Подбор к скважине погружного электроцентробежного насосного агрегата и вспомогательного оборудования

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Общая схема установки погружного электроцентробежного насоса

1.2 Монтаж и эксплуатация УЭЦН

1.2 Погружные центробежные насосы

1.3 Марки УЭЦН

Анализ современных технологий

2. Подбор и расчет к скважине погружного электроцентробежного насосного агрегата

Заключение

Список использованных источников

Введение

Эксплуатация скважин установками погружных центробежных насосов (УЭЦН) является в настоящее время основным способом добычи нефти в России. Данными установками извлекается на поверхность около двух третей от общей годовой добычи нефти в нашей стране.

Электроцентробежные скважинные насосы (ЭЦН) относятся к классу динамических лопастных насосов, характеризующихся большими подачами и меньшими напорами по сравнению с объемными насосами.

Диапазон подач скважинных электроцентробежных насосов - от 10 до 1000 м3/сутки и более, напор - до 3500 м. В области подач свыше 80 м3/сут ЭЦН имеет самый высокий КПД среди всех механизированных способов добычи нефти. В интервале подач от 50 до 300 м3/сут КПД насоса превышает 40%.

Одно из важнейших условий эффективного использования УЭЦН - это правильный подбор УЭЦН к скважине, то есть выбор для каждой конкретной скважины таких взаимообусловленных типоразмеров насоса, электродвигателя с гидрозащитой, кабеля, трансформатора, подъемных труб из имеющегося парка оборудования, и такой глубины спуска насоса в скважину, которые обеспечат освоение скважины и технологическую норму отбора жидкости (номинального дебита) из нее в установившемся режиме работы системы скважина - УЭЦН при наименьших затратах.

Подбор УЭЦН к скважине на современном уровне связан с выполнением относительно трудоемких и громоздких вычислений и осуществляется с помощью ЭВМ.

Подбор установок центробежных насосов к нефтяным скважинам ведется по алгоритмам, в основу которых положены многократно апробированные в нефтяной промышленности положения и результаты работ, посвященных изучению фильтрации жидкости и газа в пласте и призабойной зоне пласта, движению газоводонефтяной смеси по колонне обсадных труб, законам изменения газосодержания, давления, плотности, вязкости и т.д., изучению теория работы центробежных погружных агрегатов, в первую очередь - скважинных центробежных насосов, на реальной пластовой жидкости.

Под подбором насосных установок к нефтяным скважинам, понимается определение типоразмера или типоразмеров установок, обеспечивающих заданную добычу пластовой жидкости из скважины при оптимальных или близких к оптимальным рабочих показателях (подаче, напоре, мощности, наработке на отказ и пр.). В более широком смысле под подбором понимается определение основных рабочих показателей взаимосвязанной системы «нефтяной пласт — скважина — насосная установка» и выбор оптимальных сочетаний этих показателей. Оптимизация может вестись по различным критериям, но в конечном итоге все они должны быть направлены на один конечный результат

— минимизацию себестоимости единицы продукции — тонны нефти.

Методика подбора УЭЦН к скважинам основывается на знаниях законов фильтрации пластового флюида в пласте и призабойной зоне пласта, на законах движения водогазонефтяной смеси по обсадной колонне скважины и по колонне НКТ, на зависимостях гидродинамики центробежного погружного насоса. Кроме того, часто необходимо знать точные значения температуры как перекачиваемой жидкости, так и элементов насосной установки, поэтому в методике подбора важное место занимают термодинамические процессы взаимодействия насоса, погружного электродвигателя и токонесущего кабеля с откачиваемым многокомпонентным пластовым флюидом, термодинамические характеристики которого меняются в зависимости от окружающих условий.

Необходимо отметить, что при любом способе подбора УЭЦН есть необходимость в некоторых допущениях и упрощениях, позволяющих создавать более или менее адекватные модели работы системы «пласт — скважина — насосная установка».

