Уэцн госты: Общая информация (оборудование УЭЦН) — Каталог — ООО «Восток Групп»

Общая информация (оборудование УЭЦН) — Каталог — ООО «Восток Групп»

Механизированные способы добычи являются неотъемлемой частью эксплуатации скважин, в особенности на месторождениях поздней стадии разработки, где продуктивные пласты не обладают достаточным давлением для подъема нефти на устье. Из приблизительно 14% скважин с механизированной добычей в мире, эксплуатировались или эксплуатируются с использованием погружных насосов.

На сегодня наиболее практичным методом увеличения добычи является установка погружного электрцентробежного насоса (УЭЦН) с большей производительностью.

Системы ЭЦН могут быть наилучшим вариантом для высокодебитных скважин, на которых произошло падение уровня добычи и существует необходимость его повышения.

Из всех систем механизированной добычи электрические центробежные насосы (ЭЦН) обеспечивают наибольшую отдачу на наиболее глубоких скважинах, но вместе с тем их применение требует более частых ремонтов и соответствующего увеличения затрат.

Современная технология электрических центробежных насосов обеспечивает широкий диапазон производительности и типоразмеров оборудования. ЭЦНы имеют преимущество над другими высокообъемными методами, так как они могут создавать более высокую депрессию на пласт и повысить его продуктивность в тех случаях, когда возможно решение проблем с помехой от газа и выноса песка. Диаметр обсадной колонны также не является важным для обеспечения возможности откачки таких больших объемов.

По мере роста объемов заводнения, традиционным становится откачка нескольких тысяч баррелей жидкости в сутки в процессе улучшения эффективности пластового вытеснения. Данная система УЭЦН легко может быть автоматизирована с помощью систем телеметрии ТМС, станции управления с частотным приводом Электон и может проводить откачку периодически или постоянно, но постоянная откачка является предпочтительной для увеличения срока службы.

Система ЭЦН состоит из нескольких компонентов, которые вращают последовательно соединенные центробежные насосы для повышения давления скважинной жидкости и подъема ее на устье. Энергия для вращения насоса обеспечивается высоковольтным (от 3 до 5 кВ) источником переменного тока, который приводит в действие специальный погружной электродвигатель ПЭД, способный работать при высоких температурах до 300 °F (150 °C) и высоких давлениях до 5000 фунт/дюйм2 (34 MПa) в скважинах глубиной до 12000 футов (3,7 км) с потребляемой мощностью до 1000 лошадиных сил (750 кВт).

В системах ЭЦН электродвигатель располагается внизу компоновки, а насос сверху. Электрический кабель КПБП крепится к наружной поверхности НКТ и компоновка в сборе спускается в скважину таким образом, что насос и электродвигатель находятся ниже уровня жидкости.

Гидрозащита это система механических уплотнений используются для предотвращения поступления жидкости в электродвигатель и устранения опасности короткого замыкания.

Насос может быть подсоединен либо к трубе, к гибкому шлангу, либо спущен по направляющим рельсам или проволоке таким образом, что насос садится на фланцевую муфту с лапой и при этом обеспечивается соединение с компрессорными трубами. При вращении электродвигателя вращение передается на рабочее колесо в батарее последовательных ступеней. Чем больше ступеней имеет насос, тем выше будет подъем жидкости.

Электродвигатель подбирается с учетом потребностей насоса. Насос проектируется для откачки определенного объема жидкости. Вал может быть изготовлен из монель-металла, а секции из коррозионно- и износостойкого материала. Насос имеет роторно-центробежное действие. Защитный узел крепится сверху насоса для изолирования электродвигателя и для обеспечения движения вала в центре для привода насоса.

Кабель проходит из верхней части электродвигателя, сбоку от насоса/уплотнения, и крепится к внешней поверхности каждой НКТ по всей длине лифтовой колонны от электродвигателя до устья скважины, а затем до электрораспределительной коробки. Кабель состоит из трех жил защищенного и изолированного непрерывного провода. Bвиду ограниченного зазора вокруг насоса/уплотнения, в промежутке от электродвигателя до НКТ выше насоса используется плоский кабель. В этом месте он сращивается с менее дорогим круглым кабелем, который проходит до устья. Кабель может иметь металлическую оболочку для защиты от повреждения.

