Эксплуатация скважин с применением УЭЦН

Обоснования применения УЭЦН на месторождениях

Установки электроцентробежных насосов используются для откачки из скважин пластовой жидкости, в состав которой могут входить газ, вода, нефть и разнообразные механические примеси (горная порода). В зависимости от веществ, которые входят в состав откачиваемой жидкости насосные установки могут обычного исполнения и повышенного коррозионно-износостойкого исполнения. Глубина погружения данной установки может достигать 2500 метров, а температура пластовой жидкости – 100 градусов по Цельсию. Приемлемые основные характеристики для применения установки электроприводного центробежного насоса следующие:

1. Содержание попутной воды – 99%.
2. Водородный показатель попутной воды – от 5 до 8,5 Рн.
3. Максимальная плотность – 1400 кг/$м^3$ .
4. Максимальная массовая концентрация твердых частиц в жидкости находится в диапазоне от 0,1 до 3 грамм/литр (в зависимости от исполнения установки).
5. Максимальное содержание свободного газа на приеме насоса колеблется от 25 до 65 %.
6. Максимальная температура откачиваемой жидкости до 150 градусов.
7. Максимальное гидростатическое давление до 40 Мпа.

Обычно насосные установки используются на высокодебитных скважинах, так как обеспечивают максимальный КПД, по сравнению с другими способами. Также на скважинах должен соблюдаться ряд условий, для оптимального применения установки электроцентробежных насосов:

1. Максимальное давление в зоне подвески установки – 40 Мпа.
2. В зоне, где работает установка отклонение ствола скважины не должно превышать 60 градусов.
3. Максимальный темп увеличения кривизны ствола должен составлять 2- минуты на 10 метров.
4. Минимальный внутренний диаметр скважин должен соответствовать техническим характеристикам установки.

Принципиальная схема установки электроцентробежных насосов изображена на рисунке.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки электроцентробежных насосов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

где, 1 – трансформатор; 2 – станция управления; 3 – кабельный барабан; 4 – оборудование устья скважины; 5 – колонна насосной-компрессорных труб; 6 – электрический кабель; 7 – зажимы для кабеля; 8 – погружной многоступенчатый центробежный насос; 9 – приемная стенка насоса; 10 – обратный клапан; 11 – сливной клапан; 12 – протектор; 13 – погружной электродвигатель; 14 – компенсатор.

Принцип действия УЭЦН

С помощью насосно-компрессорных труб агрегат, который состоит из электродвигателя, протектора и погружного насоса, спускается в эксплуатируемую скважину. Электрический кабель служит для передачи электроэнергии к электродвигателю и крепится специальными металлическими поясами к насосно-компрессорным трубам. Применяемы кабель должен быть плоским, трехжильным, изолированным и защищен хомутами или кожухами от механических повреждений.

Над насосами устанавливают сливной и обратный клапаны. Откачиваемую пластовую жидкость насос перемещает на поверхность по насосно-компрессорным трубам. При этом оборудование устья скважины обеспечивает герметизацию кабеля и труб, отвод жидкости и подвеску колонны обсадной трубы.

Гидрозащита электродвигателя состоит из компенсатора и протектора, которые состоят из резиновой диафрагмы и торцевого уплотнения вала (протектор).

Станция управления предназначена для управления погружным насосом, а также для отключения всей установки, при ее отклонении от нормального режима работы и проведения ремонтно-профилактических работ на скважинах.

Сам центробежный насос состоит из рабочего колеса с лопастями, корпуса, вала и направляющего аппарата.

Преимущества и недостатки УЭЦН

Скважины, которые оборудованы установками погружных центробежных насосов, выгодно отличаются от тех, где применяются глубиннонасосные установки:

• Во-первых, на поверхности таких скважин отсутствуют механизмы с подвижными элементами, большие металлоемкие станки и конструкции
• Во-вторых, эти скважины можно вводить в эксплуатацию сразу после процесса бурения и в любое время года, избегая значительных затрат средств и времени на сооружение фундамента и установку тяжелого оборудования.
• В-третьих, скважины, оборудованные электроцентробежными установками, легко герметизируются, что способствует отбору сопутствующего природного газа.

Однако, такие установки имеют и свои недостатки. К ним можно отнести сложное оборудование, для обслуживания и ремонта которого требуются высококвалифицированные специалисты.

Также применение установок погружных центробежных насосов не рекомендуется на скважинах, где в пластовой жидкости содержится много газа и песка, которые могут способствовать быстрому износу оборудования.

Электроцентробежные насосы превосходят по всем характеристикам другие установки, но при этом область их применения невелика. Для расширения области применения и снижения уровня аварийности данных установок, разрабатывается множество технологий, которые должны в будущем устранить эти недостатки.