Les principales unités de l'installation et leur objectif Voir ce que "ESP" est dans d'autres dictionnaires Schéma technologique d'une pompe centrifuge d'un puits uetsn

Les pompes centrifuges de fond sont des machines à plusieurs étages. Ceci est principalement dû aux petites valeurs de la pression créée par un étage (roue et aube de guidage). À leur tour, les petites valeurs de la tête d'un étage (de 3 à 6-7 m de colonne d'eau) sont déterminées par de petites valeurs du diamètre extérieur de la roue, limité par le diamètre intérieur de la colonne de tubage et les dimensions de l'équipement de fond utilisé - câble, moteur submersible, etc.

La conception d'une pompe centrifuge de forage peut être conventionnelle et résistante à l'usure, ainsi qu'une résistance accrue à la corrosion. Les diamètres et la composition des ensembles de pompe sont fondamentalement les mêmes pour toutes les versions de pompe.

Une pompe centrifuge de forage conventionnelle est conçue pour extraire du liquide d'un puits avec une teneur en eau allant jusqu'à 99%. Les impuretés mécaniques dans le liquide pompé ne doivent pas dépasser 0,01% en masse (ou 0,1 g / l), tandis que la dureté des impuretés mécaniques ne doit pas dépasser 5 points selon Mohs; sulfure d'hydrogène - pas plus de 0,001%. Selon les exigences des spécifications techniques des fabricants, la teneur en gaz libre à l'entrée de la pompe ne doit pas dépasser 25%.

La pompe centrifuge résistante à la corrosion est conçue pour fonctionner avec jusqu'à 0,125% de sulfure d'hydrogène (jusqu'à 1,25 g / l) dans le fluide de formation pompé. La conception résistante à l'usure vous permet de pomper un liquide avec une teneur en impuretés mécaniques jusqu'à 0,5 g / l.

Les marches sont situées dans l'alésage du corps cylindrique de chaque section. Une section de la pompe peut accueillir de 39 à 200 étages, en fonction de leur hauteur d'installation. Le nombre maximum d'étages dans les pompes atteint 550 pièces.

Figure. 6.2. Schéma de la pompe centrifuge de forage:

1 - anneau avec segments; 2,3 - rondelles lisses; 4,5 - rondelles d'amortisseurs; 6 - support supérieur; 7 - support inférieur; 8 - bague à ressort pour support d'arbre; 9 - manchon de distance; 10 -base; 11 - accouplement cannelé.

ESP modulaire

Pour créer des pompes centrifuges de forage à haute pression dans la pompe, il est nécessaire d'installer de nombreux étages (jusqu'à 550). Dans le même temps, ils ne peuvent pas être logés dans un seul boîtier, car la longueur d'une telle pompe (15-20 m) rend difficile le transport, l'installation sur le puits et la fabrication du boîtier.

Les pompes haute pression sont composées de plusieurs sections. La longueur du corps dans chaque section ne dépasse pas 6 m. Les parties du corps des sections individuelles sont reliées par des brides avec des boulons ou des goupilles, et les arbres sont reliés par des accouplements cannelés. Chaque section de pompe a un support d'arbre axial supérieur, un arbre, des supports d'arbre radial et des étages. Seule la partie inférieure a une grille de réception. Tête de pêche - section de pompe supérieure uniquement. Les sections de pompe haute pression peuvent mesurer moins de 6 m de long (généralement la longueur du corps de la pompe est de 3,4 et 5 m), en fonction du nombre d'étages à y placer.

La pompe se compose d'un module d'entrée (Fig. 6.4), d'un module de section (modules-sections) (Fig. 6.3), d'un module de tête (Fig. 6.3), de clapets anti-retour et de vidange.

Il est permis de réduire le nombre de sections de module dans la pompe, respectivement, en équipant l'unité submersible d'un moteur de la puissance requise.

Les connexions entre les modules et le module d'entrée avec le moteur sont à brides. Les connexions (à l'exception de la connexion du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) sont scellées avec des anneaux en caoutchouc. La connexion des arbres des sections de module entre elles, la section de module avec l'arbre du module d'entrée, l'arbre du module d'entrée avec l'arbre de la protection hydraulique du moteur est réalisée à l'aide d'accouplements cannelés.

Les arbres des sections de module de tous les groupes de pompes avec les mêmes longueurs de corps de 3,4 et 5 m sont unifiés. Pour protéger le câble contre les dommages lors des opérations de levage, des nervures en acier amovibles sont situées sur les bases de la section de module et de la tête de module. La conception de la pompe permet d'utiliser le module séparateur de gaz de pompage sans démontage supplémentaire, qui est installé entre le module d'entrée et la section de module.

Les caractéristiques techniques de certaines tailles standard d'ESP pour la production de pétrole, fabriquées par des entreprises russes conformément aux spécifications techniques, sont présentées dans le tableau 6.1 et la Fig. 6.6.

La caractéristique de pression de l'ESP, comme on peut le voir sur les figures ci-dessus, peut être soit avec une branche gauche descendante de la caractéristique (pompes à faible débit), soit monotone (principalement pour les installations à débit moyen), et avec un signe variable du dérivé. Cette caractéristique se retrouve principalement dans les pompes à haut débit.

Les caractéristiques de puissance de presque tous les ESP ont un minimum à débit nul (le soi-disant «mode vanne fermée»), ce qui nécessite l'utilisation d'un clapet anti-retour dans la colonne de tuyauterie au-dessus de la pompe.

La partie active de la caractéristique ESP, recommandée par les fabricants, ne coïncide très souvent pas avec la partie active des caractéristiques déterminées par les techniques générales de construction de la pompe. Dans ce dernier cas, les limites de la partie active de la caractéristique sont les valeurs des alimentations en (0,7-0,75) Q oet (1,25-1,3Q 0, où Q 0 est le débit de la pompe dans le mode de fonctionnement optimal, c'est-à-dire à la valeur d'efficacité maximale.

Moteurs submersibles

Le moteur électrique submersible (SEM) est un moteur de conception spéciale et est un moteur asynchrone bipolaire courant alternatif avec un rotor à cage d'écureuil. Le moteur est rempli d'huile à faible viscosité, qui remplit la fonction de lubrifier les roulements du rotor, évacuant la chaleur vers les parois du carter du moteur, qui est lavée par l'écoulement des produits du puits.

L'extrémité supérieure de l'arbre du moteur est suspendue à un talon glissant. Rotor de moteur sectionnel; les sections sont assemblées sur l'arbre du moteur, constituées de plaques de fer du transformateur et présentent des rainures dans lesquelles sont insérées des tiges d'aluminium, court-circuitées des deux côtés de la section avec des anneaux conducteurs. L'arbre est soutenu par des roulements entre les sections. Sur toute sa longueur, l'arbre du moteur présente un trou pour la circulation d'huile à l'intérieur du moteur, qui s'effectue également à travers la fente du stator. Il y a un filtre à huile au bas du moteur.

La longueur et le diamètre du moteur déterminent sa puissance. La vitesse de rotation de l'arbre moteur dépend de la fréquence du courant; à une fréquence de courant alternatif de 50 Hz, la vitesse synchrone est de 3000 tr / min. Les moteurs électriques submersibles sont marqués de l'indication de la puissance (en kW) et du diamètre extérieur du corps (mm), par exemple SEM 65-117 - un moteur électrique submersible d'une puissance de 65 kW et d'un diamètre extérieur de 117 mm . La puissance requise du moteur électrique dépend du débit et de la hauteur de la pompe centrifuge submersible et peut atteindre des centaines de kW.