Проектирование систем ЭЦН требует всестороннего и тщательного анализа с целью одновременного решения ряда специфических задач их применения. Для проектирования требуется информация по притоку скважины (кривая потока (КП) или кривая продуктивности скважины (КПС)), данные о скважинных жидкостях (дебит по нефти, водонефтяной фактор, газожидкостное соотношение), данные по трубам (глубины и размеры НКТ и обсадных труб), температуры (на забое и на устье), и давления на устье скважины. Для надлежащего проектирования и подбора оборудования также требуется информация по твердой фазе, твердым отложениям, асфальтенам, коррозионно-активным жидкостям, коррозионно-активным газам и т.д.

Оборудование устья требует установки силового трансформатора и щита управления, а также электрораспределительной коробки с воздушным охлаждением. Если требуется использование привода с регулируемой скоростью (ПРС), тогда необходим дополнительный повышающий трансформатор в цепи до входа кабеля в устье скважины. Трубная головка имеет конструкцию, позволяющую удерживать колонну НКТ и изолировать электрический кабель. Этот изолятор, как правило, способен выдержать давление как минимум 3000 psi. Щит управления обычно оборудуется амперметром, плавкими предохранителями, молниезащитой и системой отключения. Он имеет и другие устройства, такие как выключатель при высоком и низком токе и аварийную сигнализацию. Он позволяет эксплуатировать скважину непрерывно, с перерывами или полностью остановить эксплуатацию.

Он обеспечивает защиту от пиков напряжения или разбалансирований, которые могут произойти в источнике электропитания. Трансформаторы, как правило, располагаются на краю кустового основания. Входящее электрическое напряжение трансформируется в напряжение, требуемое для работы электродвигателя на предполагаемой нагрузке и для компенсации потерь в кабеле. Повышенное напряжение (пониженный ток) снижает потери на скважинном кабеле, но следует учитывать и другие факторы (Справочное руководство по промысловым насосам, 2006). ЭЦН резко теряют производительность когда в насос попадает значительный процент газа.

Пороговый уровень для начала возникновения проблемы с газом как правило принимается 10% доли газа по объему на входе насоса при давлении на входе насоса. Ввиду того, что насосы имеют высокую — до 4000 об/мин (67 Гц) — скорость вращения и малые зазоры, они не являются стойкими к воздействию твердой фазы, например песка. ЭЦНы для нефтяных скважин выпускаются для обсадных колонн диаметров от 4 1/2 до 9 5/8 дюймов. Выпускаются насосы для обсадных колонн большего диаметра, однако они используются преимущественно в водяных скважинах. Для определенного размера обсадной колонны, как правило, более оптимальным выбором является оборудование с большим диаметром. Оборудование с большим диаметром является более коротким, как электродвигатель, так и насосы являются более эффективными, а электродвигатели легче охлаждаются. Они создают тихое компактное устьевое оборудование.

Недостатки ЭЦН

Существует несколько недостатков ЭЦН. Основной проблемой является ограниченный срок службы. Насос как таковой относится к высокоскоростному центробежному типу, который может быть поврежден абразивными материалами, твердой фазой или обломками. Формирование окалины или минерального осадка может помешать работе электрического центробежного насоса. Экономическая эффективность ЭЦН в большой мере зависит от стоимости электроэнергии. Это является особенно критичным в отдаленных регионах. Система не обладает широкой эксплуатационной гибкостью. Все основные компоненты находятся в призабойной зоне скважины, поэтому, когда возникает проблема или требуется замена какого-либо компонента, приходится извлекать всю систему целиком.

Если присутствует высокий процент газа, принимаются меры для его отделения и возврата назад в обсадную колонну до того как он попадет в насос. Засасывание больших объемов свободного газа может вызвать неустойчивую работу и привести к механическому износу и возможному перегреву. На морских установках, где по правилам требуется применение пакера, весь газ откачивается с жидкостью. В этих особых условиях применяются специальные насосы, в которых возможно создание первичного напора на приеме насоса.

Кабель для УЭЦН – требования и обзор нефтепогружных марок кабеля

В процессе бурения нефтяных скважин и последующего подъема нефти на поверхность используется большое количество разнообразных электроинструментов высокой мощности (буры, погружные центробежные насосы и аналогичные им устройства), работающие непосредственно в скважине. Для подачи к ним напряжения питания необходимы специализированные кабели, учитывающие специфику типовой области эксплуатации.

Требования к кабелю для нефтяной промышленности

Характерная особенность кабелей, которые относятся к группе нефтепогружных, являются чрезвычайно жесткие условия эксплуатации, которые определяются сочетанием таких влияющих факторов как

• 
  высокая температура;
• 
  воздействие на оболочку т.н. скважной жидкости в виде смеси различных фракций нефти, воды, кислот, солей, сероводорода и прочих агрессивных составов;
• 
  большое гидравлическое статическое давление;
• 
  необходимость передачи переменных напряжений у моделей старших классов вплоть до 5000 В и частотой до 70 Гц.

