Нефтяные и газовые скважины

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Параметры электродвигателей

 

Двигатель включает в себя один или несколько электродвигателей (верхний, средний и нижний мощностью от 63 до 360 кВт) и протектор. Электродвигатель состоит из статора, ротора, головки с токовводом и корпуса.

Статор выполнен из трубы, в которую запрессован магнитопровод, изготовленный из листовой электротехнической стали. Обмотка статора - однослойная  протяжная катушечная. Фазы обмотки  соединены в звезду.

 

Предельная длительно  допускаемая температура обмотки  статора электродвигателей:

для электродвигателей с  диамет-ром корпуса 103 мм -170 °С, остальных электродвигателей - 160 °С.

 

Токоввод - это изоляционная колодка, в пазы которой вставлены кабели с наконечни-ками. В нижней части корпуса электродвигателя расположены пробки. Через отверстия под пробку проводят закачку и слив масла в электродвигатель.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Гидрозащита погружных электродвигателей

 

Гидрозащита предназначена для предотвращения проникновения пластовой жидкости во внутреннюю полость электродвигателя, компенсации изменения объема масла во внутренней полости от температуры электродвигателя и передачи крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса. Разработано два варианта конструкций гидрозащит для двигателей унифицированной серии:

• открытого типа - П92; ПК92; П114; ПК114 и
• закрытого типа - П92Д; ПК92Д; (с диафрагмой) П114Д; ПК114Д.

Гидрозащиту выпускают обычного и коррозионностойкого исполнений.

 

Рис. 5. Гидрозащита открытого (а)  и закрытого (б) типов: А - верхняя  камера; Б - нижняя камера; 1- головка; 2- верхний ниппель; 3- корпус; 4- средний  ниппель; 5- нижний ниппель; 6- основание; 7 - вал; 8 -торцовое уплотнение; 9- соединительная трубка; 10 - диафрагма.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Принцип работы гидрозащиты

 

Основным типом гидрозащиты для комплектации ПЭД принята гидрозащита открытого типа. Ее принцип действия требует применения специальной барьерной жидкости плотностью до 2 г/см³, обладающей физико-химическими свойствами, которые исключают ее перемешивание с пластовой жидкостью скважины и маслом в полости электродвигателя.

Верхняя камера А, рис. 5, заполнена барьерной жидкостью, нижняя Б - диэлектрическим   маслом. Камеры сообщены трубкой. Изменения объемов жидкого диэлектрика в двигателе компенсируются за счет перетока барьерной жидкости в гидрозащите из одной камеры в другую.

В гидрозащитах закрытого  типа применяются   резиновые  диафрагмы, их эластичность компенсирует изменение объема жидкого диэлектрика  в двигателе.

Основные характеристики гидрозащит представлены в таблице. В последние годы ОАО “АЛНАС”  освоил и выпускает новые марки  гидрозащит - МГ-51 и МГ - 54.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Маркировка и обозначения  ПЭД

 

В шифре двигателя ПЭДУСК-125-117ДВ5 - приняты следующие обозначения: ПЭДУ - погружной электродвигатель унифицированный; С - секционный (отсутствие буквы - несекционный); К - коррозионностойкий (отсутствие буквы - нормальное); 125 - мощность, кВт; 117 - диаметр корпуса, мм; Д - шифр модернизации гидрозащиты (отсутствие буквы - основная модель); В5 - климатическое исполнение и категория размещения.

В шифре электродвигателя ЭДК45-117В приняты следующие обозначения: ЭД - электродвигатель; К - коррозионностойкий (отсутствие буквы - нормальное исполнение); 45 - мощность, кВт; 117 - диаметр корпуса, мм; В - верхняя секция (отсутствие буквы - несекционный, С - средняя секция, Н - нижняя секция).

В шифре гидрозащиты ПК92Д приняты следующие обозначения: П - протектор; К - коррозионностойкая (отсутствие буквы - исполнение нормальное); 92 - диаметр корпуса в мм; Д - модернизация с диафрагмой (отсутствие буквы - основная модель с барьерной жидкостью).

Пуск, управление работой  двигателя и его защита при  аварийных режимах осуществляются специальными комплектными устройствами.

Пуск, управление работой  и защита двигателя мощностью 360 кВт с диаметром корпуса 130 мм осуществляются комплектным тиристорным преобразователем.

Электродвигатели   заполняются  маслом МА-ПЭД с пробивным напряжением  не менее 30 кВ.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Устройства комплектные  серии ШГС 5805

 

Устройства   предназначены  для управления и  защиты  погружных  электронасосов   добычи нефти  с двигателями серии ПЭД (в том числе со встроенной термоманометрической системой) мощностью 14 - 100 кВт и напряжением до 2300 В переменного тока.

В шифре устройства ШГС5805-49АЗУ1 приняты следующие обозначения:

• ШГС5805 - обозначение серии (класс, группа, порядковый номер устройства);
• 4 - номинальный ток силовой цепи до 250 А;
• 9 - напряжение силовой цепи до 2300 В;
• А - модификация для наружной установки (Б - для встраивания в КТППН, Т - с термоманометрической системой);
• 3 - напряжение цепи управления 380 В;
• У - климатическое исполнение для умеренного климата (ХЛ - для холодного климата);
• 1 - категория размещения для наружной установки (3.1 - для встраивания в КТППН).