Цель: выбрать такие типоразмеры оборудования, что бы обеспечить необходимую норму отбора жидкости из скважины в установившемся режиме работы системы скважина – установка при наименьших затратах.

1.2 Монтаж и эксплуатация УЭЦН

Перед монтажом установки электроцентробежного насоса скважину необходимо тщательно подготовить. Для этого скважину промывают, то есть очищают от грязи и песчаной пробки, после чего проводится контрольная отбивка забоя и отбор пробы на содержание механических примесей (содержание КВЧ в растворе не должно превышать 100 мг/л). Затем скважину шаблонируют (проверяют проходимость ствола). Шаблонирование эксплуатационной колонны перед спуском УЭЦН производится:

- в скважинах, выходящих из бурения или из капитального ремонта, связанного с ремонтом эксплуатационной колонны;

- при переводе скважины на эксплуатацию с помощью УЭЦН (с другого способа эксплуатации);

- при смене УЭЦН на типоразмер большего диаметра;

- при увеличении глубины спуска УЭЦН;

- в случаях обнаруженного механического повреждения кабеля и затяжках при спускоподъемных операциях.

Глубина спуска шаблона должна быть ниже места размещения УЭЦН не менее чем на 50 метров.

Длина шаблона должна быть не меньше длины установки ЭЦН, но не менее 16 метров. Диаметр шаблона определяется размерами эксплуатационной колонны и установки и находится в пределах на 2-4 мм больше максимального диаметра погружного агрегата. В случаях непрохождения шаблона либо при затяжках производится райбирование эксплуатационной колонны с последующим шаблонированием.

На расстоянии 25 м от скважин (в зоне видимости скважин) подготавливается площадка для размещения наземного электрооборудования УЭЦН с контуром заземления, связанным с контуром заземления трансформаторной подстанции (ТП 6/0,4) и кондуктором скважины стальной лентой.

На расстоянии от 5 до 25 м от устья скважины устанавливается клеммная коробка, отвечающая по конструкции требованиям техники безопасности.

Устьевая арматура скважины, подготовленной к запуску УЭЦН, оборудуется манометрами, обратным клапаном на линии, соединяющей затрубное пространство с выкидом, штуцерной камерой (при технологической целесообразности) и патрубком для исследования.

Автонаматыватель устанавливается на расстоянии 1520 м от устья скважины так, чтобы ось кабельного барабана была перпендикулярна плоскости вращения кабельного ролика, радиус которого должен быть не меньше 380 мм.

Производится центровка талевой системы подъемника относительно устья скважина. Кабельный ролик подвешивается на мачте подъемника, на высоте 810 метров таким образом, чтобы ось вращения кабельного ролика и ось барабана были перпендикулярны плоскости вращения ролика.

Погружное оборудование монтируют непосредственно на устье скважины. В процессе монтажа мастер (бурильщик, старший оператор) бригады ремонта скважин контролирует:

- сверяет соответствие типоразмера привезенной установки заказанной, а также номеров узлов записанным в эксплуатационном паспорте;

- контролирует опрессовку токоввода ПЭД на величину 5 кгс/см2 в течение 10 минут, при которой не допускаются падение давления, течь масла и запотевание;

- проверяет установку шлицевых муфт и легкость вращения валов;

- проверяет сопротивление изоляции установки в сборе, которое должно составить не менее 100 МОм, наличие маркировки и фазировки концов кабеля;

- проверяет длину кабеля по записям в протоколе на кабель и на бирке (клейме) кабеля с отметкой об этом в эксплуатационном паспорте УЭЦН;

- при монтаже УЭЦН с ПЭД мощностью 90 кВт и выше требует выполнения фазировки на устье;

- контролирует использование при монтаже нового крепежа (болтов, гаек, винтов, пружинных шайб) взамен транспортировочного и производства их затяжки моментными ключами с величиной усилия, равной 5 кгс для гаек М12 и 3,5 кгс — М10;

- подтверждает качество выполненного монтажа и готовность оборудования УЭЦН к спуску, о чем расписывается в эксплуатационном паспорте УЭЦН.

