Désignation uetsn de la production nationale. Objet et dispositif
Le plus largement utilisé dans la pratique de l'installation de pompes centrifuges électriques.
Les installations de pompes centrifuges submersibles sont conçues pour pomper
L'ESP comprend : les équipements terrestres et souterrains.
L'équipement souterrain comprend : - le montage de la centrifugeuse électrique ; - chaîne de pompage et câble.
L'équipement de surface comprend l'équipement de tête de puits, la station de contrôle et le transformateur.
Riz. 1. 1 - moteur; 2 - câble ; 3 - hydroprotection; 4 - pompe ESP 5.6 - clapets anti-retour et de vidange ; 7 - équipement de tête de puits ; 8 - autotransformateur; 9 - poste de contrôle ; 10 - tubes ; 11 - module d'aspiration.
Principe d'opération: La centrifugeuse électrique est descendue dans le puits sur la tubulure. Il se compose de trois parties principales situées sur un arbre vertical : une pompe centrifuge à plusieurs étages, un moteur électrique (EM) et un protecteur qui protège le moteur électrique de la pénétration de liquide et assure une lubrification à long terme de la pompe et du moteur. Le courant pour alimenter le moteur électrique est fourni par un câble plat à trois conducteurs, qui est abaissé avec le tube de production et fixé à ceux-ci avec de fines pinces en fer (courroies).
Le transformateur est conçu pour compenser la chute de tension dans le câble alimentant le SEM. Avec l'aide de la station de contrôle, le contrôle manuel du moteur est effectué, arrêt automatique l'unité lorsque l'alimentation en liquide est interrompue, la protection zéro, la protection contre les surcharges et l'arrêt de l'unité en cas de courts-circuits. Pendant le fonctionnement de l'unité, la pompe à courant centrifuge aspire le liquide à travers un filtre installé à l'entrée de la pompe et le pompe à travers les tuyaux de la pompe jusqu'à la surface. En fonction de la pression, c'est-à-dire hauteurs de levage de liquide, pompes avec numéro différent pas.
28. Autres types de pompes sans tige
pompe à vis - pompe submersible entraînée par un moteur électrique ; le liquide dans la pompe se déplace en raison de la rotation de la vis du rotor. Les pompes de ce type sont particulièrement efficaces lors de l'extraction des huiles à haute viscosité des puits.
Hydropiston pompe est une pompe submersible entraînée par le débit de fluide fourni au puits depuis la surface de l'unité de pompage. Dans le même temps, deux rangées de tuyaux concentriques d'un diamètre de 63 et 102 mm sont descendues dans le puits. La pompe est descendue dans le puits à l'intérieur d'une conduite de diamètre 63 mm et est plaquée contre la selle d'atterrissage située à l'extrémité de cette conduite par la pression du fluide. Le liquide provenant de la surface entraîne le piston du moteur, et avec lui le piston de la pompe. Le piston de la pompe pompe le fluide hors du puits et, avec le fluide de travail, le refoule à travers l'espace annulaire jusqu'à la surface.
pompe à membrane - une pompe volumétrique, dans laquelle le changement de volume de la chambre de pompage se produit en raison de la déformation de l'une de ses parois, réalisée sous la forme d'une plaque élastique - un diaphragme. En raison du fait que les pièces mobiles du mécanisme d'entraînement D. n. n'ont pas de contact avec le milieu pompé, D. n. il est également utilisé pour le pompage de liquides contaminés par des abrasifs mécaniques. impuretés. Les diaphragmes sont en caoutchouc (y compris renforcé) et autres matériaux élastiques, ainsi qu'en alliages inoxydables. Ils se présentent sous la forme (principalement) de plaques ondulées ou de soufflets.
Installations de pompes centrifuges submersibles conçu pour être pompé
puits de pétrole, y compris le fluide de réservoir incliné contenant
le pétrole, l'eau et le gaz, et les impuretés mécaniques. Selon quantité
divers composants contenus dans le liquide pompé, pompes
les installations ont l'exécution de la résistance habituelle et accrue à la corrosion et à l'usure.
L'équipement au sol comprend un poste de contrôle, un autotransformateur, un tambour avec un câble électrique et des raccords de tête de puits.
L'équipement électrique, selon le schéma d'alimentation actuel, comprend soit un poste de transformation complet pour pompes submersibles (KTPPN), soit un poste de transformation (TP), un poste de commande et un transformateur.
L'électricité du transformateur (ou de KTPPN) au moteur submersible est fournie par une ligne de câble, qui se compose d'un câble d'alimentation au sol et d'un câble principal avec une rallonge. La connexion du câble de terre avec le câble principal de la ligne de câble est effectuée dans une boîte à bornes, qui est installée à une distance de 3 à 5 mètres de la tête de puits.
Le site d'implantation des équipements électriques au sol est protégé des inondations en période de crue et est déneigé en période hivernale et devrait avoir des entrées qui vous permettent de monter et de démonter librement l'équipement. La responsabilité de l'état de fonctionnement des sites et de leurs accès incombe au CDNG.
poste de contrôle
À l'aide de la station de contrôle, le contrôle manuel du moteur est effectué, l'arrêt automatique de l'unité lorsque l'alimentation en liquide est interrompue, la protection zéro, la protection contre les surcharges et l'arrêt de l'unité en cas de court-circuit. Pendant le fonctionnement de l'unité, la pompe à courant centrifuge aspire le liquide à travers un filtre installé à l'entrée de la pompe et le pompe à travers les tuyaux de la pompe jusqu'à la surface. En fonction de la pression, c'est-à-dire hauteurs de levage de liquide, des pompes avec un nombre différent d'étages sont utilisées. Un clapet anti-retour et de vidange est installé au-dessus de la pompe. Le clapet anti-retour sert de maintien dans la tubulure, ce qui facilite le démarrage du moteur et le contrôle de son fonctionnement après le démarrage. Pendant le fonctionnement, le clapet anti-retour est en position ouverte par pression par le bas. Une vanne de vidange est installée au-dessus de la vanne de retour et est utilisée pour drainer le fluide du tube lorsqu'il remonte à la surface.
autotransformateur
Un transformateur (autotransformateur) est utilisé pour augmenter la tension de 380 (réseau de terrain) à 400-2000 V.
Les transformateurs sont refroidis à l'huile. Ils sont conçus pour fonctionner à l'extérieur. Sur le côté haut des enroulements des transformateurs, cinquante prises sont réalisées pour fournir la tension optimale au moteur électrique, en fonction de la longueur du câble, de la charge du moteur électrique et de la tension du secteur.
La commutation des prises s'effectue avec le transformateur complètement déconnecté.
Le transformateur se compose d'un circuit magnétique, d'enroulements haute tension et basse tension, d'un réservoir, d'un couvercle avec entrées et d'un détendeur avec sécheur d'air.
La cuve du transformateur est remplie d'huile de transformateur ayant une tension de claquage d'au moins 40 kW.
Sur les transformateurs d'une puissance de 100 à 200 kW, un filtre à thermosiphon est installé pour nettoyer l'huile de transformateur des produits vieillissants.
Monté sur le couvercle du réservoir :
Entraînement du changeur de prises à enroulement HT (un ou deux);
Thermomètre à mercure pour mesurer la température couches supérieures huiles;
Entrées amovibles de HT et BT, permettant le remplacement des isolateurs sans soulever la pièce à enlever ;
Expander avec jauge à huile et sécheur d'air ;
Boîtier métallique pour protéger les entrées de la poussière et de l'humidité.
Un sécheur d'air avec un joint d'huile est conçu pour éliminer l'humidité et nettoyer la pollution de l'air industriel de l'air entrant dans le transformateur lors des fluctuations de température du niveau d'huile.
Raccords de tête de puits
Les raccords de tête de puits sont conçus pour détourner les produits du puits vers la conduite d'écoulement et sceller l'espace annulaire.
Les raccords de tête de puits du puits préparé pour le lancement de l'ESP sont équipés de manomètres, d'un clapet anti-retour sur la ligne reliant l'espace annulaire à la décharge, d'une chambre d'étranglement (si technologiquement faisable) et d'un tuyau de dérivation pour la recherche. La responsabilité de la mise en œuvre de ce paragraphe incombe à la CDNG.
Les ferrures de la tête de puits, outre les fonctions assurées par tous les modes de production, doivent assurer l'étanchéité de la tige polie alternative s'y déplaçant. Ce dernier est une liaison mécanique entre le train de tiges et la tête de l'équilibreur SK.
Les raccords de tête de puits, collecteurs et conduites d'écoulement, qui ont une configuration complexe, compliquent l'hydrodynamique de l'écoulement. L'équipement de fond situé en surface est relativement accessible et relativement facile à nettoyer des dépôts, principalement par des méthodes thermiques.
