Основные узлы УЭЦН и их
конструктивные особенности.
Погружные центробежные электронасосы (ПЦЭН) - это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем специальной конструкции (ПЭД).
Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотрансформатора или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно-измерительная аппаратура и автоматика.
ПЦЭН опускается в скважину под расчетный динамический уровень обычно на 150 - 300 м. Жидкость подается по НКТ, к внешней стороне которых прикреплен специальными поясками электрокабель. В насосном агрегате между самим насосом и электродвигателем имеется промежуточное звено, называемое протектором или гидрозащитой.
Установка ПЦЭН (рис.) включает
- маслозаполненный электродвигатель ПЭД 1;
- звено гидрозащиты или протектор 2;
- приемную сетку насоса для забора жидкости 3;
- многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН 4;
- НКТ 5;
- бронированный трехжильный электрокабель 6;
- пояски для крепления кабеля к НКТ 7;
- устьевую арматуру 8;
- барабан для намотки кабеля при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9;
- трансформатор или автотрансформатор 10;
- станцию управления с автоматикой 11
- компенсатор 12.
Погружной центробежный электронасос (ПЭЦН) — многоступенчатый, секционный. Каждая
ступень состоит из направляющего аппарата и рабочего колеса, насаженного на общий вал всех
ступеней секции (или блока). Рабочие колеса закреплены на валу общей шпонкой и имеют скользящую посадку, а
направляющие аппараты — в корпусе насоса, представляющем собой трубу диаметром от 92 до
114 мм. Число ступеней может достигать 400. Каждая из них в зависимости от диаметра
корпуса насоса развивает напор (при работе на воде) от 3,8 до 6,8 м. Во время
вращения колес напор преобразуется в давление, развиваемое насосом, определяемое
числом ступеней
и частотой вращения рабочих колес, диаметром насоса и некоторыми другими
факторами.
Погружной
электродвигатель (ПЭД) — асинхронный электродвигатель
трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, имеет специальную конструкцию вертикального
исполнения,
позволяющую спускать его в скважины. При диаметре корпуса 103—130 мм длина ПЭД
достигает 8 м и более, что объясняется возможностью увеличения мощности в основном лишь за счет
его длины. Поэтому строение ротора и статора секционное. Вал двигателя
центрируется в радиальных подшипниках, укрепленных между секциями статора.
П р о т е к т о р — устройство, позволяющее
предохранять полость маслозаполненного электродвигателя от
проникновения пластовой воды и нефти. Полость двигателя соединена
с мешком, наполненным трансформаторным маслом, который при погружении
в скважину через специальный обратный клапан подвергается воздействию давления
скважинной жидкости (гидрозащита Г). В результате масло вдоль
зазоров вала проникает в ПЭД. В этом случае давление в
полости двигателя до полного расхода масла оказывается равным
внешнему давлению (в кольцевом пространстве скважины). В гидрозащитах
типа ГД турбинка на валу протектора создает некоторое избыточное
давление внутри резинового мешка с маслом.
К о м п е н
с а т о р — устройство для регулирования объема масла в ПЭД, которое расширяется
вследствие значительного нагрева двигателя во
время эксплуатации. Трансформаторное масло
перетекает в эластичный элемент, который, расширяясь, вытесняет через отверстие
в корпусе скважинную жидкость, находящуюся
между корпусом компенсатора и маслонаполненным элементом. При охлаждении ПЭД масло сжимается и под давлением скважинной жидкости, попадающей
через отверстие в компенсатор, из
эластичного элемента перетекает в
полость ПЭД.
С т а н ц и
я у п р а в л е н и я обеспечивает: контроль и регулирование
работы установки, автоматическое включение и выключение ее в
зависимости от давления в коллекторе, отключение при коротких
замыканиях и перегрузке двигателя, автоматическое поддержание
заданного периода накопления и откачки жидкости при периодической
эксплуатации скважины, запуск установки и др. Питание ПЭД осуществляется через
трансформаторы, регулирующие рабочее напряжение.