Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 [ 246 ] 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

9.7.2. ДВУХВИНТОВОЙ ПОГРУЖНОЙ НАСОС

На нефтяных промыслах применяется винтовой насос, состоящий из двух роторов, нагнетающих жидкость навстречу друг другу и имеющих раздельные приемы и общий выкид. Роторы соединены между собой и с погружным электродвигателем валом с эксцентриковыми муфтами; роторы вращаются в одном направлении, но один из них имеет правое направление спирали, а другой - левое. При этом верхний ротор подает жидкость сверху вниз, а нижний - снизу вверх. Такая схема уравновешивает осевую нагрузку, действующую на роторы. Эксцентриковые муфты позволяют роторам вращаться не только вокруг своей оси, но и по окружности диаметром 1е. Эксцентриковые муфты работают в откачиваемой жидкости.

Приводы винтового насоса могут быть пофужными (например, пофужной электрический двигатель - ПЭД) или поверхностными. При использовании ПЭД в комплект установки входит автотрансформатор, станция управления со всеми системами автоматики и защиты, устьевая арматура, электрический кабель и погружной агрегат с протектором. Как правило, ПЭД четьфехполосный, маслозаполненный, с гидрозащитой.

Частота вращения вала двигателя примерно 1400 об/мин, поэтому в шифре пофужных винтовых установок имеется буква «Т», что означает тихоходный. Снижение частоты вращения вала элекфо-двигателя диктуется принципом действия насоса, у которого с увеличением частоты вращения ухудшаются эксплуатационные характеристики из-за увеличения износа, нагрева и снижения КПД.

Установка спускается в скважину на колонне НКТ. Погружной насос имеет двухсторонний прием продукции и общий выкид в пространство между нижним и верхним роторами. Далее продукция движется по кольцевому зазору между корпусом статора верхнего насоса и корпусом насоса, проходит через специальные наклонные каналы и попадает в головную часть погружного насоса. В головной части имеется многофункциональный предохранительный клапан поршеньково-золотникового типа. Продукция обходит этот клапан по специальным каналам, проходит через шламовую фубу и попадает в колонну НКТ.

В пофужных винтовых насосах порщеньково-золотниковый клапан является одним из ответственных элементов и выполняет следующие функции:

- при спуске погружного агрегата в скважину сообщает затрубное пространство с колонной НКТ (переток жидкости из затрубного пространства в колонну НКТ через насос невозможен);

- при подъеме пофужного афегата из скважины сообщает полость НКТ с затрубным пространством с возможностью слива жид-косги из НКТ;

- при откачке жидкости с большим содержанием свободного газа или при недостаточном притоке из пласта сбрасывает часть продукции с выкида в затрубное пространство; при нормальной подаче сброс жидкости прекращается;

- при непредвиденном повышении давления на выкиде насоса, например, за счет закрытия задвижки на устье, клапан срабатывает и сбрасывает жидкость в затрубное пространство (винтовой насос является объемным насосом, поэтому не может работать в режиме закрытой задвижки на нагнетательной линии);

- исключает работу насоса в режиме сухого трения ротора в статоре, предотвращая поломку насоса;

- предотвращает снижение динамического уровня до приемной сетки верхнего насоса, сбрасывая часть жидкости с выкида в затрубное пространство; при этом подача установки снижается, срабатывает защита в станции управления, и установка отключается. После восстановления нормального динамического уровня, клапан закрывает спускной канал, и установка переходит в нормальный режим работы с расчетной подачей.

При неправильном подборе установки винтового насоса к условиям скважины, когда приток из пласта меньше расчетной подачи установки, пофужной насос будет работать в режиме периодического сброса части жидкости из НКТ в затрубное пространство через открытый пор-шеньково-золотниковым клапаном спускной канал, что в конечном счете приведет к отключению установки защитой станции управления.

Таким образом, поршеньково-золотниковый клапан многофункционального назначения ответственен за надежную, длительную и безаварийную работу пофужного насоса и всей установки в целом.

Шламовая труба предназначена для улавливания твердых частиц, которые могут появляться в колонне НКТ (окалина, стеклянная крошка или кусочки эмали при использовании остеклованных или эмалированных труб), и предотвращения их попадания в насос. В противном случае эти частицы попадают в зазор между ротором и статором, приводя к повреждению статора.

Вал погружного электродвигателя соединяется с валом протектора, который, в свою очередь, соединяется с валом насоса через пусковую муфту. Муфта производит соединение валов только после того, как электродвигатель разовьет число оборотов, соответствующее максимальному крутящему моменту. Для этого в муфте имеются выдвижные эксцентриковые кулачки, входящие в зацепление только при определенной частоте вращения вала ПЭД. Кроме того, пусковая муфта предотвращает вращение вала насоса в направлении, противоположном рабочему.

Эксцентриковые муфты, которых в погружном агрегате четыре (одна соединяет вал протектора с нижним ротором; две - роторы между собой и еще одна установлена на верхнем конце верхнего ротора), позволяют верхнему и нижнему роторам вращаться не только вокруг своей оси, но и по окружности диаметром 1е.

Погружные винтовые насосы предназначены для откачки из скважин жидкостей высокой вязкости. Кроме того, эти насосы, являясь объемными, менее чувствительны к наличию в откачиваемой жидкости свободного газа, чем центробежные насосы, допуская более высокое газосодержание на входе в насос. Наиболее слабым элементом погружного винтового насоса является статор, т.к. при откачке продукции с механическими примесями происходит повреждение поверхности статора; кроме того, статор повреждается при недостаточной его смазке.

Мащиностроительная промышленность выпускает винтовые насосы на подачу от 40 до 240 м7сут, которые показали в определенных эксплуатационных условиях очень хорошие результаты. Эти насосные установки рекомендуются для эксплуатации скважин со следующими условиями:

- вязкость нефти до 20 Пас;

- повышенное содержание свободного газа;

- большие отклонения скважины от вертикали (до 70°).

КПД винтовых насосов достигает 80%. Отечественные винтовые насосы имеют следующий шифр, например, ЭВНТ5А-100-1000: электрический (Э) винтовой (В) насос (Н), тихоходный (Т), под обсадную колонну 5А, с подачей 100 м7сут и напором 1000 м.

На рис. 9.51 для примера приведены характеристики насоса ЭВНТ5А-100-1000 при его работе на воде и на жидкости с вязкостью ~ 140мПас. Откачка вязкой жидкости сопровождается снижением утечек жидкости через линии контакта гребня ротора с по-