Спуск установки ЭЦН в скважину производится со скоростью не выше 0,25 м/сек (при средней длине трубы 8 м время ее спуска составит 32 сек).

В процессе спуска установки периодически производится проверка центровки подъемника относительно устья скважины, при необходимости выполняется его центровка.

При спуске установки необходимо обязательное соблюдение следующих требований:

- зачистка металлической щеткой и смазка резьб НКТ;

- шаблонирование каждой трубы (при использовании ремонтных и повторно используемых труб);

- замер длины каждой трубы с записью меры НКТ;

- очистка наружной поверхности НКТ от песка и парафина.

При спуске УЭЦН в скважину проворачивание установки и подвески НКТ недопустимо. С этой целью при использовании ключей без задерживающих устройств первые 2030 труб над УЭЦН свинчиваются вручную с применением задерживающего ключа.

В процессе спуска недопустимы рывки или натяжка и изгибы кабеля радиусом менее 380 мм, кабель от автонаматывателя до устья должен находиться в постоянно провисшем состоянии под собственным весом, но при этом не волочиться по земле, а находиться в стойках.

Кабель к НКТ крепится стальными поясами (клямсами) на расстоянии 250300 мм выше и ниже каждой муфты НКТ, не допуская при этом слабины и провисов кабеля внутри скважины. Стальные пояса устанавливаются также выше и ниже сростков кабеля на расстоянии 150200 мм от них. Если сростка оказалась на муфте НКТ, то труба заменяется на другую необходимой длины. Стальные пояса затягиваются до момента начальной деформации брони кабеля. Пряжки стального пояса следует располагать в свободном пространстве между НКТ и кабелем. - Обратный и сбивной клапаны поставляются на скважину в комплекте с УЭЦН. Седло обратного клапана должно иметь резиновый уплотнитель. Обратный клапан должен обеспечивать герметичность по жидкости.

Между обратным и сливным клапанами свинчиваются 1-2 шт. НКТ во избежание перекрытия сбивного клапана осаждающимся песком или другими механическими частицами,

.Через каждые 300 метров спуска УЭЦН проверяется сопротивление изоляции УЭЦН мегаомметром с записью результатов замера в эксплуатационном паспорте установки.

При снижении сопротивления изоляции до величины менее 5 МОм или обнаружения повреждений на кабельной линии, а также при появлении осложнений спуск прекращается.

После окончания спуска УЭЦН замеряется сопротивление изоляции установки до и после герметизации сальникового ввода кабеля, величина которого должна быть не менее 5 МОм. Свободный конец брони кабеля закрепляется под гайкой устьевой арматуры. Кабель прокладывается от устья до станции управления или клеммной коробки (при ее наличии).

В процессе эксплуатации погружных электронасосов проводятся замеры следующих параметров работы установки с записью в эксплуатационном паспорте:

- дебита скважины;

- буферного, затрубного и линейного давлений;

- рабочего тока;

- сопротивления изоляции:

• - через 1 сутки — после вывода на режим (контрольный замер);

• - еженедельно — до 60 суток работы;

• - ежемесячно — после 60 суток работы;

- динамического уровня:

• - через 1 сутки после вывода установки на стабильный режим;

• - ежеквартально — в процессе эксплуатации. Отбор проб на содержание КВЧ в продукции осуществляется:

- при выводе на режим (жидкость глушения);

- через двое суток после вывода на режим;

- один раз в полугодие в процессе дальнейшей эксплуатации.

Отбор проб на обводненность производится после вывода на режим, далее не реже двух раз в месяц с записью результатов анализа в эксплуатационный паспорт УЭЦН.

В соответствии с графиком проводятся операции по предупреждению отложений парафина, солей в подъемных лифтах скважин с отметкой в эксплуатационном паспорте УЭЦН.