Les moteurs électriques submersibles modernes sont équipés de systèmes de capteurs de pression, de température et d'autres paramètres, enregistrés à la profondeur de la descente de l'unité, avec la transmission de signaux via un câble électrique à la surface (poste de contrôle).

Les moteurs d'une puissance de plus de 180 kW avec un diamètre de 123 mm, plus de 90 kW avec un diamètre de 117 mm, 63 kW avec un diamètre de 103 mm et une puissance de 45 kW avec un diamètre de 96 mm sont en coupe.

Les moteurs sectionnels sont constitués de sections supérieure et inférieure, qui sont connectées lorsque le moteur est installé dans le puits. Chaque section se compose d'un stator et d'un rotor, dont la conception est similaire à celle d'un moteur électrique à une seule section. Le raccordement électrique des tronçons les uns aux autres est en série, interne et s'effectue à l'aide de 3 bornes. L'étanchéité de la connexion est assurée par un joint lors de la jonction des profilés.

Pour augmenter le débit et la pression de la phase de travail de la pompe centrifuge, des régulateurs de vitesse sont utilisés. Les régulateurs de vitesse permettent de pomper le fluide dans une plage de volumes plus large que ce qui est possible à vitesse constante, ainsi que le démarrage contrôlé en douceur d'un moteur asynchrone submersible avec des courants de démarrage limités à un niveau donné. Cela augmente la fiabilité de l'ESP en réduisant les charges électriques sur le câble et l'enroulement du moteur lors du démarrage des unités, et améliore également les conditions de travail de la formation lors du démarrage du puits. L'équipement permet également, avec le système de télémétrie installé dans l'ESP, de maintenir un niveau dynamique donné dans le puits.

L'une des méthodes de régulation de la vitesse du rotor de l'unité ESP est de réguler la fréquence du courant électrique alimentant le moteur submersible.

L'équipement pour assurer cette méthode de régulation est équipé des stations de contrôle de la production russe SORS-1 et IRBI 840.

Imperméabilisation

Pour augmenter les performances d'un moteur électrique submersible, le fonctionnement fiable de son hydro-protection est d'une grande importance, ce qui empêche le moteur électrique de pénétrer dans sa cavité interne de fluide de formation et compense le changement du volume d'huile dans le moteur lorsque il est chauffé et refroidi, ainsi que lorsque l'huile fuit à travers des constructions d'éléments qui fuient. Le fluide du réservoir, entrant dans le moteur électrique, réduit les propriétés isolantes de l'huile, pénètre à travers l'isolation des fils d'enroulement et conduit à un court-circuit de l'enroulement. De plus, la lubrification des paliers d'arbre du moteur est altérée.

À l'heure actuelle, la protection de l'eau de type G est répandue dans les champs de la Fédération de Russie.

La protection contre l'eau de type G se compose de deux unités d'assemblage principales: un protecteur et un compensateur.

Le volume principal de l'unité d'hydroprotection, formé par le sac élastique, est rempli d'huile liquide. A travers le clapet anti-retour, la surface externe du sac perçoit la pression du produit de puits à la profondeur de l'unité submersible. Ainsi, à l'intérieur du sac élastique rempli d'huile liquide, la pression est égale à la pression d'immersion. Pour créer une pression excessive à l'intérieur de ce sac, il y a une roue sur l'arbre de la bande de roulement. L'huile liquide à travers un système de canaux sous pression excessive pénètre dans la cavité interne du moteur électrique, ce qui empêche la pénétration de produits de puits dans le moteur électrique.

Le compensateur est conçu pour compenser le volume d'huile à l'intérieur du moteur lorsque la température du moteur électrique change (chauffage et refroidissement) et est un sac élastique rempli d'huile liquide et situé dans le carter. Le corps du compensateur a des ouvertures qui communiquent la surface externe du sac avec le puits. La cavité interne du sac est connectée au moteur électrique et la cavité externe est connectée au puits.

Lorsque l'huile est refroidie, son volume diminue et le fluide de puits à travers les trous du corps du compensateur pénètre dans l'espace entre la surface extérieure du sac et la paroi intérieure du corps du compensateur, créant ainsi les conditions pour le remplissage complet du corps intérieur. cavité du moteur électrique submersible avec de l'huile. Lorsque l'huile est chauffée dans le moteur électrique, son volume augmente et l'huile s'écoule dans la cavité interne du sac compensateur; dans ce cas, le fluide de puits est expulsé de l'espace entre la surface extérieure du sac et la surface intérieure du boîtier à travers les trous dans le puits.

Tous les boîtiers des éléments de l'unité submersible sont interconnectés par des brides avec des goujons. Les arbres de la pompe submersible, de l'unité de protection hydraulique et du moteur électrique submersible sont interconnectés par des accouplements cannelés. Ainsi, l'unité submersible ESP est un complexe de dispositifs électriques, mécaniques et hydrauliques complexes de haute fiabilité, qui nécessite un personnel hautement qualifié.

Clapets de contrôle et de vidange

Le clapet anti-retour est utilisé pour empêcher la rotation inverse (mode turbine) du rotor de la pompe sous l'influence de la colonne de liquide dans la colonne de tuyauterie lors des arrêts et pour faciliter le redémarrage de l'unité de pompage. Les arrêts de l'unité submersible se produisent pour de nombreuses raisons: panne de courant en cas d'accident sur la ligne électrique; arrêt dû à l'activation de la protection SEM; arrêt pendant le fonctionnement intermittent, etc. Lorsque l'unité submersible s'arrête (se désexcite), la colonne de liquide du tube commence à s'écouler à travers la pompe dans le puits, faisant tourner l'arbre de la pompe (et donc l'arbre du moteur électrique submersible) dans la direction opposée.

Si pendant cette période l'alimentation électrique est rétablie, le SEM commence à tourner vers l'avant, surmontant une force énorme. Le courant de démarrage du SEM à ce moment peut dépasser les limites admissibles, et si la protection ne fonctionne pas, le moteur électrique tombera en panne. Le robinet de vidange est conçu pour drainer le fluide de la colonne de tubulure lors du levage de l'unité de pompe du puits. Le clapet anti-retour est vissé dans le module de tête de pompe et le robinet de vidange est vissé dans le corps du clapet anti-retour. Il est permis d'installer des vannes au-dessus de la pompe, en fonction de la valeur de la teneur en gaz au niveau de la grille du module d'entrée de la pompe.

Dans ce cas, les vannes doivent être situées sous l'épissure du câble principal avec la rallonge, sinon la dimension transversale de l'unité de pompage dépassera celle autorisée.

Les clapets anti-retour des pompes 5 et 5A sont conçus pour tout débit, groupes 6 - pour un débit jusqu'à 800 m 3 / jour inclus. Structurellement, ils sont identiques et ont un filetage d'accouplement et une pompe-compresseur tuyau lisse d'un diamètre de 73 mm. Le clapet anti-retour pour pompes du groupe 6, conçu pour un débit supérieur à 800 m 3 / jour, possède un filetage de couplage et une tubulure de tube lisse d'un diamètre de 89 mm.

