В системе нефтедобычи при
механизированной эксплуатации скважин наряду с насосной штанговой и газлифтной
эксплуатацией широкое применение находят погружные бес штанговые насосы. К их
числу относят погружные центробежные и винтовые электронасосы, электродиафрагменные
и гидропоршневые насосы.
Установки погружных центробежных электронасосов УЭЦНМ
широко применяют для эксплуатации нефтяных скважин, особенно высокодебитных,
обводнённых, глубоких и наклонных. Добычные возможности этих установок значительно
выше, чем штанговых, так как отсутствует колонна штанг между насосом и
приводом, что позволяет передавать погружному насосу значительно большие
мощности.
УЭЦН
состоит из погружного электронасосного агрегата, который объединяет
электродвигатель с гидрозащитой и насос, кабельной линии, спускаемой в скважину
на подъёмных насосно-компрессорных трубах, оборудования устья типа АУЭ или
крановой фонтанной арматуры АФК1Э-65Х14 ,наземного электрооборудования-
трансформаторной комплектной подстанции КТППН.
Насосный агрегат откачивает пластовую жидкость из скважины и подаёт её
на поверхность по колонне насосно-компрессорных труб. Кабель в сборе,
обеспечивающий подвод электроэнергии к электродвигателю, крепится к
гидрозащите, насосу и насосно-компрессорным трубам металлическими поясами,
входящими в состав насоса. Погружной насос, электродвигатель и гидрозащита
соединяются между собой фланцами и шпильками. Валы насоса, двигателя и
протектора имеют на концах шлицы и соединяются шлицевыми муфтами. Кабель в
сборе с двигателем соединяется при помощи муфты кабельного ввода. Оборудование
устья скважины обеспечивает подвеску колонны НКТ с насосным агрегатом и кабелем
в сборе на фланце обсадной колонны, герметизацию затрубного пространства, отвод
пластовой жидкости в выкидной трубопровод. Комплектная трансформаторная
подстанция преобразует напряжение промысловой сети до значения оптимального
напряжения на зажимах электродвигателя с учётом потерь напряжения в кабеле и
обеспечивает управление работой насосного агрегата установки и её защиту при
аномальных режимах. Подключательный выносной пункт предназначен для
предупреждения прохождения газа по кабелю в КТППН. Обратный клапан служит для
предотвращения обратного вращения ротора насоса под воздействием столба
жидкости в колонне НКТ при остановках и облегчения повторного запуска насосного
агрегата. Спускной клапан предназначен для слива жидкости из колонны НКТ при
подъёме насосного агрегата.
Важнейшим фактором для оптимальной работы УЭЦН является правильный
подбор УЭЦН к скважине. При подборе УЭЦН к скважине руководствуются паспортной
характеристикой насоса - зависимостями напора, потребляемой мощности и
коэффициента полезного действия от подачи насоса. Вероятная характеристика
работы насоса в конкретной скважине может существенно отличаться от паспортной
вследствие качества изготовления насоса, отличия вязкости откачиваемой жидкости
от вязкости воды и наличия в продукции скважины свободного газа. Расчёт подбора
базируется на следующей информации по скважине: о фактическом коэффициенте
продуктивности скважины( по данным гидродинамических исследований),
инклиномограммы обсаженного ствола скважины, газовом факторе, давлениях-
пластовом, насыщения и в системе нефтесбора. Результатами расчёта подбора
являются: максимальный наружный диаметр установки и глубина спуска, расчётный
динамический уровень, максимальный темп набора кривизны в зоне спуска и на
участке подвески УЭЦН, а также особые условия эксплуатации- температура
жидкости в зоне подвески, расчётное процентное содержание свободного газа на
приёме насоса, мехпримеси, соли, наличие углекислого газа и сероводорода в
откачиваемой жидкости.
В
зависимости от поперечного размера погружного электронасосного агрегата
установки подразделяются на группы 5, 5А, 6. С диаметром соответственно 92,
103, и 114мм. Они предназначены для эксплуатации скважин с внутренним диаметром
эксплуатационной колонны соответственно не менее 121,7;130;144,3мм. Установки
имеют два исполнения - обычное и антикоррозионностойкое. Пример условного
обозначения - УЭЦНМ5-125-1200, где У- установка, Э- привод от погружного
двигателя, Ц- центробежный, Н- насос, М- модульный, 5- группа насоса, 125-
подача, м3/сут, 1200- напор,м. Для установок коррозионностойкого исполнения добавляют
букву “К”.
Максимальная концентрация сероводорода составляет:
для
установок обычного исполнения - 0,001% (0,01г/л)
для
установок коррозионностойкого исполнения - 0,125%
(1,25г/л)
Температура
перекачиваемой жидкости в зоне работы
погружного агрегата не более 90гр С.
Максимальное содержание попутной воды - 99%.
Максимальное объёмное содержание свободного газа у
основания двигателя - 25%, для установок с модулями
насосными- газосепараторами- 55%.
В
таблице № 2 показана комплектация УЭЦНМ по типоразмерам, завода “АЛНАС” -
лидера на российском рынке производителей электропогружных установок.
С
целью увеличения дебита и высоты подъёма, уменьшения металлоёмкости УЭЦН были
разработаны беструбные конструкции с применением грузонесущего кабель-каната. В
этом случае УЭЦН спускается в скважину на кабель-канате и сажается в седло
шлипсового пакера. Жидкость подаётся по обсадной колонне на поверхность.