4, двух эксцентри­ ковых шарнирных муфт 5 и 7, предохранительного клапана 2 и шламовой трубы /.

В основном все эти узлы и детали унифицированы и приме­ няются, за некоторым исключением, во всех насосах одни и те же.

изготавливают из титанового сплава ОТ-4, а в насосах с пода­ чами 16 и 25 м3/сут— из стали марки 40Х.

Для обойм используется специальная резина марки 2Д-405, имеющая высокие физико-механические свойства.

Остальные ответственные детали насосов изготавливают из нержавеющей стали марок 95X18 н легированной стали марки 12ХНЗА. В основании насосов применяется высокопрочный силицированный графит марки СГ-П. Для защиты от коррозии и повышения износостойкости рабочая поверхность винтов по­ крыта слоем хрома.

В комплект обязательной поставки входит погружной насос­ ный агрегат, состоящий из насоса и электродвигателя с гидро­ защитой, кабель на металлическом барабане, кожух и пояс для защиты и крепления кабеля к трубам, станция управления, трансформатор (для установок с подачами 16 и 25 м8/сут транс­ форматор не требуется, так как погружной двигатель для этих установок рассчитан на напряжение 350 В).

Запуск электродвигателя осуществляется через станцию уп­ равления.

При работе установки крутящий момент от электродвига­ теля через вал протектора гидрозащиты, пусковую муфту и экс­ центриковые муфты насоса передается рабочим винтам.

Жидкость через сетчатые фильтры засасывается одновре­ менно верхней и нижней винтовыми парами. Две пары рабочих органов работают параллельно и создают напор, необходимый для подъема жидкости на поверхность.

Подача насоса равна сумме подач двух рабочих пар, а на­ пор насоса — напору каждой рабочей пары.

Погружные винтовые электронасосы однотипны и выпол­ нены по одной и той же конструктивной схеме с двумя рабо-

Рис. 4.7. Насос винтовой погружной

чими органами (геликсоидальные роторы с правым и левым направлениями спирали), в результате чего во время работы они взаимно гидравлически разгружаются и тем самым пред­ охраняют опоры пяты и подшипники от дополнительных осевых усилий. По принципу действия они относятся к объемным, а по способу сообщения энергии жидкости — к ротационным. Один насос отличается от другого только размерами рабочих орга­ нов, а все остальные узлы и детали взаимозаменяемые и уни­ фицированы, что облегчает их серийное производство, эксплуа­ тацию и ремонт.

Погружные винтовые насосы имеют ряд специфических уз­ лов и деталей: пусковую и эксцентриковые муфты, клапан и шламовую трубу (см. рис. 4.7).

Пусковая муфта соединяет валы протектора и насоса и обес­ печивает с помощью выдвижных кулачков пуск насоса при до­ стижении ротором электродвигателя частоты вращения, соот­ ветствующей максимальному крутящему моменту. Кроме того, муфта защищает насос от обратного вращения.

В насосе имеются две эксцентриковые муфты: одна располо­ жена между винтами, другая — между нижним винтом и валом основания. Каждая муфта состоит из двух универсальных шар­ ниров, что позволяет винтам в обоймах совершать сложное планетарное вращение.

Предохранительный поршеньково-золотниковый клапан на­ ходится над насосом и состоит из корпуса, золотника и седла с поршнем. Клапан защищает насос от сухого трения и повы­ шенного давления и осуществляет заполнение и слив жидкости из НКТ при спуско-подъемных операциях. При нормальном ра­ бочем давлении и подаче клапан направляет поток откачивае­ мой жидкости по колонне труб на поверхность.

При недостаточном притоке жидкости из пласта или содер­ жании в ней большого количества газа клапан перепускает жидкость из напорной линии обратно в скважину.

Шламовая труба предохраняет насос от засорения круп­ ными частицами примесей и выполняет роль отстойника.

Каждый рабочий орган насоса состоит из резино-металли­ ческой двухзаходной обоймы и однозаходного винта. Шаг обоймы в 2 раза больше, чем шаг винта.

Винты вращаются вокруг своей оси, кроме того оси винтов совершают планетарное движение в обратном направлении.

Имеющееся между винтом и обоймой пространство ограни­ чивается контактной уплотняющей линией так, что всасываю­ щая полость отделена от нагнетательной как в неподвижном состоянии, так и в любой момент вращения винта в обойме. Винт, вращаясь в обойме, совершает сложное планетарное дви­ жение. За один оборот винта замкнутые полости, имеющие вин­ тообразную форму, перемещаются с заключенной в них жид­

костью на один шаг обоймы в осевом направлении в сторону нагнетания. При вращении винта непрерывно открываются и закрываются полости, образуемые винтом и обоймой.

При этом сумма заполненных жидкостью выходных площа­ дей поперечного сечения винта с обоймой остается постоянной и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте вращения винта. Жидкость перекачивается практически без пульсации, не создавая стойкой эмульсии из нефти с водой.

Жидкость поступает одновременно в левый и правый ор­ ганы насоса через приемные сетки-фильтры. В камере между винтами потоки соединяются, и, следуя дальше по кольцевому каналу между корпусом насоса и верхней обоймой, жидкость через предохранительный клапан поступает в напорную ли­ нию.

Подвижные детали насоса (два рабочих винта и приводной вал) соединены в гибкую систему двумя эксцентриковыми муф­ тами.

Неподвижные части рабочих органов (обоймы совместно с основанием и корпусами) образуют жесткую систему — труб­ чатый корпус насоса.

Гибкая внутренняя связь подвижных частей рабочих органов позволяет винтам самоустанавливаться в обоймах. Рабочие винты вращаются эксцентрично относительно оси насоса, по­ этому для уравновешивания возникающих при вращении цен­ тробежных сил их при помощи эксцентриковых муфт смещают от оси насоса в диаметрально противоположные стороны на величину их эксцентриситетов. Остающийся неуравновешенным момент от пары этих центробежных сил, действующих в проти­ воположные стороны, создает некоторую вибрацию установки, которая улучшает наполнение рабочих органов особенно вяз­ кими жидкостями.

При перекачке жидкостей повышенной вязкости снижаются перетоки через уплотняющую контактную линию между винтом и обоймой. Поэтому характеристики винтового насоса при пе­ рекачке вязких жидкостей лучше, чем при перекачке воды.

Рабочие органы винтовых насосов изготавливают с различ­ ными натягами и зазорами, учитывающими их тепловое расши­ рение в скважинах.

Приводом винтовых насосов служит погружной электродви­ гатель (рис. 4.8). Электродвигатель трехфазный, асинхронный, короткозамкнутый, четырехполюсный, погружной, маслонапол­ ненный. Исполнение двигателя вертикальное, со свободным кон­ цом вала, направленным вверх. Номинальный режим работы

Рис. 4.8. Электродвигатель четырехполюсный;

/ — опора осевая; 2 — головка; $ — корпус подшипника верхнего; 4 — статор; 5 ~ ротор; $ — подшипник промежуточный: 7 — корпус подшипника нижнего,; 8 — основание; Р — фильтр: 10 —■клапан перепускной