Les vannes de vidange ont le même filetage que les clapets anti-retour. En principe, un robinet de vidange est un manchon, dans la paroi latérale duquel un tube en bronze court horizontalement (mamelon) est inséré, scellé de l'extrémité intérieure. Le trou dans cette vanne est ouvert avec une tige métallique de 35 mm de diamètre et de 650 mm de longueur tombée dans le tuyau depuis la surface. La tige, heurtant le raccord, le casse au niveau de l'encoche et ouvre le trou dans la valve.

En conséquence, le liquide s'écoule dans le boîtier de production. L'utilisation d'un tel robinet de vidange n'est pas recommandée si l'installation utilise un grattoir pour éliminer la cire des tuyaux. Lorsque le fil se casse, sur lequel le grattoir descend, il tombe et casse le starter, une dérivation spontanée de fluide dans le puits se produit, ce qui conduit à la nécessité de soulever l'unité. Par conséquent, des vannes de vidange d'autres types sont également utilisées, qui sont activées en augmentant la pression dans les tuyaux, sans abaisser la tige métallique.

Transformateurs

Les transformateurs sont conçus pour alimenter les installations de pompes centrifuges submersibles à partir d'un réseau de courant alternatif avec une tension de 380 ou 6000 V et une fréquence de 50 Hz. Le transformateur augmente la tension de sorte que le moteur à l'entrée de l'enroulement ait une tension nominale donnée. La tension de fonctionnement des moteurs est de 470-2300 V. De plus, la chute de tension dans un long câble (de 25 à 125 V / km) est prise en compte.

Le transformateur se compose d'un circuit magnétique, d'enroulements haute tension (HT) et basse tension (BT), un réservoir, un couvercle avec entrées et un extenseur avec un sécheur d'air, un interrupteur. Les transformateurs sont fabriqués avec un refroidissement naturel à l'huile. Ils sont conçus pour une installation en extérieur. Sur le côté haut des enroulements du transformateur, il y a 5 à 10 prises, qui assurent l'alimentation de la tension optimale au moteur électrique. L'huile remplissant le transformateur a une tension de claquage de 40 kV.

Poste de contrôle

Le poste de commande est conçu pour contrôler le fonctionnement et la protection de l'ESP et peut fonctionner en modes manuel et automatique. La station est équipée des systèmes de contrôle et de mesure nécessaires, d'automatismes, de toutes sortes de relais (relais à temps maximum, minimum, intermédiaire, etc.). En cas de situations anormales, les systèmes de protection correspondants sont déclenchés et l'unité est arrêtée.

Le poste de commande est fabriqué dans une boîte métallique, peut être installé à l'extérieur, mais est souvent placé dans une cabine spéciale.

Lignes de câble

Les lignes de câble sont conçues pour fournir de l'électricité à partir de la surface de la terre (à partir d'appareils complets et de stations de contrôle) à un moteur électrique submersible.

Des exigences assez strictes leur sont imposées - faibles pertes électriques, petites dimensions diamétriques, bonnes propriétés diélectriques de l'isolation, résistance thermique aux basses et hautes températures, bonne résistance aux fluides et gaz de formation, etc.

La ligne de câble se compose d'un câble d'alimentation principal (rond ou plat) et d'un câble d'extension plat qui y est connecté avec un presse-étoupe.

La connexion du câble principal avec le câble d'extension est fournie avec un manchon de jonction en une seule pièce (épissure). À l'aide d'épissures, des sections du câble principal peuvent également être connectées pour obtenir la longueur requise.

La ligne de câble sur la longueur principale a le plus souvent une section transversale ronde ou presque triangulaire.

Pour réduire le diamètre de l'unité submersible (câble + pompe centrifuge), la partie inférieure du câble est plate.

Le câble est fabriqué avec une isolation polymère, qui est appliquée sur les âmes du câble en deux couches. Trois conducteurs isolés du câble sont connectés ensemble, recouverts d'un support protecteur sous l'armure et l'armure métallique. Le ruban métallique de l'armure protège l'isolation des conducteurs contre les dommages mécaniques pendant le stockage et le fonctionnement, principalement lors de la descente et du levage de l'équipement.

Dans le passé, les câbles armés étaient fabriqués avec une isolation en caoutchouc et un tuyau de protection en caoutchouc. Cependant, dans le puits, le caoutchouc était saturé de gaz et lorsque le câble a été soulevé à la surface, le gaz a brisé le caoutchouc et l'armure du câble. L'utilisation d'une isolation de câble en plastique a permis de réduire significativement cet inconvénient.

Dans le cas d'un moteur submersible, la ligne de câble se termine par un manchon enfichable, qui assure une connexion étanche avec l'enroulement statorique du moteur.

L'extrémité supérieure de la ligne de câble passe à travers un dispositif spécial dans l'équipement de tête de puits, qui assure l'étanchéité de l'espace annulaire, et est reliée par une boîte à bornes à la ligne électrique de la station de commande ou de l'appareil complet. La boîte à bornes est conçue pour empêcher l'entrée de gaz de pétrole de la cavité de la ligne de câble dans les postes de transformation, les appareils complets et les armoires des postes de commande.

La ligne de câble en état de transport et de stockage est située sur un tambour spécial, qui est également utilisé pour l'abaissement et le levage des installations sur les puits, pour les travaux de prévention et de réparation avec une ligne de câble.

Le choix des conceptions de lignes de câbles dépend des conditions de fonctionnement des installations ESP, tout d'abord de la température de production du puits. Souvent, en plus de la température du réservoir, la valeur calculée de la diminution de cette température due au gradient de température est utilisée, ainsi que l'augmentation de la température de l'environnement et de l'unité de fond elle-même due au chauffage de l'électrique submersible. moteur et la pompe centrifuge. L'élévation de température peut être assez importante et aller de 20 à 30 ° C. Un autre critère pour choisir une conception de câble est la température ambiante, qui affecte les performances et la durabilité des matériaux isolants des lignes de câbles.

Les propriétés du fluide de formation - corrosivité, coupure d'eau, rapport gazole - sont des facteurs importants qui influencent le choix de la conception du câble.

Pour maintenir l'intégrité du câble et son isolation lors des opérations de déclenchement, il est nécessaire de fixer le câble sur la colonne. Tubes. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs de fixation à proximité de la section du changement de diamètre de la colonne, c.-à-d. près de l'accouplement ou renversé sous le filetage. Lors de la fixation du câble, assurez-vous que le câble est bien ajusté contre les tuyaux, et dans le cas de l'utilisation d'un câble plat, assurez-vous que le câble n'est pas tordu.

Les dispositifs les plus simples pour fixer les câbles aux tubes et aux unités de pompage submersibles ESP sont des courroies métalliques avec boucles ou taquets.

Le câble d'extension est fixé aux ensembles de l'unité submersible (pompe submersible, protecteur et moteur) aux endroits spécifiés dans le mode d'emploi de ce type d'équipement; la fixation du câble d'extension et du câble principal au tube est effectuée des deux côtés de chaque raccord de tube à une distance de 200-250 mm des extrémités supérieure et inférieure du raccord

L'exploitation des installations ESP dans des puits déviés et courbes a nécessité la création de dispositifs de fixation des câbles et de protection de ceux-ci contre les dommages mécaniques.

L'entreprise russe ZAO "Izhspetstechnologia" (Izhevsk) a développé et produit des dispositifs de protection (ZU), composés d'un corps et de verrous mécaniques (Fig. 6.9).