Все это в комплексе приводит к необходимости применения при разработке специализированных полимерных составов, которые используются для формирования изоляции отдельных жил и как материал общих защитных оболочек.

Наряду с нефтяными скважинами возможно использование при водооткачке из шурфов, подъема воды из различных водоемов и т.д.

Все эти особенности учтены при разработке погружного кабеля.

Требования к кабелям для УЭЦН

Согласно ГОСТ Р 51777-2001 нагрузкой для рассматриваемых кабелей являются установки (У) погружных электрических (Э) центробежных (Ц) насосов (Н). При этом из-за специфических условий эксплуатации линия для подачи электроэнергии на насос выполняется составной и включает в себя:

1. 
   основной питающий кабель
2. 
   т.н. удлинитель, который крепится к основному через герметичную кабельную муфту, а также содержит на свободном конце герметичную вилку ввода в обслуживаемый насос.

Касательно специализированного кабеля указанный нормативных документ определяет наличие в сердечнике трех основных жил и задает перечень материалов, которые используются при формировании изоляции и оболочек. Отмечено, что предельная температура жил во время эксплуатации за счет применения фторопластовой или этиленпропиленовой каучуковой изоляции может достигать 200°С.

Основные жилы имеют сечение от 6 до 50 мм², кабель конструктивно может выполняться как круглым с внешним диаметром до 44 мм, так и плоским с сечением 19,6 х 52,4 мм. Токопроводящие жилы однопроволочные или гибкие (максимальное сечение ограничено 22 мм²) 7-проволочные, для улучшения параметров устойчивости к сжатию у гибких жил пустоты между проволоками заполняются герметиком. Коррозионная стойкость конструкции наращивается лужением жил оловянно-свинцовым припоем. Изоляция – двухслойная, может выполняться из различных материалов.

В пустоты сердечника между основными жилами допустимо вводить изолированные контрольные жилы с меньшим поперечным сечением.

Механическая прочность конструкции обеспечивается уложенной на подушку стальной ленточной броней, необходимая степень коррозионной стойкости ленты обеспечивается ее поверхностным цинкованием или использованием соответствующих легирующих добавок. На круглый кабель броня накладывается с фиксацией краев продольным кровельным швом, для плоского применяется перекрытие вплоть до 50%. Известно также предложение использования в качестве упрочняющего покрытия не металлизированного полимерного покрытия увеличенной толщины.

Качество готовой продукции вне зависимости от ее исполнения проверяется испытательным переменным напряжением 18 кВ.

Обзор погружных марок кабеля для УЭЦН

Серийно выпускается несколько десятков марок нефтепогружных кабелей. Все они имеют схожую конструкцию и, напряду с сечением жил, отличаются преимущественно составом изоляции и оболочек. Так, например, в основных кабелях КПБК и КПБП (круглый К и плоский П, соответственно) применяется полиэтиленовая изоляция с предельной рабочей температурой 90°С, тогда как переход на термопласт в КТЭБК и КТЭБ сдвигает верхнюю границу рабочего температурного диапазона на 110°С. КФСКБ и КФСБ с фторопластовой изоляцией штатно эксплуатируются уже при 160°С.

Числовой индекс, следующий за буквенной аббревиатурой марки, задает рабочее сечение и количество жил, наибольшую эксплуатационную температуру, а также рабочее напряжение.

В качестве основных наибольшее распространение на практике получили круглые КПБК, КТЭБК, КФСБК и плоские конструкции КПБП, КТЭБ, КФСБ. Удлинители чаще всего реализуются на таких марках как КПБП или КФСБ.

Для поставки доступна также серийная конструкция КПвПпБкК, имеющая близкое к треугольному поперечное сечение и объединяющая достоинства плоской и круглой структур.

Конструкция с неметаллической полимерной броней обозначается как КПв0ппП.

Посмотреть другие марки для нефтяной промышленности вы можете в нашем каталоге нефтепогружных кабелей

Считается, что основной кабель должен иметь круглое или треугольное сечение, тогда как для удлинителя предпочтительна плоская структура, которая позволяет уменьшить общий диаметр погружного агрегата.

Поставка барабанная, типовая строительная длина в зависимости от сечения меняется в пределах от 500 до 2500 м.

Особенности сростки кабеля для УЭЦН

Сращивание отдельных строительных длин кабеля применяется

• 
  при необходимости получения заданной длины основного кабеля;
• 
  при подключении концевого удлинителя.