Les raccords de tête de puits à travers lesquels l'eau est pompée dans la formation sont soumis à des tests hydrauliques de la manière établie pour les raccords d'arbre de Noël.
Équipement ESP souterrain
L'équipement souterrain comprend des tubes, une unité de pompage et un câble armé éclectique.
Les pompes centrifuges pour pomper du liquide à partir d'un puits ne sont pas fondamentalement différentes des pompes centrifuges conventionnelles utilisées pour pomper des liquides à la surface de la terre. Cependant, les petites dimensions radiales, dues au diamètre des colonnes de tubage dans lesquelles les pompes centrifuges sont descendues, les dimensions axiales pratiquement illimitées, la nécessité de surmonter les hautes chutes et le fonctionnement de la pompe à l'état immergé ont conduit à la création d'unités de pompage centrifuges. d'une conception spécifique. Extérieurement, ils ne sont pas différents d'un tuyau, mais la cavité interne d'un tel tuyau contient un grand nombre de pièces complexes qui nécessitent une technologie de fabrication parfaite.
Les pompes électriques centrifuges submersibles (PTSEN) sont des pompes centrifuges à plusieurs étages avec jusqu'à 120 étages dans une unité, entraînées par un moteur électrique submersible de conception spéciale (SEM). Le moteur électrique est alimenté depuis la surface par de l'électricité fournie via un câble à partir d'un autotransformateur élévateur ou d'un transformateur à travers un poste de contrôle, dans lequel sont concentrés tous les équipements de contrôle et de mesure et d'automatisation. Le PTSEN est abaissé dans le puits sous le niveau dynamique calculé, généralement de 150 à 300 m.Le fluide est alimenté par le tube, sur le côté extérieur duquel un câble électrique est attaché avec des courroies spéciales. Dans le groupe motopompe entre la pompe elle-même et le moteur électrique se trouve une liaison intermédiaire appelée protecteur ou protection hydraulique. L'installation PTSEN (Figure 3) comprend un moteur électrique à bain d'huile SEM 1 ; lien de protection hydraulique ou protecteur 2 ; grille d'aspiration de la pompe d'admission de fluide 3 ; pompe centrifuge multicellulaire ПЦЭН 4; tube 5 ; câble électrique tripolaire blindé 6; des courroies pour attacher le câble à la tubulure 7 ; raccords de tête de puits 8 ; un tambour pour enrouler un câble lors du déclenchement et stocker une certaine réserve de câble 9 ; transformateur ou autotransformateur 10 ; poste de commande avec automatisme 11 et compensateur 12.
La pompe, le protecteur et le moteur électrique sont des unités séparées reliées par des goujons boulonnés. Les extrémités des arbres ont des connexions cannelées, qui sont jointes lors de l'assemblage de l'ensemble de l'installation. S'il est nécessaire de soulever du liquide de grandes profondeurs, les sections PTSEN sont reliées les unes aux autres de sorte que le nombre total d'étages atteigne 400. Le liquide aspiré par la pompe passe séquentiellement à travers tous les étages et quitte la pompe avec une pression égale à la résistance hydraulique externe.
Figure 3 - Schéma général de l'équipement du puits avec une installation de pompe centrifuge submersible
UTSEN se distingue par une faible consommation de métal, une large gamme de caractéristiques de performance, tant en termes de pression que de débit, un rendement suffisamment élevé, la possibilité de pomper de grandes quantités de liquide et une longue période de révision. Il convient de rappeler que l'approvisionnement moyen en liquide pour la Russie d'un UPTsEN est de 114,7 t/jour et USSSN - 14,1 t/jour.
Toutes les pompes sont divisées en deux groupes principaux ; conception conventionnelle et résistante à l'usure. La grande majorité du parc de pompes en fonctionnement (environ 95%) est de conception conventionnelle.
Les pompes résistantes à l'usure sont conçues pour fonctionner dans des puits, dans la production desquels il y a une petite quantité de sable et d'autres impuretés mécaniques (jusqu'à 1% en poids). Selon les dimensions transversales, toutes les pompes sont divisées en 3 groupes conditionnels : 5 ; 5A et 6, qui est le diamètre nominal du carter, en pouces, dans lequel la pompe peut être installée.
Le groupe 5 a un diamètre extérieur de boîtier de 92 mm, le groupe 5A - 103 mm et le groupe b - 114 mm. La vitesse de l'arbre de la pompe correspond à la fréquence du courant alternatif dans le réseau. En Russie, cette fréquence est de 50 Hz, ce qui donne une vitesse synchrone (pour une machine bipolaire) de 3000 min-1. Le chiffrement PTSEN contient leurs principaux paramètres nominaux, tels que le débit et la pression lors du fonctionnement en mode optimal. Par exemple, ESP5-40-950 signifie une électropompe centrifuge du groupe 5 avec un débit de 40 m3/jour (par eau) et une hauteur manométrique de 950 m. ESP5A-360-600 signifie une pompe du groupe 5A avec un débit de 360 m3 /jour et une tête de 600 m.
Figure 4 - Caractéristiques typiques d'une pompe centrifuge submersible
Dans le code des pompes résistantes à l'usure, il y a la lettre I, qui signifie résistance à l'usure. Dans ceux-ci, les roues ne sont pas en métal, mais en résine polyamide (P-68). Dans le corps de pompe, environ tous les 20 étages, des paliers intermédiaires de centrage d'arbre en caoutchouc-métal sont installés, de sorte que la pompe résistante à l'usure a moins d'étages et, par conséquent, de pression.
Les paliers d'extrémité des roues ne sont pas en fonte, mais sous la forme d'anneaux emboutis en acier trempé 40X. Au lieu de rondelles de support en textolite entre les roues et les aubes directrices, des rondelles en caoutchouc résistant à l'huile sont utilisées.
Tous les types de pompes ont une caractéristique de performance de passeport sous la forme de courbes de dépendance H (Q) (pression, débit), h (Q) (efficacité, débit), N (Q) (consommation électrique, débit). Habituellement, ces dépendances sont données dans la plage des débits d'exploitation ou dans un intervalle légèrement plus grand (Fig. 11.2).
Toute pompe centrifuge, y compris la PTSEN, peut fonctionner avec une vanne de sortie fermée (point A : Q = 0 ; H = Hmax) et sans contre-pression en sortie (point B : Q = Qmax ; H = 0). Le travail utile de la pompe étant proportionnel au produit de l'alimentation par la pression, alors pour ces deux modes extrêmes de fonctionnement de la pompe, le travail utile sera égal à zéro, et, par conséquent, le rendement sera égal à zéro. À un certain rapport (Q et H), en raison des pertes internes minimales de la pompe, l'efficacité atteint une valeur maximale d'environ 0,5 à 0,6. Habituellement, les pompes à faible débit et roues de petit diamètre, ainsi qu'avec un grand nombre les étages ont un rendement réduit, le débit et la pression correspondant au rendement maximal sont appelés le mode de fonctionnement optimal de la pompe. La dépendance z(Q) près de son maximum diminue progressivement, par conséquent, le fonctionnement du PTSEN est tout à fait acceptable sous des modes qui diffèrent de l'optimal dans un sens ou dans l'autre d'une certaine valeur. Les limites de ces écarts dépendront des caractéristiques spécifiques du PTSEN et doivent correspondre à une diminution raisonnable du rendement de la pompe (de 3 à 5%). Cela détermine toute une zone de modes de fonctionnement possibles du PTSEN, appelée zone recommandée (voir Fig. 11.2, hachures).
La sélection d'une pompe pour puits se résume essentiellement à choisir une taille standard du PTSEN telle que, une fois descendue dans le puits, elle fonctionnerait dans les conditions du mode optimal ou recommandé lors du pompage d'un débit de puits donné à partir d'une profondeur donnée. .
Les pompes actuellement produites sont conçues pour des débits nominaux de 40 (ETsN5-40-950) à 500 m3/jour (ETsN6-500-750) et des hauteurs manométriques de 450 m (ETsN6-500-450) à 1500 m (ETsN6-100 - 1500). De plus, il existe des pompes à des fins spéciales, par exemple pour pomper de l'eau dans des réservoirs. Ces pompes ont des débits jusqu'à 3000 m3/jour et des hauteurs jusqu'à 1200 m.
La hauteur manométrique que peut surmonter une pompe est directement proportionnelle au nombre d'étages. Développé par un étage au mode de fonctionnement optimal, il dépend notamment des dimensions de la roue à aubes, qui elles-mêmes dépendent des dimensions radiales de la pompe. Avec un diamètre extérieur du corps de pompe de 92 mm, la hauteur manométrique moyenne développée par un étage (en cas de fonctionnement sur l'eau) est de 3,86 m avec des fluctuations de 3,69 à 4,2 m. Avec un diamètre extérieur de 114 mm, la hauteur manométrique moyenne est de 5,76 m avec des fluctuations de 5,03 à 6,84 m.