Cet appareil est installé sur le manchon de tubulure et présente les caractéristiques techniques suivantes:

Fournit une fixation simple et fiable (axiale et radiale) sur la tubulure;

Maintient et protège le câble de manière fiable, y compris dans les situations d'urgence;

Ne possède pas d'éléments pliables (vis, écrous, goupilles fendues, etc.), ce qui les empêche de pénétrer dans le puits lors de l'installation et des opérations aller-retour;

Suppose des utilisations multiples;

L'installation de l'appareil ne nécessite pas d'outils de montage.

Parmi les entreprises leaders au monde, Lasalle (Ecosse) possède la plus grande expérience dans le développement, la production et l'exploitation de dispositifs de protection pour câbles (Fig. 6.10).

Les protecteurs moulés entièrement métalliques de Lasalle présentent les caractéristiques suivantes:

Rapidité et facilité d'installation;

Aptitude à fonctionner dans un environnement de puits de forage à haute teneur en soufre;

Manque d'éléments lâches qui pourraient tomber dans le puits;

Réutilisable.

Lasalle propose des protecteurs pour la protection du câble principal (plat et rond) et du câble d'extension dans les sections de la colonne de tubes, l'unité submersible de l'installation, les clapets anti-retour et de vidange.

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introduction

En Russie, parmi les pompes sans tige, les plus courantes sont les installations de pompes centrifuges électriques. Ils ont équipé plus de 35% du parc total de puits du pays. Les installations de pompes électriques centrifuges (ESP) ont une très large plage de débit (de 10 à 1000 m3 / jour et plus) et sont capables de développer une hauteur de refoulement jusqu'à 2000 m. / jour), les ESP ont le rendement (efficacité) le plus élevé parmi toutes les méthodes mécanisées de production de pétrole. Dans la gamme des alimentations de 50 à 300 m3 / jour. Efficacité L'ESP dépasse 40%, mais dans le domaine de la faible efficacité des aliments. L'ESP chute brusquement. Dans la mesure du possible, l'organisation de la surveillance à distance de l'état, ainsi que la régulation des performances de l'unité ESP, surpasse considérablement les installations de barres. De plus, les performances de l'ESP sont moins affectées par la courbure du puits de forage.

L'influence de la courbure du puits de forage sur les performances de l'unité ESP se reflète principalement lors des opérations aller-retour (ROP) en raison de la possibilité d'endommagement du câble et n'est pas connecté (jusqu'à une certaine valeur de l'angle d'inclinaison de le puits et le taux de son gain de courbure), comme dans l'unité de pompage à tige de pompage, avec l'opération elle-même. Cependant, les unités ESP ne fonctionnent pas bien dans un environnement corrosif, lorsque le sable est enlevé, dans des conditions de température élevée et de rapport gaz-huile élevé.

Les ESP sont conçus pour pomper le fluide de formation des puits de pétrole et sont utilisés pour forcer l'extraction du fluide.

Pour un fonctionnement fiable de la pompe, sa sélection correcte pour un puits donné est nécessaire. Pendant le fonctionnement du puits, les paramètres de la formation, la zone de formation de fond, les propriétés du fluide prélevé changent constamment: la teneur en eau, la quantité de gaz associé, la quantité d'impuretés mécaniques, et par conséquent, il y a un manque de fluide ou la pompe tourne au ralenti, ce qui réduit la période de révision de la pompe. À l'heure actuelle, l'accent est mis sur un équipement plus fiable, pour augmenter la période de révision et, par conséquent, pour réduire le coût de levage du fluide. Ceci peut être réalisé en utilisant des ESP centrifuges au lieu de pompes à tige de pompage, car les pompes centrifuges ont une longue période de révision.

L'unité ESP peut être utilisée pour pomper des liquides contenant du gaz, du sable et des éléments corrosifs.

1 . Appareil et spécifications techniques ESP

1.1 Nomvaleur et données techniques de l'ESP

Les unités centrifuges submersibles sont conçues pour pomper le fluide de formation des puits de pétrole. Les pompes électriques centrifuges submersibles pour la production de pétrole sont conçues pour le fonctionnement de puits de pétrole, parfois fortement arrosés, de petit diamètre et de grande profondeur, elles permettent un fonctionnement sans problème et à long terme dans des liquides contenant des eaux de formation agressives contenant divers sels dissous, gaz (y compris le sulfure d'hydrogène), impuretés mécaniques sous forme de sable. La profondeur d'immersion de la pompe atteint 2500 m et plus, et la température du fluide pompé atteint parfois 100 0 C. Les exigences pour le fluide de formation pour le fonctionnement d'un puits avec des installations de pompes centrifuges électriques sont données dans le tableau 1.1.

Tableau 1.1 - Caractéristiques admissibles du fluide de formation pour l'exploitation de puits avec des unités ESP

Caractéristiques techniques du fluide de formation	La valeur des caractéristiques techniques
Teneur maximale en eau associée,%
PH de l'eau associé, pH
Densité maximale du liquide, kg / m 3
Viscosité cinématique maximale d'un liquide monophasé, à laquelle le fonctionnement de la pompe est assuré sans modification de la pression et du rendement, mm 2 / s
Concentration massique maximale de particules solides pour les pompes, g / l: Exécution régulière Exécution résistante à la corrosion Conception résistante à l'usure et à la corrosion Augmentation de la résistance à la corrosion et à l'usure Lorsque les pompes sont équipées d'un filtre fin
Micro-dureté des particules selon Morse, points, pas plus: Conception conventionnelle et résistante à la corrosion Augmentation de la résistance à la corrosion et à l'usure, performance résistante à l'usure et à la corrosion
Teneur maximale en gaz libre à l'aspiration de la pompe,% en volume: Exécution régulière Avec l'utilisation d'un séparateur de gaz dans le cadre de l'installation Avec l'utilisation d'un séparateur-dispersant de gaz Utilisation du module de dispersion d'entrée dans le cadre de l'installation
Concentration maximale de sulfure d'hydrogène pour les pompes, g / l: Conception normale et résistante à l'usure Conception résistante à la corrosion et à l'usure, résistance accrue à la corrosion et à l'usure
Température maximale du liquide pompé, С
Pression hydrostatique maximale dans la zone de suspension de l'unité, MPa
Le nombre de composants agressifs, pas plus (lors de l'utilisation de pompes avec une résistance accrue à la corrosion et à l'usure, conception résistante à l'usure par la corrosion), g / l:

Les puits dans lesquels les installations sont exploitées doivent remplir les conditions suivantes:

a) le diamètre intérieur minimal du puits pour chaque taille de l'installation selon la description technique des pompes et des moteurs;

b) le taux maximal de gain de courbure du forage est de 2є sur 10 mètres et dans la zone d'exploitation de l'installation - de 3 minutes sur 10 mètres;

c) pression hydrostatique maximale dans la zone de suspension de l'installation - 40 MPa;

d) dans la zone d'exploitation de l'installation submersible, la déviation du puits de forage par rapport à la verticale ne doit pas dépasser 60 degrés.

1.2 Avantages et inconvénients de l'ESP

Les installations submersibles de pompes électriques centrifuges sont largement utilisées dans notre pays. Le débit moyen d'un puits de pétrole équipé d'une telle unité est de 120 à 140 tonnes / jour, alors que le débit des puits équipés d'unités de pompage à tige de pompage n'est que de 15 tonnes / jour. Un grand avantage de ces unités est la facilité d'entretien, un long délai d'exécution - 1 an. Il n'est pas rare que des installations fonctionnent dans certains champs pendant plus de 2 à 3 ans sans levage.