 

Устройства ШГС5805 по функциональному  назначению являются станциями управления. Начиная с 1999 г. ОАО «АЛНАС» выпускает  УЭЦНМ, комплектуемые новыми станциями  управления - СУА, которые прошли промышленные испытания более, чем в 15 НГДУ. Новые  станции СУА снабжены более совершенной  термоманометрической системой - СКАД-2.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Функции станции управления

 

Устройства ШГС5805 обеспечивают:

1. Включение и отключение  электродвигателя насосной установки.

2. Работу электродвигателя  установки в “ручном” и “автоматическом”режимах.  При этом в “автоматическом”  режиме обеспечивается:

• автоматическое включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени от 2,5 до 60 мин при подаче напряжения питания;
• автоматическое повторное включение электродвигателя после его отключения защитой от недогрузки с регулируемой выдержкой времени от 3 до 1200 мин;
• возможность выбора режима работы с автоматическим повторным включением после срабатывания защиты от недогрузки или без автоматического повторного включения;
• возможность выбора режима работы с защитой от турбинного вращения двигателя;
• блокировка запоминания срабатывания защиты от перегрузки при отклонении;
• автоматическое повторное включение электродвигателя с регулируемой выдержкой времени при появлении от термоманометрической системы сигнала на включение при достижении средой, окружающей электродвигатель, давления, соответствующего заданному максимальному значению.

3. Управление установкой  с диспетчерского пункта.

4. Управление установкой  от программного устройства.

5. Управление установкой  в зависимости от давления  в трубопроводе по сигналам  контактного манометра.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Функции станции управления

 

Устройства обеспечивают функции защиты, сигнализации и измерения:

1. Защиту от короткого  замыкания в силовой цепи напряжением  380 В.

2. Защиту от перегрузки  любой из фаз электродвигателя  с выбором максимального тока.

3. Защиту от недогрузки  при срыве подачи по сигналу,  характеризующему загрузку установки,  с выдержкой времени на срабатывание  защиты не более 45 с. 

4. Непрерывный контроль  сопротивления изоляции системы  “погружной электродвигатель -  кабель” с уставкой сопротивления  30 кОм на отключение без  выдержки времени.

5. Сигнализацию состояния  установки с расшифровкой причины  отключения.

6. Наружную световую  сигнализацию об аварийном отключении   установки   (кроме  ШГС5805-49БЗХЛ3.1),    при этом лампа в светильнике  должна быть 40 или 60 Вт.

7. Отключение установки  при появлении от термоманометрической  системы сигнала на отключение  в результате превышения температуры  электродвигателя (только для  UirC5805-49T3VI ).

8. Отключение электродвигателя  при появлении от термоманометрической  системы сигнала на отключение  в результате достижения средой,  окружающей электродвигатель, давления,  соответствующего заданному минимальному  значению (только для ШГС5805-49ТЗУ1).

9. Индикацию текущего  значения давления среды, окружающей  электродвигатель (только для  UirC5805-49T3VI).

10. Индикацию числа отключений  установки. 

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Рис. 11.4. Арматура устья скважины, оборудованной ПЦЭН

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Рис. 11.5. Установка погружного центробежного насоса на кабель-канате:

1  -  шлипсовый  пакер; 2  -  приемная сетка;  3  -  клапан; 4  -   посадочные кольца; 5  -   обратный клапан, 6  -  насос;  7  -  ПЭД; 8  -  штекер;  9  -  гайка; 10  -   кабель; 11  -  оплетка кабеля;  12  -  отверс

 

Рис. 11.2. Типичная характеристика погружного центробежного насоса

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Рис. 11.6. Рабочие характеристики погружного центробежного насоса ЭЦНБ5А 250-1050, спускаемого на кабеле канате: Н  -  напорная характеристика; N - потребляемая мощность; η - коэффициент  полезного действия

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Определение глубины подвески ПЦЭН

• Глубина подвески насоса определяется:
• 1) глубиной динамического уровня жидкости в скважине Н_^д при отборе заданного количества жидкости;
• 2) глубиной погружения ПЦЭН под динамический уровень Н_^п, минимально необходимой для обеспечения нормальной работы насоса;
• 3) противодавлением на устье скважины Р_^у, которое необходимо преодолеть;
• 4) потерями напора на преодоление сил трения в НКТ при движении потока h_^тр;
• 5) работой выделяющегося из жидкости газа Н_^г, уменьшающего необходимый суммарный напор.

    Таким образом, можно записать

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Здесь Q^н и Q^в - дебит товарной нефти и воды, м³/сут; b^н и b^в - объемные коэффициенты нефти и воды для средних термодинамических условий, существующих в НКТ; f - площадь сечения нкт

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Для согласования H(Q) характеристики ЭЦН с условиями скважины строится так называемая напорная характеристика скважины

 

Рис. 11.7. Напорные характеристики скважины:

1  -  глубина (от  устья) динамического уровня,  2  -  необходимый напор  с учетом давления на устье,  3  -  необходимый напор  с учетом сил трения, 4   -  результирующий напор с  учетом “газлифтного эффекта”

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Рис. 11.8. Согласование напорной характеристики скважины (1) с Н(Q), характеристикой ПЦЭН (2), 3  -  линия к. п. д.

Перейти на первую страницу

 

Эксплуатация нефтяных и  газовых скважин

 

Эксплуатация скважин  с помощью ПЦЭН

 

Рис. 11.9. Согласование напорной характеристики скважины и ПЦЭН путем  снятия ступеней