Винтовые насосы с погружным электродвигателем

Винтовые насосы с погружным электродвигателем

В настоящее время интерес к трудно извлекаемым запасам углеводорода становится все более актуальным с каждым годом. Традиционные способы механизированной добычи перестали обеспечивать полноту объема извлечения нефти. В связи с этим нефтяники стали обращать свое внимание на малодебетный, осложненный и бездействующий фонды, которые в значительной степени стал дополнять объемы нефтедобычи из традиционного фонда скважин. Методы добычи совершенствуются с каждым годом и нефтедобывающие компании затрачивают большие усилия и средства для внедрения новых технологий, потому что традиционные способы механизированной добычи оказываются не всегда эффективными. Одним из новых способов добычи нефти является система винтового насоса с погружным синхронным двигателем на постоянных магнитах (вентильным двигателем). Эта установка способна обеспечить добычу нефти примерно на 80% осложненного фонда скважин.

Основные факторы, осложняющие добычу нефти в России

  • Механические примеси 20%
  • Солеотложения 18%
  • Асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) 16%
  • Вязкость нефти 10%
  • Высокая температура пласта 9%
  • Нестабильный или малый приток 7%
  • Высокий газовый фактор 7%
  • Высокое содержание сероводорода 7%
  • Коррозийность 6%

Для работы в таких осложненных условиях создана и хорошо себя показывает система винтового насоса с погружным приводом.

Преимущества использования системы винтового насоса с погружным приводом и замены действующих УЭЦН И ШГН

  • Высокий КПД УЭВН 78-93% (35-60% УЭЦН и 45-60% ШГН)
  • Снижение на 30% и более потребления электроэнергии
  • Возможность работы с мало и среднедебетным фондом до 150 м3/сут
  • Малый перегрев вентильного электродвигателя при низких дебетах
  • Малые рабочие токи вентильного электродвигателя
  • Постоянный крутящий момент на валу электродвигателя независимый от частоты вращения
  • Широкий диапазон регулирования вращения и исключение срыва подачи
  • Изменение оборотов вращения УЭВН по средствам СУ в зависимости от давления на приеме насоса
  • Постоянный напор при разных частотах вращения
  • Работа с высоковязкими флюидами
  • Работа при высоком газовом факторе (УЭВН до 50%, УЭЦН мах 10-20%)
  • Работа при высоких значениях выноса мехпримесей (до 50%)
  • Использование в солесодержащем фонде
  • Использование в условиях АСПО
  • Отсутствие водонефтяных эмульсий при откачке тяжелой высоковязкой нефти за счет не пульсирующего главного потока и отсутствия турбулентности
  • Исключение риска износа штанг и НКТ в следствии их отсутствия
  • Снижение потерь на трение
  • Использование в скважинах с нестабильным притоком
  • Значительно увеличивает срок службы оборудования в осложненных условиях работы

Основные технические характеристики применения системы винтового насоса с погружным приводом

  • Напор до 300 бар
  • Производительность от 3 до 150 м3/сут
  • Плотность флюида не более 1400 кг/м3
  • Динамическая вязкость до 100 000 сП
  • Температура перекачиваемой среды 130 (200) 0С
  • Содержание попутной воды не более 99 %
  • Водородный показатель попутной воды от 6,0 до 8,5 рН
  • Массовая концентрация твердых частиц не более 0,8 г/л
  • Микротвёрдость частиц не более 5 баллов по Моосу
  • Содержание свободного газа не более 50 %
  • Концентрация сероводорода не более 6 %

Сотрудничая с компанией Нефтегаз – Развитие вы получаете следующие преимущества:

  • Профессиональный и точный подбор необходимых параметров системы
  • Полная комплектация всей системы – вы получаете работоспособный комплект оборудования в одном месте
  • Все рабочие элементы системы производства ведущих компаний Европы и России
  • Высочайшая надежность системы
  • Техническое сопровождение всех процессов – от заказа оборудования до его запуска

Состав системы винтового насоса с погружным приводом

1. Станция управления

предназначена для работы в комплектных приводах погружных винтовых насосов для управления вентильным электродвигателем. Предназначена для размещения на открытом воздухе, при температуре от -60 0С до +50 0С. Напряжение питания 380-460 В.