1.2.1 Avantages des pompes centrifuges électriques

Les puits équipés d'unités de pompe électrique centrifuge submersible se comparent favorablement aux puits équipés d'unités de pompage profond.

Ici, en surface, il n'y a pas de mécanismes avec des pièces mobiles, il n'y a pas d'énormes machines-outils consommant du métal - des bascules et des fondations massives nécessaires à leur installation.

L'utilisation de tels équipements permet de mettre en service les puits immédiatement après le forage à tout moment de l'année, même pendant les mois d'hiver les plus rigoureux, sans dépenser beaucoup de temps et d'argent pour la construction de fondations et l'installation d'équipements lourds. Pendant le fonctionnement des puits ESP, la tête de puits peut être facilement scellée, ce qui permet la collecte et l'élimination du gaz associé. Les unités ESP se caractérisent par l'absence d'une liaison intermédiaire de tiges de pompage, ce qui augmente le temps de rotation des puits.

Le domaine d'application du pompage de la production à partir de puits profonds et du prélèvement forcé de fluide des puits fortement arrosés, ainsi que des puits directionnels, est en expansion.

1.2.2 Inconvénients des pompes centrifuges électriques

Les inconvénients des unités de pompage sans tige sont les suivants: réparation de puits complexe lorsque les tuyaux tombent, parfois sans résultat; équipement complexe nécessitant un électricien hautement qualifié.

À haute vitesse, l'huile se mélange à l'eau; une grande quantité d'énergie doit être dépensée pour séparer l'huile de l'eau. Les ESP peuvent également être utilisés pour l'injection d'eau entre les réservoirs et pour maintenir la pression des réservoirs dans les gisements de pétrole.

a) dans des liquides contenant une quantité importante de sable, ce qui provoque une usure rapide des pièces de travail de la pompe;

b) avec une grande quantité de gaz, ce qui réduit les performances de la pompe.

1.3 Une partie de l'équipement

L'ensemble d'une installation submersible pour la production de pétrole comprend: un moteur électrique avec protection hydraulique, une pompe, une ligne de câble, un équipement électrique au sol, un poste de commande automatique (Figure 1.1).

La pompe est entraînée par un moteur électrique et fournit le fluide de formation du puits à travers le tube à la surface dans la canalisation.

La ligne de câble alimente le moteur électrique. Il est relié au moteur électrique au moyen d'un presse-étoupe.

1 - moteur électrique; 2 - protecteur; 3 - crépine de pompe; 4 - pompe centrifuge submersible; 5 - câble spécial; 6 - rouleau de guidage; 7 - enrouleur de câble; 8 - autotransformateur; 9 - poste de commande automatique; 10 - ceinture pour attacher le câble

Figure 1.1 - Disposition de l'équipement ESP

Le câble est fixé aux tuyaux de protection hydraulique, de la pompe et du compresseur avec des courroies métalliques fournies avec la pompe.

Équipement électrique au sol - un poste de transformation complet ou un poste de commande avec un transformateur convertit la tension du réseau de terrain en une valeur qui fournit la tension optimale à la sortie du moteur électrique, en tenant compte des pertes de tension dans le câble, permet de contrôler le fonctionnement de l'installation submersible et sa protection dans des conditions anormales. La pompe électrique est une unité composée d'un moteur à courant alternatif submersible spécial rempli d'huile, d'un protecteur qui protège le moteur de la pénétration du liquide environnant et d'une pompe centrifuge à plusieurs étages. Les boîtiers du moteur électrique, du protecteur et de la pompe sont interconnectés au moyen de brides. Les arbres ont des connexions cannelées. Dans l'unité assemblée, le moteur électrique est situé en dessous, le protecteur est au-dessus et la pompe est au-dessus du protecteur.

La pompe électrique est descendue dans le puits sur tubulure et suspendue sur une rondelle de suspension sans fixation supplémentaire dans le puits. Le moteur est alimenté par un câble à trois conducteurs rond spécial résistant à l'huile de la marque KRBK en armure de bande flexible, qui passe à travers une rondelle de suspension et est renforcé aux tuyaux de pompage avec des courroies métalliques. En surface, seuls un poste de contrôle et un autotransformateur sont installés, et un manomètre et une vanne sont installés en tête de puits. Pour minimiser la taille diamétrale de l'unité submersible, un câble plat spécial KRBP en armure de ruban flexible est posé le long de celui-ci, protégé des dommages par des nervures soudées à la pompe et des couvercles de protection.

Poste de transformation complet ou poste de contrôle

et le transformateur est installé et fixé sur une fondation ou un piédestal à une distance d'au moins 20 m de la tête de puits. La hauteur des fondations (piédestaux) doit être telle que les inondations d'eau et la dérive de neige des équipements installés sur celles-ci sont exclues. À une distance de 15-20 m de la tête de puits, placez le tambour avec le câble sur une surface plane spécialement préparée, en le plaçant sur un enrouleur de câble mécanisé ou sur les supports sur lesquels le tambour tournera. Le tambour doit être positionné de sorte que son axe de rotation soit perpendiculaire à une ligne imaginaire tirée de la tête de puits au milieu du tambour. Il sera plus pratique d'abaisser l'unité si vous positionnez l'enrouleur de telle sorte que le câble s'enroule à partir du haut de celui-ci.

Pour la commodité de diriger le câble dans le puits pendant sa descente, un soi-disant rouleau de câble est utilisé, suspendu au-dessus de la tête de puits à une faible hauteur.

Préparez et placez les tubes et sous-tubes sur les passerelles ou les supports de manière à ce que les raccords de tuyaux soient face à la tête de puits, de sorte que les tuyaux soient dans le champ de vision de l'opérateur de l'unité de levage et n'interfèrent pas avec le travail avec le câble . L'extérieur et l'intérieur des tuyaux doivent être propres.

Lors de l'exploitation de puits avec des pompes électriques centrifuges submersibles, la tête de puits peut être facilement scellée, ce qui permet la collecte et l'élimination du gaz associé. L'équipement électrique au sol, en raison de sa petite taille, de son faible poids et de la présence de couvertures de protection, en fonction des conditions climatiques, peut être installé soit directement à l'air libre, soit dans une petite cabine non chauffée, mais de manière à ce que ni les dérives de neige ni les inondations n'interfèrent avec puits de fonctionnement normal ininterrompu.

Une caractéristique des pompes électriques centrifuges submersibles est la facilité d'entretien, la rentabilité et une période de révision relativement longue de leur fonctionnement. La durée de fonctionnement des pompes entre les ascenseurs pour réparation dépasse dans la plupart des cas 200 jours, dans de nombreux puits, elles fonctionnent sans levage pendant 2-3 ans.

1.4 À proposaperçu des installations étrangères

Aux États-Unis, les pompes submersibles sont fabriquées à la fois en une section et en deux, trois et quatre sections, en fonction de la tête de réglage.

Une caractéristique des pompes Byron Jackson, qui les distingue des autres modèles de pompes, est l'absence de talon sur l'arbre de la pompe dans les pompes mono et multi-sections. La force axiale agissant sur l'extrémité de l'arbre du fait de la pression développée par la pompe et de la masse de l'arbre lui-même est perçue par le cinquième, situé dans la section du joint (protecteur). Dans les pompes sectionnelles, les arbres sont réunis, en butée les uns contre les autres et formant, pour ainsi dire, un seul arbre de grande longueur. Il est judicieux de placer le support d'axe de pompe dans la section du joint car talon dans ce cas fonctionne dans de l'huile pure. Par conséquent, sa fiabilité doit être supérieure à celle du talon fonctionnant directement dans le fluide de formation.