L'unité de pompage se compose d'une pompe (Figure 4, a), d'une unité de protection hydraulique (Figure 4, 6), d'un moteur submersible SEM (Figure 4, c), d'un compensateur (Figure 4, d) fixé à la partie inférieure de le SEM.
La pompe se compose des éléments suivants : une tête 1 avec un clapet anti-retour à bille pour empêcher le fluide de s'écouler de la tubulure lors des arrêts ; le pied d'appui supérieur du coulisseau 2, qui perçoit partiellement la charge axiale due à la différence de pression à l'entrée et à la sortie de la pompe ; palier lisse supérieur 3 centrant l'extrémité supérieure de l'arbre ; corps de pompe 4 ; des aubes directrices 5, qui reposent les unes sur les autres et sont maintenues en rotation par un coupleur commun dans le carter 4 ; hélices 6 ; arbre de pompe 7, qui a une clavette longitudinale sur laquelle les roues sont montées avec un ajustement glissant. L'arbre traverse également l'appareil de guidage de chaque étage et y est centré par la douille de roue, comme dans un palier ; palier lisse inférieur 8 ; base 9, fermée avec une grille de réception et ayant des trous ronds inclinés dans la partie supérieure pour fournir du liquide à la roue inférieure; palier lisse d'extrémité 10. Dans les pompes des premières conceptions qui sont encore en service, le dispositif de la partie inférieure est différent. Sur toute la longueur de l'embase 9 est placé un presse-étoupe d'anneaux plomb-graphite, séparant la partie réceptrice de la pompe et les cavités internes du moteur et de la protection hydraulique. Un roulement à billes à contact oblique à trois rangées est monté sous le presse-étoupe, lubrifié avec de l'huile épaisse, qui est sous une certaine pression (0,01 - 0,2 MPa) par rapport à l'extérieur.
Figure 4 - Le dispositif de l'unité centrifuge submersible
a - pompe centrifuge; b - unité de protection hydraulique ; c - moteur électrique submersible ; g - compensateur
Dans les conceptions ESP modernes, il n'y a pas de surpression dans l'unité d'hydroprotection, par conséquent, il y a moins de fuites d'huile de transformateur liquide, avec laquelle le SEM est rempli, et le besoin d'un presse-étoupe plomb-graphite a disparu.
Les cavités du moteur et de la pièce réceptrice sont séparées par une simple garniture mécanique dont les pressions de part et d'autre sont les mêmes. La longueur du boîtier de la pompe ne dépasse généralement pas 5,5 m. Lorsque le nombre requis d'étages (dans les pompes qui développent des pressions élevées) ne peut pas être placé dans un boîtier, ils sont placés dans deux ou trois boîtiers séparés qui constituent des sections indépendantes d'un pompe, qui sont amarrées ensemble lors de l'abaissement de la pompe dans le puits
L'unité de protection hydraulique est une unité indépendante fixée au PTSEN par une connexion boulonnée (sur la figure 4, l'unité, comme le PTSEN lui-même, est représentée avec des bouchons de transport obturant les extrémités des unités)
L'extrémité supérieure de l'arbre 1 est reliée par un accouplement cannelé à l'extrémité inférieure de l'arbre de la pompe. Une garniture mécanique légère 2 sépare la cavité supérieure, qui peut contenir du fluide de puits, de la cavité sous le joint, qui est remplie d'huile de transformateur, qui, comme le fluide de puits, est sous une pression égale à la pression à la profondeur d'immersion du pompe. Sous la garniture mécanique 2 se trouve un palier à friction glissant, et même plus bas - nœud 3 - un pied de palier qui perçoit la force axiale de l'arbre de la pompe. Le pied coulissant 3 fonctionne dans l'huile liquide de transformateur.
Ci-dessous se trouve la deuxième garniture mécanique 4 pour une étanchéité plus fiable du moteur. Il n'est pas structurellement différent du premier. En dessous se trouve un sac en caoutchouc 5 dans le corps 6. Le sac sépare hermétiquement deux cavités: la cavité interne du sac remplie d'huile de transformateur et la cavité entre le corps 6 et le sac lui-même, dans laquelle le fluide externe du puits a accès par le clapet anti-retour 7.
Le fluide de fond de trou à travers la vanne 7 pénètre dans la cavité du boîtier 6 et comprime le sac en caoutchouc avec de l'huile à une pression égale à la pression externe. L'huile liquide pénètre à travers les interstices le long de l'arbre jusqu'aux garnitures mécaniques et jusqu'au PED.
Deux conceptions de dispositifs de protection hydraulique ont été développées. L'hydroprotection du moteur principal diffère de l'hydroprotection décrite du G par la présence d'une petite turbine sur l'arbre, qui crée une pression accrue d'huile liquide dans la cavité interne du sac en caoutchouc 5.
La cavité externe entre le boîtier 6 et le sac 5 est remplie d'huile épaisse, qui alimente le roulement à billes à contact oblique PTSEN de la conception précédente. Ainsi, l'unité de protection hydraulique du moteur principal d'une conception améliorée est adaptée pour être utilisée conjointement avec le PTSEN des types précédents qui sont largement utilisés dans les champs. Auparavant, une protection hydraulique était utilisée, appelée protection de type piston, dans laquelle une surpression sur l'huile était créée par un piston à ressort. Les nouvelles conceptions du moteur principal et du moteur principal se sont avérées plus fiables et durables. Les changements de température dans le volume d'huile pendant son chauffage ou son refroidissement sont compensés en fixant un sac en caoutchouc - compensateur au bas du PED.
Pour entraîner le PTSEN, des moteurs électriques bipolaires asynchrones verticaux spéciaux remplis d'huile (SEM) sont utilisés. Les moteurs de pompe sont divisés en 3 groupes : 5 ; 5A et 6.
Comme, contrairement à la pompe, le câble électrique ne passe pas le long du carter du moteur, les dimensions diamétrales des SEM de ces groupes sont un peu plus grandes que celles des pompes, à savoir : le groupe 5 a un diamètre maximum de 103 mm, le groupe 5A - 117 mm et groupe 6 - 123 mm.
Le marquage du SEM comprend la puissance nominale (kW) et le diamètre ; par exemple, PED65-117 signifie : un moteur électrique immergé d'une puissance de 65 kW avec un diamètre de carter de 117 mm, c'est-à-dire inclus dans le groupe 5A.
Les petits diamètres admissibles et les puissances élevées (jusqu'à 125 kW) obligent à fabriquer des moteurs de grande longueur - jusqu'à 8 m, et parfois plus. La partie supérieure du DESP est reliée à la partie inférieure de l'ensemble de protection hydraulique par des goujons boulonnés. Les arbres sont reliés par des accouplements cannelés.
L'extrémité supérieure de l'arbre PED est suspendue au talon coulissant 1, qui fonctionne à l'huile. Ci-dessous se trouve l'assemblage d'entrée de câble 2. Cet assemblage est généralement un connecteur de câble mâle. C'est l'un des endroits les plus vulnérables de la pompe, en raison de la violation de l'isolation dont les installations échouent et nécessitent un levage ; 3 - fils conducteurs de l'enroulement du stator; 4 - palier à friction à glissement radial supérieur; 5 - section des extrémités de l'enroulement du stator; 6 - section de stator, assemblée à partir de plaques de fer de transformateur embouties avec des rainures pour tirer les fils du stator. Les sections de stator sont séparées les unes des autres par des boîtiers non magnétiques, dans lesquels sont renforcés les paliers radiaux 7 de l'arbre moteur 8. L'extrémité inférieure de l'arbre 8 est centrée par le palier à friction radial inférieur 9. Le rotor SEM a également se compose de sections assemblées sur l'arbre du moteur à partir de plaques embouties de fer de transformateur. Des tiges d'aluminium sont insérées dans les fentes du rotor de type roue d'écureuil, court-circuitées par des anneaux conducteurs, des deux côtés de la section. Entre les sections, l'arbre du moteur est centré dans les roulements 7. Un trou d'un diamètre de 6 à 8 mm traverse toute la longueur de l'arbre du moteur pour que l'huile passe de la cavité inférieure à la cavité supérieure. Le long de tout le stator, il y a aussi une rainure à travers laquelle l'huile peut circuler. Le rotor tourne dans de l'huile de transformateur liquide aux propriétés isolantes élevées. Dans la partie inférieure du PED se trouve un filtre à huile à mailles 10. La tête 1 du compensateur (voir Fig. 11.3, d) est fixée à l'extrémité inférieure du PED; la vanne de dérivation 2 sert à remplir le système d'huile. Le carter de protection 4 dans la partie inférieure comporte des trous pour transférer la pression de fluide externe à l'élément élastique 3. Lorsque l'huile se refroidit, son volume diminue et le fluide du puits à travers les trous pénètre dans l'espace entre le sac 3 et le carter 4. Lorsque chauffé, le sac se dilate et le fluide par les mêmes trous sort du boîtier.
