О компрессионных насосах

05.09.2013

О компрессионных насосах

В скважинах с повышенным содержанием мехпримесей оптимальным решением для добычи нефти могут служить насосные установки компрессионного типа.

В скважинах с повышенным содержанием мехпримесей оптимальным решением для добычи нефти могут служить насосные установки компрессионного типа. Высокий ресурс компрессионных насосов позволяет им работать непрерывно от трех до пяти лет без демонтажа, благодаря чему значительно снижаются затраты на ремонт и монтаж УЭЦН.
В свою очередь, способность компрессионных насосов работать в левой зоне и с повышенным содержанием газа расширяет диапазон их использования.
Преимущества насосов компрессионной сборки связаны также и с их повышенной энергоэффективностью. Использование гидродинамического подшипника в качестве опоры рабочих колес в гидрозащите электродвигателя повышает КПД компрессионных насосов на 10–15%.
Кроме того, замена операции «шимцевания» при монтаже компрессионных насосов на регулировку болта значительно сокращает время монтажа и снижает вероятность брака.
УЭЦН компрессионной схемы сборки созданы специально для работы в скважинах осложненного фонда с повышенным содержанием механических примесей. Основное конструкционное отличие компрессионных насосов состоит в том, что ступицы рабочих колес упираются друг в друга и зафиксированы сухарями на валу каждой секции, что исключает их осевое перемещение. Кроме этого ступицы стянуты специальной гайкой и находятся в напряженно-сжатом состоянии, а вал находится в напряженно-растянутом состоянии. В результате исключаются потеря устойчивости вала от сжимающей его силы в процессе работы и односторонний износ ступиц рабочих колес и радиальных подшипников.
Валы каждой секции компрессионных насосов упираются друг в друга посредством регулировочного болта, предварительно ввернутого в торец каждого вала. При этом самый нижний вал опирается на осевой гидродинамический подшипник, расположенный в масляной ванне гидрозащиты электродвигателя.
Осевая нагрузка от рабочих колес посредством валов воспринимается осевым подшипником, а не опорными буртами направляющих аппаратов. Это предотвращает интенсивный износ опорных шайб рабочих колес и значительно увеличивает ресурс насоса.
В процессе сравнительных стендовых испытаний при содержании абразивных частиц в перекачиваемой жидкости 200 г/л компрессионный насос отработал почти в 20 раз больше времени, чем обычный насос. При этом опорные шайбы рабочих колес почти не износились. Так как осевой подшипник расположен в масляной ванне гидрозащиты электродвигателя, он также не подвержен абразивному износу. По этой причине в скважинах с повышенным содержанием мехпримесей компрессионные насосы способны отработать непрерывно от трех до пяти лет. Это снижает затраты на ремонт насосов и на монтаж насосных установок, так как количество ремонтов и монтажей соответственно сокращается. Дополнительным преимуществом компрессионных насосов служит то, что работа в левой зоне и работа с повышенным содержанием газа не влияет на величину их ресурса.
Следует отметить, что коэффициент трения осевого гидродинамического подшипника в 50 раз меньше, чем коэффициент трения опорных шайб рабочих колес. Из-за этого КПД у компрессионных насосов может быть на 10–15% выше, чем у обычных насосов. Это обусловлено влиянием осевой силы, которая действует на рабочие колеса при прохождении перекачиваемой жидкости.
Однако КПД насосов компрессионной сборки повышается только в процессе приработки опорных шайб к опорным буртам направляющих аппаратов в течение некоторого времени. За счет этого устраняется дросселирование жидкости через щелевые уплотнения рабочих колес, а вал насоса проседает на величину люфта вала гидрозащиты (0,3–0,5 мм) и упирается в осевой подшипник, установленный в гидрозащите.
Вычислена экспериментальная зависимость КПД установки 0615ЭЦНАКИ5-125ИТв-2450 от наработки за период эксплуатации с 29 ноября 2012 года по 21 мая 2013 года в ОАО «Славнефть». Линия тренда показывает четкую тенденцию повышения КПД установки с течением времени эксплуатации. Например, в начале эксплуатации общий КПД установки составлял 0,214. При этом потребляемая мощность компрессионного насоса при входном контроле на горизонтальном стенде составляла 73,57 кВт, т.е на 11,8% больше, чему обычного насоса 65,8 кВт. Через 60 суток работы КПД установки составил 0,239, т.е. увеличился на 11,7%. Соответственно потребляемая мощность компрессионного насоса установилась равной мощности обычного насоса. Еще через 100 суток работы установки ее КПД составил 0,284, т.е. увеличился в 1,327 раза. Соответственно, потребляемая мощность компрессионного насоса составила 73,57 : 1,327 = 55,4 кВт. Это на 15,8% ниже, чем у обычного насоса.
Таким образом, энергоэффективность компрессионных насосов может быть на 10–15% выше, чем у обычных насосов.
Вал каждой секции компрессионных насосов снабжен регулировочным болтом. При монтаже насосной установки болт ранее смонтированной секции регулируется специальным приспособлением так, чтобы исключить зазор (натяг) между валами соседних секций. После регулировки болт фиксируется шлицевой муфтой. Это исключает операцию «шимцевания» и значительно сокращает время монтажа, а также снижает вероятность брака при монтаже.

Монтаж компрессионных УЭЦН осуществляют следующим образом:
• собирают на устье скважины двигатель, гидрозащиту и входной модуль (газосепаратор) согласно стандартной процедуре монтажа;
• снимают верхнюю крышку с подготовленной для монтажа секции насоса и проталкивают вал деревянным бруском до упора вниз;
• грузоподъемным устройством приподнимают секцию насоса над устьем скважины, снимают нижнюю крышку и к основанию крепят монтажное устройство двумя болтами подтягивая их гаечным ключом;
• контрольный болт без применения гаечного ключа выкручивают до контакта его головки с валом секции;
• положение контрольного болта фиксируют контргайкой;
• монтажное устройство снимают с основания насосной секции и устанавливают его на головку входного модуля (газосепаратора), предварительно установив цилиндрический ключ на головку регулировочного болта;
• монтажное устройство крепят к головке входного модуля двумя болтами с помощью гаечного ключа;
• регулировочный болт выкручивают вручную цилиндрическим ключом до упора его головки в контрольный болт;
• монтажное устройство снимают с головки входного модуля (газосепаратора) и устанавливают шлицевую муфту на вал. При этом выступы на головке регулировочного болта входят в пазы шлицев муфты, и регулировочный болт фиксируется от отворачивания;
• подготовленную секцию насоса соединяют с входным модулем (газосепаратором) согласно стандартной процедуре монтажа и опускают ее в скважину и прокручивают ее вал специальным ключом;
• грузоподъемным устройством приподнимают следующую секцию насоса над устьем скважины и процедура монтажа повторяется за исключением того, что дальнейший монтаж УЭЦН осуществляется сочленением секций друг с другом.
Таким образом, монтаж компрессионной УЭЦН по указанной выше технологии не намного сложнее монтажа обычной УЭЦН, так как исключает установку регулировочных шайб между секционными валами.
Виктор Логинов,
начальник группы конструирования
Центра исследований и разработок ЗАО «Римера»,
кандидат технических наук.

Инженерная практика, №8, 2013

Возврат к списку

Обратная связь