Dans les premiers modèles de pompes Reda, le support d'arbre axial était réalisé sous la forme de roulements à billes à contact oblique duplex situés dans la partie inférieure d'une chambre spéciale.

Dans les pompes Byron Jackson, la longueur d'arbre de 3 à 4 sections peut atteindre 25 à 30 m. Les arbres sont reliés les uns aux autres et à l'arbre de la section d'étanchéité au moyen d'accouplements cannelés, leurs extrémités butent l'une contre l'autre par une goupille ou une rondelle dans l'accouplement cannelé.

Pour donner de la stabilité à l'arbre pendant le fonctionnement, Byron Jackson a proposé d'utiliser des roulements intermédiaires caoutchouc-métal, en les plaçant en 6 étapes. Contrairement aux conceptions domestiques, les roulements caoutchouc-métal Byron Jackson ne sont pas installés à la place des étages correspondants, mais sont montés dans les aubes de guidage.

Les pompes Reda Pump diffèrent par la conception des pièces individuelles. Tout d'abord, il convient de noter que les pompes Reda Pump ont un sens de rotation gauche de l'arbre, vu de dessus.

La tête de pêche et la base sont fabriquées en tant qu'éléments structurels séparés afin de pouvoir être connectées à la fois à une pompe à une section et à plusieurs sections. Cela contribue à l'unification des pièces et des assemblages.

La plupart des modèles Reda Pump n'ont pas de talon en haut. Au lieu du talon, une partie des roues (jusqu'à 40%) est strictement fixée dans le sens axial sur l'arbre à l'aide de butées fixées dans les rainures de l'arbre de la pompe. Ainsi, la partie supérieure des impulseurs, dont les douilles viennent en butée l'une contre l'autre, sont maintenues en mouvement axial.

Dans les pompes submersibles Byron Jackson, les forces axiales des impulseurs de type flottant sont perçues par les aubes de guidage simultanément sur deux surfaces des supports lorsque la force est dirigée vers le bas et sur une surface lorsque l'impulseur flotte vers le haut. Cette conception d'étape est appelée deux roulements.

Les étages à double roulement sont également utilisés par Reda Pump Co., Oil Dynamics et Oilline dans les cas où il est nécessaire de réduire la charge spécifique sur le roulement.

Contrairement à la conception d'étage à un seul support, l'étage à deux supports, en plus du support principal reposant sur le collier d'aube de guidage, comporte un second support reposant sur la douille d'aube de guidage. Ainsi, la surface totale est augmentée, la charge spécifique sur le support est réduite, l'usure est réduite et la durabilité est augmentée.

L'étage à double palier permet de mettre en service le support un à un, du fait de l'épaisseur des rondelles de support ou des dimensions axiales correspondantes des colliers.

Les étages avec des trous de déchargement dans la roue sont largement utilisés dans les pompes de Reda Pump, Oilline et Oil Dynamics.

Une étape de cette conception réduit la force axiale jusqu'à 25% et n'a donc pas besoin d'un deuxième support. Cependant, cela réduit l'efficacité de 4 ... 6%. Dans les pompes submersibles, dont le rendement des étages est déjà faible, les trous de déchargement dans les impulseurs ne sont pas réalisés.

Les entreprises étrangères accordent une grande attention à la propreté des canaux d'écoulement des éléments de travail des pompes, car l'efficacité des étages en dépend. Byron Jackson, par exemple, jette des roues et des aubes d'une manière préfabriquée pour assurer une surface de chemin d'écoulement propre et lisse.

Les roues, coulées par la méthode de précision, ont une épaisseur uniforme de disques, d'aubes, de coussinets, une concentricité stricte des éléments, ce qui assure l'équilibrage nécessaire de toutes les roues.

2 . Etude de brevet

2.1 Options pour l'élaboration des brevets

2.1.1 Brevet 66417 Fédération de Russie,E21B43 / 38

Unité de pompage de forage submersible pour la production de pétrole, piège à boues et soupape de sécurité de l'unité de pompage de forage submersible. Govberg Artem Savelyevich, Terpunov Vyacheslav Abelievich; demandeur et breveté "Centre de développement des équipements de production pétrolière (CPRNO) (SC)". - n ° 2007113036/22, requête. 04/10/2007; publ. 10.09.2007.

Les solutions techniques concernent les dispositifs de nettoyage du fluide de formation dans les puits de pétrole et peuvent être utilisées dans l'industrie pétrolière pour protéger les équipements de pompage submersibles des effets des impuretés mécaniques contenues dans le fluide pompé, principalement après fracturation hydraulique, pendant le développement du puits, ainsi que pendant huile de production à partir de puits de sable avec une concentration de solides jusqu'à 5 g / l, ainsi que pour protéger les équipements de pompage des conditions de fonctionnement anormales lorsque les dispositifs de séparation sont obstrués Une unité de pompage de puits submersible pour la production de pétrole, assurant l'obtention du résultat technique ci-dessus, comprend une pompe submersible, un moteur électrique et un piège à boues. Dans ce cas, l'unité de pompage est équipée d'une soupape de sécurité réalisée avec la possibilité de raccordement hydraulique de l'admission de la pompe avec l'espace annulaire derrière le récupérateur de boue, à condition que le mouvement du liquide pompé à travers le récupérateur de boue s'arrête. Le résultat technique obtenu est d'assurer une protection efficace des équipements de pompage submersibles contre les effets des impuretés mécaniques contenues dans le liquide pompé, sans contaminer la zone de fond du puits, ainsi que de protéger l'équipement de pompage des conditions de fonctionnement anormales lorsque le collecteur de boues est trop plein et / ou colmatage du séparateur avec des particules d'impuretés mécaniques.

La soupape de décharge comprend un corps de dérivation et un manchon de bobine de dérivation. Le manchon de tiroir est conçu avec la capacité de se déplacer sous l'influence du débit du liquide pompé par la pompe submersible. Une cavité différentielle est formée entre le manchon de bobine et le boîtier. Le résultat technique obtenu est d'augmenter la sensibilité et la vitesse de réponse de la soupape de sécurité.

Soupape de sécurité connue d'une unité de pompage de forage submersible pour la production de pétrole, décrite dans le brevet US 5494109 A, 02.27.1996, comprenant un carter réalisé avec la possibilité de se connecter à une canalisation pour fournir le liquide pompé à l'admission de la pompe. Des trous de dérivation sont pratiqués dans la paroi latérale du boîtier. La vanne comprend également un manchon de tiroir avec un trou de dérivation, situé dans le corps avec possibilité de mouvement axial de telle sorte qu'en position supérieure du manchon, il soit possible de déplacer le liquide pompé à travers lesdits trous de dérivation du corps. et le manchon pour recevoir la pompe contournant les éléments filtrants situés à l'entrée de ladite canalisation. Cela protège la pompe des perturbations du débit et le moteur submersible de la surchauffe lorsque les éléments filtrants sont obstrués par des particules d'impuretés mécaniques. Le déplacement du manchon de tiroir vers la position haute se produit en augmentant la pression dans l'espace annulaire sous l'action d'un piston différentiel dont la tige est située dans l'alésage axial du corps de vanne.

