Погружной насос
( Погружной насос или погружной электронасос ( ЭЦН ) — это устройство, имеющее герметично закрытый двигатель , плотно соединенный с корпусом насоса. Весь узел погружен в перекачиваемую жидкость. Основным преимуществом насоса этого типа является то, что он предотвращает кавитацию насоса — проблему, связанную с большой разницей высот между насосом и поверхностью жидкости. Погружные насосы выталкивают жидкость на поверхность, а не струйные насосы, которые создают вакуум и полагаются на атмосферное давление. поверхности для приведения в действие скважинного гидравлического двигателя, а не электродвигателя, и используются при работе с тяжелой нефтью с нагретой водой в качестве рабочей жидкости.
История
[ редактировать ]В. 1928 Армянский инженер и изобретатель систем подачи нефти Армаис Арутюнов успешно установил первый погружной нефтяной насос на нефтяном месторождении. [ 1 ] В 1929 году компания Pleuger Pumps (сегодня Pleuger Industries ) разработала конструкцию погружного турбинного насоса, предшественника современного многоступенчатого погружного насоса. [ 2 ]
Принцип работы
[ редактировать ]Электропогружные насосы представляют собой многоступенчатые центробежные насосы, работающие в вертикальном положении. Жидкости, ускоряемые крыльчаткой, теряют свою кинетическую энергию в диффузоре, где происходит преобразование кинетической энергии в энергию давления. Это основной механизм работы радиальных и смешанных насосов. В HSP двигатель представляет собой гидравлический двигатель, а не электрический двигатель, и может работать как с замкнутым циклом (разделение рабочей жидкости от добываемой жидкости), так и с открытым циклом (смешивание рабочей жидкости с добываемой жидкостью в скважине с разделением поверхностей). .
Вал насоса соединен с газоотделителем или защитным устройством посредством механической муфты в нижней части насоса. Жидкости поступают в насос через всасывающую сетку и поднимаются ступенями насоса. Другие детали включают радиальные подшипники (втулки), расположенные по длине вала и обеспечивающие радиальную поддержку вала насоса. Дополнительный упорный подшипник принимает на себя часть осевых усилий, возникающих в насосе, но большая часть этих сил поглощается упорным подшипником защитного устройства.
Существуют также погружные насосы винтового типа, в них в качестве рабочего элемента используется стальной винт. Шнек позволяет насосу работать в воде с повышенным содержанием песка и других механических примесей .
Приложения
[ редактировать ]Погружные насосы используются во многих сферах. Одноступенчатые насосы используются для дренажа, перекачивания сточных вод , общепромышленной перекачки и перекачки шлама. Они также популярны среди фильтров для прудов. Многоступенчатые погружные насосы обычно опускают в скважину и чаще всего используются для забора (отбора) воды в жилых, коммерческих, муниципальных и промышленных целях , водяных в и нефтяных скважинах .
Другие области применения погружных насосов включают очистные сооружения, морской воды перекачку , пожаротушение (поскольку это огнестойкий кабель), бурение водяных и глубоких скважин , морские буровые установки , механизированные подъемники шахт , осушение и ирригационные системы.
Насосы в электроопасных зонах, используемые для перекачивания горючих жидкостей или воды, которая может быть загрязнена горючими жидкостями, должны быть сконструированы так, чтобы не допустить воспламенения жидкости или паров.
Использование в нефтяных скважинах
[ редактировать ]Погружные насосы используются в добыче нефти для обеспечения относительно эффективной формы «искусственного подъема», способной работать в широком диапазоне скоростей потока и глубин. [ 3 ] [ 4 ] За счет снижения давления на забое скважины (за счет снижения забойного динамического давления или увеличения депрессии) из скважины можно добыть значительно больше нефти по сравнению с естественной добычей. [ нужна ссылка ] Насосы обычно имеют электрический привод, называемые электрическими погружными насосами (ESP), или, если они имеют гидравлический привод, называемые гидравлическими погружными насосами (HSP). [ нужна ссылка ]
Системы ЭЦН состоят как из наземных компонентов (размещенных на производственном объекте, например, нефтяной платформе), так и из подземных компонентов (находящихся в скважине ). К поверхностным компонентам относятся контроллер двигателя (часто регулятор скорости), поверхностные кабели и трансформаторы. Подземные компоненты развертываются путем прикрепления к забойному концу колонны насосно-компрессорных труб, когда они находятся на поверхности, а затем опускаются в ствол скважины вместе с насосно-компрессорными трубами.
Высоковольтный (от 3 до 5 кВ) источник переменного тока на поверхности приводит в движение подземный двигатель. До недавнего времени установка ЭЦН была дорогостоящей из-за необходимости наличия электрического кабеля, идущего от источника к двигателю. Этот кабель нужно было обернуть вокруг сочлененной трубки и соединить в каждом сочленении. Новые шлангокабели для гибких труб позволяют прокладывать как трубопровод, так и электрический кабель с помощью одной традиционной установки для гибких труб. Также могут быть включены кабели для передачи данных датчиков и управления.