Les PED utilisés pour l'exploitation des puits de pétrole ont généralement des capacités de 10 à 125 kW.
Pour maintenir la pression du réservoir, des unités de pompage submersibles spéciales sont utilisées, équipées de PED de 500 kW. La tension d'alimentation dans le SEM varie de 350 à 2000 V. Aux hautes tensions, il est possible de réduire proportionnellement le courant lors de la transmission de la même puissance, ce qui permet de réduire la section des conducteurs du câble et, par conséquent, les dimensions transversales de l'installation. Ceci est particulièrement important pour les moteurs à haute puissance. Glissement nominal du rotor SEM - de 4 à 8,5 %, efficacité - de 73 à 84 %, températures admissibles environnement- jusqu'à 100 °С.
Une grande quantité de chaleur est générée pendant le fonctionnement du PED, un refroidissement est donc nécessaire pour le fonctionnement normal du moteur. Un tel refroidissement est créé en raison de l'écoulement continu du fluide de formation à travers l'espace annulaire entre le carter du moteur et la colonne de tubage. Pour cette raison, les dépôts de cire dans la tubulure pendant le fonctionnement de la pompe sont toujours nettement inférieurs à ceux des autres modes de fonctionnement.
Dans des conditions de production, il y a une panne temporaire des lignes électriques due à un orage, à une rupture de fil, à cause du givrage, etc. Cela provoque un arrêt de l'UTSEN. Dans ce cas, sous l'influence de la colonne de liquide s'écoulant de la tubulure à travers la pompe, l'arbre de la pompe et le stator commencent à tourner dans le sens opposé. Si à ce moment l'alimentation est rétablie, le SEM commencera à tourner dans le sens direct, surmontant la force d'inertie de la colonne de liquide et des masses en rotation.
Les courants de démarrage dans ce cas peuvent dépasser les limites autorisées et l'installation échouera. Pour éviter que cela ne se produise, un clapet anti-retour à bille est installé dans la partie de décharge du PTSEN, ce qui empêche le liquide de s'écouler de la tubulure.
Le clapet anti-retour est généralement situé dans la tête de pompe. La présence d'un clapet anti-retour complique la remontée de la tubulure lors travaux de réparation, car dans ce cas, les tuyaux sont soulevés et dévissés avec du liquide. De plus, il est dangereux en termes d'incendie. Pour éviter de tels phénomènes, une vanne de vidange est réalisée dans un raccord spécial au-dessus du clapet anti-retour. En principe, la vanne de vidange est un raccord dans la paroi latérale duquel un court tube en bronze est inséré horizontalement, scellé à partir de l'extrémité intérieure. Avant le levage, une courte fléchette métallique est lancée dans le tube. Le coup de fléchette casse le tube en bronze, à la suite de quoi le trou latéral du manchon s'ouvre et le liquide du tube s'écoule.
D'autres dispositifs ont également été développés pour vidanger le liquide, qui sont installés au-dessus du clapet anti-retour PTSEN. Il s'agit notamment des soi-disant prompteurs, qui permettent de mesurer la pression annulaire à la profondeur de descente de la pompe avec un manomètre de fond de puits descendu dans le tubage, et d'établir une communication entre l'espace annulaire et la cavité de mesure du manomètre.
Il est à noter que les moteurs sont sensibles au système de refroidissement, qui est créé par l'écoulement de fluide entre la colonne de tubage et le corps du SEM. La vitesse de ce flux et la qualité du liquide affectent régime de température DESP. On sait que l'eau a une capacité calorifique de 4,1868 kJ/kg-°C, tandis que l'huile pure est de 1,675 kJ/kg-°C. Par conséquent, lors du pompage de la production de puits arrosés, les conditions de refroidissement du SEM sont meilleures que lors du pompage d'huile propre, et sa surchauffe entraîne une défaillance de l'isolation et une panne du moteur. Par conséquent, les qualités isolantes des matériaux utilisés influent sur la durée de l'installation. On sait que la résistance à la chaleur de certains isolants utilisés pour les bobinages des moteurs a déjà été portée à 180 °C et les températures de fonctionnement à 150 °C. Pour contrôler la température, des capteurs de température électriques simples ont été développés qui transmettent des informations sur la température du SEM à la station de contrôle via un câble électrique d'alimentation sans l'utilisation d'un noyau supplémentaire. Des dispositifs similaires sont disponibles pour transmettre à la surface des informations constantes sur la pression à l'entrée de la pompe. En cas d'urgence, la station de contrôle éteint automatiquement le SEM.
Le SEM est alimenté en électricité par un câble à trois conducteurs, qui est descendu dans le puits parallèlement au tubage. Le câble est attaché à la surface extérieure du tube avec des courroies métalliques, deux pour chaque tuyau. Le câble fonctionne dans des conditions difficiles. Sa partie supérieure est en milieu gazeux, parfois sous pression importante, la partie inférieure est en huile et est soumise à une pression encore plus importante. Lors de la descente et de la remontée de la pompe, notamment dans les puits déviés, le câble est soumis à de fortes contraintes mécaniques (pinces, frottements, coincement entre la rame et le tubage, etc.). Le câble transmet l'électricité à haute tension. L'utilisation de moteurs haute tension permet de réduire le courant et donc le diamètre du câble. Cependant, le câble d'alimentation d'un moteur haute tension doit également avoir une isolation plus fiable, et parfois plus épaisse. Tous les câbles utilisés pour UPTsEN sont recouverts d'un ruban élastique en acier galvanisé sur le dessus pour les protéger contre les dommages mécaniques. La nécessité de placer le câble le long de la surface externe du PTSEN réduit les dimensions de ce dernier. Par conséquent, un câble plat est posé le long de la pompe, ayant une épaisseur d'environ 2 fois inférieure au diamètre d'un câble rond, avec les mêmes sections d'âmes conductrices.
Tous les câbles utilisés pour UTSEN sont divisés en ronds et plats. Les câbles ronds ont une isolation en caoutchouc (caoutchouc résistant à l'huile) ou en polyéthylène, qui est affiché dans le chiffre: KRBK signifie câble rond en caoutchouc blindé ou KRBP - câble plat blindé en caoutchouc. Lors de l'utilisation d'une isolation en polyéthylène dans le chiffrement, au lieu de la lettre P, P est écrit: KPBK - pour un câble rond et KPBP - pour un câble plat.
Le câble rond est attaché au tube et le câble plat est attaché uniquement aux tuyaux inférieurs de la colonne de production et à la pompe. La transition d'un câble rond à un câble plat est épissée par vulcanisation à chaud dans des moules spéciaux, et si une telle épissure est de mauvaise qualité, elle peut servir de source de défaillance d'isolation et de défaillances. Récemment, ils ne sont passés qu'aux câbles plats allant du SEM le long de la colonne de production jusqu'à la station de contrôle. Cependant, la fabrication de tels câbles est plus difficile que les câbles ronds (tableau 11.1).
Il existe d'autres types de câbles isolés en polyéthylène non mentionnés dans le tableau. Les câbles avec isolation en polyéthylène sont 26 à 35 % plus légers que les câbles avec isolation en caoutchouc. Les câbles isolés en caoutchouc sont conçus pour être utilisés à la tension nominale courant électrique pas plus de 1100 V, à des températures ambiantes jusqu'à 90 °C et une pression jusqu'à 1 MPa. Les câbles avec isolation en polyéthylène peuvent fonctionner à des tensions jusqu'à 2300 V, des températures jusqu'à 120 °C et des pressions jusqu'à 2 MPa. Ces câbles sont plus résistants au gaz et à la haute pression.
Tous les câbles sont blindés avec du ruban d'acier galvanisé ondulé pour plus de résistance.
Les enroulements primaires des transformateurs triphasés et des autotransformateurs sont toujours conçus pour la tension de l'alimentation commerciale, c'est-à-dire 380 V, à laquelle ils sont connectés via des stations de contrôle. Les enroulements secondaires sont conçus pour la tension de fonctionnement du moteur respectif auquel ils sont reliés par câble. Ces tensions de fonctionnement dans divers PED varient de 350 V (PED10-103) à 2000 V (PED65-117 ; PED125-138). Pour compenser la chute de tension dans le câble de l'enroulement secondaire, 6 prises sont réalisées (dans un type de transformateur, il y a 8 prises), ce qui vous permet d'ajuster la tension aux extrémités de l'enroulement secondaire en changeant les cavaliers. Changer le cavalier d'un pas augmente la tension de 30 à 60 V, selon le type de transformateur.