Les principaux inconvénients du prototype sont une sensibilité et une vitesse insuffisantes de la vanne, qui répondent à une augmentation de la pression dans l'anneau provoquée par l'arrêt du mouvement du fluide à travers le filtre, et non à l'absence même de mouvement du fluide pompé.

Le résultat technique obtenu par la mise en œuvre du modèle d'utilité est d'augmenter la sensibilité et la vitesse de réponse de la soupape de sécurité.

La soupape de sécurité d'une unité de pompage de forage submersible pour la production de pétrole, assurant la réalisation du résultat technique ci-dessus, comprend un boîtier avec un trou de dérivation, qui est configuré pour être connecté à une canalisation pour fournir le liquide pompé à l'admission de la pompe, un douille de bobine avec un trou de dérivation, situé dans le boîtier avec possibilité de déplacement axial de telle sorte que dans l'une des positions de douille, il soit possible de déplacer le liquide pompé à travers lesdites ouvertures de dérivation du logement et de la douille. Dans ce cas, contrairement au prototype, le manchon de tiroir est réalisé avec la possibilité de se déplacer sous l'influence du débit du liquide pompé par la pompe submersible jusqu'à une position où la possibilité de déplacement du liquide pompé à travers le les trous de dérivation du boîtier et du manchon sont exclus. Une cavité différentielle est formée entre le manchon de tiroir et le boîtier de telle sorte que la direction de la force résultante agissant sur le manchon de tiroir lorsque la soupape de sécurité est placée dans le puits est opposée à la direction de l'action du débit de fluide pompé. sur le manchon de bobine.

Les trous de dérivation sont réalisés dans la paroi latérale du corps et du manchon, et la possibilité que le liquide pompé se déplace à travers les trous de dérivation du corps et du manchon est prévue dans la position la plus basse du manchon de bobine par rapport à la position de fonctionnement de la valve dans le puits.

Le manchon de tiroir est équipé d'un clapet anti-retour à bille conçu pour fermer le trou central du manchon lorsque le fluide se déplace dans la direction opposée à la direction du débit de fluide pompé par la pompe submersible.

Le manchon de tiroir est chargé par ressort dans le sens de l'impact sur le manchon de l'écoulement du liquide pompé par la pompe submersible, tandis que la force créée par le ressort est inférieure à la force résultante mentionnée dans n'importe quelle position du manchon de tiroir.

La soupape de sécurité de l'unité de pompage est conçue pour relier l'admission de la pompe à l'espace annulaire derrière le récupérateur de boue dans le sens du mouvement du liquide pompé, à condition que le mouvement du liquide pompé à travers le récupérateur de boue s'arrête.

La soupape de sécurité (figure 2.1) comprend un corps 23 avec des ouvertures de dérivation 24 dans la paroi latérale, réalisées avec la possibilité de se connecter à un tuyau de dérivation ou à une doublure derrière le séparateur d'hydrocyclone. Un manchon de bobine 25 avec des trous de dérivation radiaux 26 dans la paroi latérale est installé à l'intérieur du boîtier 24. Le manchon 25 est monté avec possibilité de déplacement axial. Dans la position extrême basse du manchon, les trous de dérivation 24 et 26 sont alignés et il est possible de déplacer le liquide pompé de l'espace annulaire vers l'entrée de la pompe. Une cavité différentielle 27 est formée entre le manchon et le corps de telle manière que le sens de la force résultante agissant sur le manchon de tiroir (en cas de surpression dans la cavité de la soupape de sécurité, c'est-à-dire lorsque la soupape de sécurité est placée dans le puits) est opposée à la direction d'action sur le manchon de tiroir du débit des liquides pompés. Le manchon de tiroir 25 est chargé par ressort dans le sens de l'action de l'écoulement du fluide pompé, tandis que la force créée par le ressort 16 est inférieure à la force résultante susmentionnée dans n'importe quelle position du manchon 25. De plus, le manchon est équipé d'un clapet anti-retour à bille 22, réalisé avec la possibilité de fermer le trou central du manchon lorsque le liquide se déplace vers le bas après l'arrêt de la pompe.

Figure 2.1 - Soupape de sécurité

Lorsque le piège à boue est rempli de particules d'impuretés mécaniques, le mouvement du liquide à travers la soupape de sécurité s'arrête, à la suite de quoi le robinet à bille 22 se ferme, et le manchon de tiroir 25, sous l'influence de la différence de pression résultant de la présence de la cavité différentielle 27, descend et prend la position la plus basse, comprimant le ressort 16. Par les ouvertures de dérivation combinées 24 et 26, le fluide de travail entre dans l'admission de la pompe.

Soupape de sécurité d'une unité de pompage de puits submersible pour la production de pétrole, comprenant un boîtier avec un trou de dérivation, qui est configuré pour être connecté à une canalisation pour fournir le liquide pompé à l'admission de la pompe, un manchon de bobine avec un trou de dérivation, situé dans le boîtier avec possibilité de déplacement axial de telle sorte que dans l'une des positions du manchon, il soit possible de déplacer le liquide pompé à travers lesdites ouvertures de dérivation du boîtier et du manchon, caractérisé en ce que le manchon de bobine est mobile sous l'influence de l'écoulement du liquide pompé par la pompe submersible dans une position dans laquelle la possibilité de mouvement du liquide pompé à travers les ouvertures de dérivation des douilles du boîtier, tandis qu'une cavité différentielle est formée entre le manchon de tiroir et le corps en de telle manière que la direction de la force résultante agissant sur le manchon de tiroir lorsque la soupape de sécurité est placée dans le puits, à l'opposé du sens d'action de l'écoulement du liquide pompé sur le manchon de tiroir.

2.1.2 Brevet 2480630 Fédération de Russie, F04D15 / 02,F04 ré13/10

Vanne de dérivation pour pompe électrique centrifuge submersible. Shramek V.B., Sablin A.Yu., Matveev D.F., Smirnov I.G.; déposant et breveté, société à responsabilité limitée "Russian Electrotechnical Company". - n ° 2011139811/06; application 29/09/2011; publ. 27/04/2013.

L'invention concerne les équipements de production de pétrole et peut être utilisée dans la production de fluide de formation à partir du puits, en particulier pour le passage de fluide depuis le module d'entrée (filtre) ou séparateur de gaz pour recevoir une pompe électrique centrifuge de forage submersible (ESP), et pour fournir du fluide de l'espace annulaire à la pompe en cas de colmatage des éléments filtrants avec des particules d'impuretés mécaniques.

Unité de pompage de forage submersible à soupape de sécurité connue (brevet n ° 66417, E21B 43/38, date de publication 2007.09.10), prise comme prototype, comprenant un boîtier avec des trous de dérivation dans la paroi latérale, qui est configuré

raccordement hydraulique de l'admission de la pompe avec l'espace annulaire derrière le récupérateur de boue dans le sens du mouvement du liquide pompé, à condition que le liquide pompé cesse de se déplacer à travers le récupérateur de boue, un manchon de bobine avec des trous de dérivation radiaux dans la paroi latérale. Le manchon est installé avec la possibilité d'un mouvement axial. Dans la position extrême basse du manchon, les trous de dérivation du corps et du manchon sont alignés, et il est possible de déplacer le liquide pompé de l'espace annulaire vers l'entrée de la pompe. En particulier, la douille est chargée par ressort et équipée d'un clapet anti-retour à bille configuré pour fermer l'alésage central de la douille lorsque le fluide se déplace dans la direction opposée après l'arrêt de la pompe.

