32

Легко ли добыть нефть. Что такое УЭЦН и как он работает. Часть 1

У меня уже было два поста, в которых я описал принцип работы штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ). Пришло время рассказать о другом способе добычи нефти с помощью УЭЦН или просто ЭЦН – установки электроцентробежного насоса.


Исторически первыми появились штанговые насосы, которые длительное время доминировали в нефтедобыче. Но из-за некоторых недостатков «проиграли» УЭЦН, и сейчас доля их ежегодно сокращается, и большую часть нефти, порядка 80%, в нашей стране добывают с помощью УЭЦН. Основной недостаток – это наличие очень длинной механической связи между станком-качалкой и насосом. Колонна штанг обладает большой прочностью, но все равно является самым слабым звеном, передавая насосу ограниченную мощность, снижает надежность и уменьшает межремонтный период. Также к недостаткам ШСНУ относится ограниченная производительность, относительно невысокая глубина эксплуатации (в среднем не более 1500 м), ограничение по углу наклона скважины. Сейчас скважины все больше уходят вбок и в глубину, при таких условиях эксплуатировать штанговые насосы проблематично, а то и просто невозможно.


Отрадно осознавать, что первые насосы такого типа впервые были придуманы нашим бывшим соотечественником Армаисом Арутюновым. Он разработал ПЭД – погружной электродвигатель, в 1916 году, но после революции эмигировал в США. Там он и довел свою разработку до конца, а впервые начали добывать таким способом нефть в 1928 году.

Армаис организовал очень успешную фирму REDA- Russian electrical dynamo of Arutunoff, которая через много-много лет была поглощена международной нефтесервисной компанией Schlumberger.


Армаис Арутюнов

Легко ли добыть нефть. Что такое УЭЦН и как он работает. Часть 1 Легко Ли добыть нефть, Нефть, Добыча нефти, Длиннопост

УЭЦН – установка электроцентробежного насоса, она же бесштанговый насос, она же ESP. По большому счету это обычный насосный агрегат. Необычного в нем то, что он тонкий (самый распространенный помещается в скважину с внутренним диаметром 123 мм), длинный (есть установки по 70 метров длиной) и работает в таких условиях, в которых более- менее сложный механизм вообще не должен существовать.


Схема УЭЦН

Легко ли добыть нефть. Что такое УЭЦН и как он работает. Часть 1 Легко Ли добыть нефть, Нефть, Добыча нефти, Длиннопост

В составе каждой УЭЦН есть следующие узлы:


ЭЦН (электроцентробежный насос) – главный узел . Насос делает основную работу – подъем жидкости. Насос состоит из секций, а секции из ступеней. Чем больше ступеней – тем больше напор, который развивает насос. Чем больше сама ступень – тем больше дебит (количество жидкости прокачиваемой за единицу времени). Чем больше дебит и напор – тем больше он потребляет энергии. Все взаимосвязано. Насосы кроме дебита и напора отличаются еще габаритом и исполнением – стандартные, износостойкие, коррозионостойкие, износо-коррозионостойкие.


ПЭД (погружной электродвигатель) Электродвигатель второй главный узел – крутит насос. Это обычный (в электрическом плане) асинхронный электродвигатель – только он тонкий и длинный. У двигателя два главных параметра – мощность и габарит. И опять же есть разные исполнения стандартный, теплостойкий, коррозионостойкий, особо теплостойкий. Двигатель заполнен специальным маслом, которое, кроме того, что смазывает, еще и охлаждает двигатель, и компенсирует давление, оказываемое на двигатель снаружи.


Протектор (еще его называют гидрозащитой) – стоит между насосом и двигателем. Он, во-первых, делит полость двигателя заполненную маслом от полости насоса заполненной пластовой жидкостью, передавая при этом вращение, а во вторых – решает проблему уравнивания давления внутри двигателя и снаружи (там до 400 атм бывает, это примерно как на трети глубины Марианской впадины). Бывают разных габаритов и опять же исполнения.


Кабель . Медный, трехжильный.. Еще он бронированный. Конечно, он не выдержит выстрел даже из Макарова, но зато выдержит пять-шесть спусков в скважину и будет там работать – достаточно долго.


Бронирование у него несколько другое, рассчитанное скорее на трение, чем на острый удар. Кабель бывает разных сечений (диаметров жил), отличается броней (обычная оцинкованная или из нержавейки), а еще он отличается температурной стойкостью. Есть кабель на 90, 120, 150, 200 и даже 230 градусов. То есть может неограниченно долго работать при температуре в два раза превышающей температуру кипения воды.


Еще есть дополнительные устройства.


Газосепаратор (или газосепаратор-диспергатор, или просто диспергатор, или сдвоенный газосепаратор, или даже сдвоенный газосепаратор-диспергатор). Он отделяет жидкость от свободного газа на входе в насос. Часто, очень часто количества свободного газа на входе в насос вполне достаточно, что бы насос не работал – тогда ставят какое либо газостабилизирующее устройство. Если нет необходимости ставить газосепаратор – ставят входной модуль.


ТМС – это своего рода тюнинг. Кто как расшифровывает – термоманометрическая система, телеметрия.

Еще ставят защитные устройства. Это обратный клапан (самый распространенный – КОШ – клапан обратный шариковый) – что бы жидкость не сливалась из труб, когда насос остановлен (подъем столба жидкости по стандартной трубе может занимать несколько часов – как то жалко этого времени). Для того, чтобы слить жидкость перед подъемом ставят сливной клапан (сливная муфта). Обратный и сливной клапан исполнены в виде переводников и устанавливаются в колонне НКТ над УЭЦН.


ЭЦН висит на насосно-компрессорных трубах. И смонтирован в следующей последовательности:

Вдоль НКТ (2-3 километра) – кабель, сверху – КС, потом КОШ, потом ЭЦН, потом газосепаратор (или входной модуль), затем протектор, дальше ПЭД, а еще ниже ТМС. Кабель проходит вдоль ЭЦНа, сепаратора и протектора до самой головы двигателя

Все части УЭЦН секционные, секции длиной не более 9-10 метров и собирается установка непосредственно на скважине.


В следующих частях рассмотрю каждые части подробнее.

Наука | Научпоп

6.8K постов73.5K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

Подробнее