Tous les transformateurs et autotransformateurs non remplis d'huile et refroidis par air sont recouverts d'un boîtier métallique et sont conçus pour être installés dans un endroit abrité. Ils sont équipés d'une installation souterraine, leurs paramètres correspondent donc à ce SEM.
Récemment, les transformateurs se sont répandus, car cela vous permet de contrôler en continu la résistance de l'enroulement secondaire du transformateur, du câble et de l'enroulement du stator du SEM. Lorsque la résistance d'isolement tombe à la valeur définie (30 kOhm), l'appareil s'éteint automatiquement.
Avec des autotransformateurs ayant une connexion électrique directe entre les enroulements primaire et secondaire, un tel contrôle d'isolement ne peut pas être effectué.
Les transformateurs et les autotransformateurs ont une efficacité d'environ 98 à 98,5 %. Leur masse, selon la puissance, varie de 280 à 1240 kg, les dimensions de 1060 x 420 x 800 à 1550 x 690 x 1200 mm.
Le fonctionnement de l'UPTsEN est contrôlé par la station de contrôle PGH5071 ou PGH5072. De plus, la station de contrôle PGH5071 est utilisée pour l'alimentation de l'autotransformateur du SEM, et PGH5072 - pour le transformateur. Les bornes PGH5071 assurent l'arrêt instantané de l'installation lorsque les éléments porteurs de courant sont court-circuités à la terre. Les deux stations de contrôle offrent les possibilités suivantes pour surveiller et contrôler le fonctionnement de l'UTSEN.
1. Allumage et extinction manuels et automatiques (à distance) de l'appareil.
2. Mise sous tension automatique de l'installation en mode auto-démarrage après le rétablissement de la tension d'alimentation dans le réseau de terrain.
3. Opération automatique installations en mode périodique (pompage, accumulation) selon le programme établi avec une durée totale de 24 heures.
4. Mise en marche et arrêt automatique de l'unité en fonction de la pression dans le collecteur de refoulement en cas de systèmes automatisés de collecte de pétrole et de gaz.
5. Arrêt instantané de l'installation en cas de courts-circuits et de surcharges d'intensité de 40% dépassant le courant de fonctionnement normal.
6. Arrêt de courte durée jusqu'à 20 s lorsque le SEM est surchargé de 20 % de la valeur nominale.
7. Arrêt de courte durée (20 s) en cas de panne de l'alimentation en fluide de la pompe.
Les portes de l'armoire du poste de commande sont verrouillées mécaniquement avec un bloc de commutation. Il y a une tendance à passer à des stations de contrôle sans contact et hermétiquement scellées avec des éléments semi-conducteurs, qui, comme l'expérience l'a montré, sont plus fiables, non affectées par la poussière, l'humidité et les précipitations.
Les postes de commande sont conçus pour être installés dans des locaux de type cabanon ou sous auvent (dans les régions du sud) à une température ambiante de -35 à +40 °C.
La masse de la station est d'environ 160 kg. Dimensions 1300 x 850 x 400 mm. Le kit de livraison UPTsEN comprend un tambour avec un câble dont la longueur est déterminée par le client.
Pendant l'exploitation du puits, pour des raisons technologiques, la profondeur de la suspension de la pompe doit être modifiée. Afin de ne pas couper ou accumuler le câble avec de tels changements de suspension, la longueur du câble est prise en fonction de la profondeur de suspension maximale d'une pompe donnée et, à des profondeurs moindres, son excédent est laissé sur le tambour. Le même tambour est utilisé pour enrouler le câble lors du levage du PTSEN des puits.
Avec une profondeur de suspension constante et des conditions de pompage stables, l'extrémité du câble est rentrée dans la boîte de jonction et il n'y a pas besoin de tambour. Dans de tels cas, lors des réparations, un tambour spécial est utilisé sur un chariot de transport ou sur un traîneau métallique à entraînement mécanique pour tirer de manière constante et uniforme le câble extrait du puits et l'enrouler sur le tambour. Lorsque la pompe est abaissée d'un tel tambour, le câble est alimenté uniformément. Le tambour est entraîné électriquement avec marche arrière et friction pour éviter les tensions dangereuses. Dans les entreprises productrices de pétrole avec un grand nombre d'ESP, une unité de transport spéciale ATE-6 basée sur le véhicule tout-terrain cargo KaAZ-255B est utilisée pour transporter un tambour de câble et d'autres équipements électriques, y compris un transformateur, une pompe, un moteur et un système hydraulique. unité de protection.
Pour le chargement et le déchargement du tambour, l'unité est équipée de directions de pliage pour rouler le tambour sur la plate-forme et d'un treuil avec une force de traction sur la corde de 70 kN. La plate-forme dispose également d'une grue hydraulique d'une capacité de levage de 7,5 kN avec une portée de 2,5 m.
Les raccords de tête de puits typiques équipés pour le fonctionnement PTSEN (Figure 5) consistent en une traverse 1, qui est vissée sur la colonne de tubage.
Figure 5 - Raccords de tête de puits équipés de PTSEN
La croix a un insert amovible 2, qui prend la charge du tube. Un joint en caoutchouc résistant à l'huile 3 est appliqué sur le revêtement, qui est pressé par une bride fendue 5. La bride 5 est pressée par des boulons sur la bride de la croix et scelle la sortie de câble 4.
Les raccords permettent l'évacuation du gaz annulaire à travers le tuyau 6 et le clapet anti-retour 7. Les raccords sont assemblés à partir d'unités unifiées et de robinets d'arrêt. Il est relativement facile de reconstruire l'équipement de tête de puits lorsqu'il fonctionne avec des pompes à tige de pompage.
L'installation de l'ESP est complexe système technique et, malgré le principe de fonctionnement bien connu d'une pompe centrifuge, il s'agit d'une combinaison d'éléments de conception originale. schéma L'ESP est illustré à la fig. 6.1. L'installation se compose de deux parties : terrestre et submersible. La partie masse comprend un autotransformateur 1 ; poste de contrôle 2 ; parfois un tambour de câble 3 et un équipement de tête de puits 4. La partie submersible comprend une colonne de production 5, sur laquelle l'unité submersible est descendue dans le puits ; blindé à trois conducteurs câble électrique 6, à travers lequel la tension d'alimentation est fournie au moteur électrique submersible et qui est fixée au tube de production avec des pinces spéciales 7.
L'unité submersible se compose d'une pompe centrifuge multicellulaire 8, équipée d'un tamis d'aspiration 9 et d'un clapet anti-retour 10. L'unité submersible comprend une vanne de vidange 11 à travers laquelle le liquide est évacué du tube lorsque l'unité est soulevée. En partie inférieure, la pompe est articulée avec un groupe hydraulique de protection (protecteur) 12, qui, à son tour, est articulé avec un moteur submersible 13. En partie inférieure, le moteur 13 comporte un compensateur 14.
Le liquide entre dans la pompe par un maillage situé dans sa partie inférieure. Le maillage assure la filtration du fluide de formation. La pompe fournit le fluide du puits au tubage.
Les unités ESP en Russie sont conçues pour les puits avec des colonnes de tubage d'un diamètre de 127, 140, 146 et 168 mm. Deux tailles d'unités submersibles sont disponibles pour les colonnes de tubage de 146 et 168 mm. L'un est conçu pour les puits avec le plus petit diamètre interne (selon GOST) de la colonne de tubage. Dans ce cas, l'unité ESP a également un diamètre plus petit et, par conséquent, des valeurs limites inférieures pour la caractéristique de fonctionnement (pression, débit, efficacité).
Riz. 6.1. Schéma de principe de l'ESP :
1 - autotransformateur; 2 - poste de contrôle ; 3 - tambour de câble ; 4 - équipement de tête de puits ; 5 - tube de production ; 6 - câble électrique blindé ; 7 - serre-câbles; 8 - pompe centrifuge submersible à plusieurs étages ; 9 - grille de réception de la pompe ; 10 - clapet anti-retour ; 11 - vanne de vidange; 12 - unité de protection hydraulique (protecteur); 13 - moteur submersible; 14 - compensateur
Chaque installation a son propre code, par exemple, UETsN5A-500-800, dans lequel les désignations suivantes sont acceptées : un chiffre (ou un chiffre et une lettre) après l'ESP indique le plus petit diamètre intérieur autorisé de la colonne de tubage dans laquelle il peut être abaissé, le chiffre "4" correspond à un diamètre de 112 mm , le chiffre "5" correspond à 122 mm, "5A" - 130 mm, "6" - 144 mm et "6A" - 148 mm; le deuxième chiffre du code indique le débit nominal de la pompe (en m 3 / sU t) et le troisième - la hauteur approximative en m. Les valeurs de débit et de hauteur sont données pour un fonctionnement sur l'eau.