Станция управления осуществляет следующие действия:

  • Управление вентильным двигателем (плавный пуск, остановка, изменение скорости и направления вращения)
  • Автоматическое изменение оборотов двигателя при изменении давления на приеме насоса
  • Выполнение команд оператора
  • Отображение информации по основным параметрам работы двигателя и СУ
  • Регистрацию, обработку и накопление информации
  • Защиту электродвигателя и СУ
  • Защиту от несанкционированного доступа к изменению установок работы СУ

2. Трансформатор типа ТМПН

Предназначен для компенсации падения напряжения в кабеле, подводящем ток к электродвигателю.

Трансформатор имеет масляное охлаждение, предназначен для работы на открытом воздухе. На высокой стороне напряжения обмоток трансформаторов имеются переключения для подачи оптимального напряжения на электродвигатель в зависимости от длины кабеля, загрузки электродвигателя и напряжения сети. Трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток высокого (ВН) и низкого (НН) напряжения, бака, крышки с вводами. Бак трансформатора заполняется трансформаторным маслом, имеющим пробивное напряжение не ниже 40кВт.

3. Клапаны сбивной и обратный

Клапан обратный предназначен для опрессовки колонны НКТ, герметизации трубного лифта при проведении ремонтных и аварийных работ. Клапан сливной служит для слива жидкости из колонны НКТ при демонтаже установки

4. Кабельная линия

Применяется для подвода электроэнергии к электродвигателю и данных телеметрии установки погружного насоса, состоящая из основного питающего кабеля и срощенного с ним удлинителя с муфтой кабельного ввода, обеспечивающей герметическое присоединение кабельной линии к электродвигателю. Применяются кабели следующих сечений: 3х10, 3х16, 3х25, 3х35 мм2.

 5. Винтовой насос (Винтовая насосная пара)

Рабочие органы представляют собой винтовую пару с внутренним зацеплением. Подвижный элемент рабочей пары, винт (ротор), совершает планетарное движение в обойме (статоре). Обойма имеет внутреннюю винтовую поверхность с шагом в два раза больше шага винта. Находясь в постоянном контакте, обойма и винт образуют несколько замкнутых полостей по длине винт - обойма. При вращении винта полость со стороны всасывания увеличивается в объеме и в ней создается разряжение, под действием которого осуществляется заполнение полости транспортируемой средой. Дальнейшее вращение винта перемещает отсеченные объемы транспортируемой среды в сторону нагнетания. При установленной частоте вращения винта скорость движения транспортируемой среды (производительность насоса) постоянна, т.к. неизменно проходное сечение винтом и обоймой.

6. Узел разгрузки

Предназначен для компенсации осевой и радиальной нагрузки, возникающей при работе скважинного одновинтового насоса с погружным приводом. Узел крепится между винтовым насосом и гидрозащитой электродвигателя, передавая крутящий момент от двигателя к ротору винтового насоса.

Основные технические характеристики узла разгрузки:

  • Максимальная осевая нагрузка 50 000 Н / 100 000 Н
  • Крутящий момент 955 Нм / 1700 Нм
  • Скорость вращения от 0 до 500 об/мин
  • Температура окружающей среды 120(150) 0С
  • Наружный диаметр 92 мм
  • Масса 25 кг / 40кг

7. Гидрозащита

 Выполняет следующие задачи:

  • Защита внутренней полости двигателя от попадания пластовой жидкости и предотвращения утечки масла при передаче крутящего момента от вала  электродвигателя к валу узла разгрузки
  • Компенсация тепловых изменений объема масла при работе электродвигателя  и его остановках
  • Выравнивание давления во внутренней полости двигателя с давлением  пластовой жидкости в скважине
  • Отвод газа из внутренней полости двигателя в затрубное пространство через  клапаны, установленные в гидрозащите

8. Вентильный электродвигатель

Тип электродвигателя, у которого индуктор находится на роторе (в виде постоянных магнитов), якорная обмотка находится на статоре (синхронный двигатель). Напряжение питания обмоток двигателя формируется в зависимости от положения ротора. Если в двигателях постоянного тока для этой цели использовался коллектор, то в вентильном двигателе его функцию выполняет полупроводниковый коммутатор (датчик положения ротора с инвертором).

Основные технические характеристики:

  • Частота вращения от 70 до 500 об/мин
  • Номинальный момент от 35 Нм до 1 000 Нм
  • Температура окружающей среды 120 (150) 0С
  • КПД двигателя 87 %
  • Диаметр корпуса 117 мм