Подземные компоненты обычно включают в себя насосную часть и двигательную часть, при этом двигатель находится в скважине от насоса. Двигатель вращает вал, который, в свою очередь, вращает рабочие колеса насоса, поднимая жидкость по эксплуатационным трубам на поверхность. Эти компоненты должны надежно работать при высоких температурах до 300 °F (149 °C) и высоком давлении до 5000 фунтов на квадратный дюйм (34 МПа) в глубоких скважинах глубиной до 12 000 футов (3,7 км) с высокими энергетическими потребностями. до 1000 лошадиных сил (750 кВт). Сам насос представляет собой многоступенчатый агрегат, количество ступеней определяется эксплуатационными требованиями. Каждая ступень включает в себя рабочее колесо и диффузор. Каждое рабочее колесо соединено с вращающимся валом и ускоряет жидкость вблизи вала в радиальном направлении наружу. Затем жидкость поступает в невращающийся диффузор, который не соединен с валом и содержит лопасти, направляющие жидкость обратно к валу. Насосы имеют диаметр от 90 мм (3,5 дюйма) до 254 мм (10 дюймов) и длину от 1 метра (3 фута) до 8,7 метра (29 футов). Двигатель, используемый для привода насоса, обычно представляет собой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, номинальная мощность которого указана на паспортной табличке, находится в диапазоне от 7,5 до 560 кВт (при 60 Гц). [ 3 ]
Узел ЭЦН может также включать в себя: уплотнения, соединенные с валом между двигателем и насосом; сита для отбрасывания песка; и сепараторы жидкости на приеме насоса, которые разделяют газ, нефть и воду. [ 3 ] ЭЦН имеют значительно более низкую эффективность при значительных долях газа, превышающих примерно 10% объема на входе в насос, поэтому отделение газа от масла перед насосом может быть важным. Некоторые ЭЦН включают водомасляный сепаратор, который позволяет повторно закачивать воду в скважину. Поскольку некоторые скважины производят до 90% воды, а подъем жидкости требует значительных затрат, обратная закачка воды перед ее подъемом на поверхность может снизить потребление энергии и улучшить экономику. Учитывая высокую скорость вращения ЭЦН до 4000 об/мин (67 Гц) и узкие зазоры, они не очень терпимы к твердым веществам, таким как песок.
В мире используется как минимум 15 марок нефтепромысловых ЭЦН.
Кабель погружного насоса (SPC)
[ редактировать ]
Кабели погружных насосов представляют собой электрические проводники, предназначенные для использования во влажном грунте или под водой, а их типы специально разработаны для условий окружающей среды насоса. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
Кабель для погружного насоса — это специализированное изделие, предназначенное для использования с погружным насосом в глубокой скважине или в аналогичных суровых условиях. Кабель, необходимый для такого типа применения, должен быть прочным и надежным, поскольку место установки и окружающая среда могут быть как чрезвычайно строгими, так и агрессивными. Таким образом, кабель погружного насоса можно использовать как в пресной, так и в соленой воде. Он также подходит для непосредственного захоронения и внутри отливок колодцев. Область установки кабеля погружного насоса физически ограничена. Производители кабелей должны учитывать эти факторы для достижения максимально возможной степени надежности.
Размер и форма кабеля погружного насоса могут варьироваться в зависимости от использования, предпочтений и насосного инструмента установщика. Кабели насосов изготавливаются одно- и многожильными и могут быть плоскими или круглыми в поперечном сечении; некоторые типы включают в себя провода управления, а также силовые проводники для двигателя насоса. Проводники часто имеют цветовую маркировку для идентификации, и вся оболочка кабеля также может иметь цветовую маркировку.
справа В 3- и 4-жильном кабеле, как показано на изображении типов SPC , в качестве проводника используется обычная медь/луженая медь.
- 3- и 4-жильный кабель из ПВХ
- Плоский кабель
- Круглый кабель
- Резиновый 3- и 4-жильный кабель
- Плоский кабель
- Круглый кабель
- Плоский Питьевой
- Кабель HO7RN-F
-
Различные типы СПК -
Питьевое сечение
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Историческая перспектива нефтепромысловой промышленности погружных электронасосов» . esppump.com . ESP pump.com. 17 сентября 2012 года . Проверено 16 ноября 2017 г.
Вместе с тремя сотрудниками Арутунов построил и установил первый ЭЦН на нефтяной скважине на месторождении Эльдорадо недалеко от Бернса, штат Канзас.
- ^ «Краткая история насосов» . worldpumps.com . ООО «Эльзевир», 23 марта 2009 г. Проверено 16 ноября 2017 г.
1929: Pleuger разрабатывает погружной турбонасосный двигатель.
- ^ Перейти обратно: а б с Лайонс (редактор), Стандартный справочник по инженерам нефтегазовой отрасли , стр. 662
- ^ Другие формы механизированной добычи включают газлифт , балочную откачку , плунжерный подъем и винтовой насос .
- ^ Пеликан, Боб (21 июня 2017 г.), «Кабель погружного насоса», The Pump Book , стр. 67–74, ISBN 978-0-615-18509-5
- ^ Рэй К. Маллин, Фил Симмонс (2011), «Кабель погружного насоса», Жилая электропроводка , стр. 423–424, ISBN 978-1-4354-9826-6
- ^ Роберт Дж. Алонсо (19 января 2010 г.). Электротехнические нормы и правила, стандарты, рекомендуемая практика и правила: рассмотрение соответствующих вопросов безопасности . Эльзевир. стр. 317–. ISBN 978-0-8155-2045-0 . Проверено 16 ноября 2012 г.
- Лайонс, Уильям К., изд. (1996). Стандартный справочник по нефтегазовой промышленности . Том. 2 (6 изд.). Профессиональное издательство Персидского залива. ISBN 0-88415-643-5 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Универсальные насосы работают под водой , июль 1947 г., Научно-популярный журнал, превосходный чертеж в разрезе конструкции погружного насоса крупных общественных водопроводных сооружений.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