DANS dernières années La gamme d'installations de pompes centrifuges fabriquées s'est considérablement élargie, ce qui se reflète également dans les codes des équipements fabriqués. Ainsi, les unités ESP fabriquées par la société ALNAS (Almetyevsk, Tatarstan) ont une lettre majuscule «A» dans le chiffre après l'inscription «ESP», et les unités de l'usine mécanique de Lebedyansky (JSC Lemaz, Lebedyan, région de Koursk) ont une capitale lettre la lettre "L" devant l'inscription "UESP". Installations de pompes centrifuges avec une conception de roue à deux paliers, conçues pour retirer le fluide de formation de gros montant les impuretés mécaniques ont dans leur chiffre « 2 » après la lettre « L » et avant l'inscription ESP (pour les pompes Lemaz), la lettre « D » après l'inscription « UESP » (pour les pompes JSC Borets), la lettre « A » en devant le schéma des cotes d'installation (pour les pompes ALNAS). La version résistante à la corrosion de l'ESP est indiquée par la lettre "K" à la fin du code d'installation, la version résistante à la chaleur est indiquée par la lettre "T". La conception de la roue avec des pales vortex supplémentaires sur le disque arrière (Novomet, Perm) porte la lettre VNNP dans le code de la pompe.
6.3. Les principaux composants de l'installation ESP, leur objectif et leurs caractéristiques
Pompes centrifuges de fond
Les pompes centrifuges de forage sont des machines multicellulaires. Cela est principalement dû aux valeurs de basse pression créées par un étage (roue et aube directrice). À leur tour, les petites valeurs de la pression d'un étage (de 3 à 6-7 m de colonne d'eau) sont déterminées par les petites valeurs du diamètre extérieur de la roue, limitées par le diamètre intérieur de la colonne de tubage et les dimensions de l'équipement de fond utilisé - câble, moteur submersible, etc.
La conception d'une pompe centrifuge de forage peut être conventionnelle et résistante à l'usure, ainsi qu'une résistance accrue à la corrosion. Les diamètres et la composition des groupes motopompes sont fondamentalement les mêmes pour toutes les versions de pompe.
La pompe centrifuge de fond de trou de conception conventionnelle est conçue pour extraire le liquide d'un puits avec une teneur en eau allant jusqu'à 99%. Les impuretés mécaniques dans le liquide pompé ne doivent pas dépasser 0,01% en masse (ou 0,1 g / l), tandis que la dureté des impuretés mécaniques ne doit pas dépasser 5 points selon Mohs ; sulfure d'hydrogène - pas plus de 0,001%. Selon les exigences des conditions techniques des fabricants, la teneur en gaz libre à l'aspiration de la pompe ne doit pas dépasser 25 %.
La pompe centrifuge résistante à la corrosion est conçue pour fonctionner lorsque la teneur en sulfure d'hydrogène dans le fluide de formation pompé atteint jusqu'à 0,125 % (jusqu'à 1,25 g/l). La conception résistante à l'usure permet de pomper des liquides avec des impuretés mécaniques jusqu'à 0,5 g/l.
Les marches sont placées dans l'alésage du corps cylindrique de chaque tronçon. Une section de la pompe peut accueillir de 39 à 200 marches, selon leur hauteur de montage. Le nombre maximum d'étages dans les pompes atteint 550 pièces.
Riz. 6.2. Schéma d'une pompe centrifuge de forage:
1 - anneau avec segments; 2,3- rondelles lisses; 4,5- rondelles d'amortisseurs; 6 - soutien supérieur ; 7 - support inférieur ; 8 - anneau élastique de support d'arbre ; 9 - douille à distance ; 10 -base; 11 - accouplement fendu.
ESP modulaires
Pour créer des pompes centrifuges de forage à haute pression, de nombreux étages (jusqu'à 550) doivent être installés dans la pompe. Dans le même temps, ils ne peuvent pas être logés dans un seul boîtier, car la longueur d'une telle pompe (15 à 20 m) rend difficile le transport, l'installation sur un puits et la fabrication du boîtier.
Les pompes haute pression sont composées de plusieurs sections. La longueur du corps dans chaque section ne dépasse pas 6 m. Les parties du corps des sections individuelles sont reliées par des brides avec des boulons ou des goujons, et les arbres sont reliés par des accouplements à cannelures. Chaque section de la pompe comporte un palier d'arbre axial supérieur, un arbre, des paliers d'arbre radiaux, des marches. Seule la partie inférieure comporte une grille de réception. Tête de pêche - uniquement la partie supérieure de la pompe. Les sections des pompes haute pression peuvent être inférieures à 6 m (généralement 3,4 et 5 m de longueur de corps de pompe), en fonction du nombre d'étages à y placer.
La pompe se compose d'un module d'aspiration (Fig. 6.4), d'un module de section (modules-sections) (Fig. 6.3), d'un module de tête (Fig. 6.3), d'un clapet anti-retour et d'une vanne de purge. 
Il est permis de réduire le nombre de sections de modules dans la pompe, respectivement, en complétant l'unité submersible avec un moteur de la puissance requise.
Les connexions des modules entre eux et le module d'entrée avec le moteur sont bridées. Les connexions (à l'exception de la connexion du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) sont scellées avec des anneaux en caoutchouc. Les arbres des modules-sections sont reliés les uns aux autres, les modules-sections sont reliés à l'arbre du module d'entrée, l'arbre du module d'entrée est relié à l'arbre de la protection hydraulique du moteur à l'aide d'accouplements cannelés.
Les arbres des modules-sections de tous les groupes de pompes, ayant les mêmes longueurs de corps de 3,4 et 5 m, sont unifiés. Pour protéger le câble contre les dommages lors des opérations aller-retour, des nervures en acier amovibles sont situées sur les bases de la section de module et de la tête de module. La conception de la pompe permet l'utilisation du module séparateur de gaz de la pompe, qui est installé entre le module d'entrée et le module de section, sans démontage supplémentaire.
Caractéristiques techniques de certaines tailles standard d'ESP pour la production de pétrole, fabriquées par des entreprises russes selon Caractéristiques sont présentés dans le tableau 6.1 et la fig. 6.6.
Pendant longtemps, j'ai rêvé d'écrire sur papier (imprimer sur un ordinateur) tout ce que je sais sur les ESP.
Je vais essayer de parler dans un langage simple et compréhensible de l'unité de pompe centrifuge électrique - le principal outil qui produit 80% de tout le pétrole en Russie.
D'une manière ou d'une autre, il s'est avéré que j'ai été en contact avec eux toute ma vie d'adulte. Dès l'âge de cinq ans, il a commencé à voyager avec son père le long des puits. A dix ans, il pouvait réparer lui-même n'importe quelle gare, à vingt-quatre ans, il devenait ingénieur dans l'entreprise où elles étaient réparées, à trente ans, il devenait adjoint. PDG où ils sont fabriqués. Des connaissances sur le sujet en vrac - ce n'est pas dommage de partager, d'autant plus que beaucoup, beaucoup de gens me posent constamment des questions sur ceci ou cela concernant mes pompes. En général, pour ne pas répéter plusieurs fois la même chose dans des mots différents, j'écrirai une fois, puis je passerai des examens ;). Oui! Il y aura des diapositives ... sans diapositives en aucune façon.
Ce que c'est.
ESP - installation d'une pompe centrifuge électrique, c'est aussi une pompe sans tige, c'est aussi ESP, c'est aussi ces bâtons et tambours. UETsN - c'est elle (féminin) ! Bien qu'il se compose d'eux (sexe masculin). C'est une chose si spéciale, avec l'aide de laquelle de vaillants pétroliers (ou plutôt des militaires pour les pétroliers) obtiennent du liquide de réservoir du sous-sol - c'est ainsi que nous appelons ce mulyak, qui ensuite (après avoir subi un traitement spécial) s'appelle toutes sortes d'intéressants des mots comme URALS ou BRENT. C'est tout un équipement complexe, qui nécessiterait les connaissances d'un métallurgiste, d'un métallurgiste, d'un mécanicien, d'un électricien, d'un électronicien, d'un hydraulique, d'un câbleur, d'un pétrolier et même d'un petit gynécologue et proctologue. La chose est assez intéressante et inhabituelle, même si elle a été inventée il y a de nombreuses années et n'a pas beaucoup changé depuis lors. Dans l'ensemble, il s'agit d'une unité de pompage ordinaire. Ce qui est inhabituel, c'est qu'il est mince (le plus courant est placé dans un puits de 123 mm de diamètre intérieur), long (il existe des installations de 70 mètres de long) et fonctionne dans des conditions d'une telle saleté qu'un processus plus ou moins complexe mécanisme ne devrait pas exister du tout.