Заключение

Условия, в которых приходится эксплуатировать установки погружных электронасосов на месторождении, своеобразны и сложны, как в геологическом, так и технологическом плане. Поэтому оборудованию, находящемуся в работе, приходится испытывать колоссальные нагрузки различных факторов, которые являются причиной многих отказов. Факторы, снижающие надежность УЭЦН:

- механические примеси;

- солеотложения;

- температура;

- кривизна ствола;

- газосодержание;

- парафиновые отложения.

Большой процент УЭЦН на месторождении работает в режиме ниже оптимального, как следовало бы, что тоже приводит к преждевременным отказам и снижении эффективности эксплуатации.

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.

Подбор УЭЦН к скважине осуществляется посредством расчетов при вводе из бурения, переводе на механизированную добычу, оптимизации и интенсификации по принятой в НГДУ методике, не противоречащей ТУ по эксплуатации УЭЦН.

При подборе УЭЦН к скважине необходимо учитывать уменьшение мощности погружного электродвигателя от увеличения температуры окружающей пластовой жидкости, согласно действующим ТУ заводов - изготовителей.

После получения результатов подбора УЭЦН к скважине дают заявку на монтаж данной УЭЦН, и определяет тип двигателя, гидрозащиты, кабеля, газосепаратора и наземного оборудования необходимых для комплектации в соответствии с действующими ТУ и руководством по эксплуатации УЭЦН.

Электродвигатель ЭД40,,,70-117М сборочный чертеж.cdw

*Размеры для справок.
**Размер обеспечивается инструментом.
Перед сборкой все сборочные единицы и детали
или пресс-материала промыть согласно инструкции инв. №2797.
Перед сборкой электродвигателя замерить сопротивление
изоляции статора поз. 1 напряжением 2
минуты. Сопротивление изоляции должно быть не менее 100 ГОм.
Шпильки поз. 38 вворачивать в головку поз. 14 крутящим
Вал электродвигателя должен проворачиваться без заедания.
Электродвигатель заполнить диэлектрическим маслом с
пробивным напряжением не менее 30 кВ.
Электродвигатель испытать на герметичность давлением масла
) и выдержать в течение пяти минут.
Течь и отпотевания в местах соединений деталей и сборочных
а также в корпусах не допускается.
После испытания на герметичность на заполненном диэлектри-
ческим маслом электродвигателе произвести пайку стыков ПОС61
В колодке поз. 19 установить кабели с наконечниками в
соответствии с маркировкой.
Шайбу поз. 30 стопорить ударным способом. См. вид Е.
Затяжку резьбовых соединений корпусных деталей производить
Покрытие наружной поверхности: грунтовка АК-70М
ГОСТ 25718-83 с добавлением 16 18% пудры алюминиевой
пигментной ПАП-1-2 ГОСТ 5494-71. Допускается замена на эмаль
ЭП 1267 ТУ6-23-67-99 светло-серого цвета.
Поверхность К таблички поз. 25
шпильки поз. 26 и 27 не
Плёнку поз. 60 накладывать на указанный участок
плотность установки гильзы поз. 18.
При вворачивании корпусных деталей с резьбой на поверхностях Л
применить герметик Унигерм-6 или Унигерм-9 ТУ 6-01-1326-86 против
Маркировку производить ударным способом согласно КИ 19-2000
печить читаемость со стороны головки. Товарный знак "ALNAS" маркиро-
вать по чертежу МП203.001 рис. 2
остальное шрифтом 6-Пр3 ГОСТ 26.008-85.
электродвигателя Напряжение Номер секции
Гарантийное пломбирование производить клеймом предприятия-
Электродвигатель испытать по программе ЕЮТИ.Д.375.000 ПМ.
Остальные технические требования по ТУ 3381-026-21945400-97

УЭЦН схема комбинированная, принципиальная.cdw

-колонна эксплуатационная
-оборудование устьевое
схема комбинированная

рабочее колесо.cdw

Неуказанные предельные отклонения размеров:
Cталь 45 ГОСТ 1050-88