Ainsi, dans le cadre de chaque ESP, il y a les nœuds suivants :
ESP (pompe centrifuge électrique) - l'unité principale - tout le reste le protège et le fournit. La pompe tire le meilleur parti - mais il fait le travail principal - soulever le liquide - il a une telle vie. La pompe se compose de sections et de sections d'étapes. Plus il y a d'étapes, plus la pression développée par la pompe est élevée. Plus l'étage lui-même est grand, plus le débit est élevé (la quantité de liquide pompée par unité de temps). Plus il y a de débit et de pression - plus il consomme d'énergie. Tout est interconnecté. Les pompes, en plus du débit et de la pression, diffèrent également par leur taille et leur conception - standard, résistantes à l'usure, résistantes à la corrosion, résistantes à l'usure, très, très résistantes à l'usure et à la corrosion.
SEM (moteur électrique submersible) Le moteur électrique est la deuxième unité principale - il fait tourner la pompe - il consomme de l'énergie. C'est l'habituel (en termes électriques) moteur électrique asynchrone C'est juste fin et long. Le moteur a deux paramètres principaux - la puissance et la taille. Et encore il y a différentes versions standard, résistant à la chaleur, résistant à la corrosion, particulièrement résistant à la chaleur et en général - non tué (comme si). Le moteur est rempli d'huile spéciale qui, en plus de lubrifier, refroidit également le moteur et compense en un tas la pression exercée sur le moteur de l'extérieur.
Le protecteur (également appelé protection hydraulique) est une chose qui se tient entre la pompe et le moteur - d'une part, il sépare la cavité du moteur remplie d'huile de la cavité de la pompe remplie de fluide de formation, tout en transmettant la rotation, et d'autre part, il résout le problème d'égalisation de la pression à l'intérieur du moteur et à l'extérieur (là, en général, ça arrive jusqu'à 400 atm, c'est environ un tiers de la profondeur de la fosse des Mariannes). Il existe différentes tailles et, encore une fois, toutes sortes de bla bla bla.
Le câble est en fait un câble. Cuivre, à trois conducteurs .. Il est également blindé. Peux-tu imaginer? Câble blindé ! Bien sûr, il ne résistera pas à un tir même de Makarov, mais d'un autre côté, il résistera à cinq ou six descentes dans le puits et y travaillera - pendant assez longtemps.
Son armure est quelque peu différente, conçue plus pour la friction que pour un coup sec - mais quand même. Le câble peut être de différentes sections (diamètres de noyau), différer par son armure (galvanisé ou en acier inoxydable), et il diffère également par sa résistance à la température. Il existe un câble pour 90, 120, 150, 200 et même 230 degrés. C'est-à-dire qu'il peut fonctionner indéfiniment à une température deux fois supérieure au point d'ébullition de l'eau (notez que nous extrayons quelque chose comme de l'huile et qu'il ne brûle même pas mal - mais vous avez besoin d'un câble avec une résistance à la chaleur de plus de 200 degrés - et de plus , presque partout).
Un séparateur de gaz (ou un séparateur de gaz-dispersant, ou juste un disperseur, ou un double séparateur de gaz, ou encore un double séparateur de gaz-disperseur). Une chose qui sépare le gaz libre du liquide .. plutôt liquide du gaz libre ... bref, réduit la quantité de gaz libre à l'entrée de la pompe. Souvent, très souvent, la quantité de gaz libre à l'entrée de la pompe est tout à fait suffisante pour que la pompe ne fonctionne pas - puis ils ont mis une sorte de dispositif de stabilisation du gaz (j'ai énuméré les noms au début du paragraphe). S'il n'est pas nécessaire d'installer un séparateur de gaz, ils installent un module d'entrée, mais comment le liquide doit-il entrer dans la pompe ? Ici. Ils ont mis quelque chose dans tous les cas .. Soit un module, soit une jeep.
TMS est une sorte de réglage. Qui déchiffre comment - système thermomanométrique, télémétrie .. qui comment. C'est vrai (c'est l'ancien nom - de 80 ans hirsutes) - un système thermomanométrique, nous l'appellerons donc des noms - il explique presque complètement la fonction de l'appareil - il mesure la température et la pression - là - juste en dessous - presque dans le monde souterrain.
Y en a-t-il d'autres dispositifs de protection. Il s'agit d'un clapet anti-retour (le plus courant est KOSH - un clapet anti-retour à bille) - afin que le liquide ne s'écoule pas des tuyaux lorsque la pompe est arrêtée (cela peut prendre plusieurs heures pour soulever une colonne de liquide à travers un tuyau standard - c'est dommage cette fois). Et lorsque vous devez soulever la pompe - cette vanne interfère - quelque chose coule constamment des tuyaux, polluant tout autour. À ces fins, il existe une vanne d'arrêt (ou de vidange) KS - une chose amusante - qui est cassée à chaque fois qu'elle est retirée du puits.
Toute cette économie repose sur des tubes (tubes - les clôtures en sont très souvent faites dans les villes riches en pétrole). Se bloque dans l'ordre suivant :
Le long du tube (2-3 kilomètres) - câble, d'en haut - KS, puis KOSH, puis ESP, puis gazik (ou module d'entrée), puis protecteur, puis SEM, et même plus bas TMS. Le câble longe l'ESP, le gaz et le protecteur jusqu'à la tête même du moteur. Eka. Tout est une tête plus courte. Ainsi, du haut de l'ESP au bas du TMS, il peut y avoir 70 mètres. et un puits traverse ces 70 mètres, et tout tourne ... et autour - une température élevée, une pression énorme, beaucoup d'impuretés mécaniques, un environnement corrosif .. Des pompes médiocres ...
Toutes les pièces sont sectionnelles, des sections ne dépassant pas 9-10 mètres de long (sinon, comment peuvent-elles être mises dans le puits ?) L'installation va être directement sur le puits : SEM, un câble, un protecteur, du gaz, des sections de pompe, des vannes, des tuyaux y sont fixés .. Oui! n'oubliez pas de fixer le câble à tout à l'aide de taches - (telles que des ceintures en acier spéciales). Tout cela est plongé dans le puits et pendant longtemps (j'espère) cela y fonctionne. Afin d'alimenter tout cela (et en quelque sorte de le gérer), un transformateur élévateur (TMPN) et une station de contrôle sont installés au sol.
Avec une telle chose, ils obtiennent quelque chose qui se transforme ensuite en argent (essence, carburant diesel, plastiques et autres déchets).
Essayons de comprendre .. comment tout cela fonctionne, comment c'est fait, comment choisir et comment l'utiliser.
| Résumé (russe) Résumé (anglais) INTRODUCTION 1. ANALYSE DES SCHÉMAS ET CONCEPTIONS EXISTANTS. 1.1. Objectif et données techniques de l'ESP 1.1.1. Contexte historique sur le développement de la méthode minière. 1.1.2 Composition et exhaustivité du PSE. 1.1.3 Caractéristiques techniques du SEM. 1.1.4. Principales données techniques du câble. 1.2. Courte critique schémas et installations domestiques. 1.2.1. Informations générales. 1.2.2 Pompe centrifuge submersible. 1.2.3. Moteurs submersibles. 1.2.4 Hydroprotection du moteur électrique. 1.3 Bref aperçu des projets et installations étrangers. 1.4. Analyse du fonctionnement de l'ESP. 1.4.1 Analyse du stock de puits. 1.4.2 Analyse du fonds ESP. 1.4.3. Lors de la soumission. 1.4.4 Par pression. 1.5 Brève description des puits. 1.6. Analyse des dysfonctionnements ESP. 1.7.Analyse de la sinistralité de la caisse ESP.2.ÉTUDE BREVET. 2.1 Étude de brevet. 2.2. Justification du prototype sélectionné. 2.3 L'essence de la modernisation. 3. PARTIE CALCUL. 3.1. Calcul du stade ESP. 3.1.1. Calcul de la roue. 3.1.2. Calcul de l'appareil de guidage. 3.2 Calcul de vérification de la connexion clé. 3.3 Calcul de vérification de la connexion spline. 3.4 Calcul de l'arbre ESP. 3.5 Calcul de la résistance 3.5.1 Calcul de la résistance du corps de pompe. 3.5.2 Calcul de la résistance des vis de l'embrayage de sécurité. 3.5.3 Calcul de la résistance du corps du demi-raccord 4. EFFET ÉCONOMIQUE DE 5. SÉCURITÉ ET RESPECT DE L'ENVIRONNEMENT DU PROJET. Annexe 18. Annexe 29. Annexe 310. Annexe 411. Annexe 5. |
INTRODUCTION
Les ESP sont conçus pour pomper le fluide de formation des puits de pétrole et sont utilisés pour augmenter le prélèvement de fluide. Les unités appartiennent au groupe de produits II, type I selon GOST 27.003-83.
Version climatiqueéquipement submersible - 5, équipement électrique au sol - I GOST 15150-69.
Pour un fonctionnement fiable de la pompe, il est nécessaire sélection correcteà ce puits. Lors de l'exploitation du puits, les paramètres de la planche, la zone de formation du fond de puits, les propriétés du fluide soutiré évoluent constamment : teneur en eau, quantité de gaz associé, quantité d'impuretés mécaniques, et par conséquent, il y a pas de prélèvement supplémentaire de fluide ou la pompe tourne à vide, ce qui réduit le temps de révision de la pompe. À l'heure actuelle, l'accent est mis sur des équipements plus fiables pour augmenter la période de révision et, par conséquent, réduire le coût de levage du liquide. Ceci peut être réalisé en utilisant des ESP centrifuges au lieu des SCH, car les pompes centrifuges ont une longue période de révision.
L'unité ESP peut être utilisée pour pomper des liquides contenant du gaz, du sable et des éléments corrosifs.
1. ANALYSE DES SCHÉMAS ET CONCEPTIONS EXISTANTS.
1.1. Objectif et données techniques de l'ESP.
Les installations de pompes centrifuges submersibles sont conçues pour le pompage des puits de pétrole, y compris le fluide de réservoir incliné contenant du pétrole, de l'eau et du gaz, et des impuretés mécaniques. En fonction du nombre de composants différents contenus dans le liquide pompé, les pompes des installations sont de résistance standard et accrue à la corrosion et à l'usure. Pendant le fonctionnement de l'ESP, où la concentration d'impuretés mécaniques dans le liquide pompé dépasse les 0,1 gramme de litre autorisés, un colmatage des pompes se produit, une usure intensive des unités de travail. En conséquence, les vibrations augmentent, l'eau pénètre dans le SEM à travers les joints mécaniques, le moteur surchauffe, ce qui entraîne la défaillance de l'ESP.
Symbole paramètres:
ESP K 5-180-1200, U2 ESP I 6-350-1100,
Où U - installation, 2 - deuxième modification, E - entraîné par un moteur électrique submersible, C - centrifuge, N - pompe, K - résistance à la corrosion accrue, I - résistance à l'usure accrue, M - conception modulaire, 6 - groupes de pompes, 180, 350 - alimentation msut, 1200, 1100 - tête, m.w.st.
En fonction du diamètre du tubage de production, la dimension transversale maximale unité submersible, des ESP de différents groupes sont utilisés - 5,5 et 6. Installation du groupe 5 avec un diamètre transversal d'au moins 121,7 mm. Installations du groupe 5 a avec une dimension transversale de 124 mm - dans des puits d'un diamètre interne d'au moins 148,3 mm. Les pompes sont également divisées en trois groupes conditionnels - 5,5 a, 6. Les diamètres des boîtiers du groupe 5 sont de 92 mm, les groupes 5 a sont de 103 mm, les groupes 6 sont de 114 mm. Les caractéristiques techniques des pompes ETsNM et ETsNMK sont données en Annexe 1.
1.1.1.Informations historiques surdéveloppement de la méthode d'extraction.
Le développement des pompes sans tige dans notre pays a commencé avant même la révolution. Comme quand. Artyunov avec V.K. Domov a développé une unité de fond dans laquelle une pompe centrifuge était entraînée par un moteur électrique submersible. Les ingénieurs soviétiques, à partir des années 1920, ont proposé le développement pompes à pistons avec moteur pneumatique à piston. L'une des premières pompes de ce type a été développée par M.I. Martsishevsky.
Développement bien pomper avec un moteur pneumatique a été poursuivi à Azinmash par V.I. Dokumentov. les pompes centrifuges de fond à entraînement électrique ont été développées dans la période d'avant-guerre par A.A. Bogdanov, A.V. Krylov, L.I. Navigateur. Des échantillons industriels de pompes centrifuges à entraînement électrique ont été développés dans un bureau d'études spécialisé pour les pompes sans tige. Cet organisme réalise tous les travaux sur les pompes sans tige de forage, notamment à vis, à membrane, etc.
L'industrie pétrolière et gazière avec la découverte de nouveaux champs avait besoin de pompes pour la sélection du puits un grand nombre liquides. Naturellement, la pompe à palettes la plus rationnelle, adaptée aux gros débits. Parmi les pompes à palettes, les pompes à roues centrifuges se sont généralisées, car elles donnaient une hauteur manométrique importante pour des débits de liquide et des dimensions de pompe donnés. L'utilisation généralisée des pompes centrifuges de fond de trou à entraînement électrique est due à de nombreux facteurs. Avec d'importants prélèvements de fluide du puits, les unités ESP sont les plus économiques et les moins exigeantes en main-d'œuvre pour la maintenance, par rapport à la production de compresseurs et au levage de liquide par d'autres types de pompes. Aux débits élevés, les coûts énergétiques de l'installation sont relativement faibles. L'entretien des unités ESP est simple, car seuls un poste de commande et un transformateur sont situés en surface, ce qui ne nécessite pas d'entretien constant.
L'installation de l'équipement ESP est simple, car la station de contrôle et le transformateur n'ont pas besoin de fondations. Ces deux unités de l'installation ESP sont généralement placées dans une cabine lumineuse.
1.1.2 Composition et exhaustivité du PSE
L'unité ESP se compose d'un groupe motopompe submersible (un moteur électrique avec protection hydraulique et une pompe), d'une ligne de câble (un câble plat rond avec un manchon d'entrée de câble), d'un tube de production, d'un équipement de tête de puits et d'un équipement électrique au sol : un transformateur et un poste de commande (appareil complet) (voir Figure 1.1 .). Poste de transformation convertit la tension du réseau de terrain d'une valeur sous-optimale aux bornes du moteur électrique, en tenant compte des pertes de tension dans le câble. La station de contrôle permet de contrôler le fonctionnement des unités de pompage et sa protection dans des conditions optimales.
Une unité de pompage submersible, composée d'une pompe et d'un moteur électrique avec protection hydraulique et compensateur, est descendue dans le puits le long du tubage. ligne de câble fournit l'énergie électrique au moteur. Le câble est attaché au tube avec des roues métalliques. Le câble est plat sur toute la longueur de la pompe et du protecteur, attaché à ceux-ci par des roues métalliques et protégé des dommages par des boîtiers et des pinces. Des vannes de contrôle et de vidange sont installées au-dessus des sections de la pompe. La pompe pompe le fluide hors du puits et le refoule à la surface à travers le tube de production (voir Figure 1.2.)
L'équipement de tête de puits assure la suspension sur la bride de tubage de la colonne de tubage avec une pompe électrique et un câble, des tuyaux et des câbles d'étanchéité, ainsi que le drainage du fluide produit dans la canalisation de sortie.
La pompe submersible, centrifuge, sectionnelle, multicellulaire ne diffère pas en principe des pompes conventionnelles pompes centrifuges.
Sa différence est qu'il est sectionnel, à plusieurs étages, avec un petit diamètre d'étapes de travail - roues et aubes directrices. Produit pour l'industrie pétrolière pompes submersibles contiennent de 1300 à 415 étapes.
Les sections de la pompe reliées par des raccords à bride constituent un boîtier métallique. Fait à partir de tuyaux en acier Longueur 5500 mm. La longueur de la pompe est déterminée par le nombre d'étages de fonctionnement, dont le nombre, à son tour, est déterminé par les principaux paramètres de la pompe. - livraison et pression. Le débit et la hauteur des étages dépendent de la section et de la conception du chemin d'écoulement (aubes), ainsi que de la vitesse de rotation. Dans le carter des sections de pompe, un ensemble d'étages est inséré, qui est un assemblage de roues et d'aubes directrices sur l'arbre.
Les roues sont montées sur un arbre sur une clavette en ajustement tournant et peuvent se déplacer dans le sens axial. Les aubes directrices sont sécurisées contre la rotation dans le boîtier de mamelon situé en haut de la pompe. Par le bas, la base de la pompe est vissée dans le boîtier avec des trous d'entrée et un filtre à travers lequel le liquide du puits pénètre dans le premier étage de la pompe.
L'extrémité supérieure de l'arbre de la pompe tourne dans les roulements du presse-étoupe et se termine par un talon spécial qui supporte la charge sur l'arbre et son poids à travers l'anneau élastique. Les forces radiales dans la pompe sont perçues par des paliers lisses installés à la base du mamelon et sur l'arbre de la pompe.