Les inconvénients de la soupape de sécurité connue d'une unité de pompage de puits submersible sont:

Faible fiabilité de la vanne en raison du blocage du manchon de tiroir lorsque des particules d'impuretés mécaniques contenues dans le liquide pénètrent dans l'espace entre le corps et le manchon de tiroir;

Faible probabilité de fonctionnement sans défaillance de la vanne connue, associée à une faible sensibilité de la vanne, due à la faible vitesse de déplacement du manchon de tiroir en cas de remplissage du piège à boues ou d'obstruction du séparateur par des impuretés mécaniques. Dans ce cas, une panne de l'alimentation de la pompe peut se produire avant que le manchon de tiroir ne se déplace vers la position d'alignement des trous de dérivation du manchon et du boîtier, dans lequel le fluide s'écoulera de l'espace annulaire vers l'entrée de la pompe;

Faible maintenabilité de la soupape, car il est impossible de remplacer des pièces de la soupape de sécurité sans d'abord la démonter du tuyau de séparation et du bouchon du packer ou de la chemise cylindrique creuse, tout en démontant le corps de la soupape pour remplacer les pièces;

La mise en place d'une soupape de sécurité entre le moteur submersible et le récupérateur de boues en aval augmente considérablement la longueur de l'ensemble de l'unité ESP, ce qui crée des difficultés supplémentaires lors du fonctionnement et de la traction de l'unité dans le puits, et conduit également à la destruction possible des éléments les plus chargés, par exemple, la connexion à bride du moteur submersible, avec la chute ultérieure de l'équipement en aval au fond du puits ... Une augmentation des caractéristiques de poids et de taille de l'installation entraîne une usure accrue des pièces de la pompe et une diminution du temps de fonctionnement unité de pompage lors de son fonctionnement dans la zone de courbure accrue du forage.

L'objectif de l'invention est de créer une vanne de dérivation qui permette d'assurer l'écoulement du fluide de formation vers l'entrée de la pompe en cas de colmatage de l'élément filtrant du module d'admission ou du séparateur de gaz, tout en éliminant l'occurrence d'une situation d'urgence associée à la perturbation de l'alimentation en fluide de formation par la pompe et la défaillance de l'unité ESP avec son soulèvement ultérieur du puits ...

Le résultat technique obtenu lors de la résolution de la tâche est d'augmenter la fiabilité de la vanne, la maintenabilité, la facilité de fonctionnement, d'augmenter le temps moyen entre les pannes de l'installation ESP.

Le résultat technique spécifié est obtenu en ce que la vanne de dérivation pour une pompe électrique centrifuge submersible, contenant un boîtier avec des ouvertures de dérivation, qui est configurée pour être connectée à une canalisation pour fournir le liquide pompé à l'admission de la pompe, selon l'invention est équipée avec un arbre installé dans le boîtier avec la capacité de tourner et de connecter un arbre d'extrémité avec l'arbre du module d'entrée ou du séparateur de gaz, et l'autre extrémité de l'arbre avec l'arbre de la pompe électrique, tandis que les trous de dérivation sont situés dans la partie étagée du boîtier à un angle par rapport à l'axe central de la vanne dans la direction de l'écoulement du fluide produit, un clapet anti-retour est installé dans chaque trou de dérivation, comprenant un siège et un élément de vanne d'arrêt monté dans le corps de clapet anti-retour avec possibilité de mouvement.

La réalisation des ouvertures de dérivation à un angle par rapport à l'axe central de la vanne dans le sens de l'écoulement du fluide produit permet de réduire la résistance hydraulique du fluide s'écoulant de l'anneau à travers les ouvertures de dérivation de la vanne en cas de colmatage sous le module d'entrée situé ou séparateur de gaz, qui augmente la tête de pompe, sa productivité et augmente la fiabilité du fonctionnement de la vanne, évitant la perturbation du débit de la pompe, ce qui augmente le MTBF de l'installation ESP.

L'installation de clapets anti-retour dans les ouvertures de dérivation permet d'augmenter la sensibilité de l'actionnement de la vanne lorsque la pression dans l'espace annulaire augmente, ce qui augmente la vitesse et la fiabilité de la vanne, empêchant la pompe de caler.

L'assemblage du corps de vanne, constitué de deux parties, améliore les conditions de montage / démontage de la vanne, ce qui augmente la maintenabilité de la vanne.

L'installation d'un support d'arbre dans le corps de vanne à l'aide d'une connexion détachable, par exemple filetée, augmente la maintenabilité de la vanne.

L'installation d'un clapet anti-retour dans le trou de dérivation à l'aide d'un raccord amovible, par exemple à l'aide d'un filetage, vous permet de le remplacer ou de le réparer rapidement.

La conception de l'élément de fermeture du clapet anti-retour en forme de bille assure l'étanchéité du clapet anti-retour en position fermée, et également, lorsque la vanne est ouverte, assure l'autocentrage de la bille dans la cavité du corps de vanne. Le contact ponctuel de la bille et du corps lorsque la bille se déplace le long de l'axe du clapet anti-retour ne lui permet pas de se coincer dans le corps, ce qui augmente la fiabilité de la vanne de dérivation dans son ensemble.

Bille de clapet anti-retour à ressort dans la direction opposée

la direction de l'impact sur la bille du flux de fluide provenant de l'anneau permet à la valve d'être utilisée dans les puits horizontaux et inclinés, ce qui élargit la fonctionnalité de la valve.

L'exécution de la vanne de dérivation sous la forme d'un produit indépendant, ayant des éléments de connexion sur le corps et aux deux extrémités de l'arbre, par exemple, des accouplements cannelés pour se connecter à l'arbre du module d'entrée ou du séparateur de gaz et une pompe, augmente le facilité d'utilisation et maintenabilité de la vanne.

La figure 2.2 montre une vue générale de la vanne de dérivation pour une pompe électrique centrifuge submersible. La vanne de dérivation contient un corps étagé 1 avec une ouverture pour le passage du liquide 2, par exemple préfabriqué, comprenant la partie supérieure 3 et la partie inférieure 4 du corps. L'arbre 5 est installé dans le boîtier 1, fixé notamment dans le support de palier 6, dans lequel sont installés les paliers de glissement radiaux 7. Le support 6 présente des canaux 8 pour le passage du liquide pompé. Le support de palier 6 est fixé dans le boîtier 1 au moyen d'une liaison amovible, par exemple un filetage. Aux extrémités de l'arbre 5, des accouplements cannelés 9 et 10 sont installés pour relier l'arbre 5 avec l'arbre du module d'entrée ou du séparateur de gaz et l'arbre de la pompe ESP, respectivement (non représenté). Dans la partie étagée du boîtier 1, il y a des trous de trop-plein 11 situés à un angle par rapport à l'axe central de la vanne dans le sens d'écoulement du fluide produit. Un clapet anti-retour 12 est installé dans chaque ouverture de dérivation 11. Le clapet anti-retour 12 contient une paire de clapets comprenant un siège 13 et un élément de fermeture à ressort (bille) 15 monté dans l'ouverture 16 du corps 17 du clapet anti-retour 12 pour mouvement. Les clapets anti-retour 12 sont installés dans les ouvertures de trop-plein 11 à l'aide, par exemple, d'un raccord fileté.

Figure 2.2 - Vanne de dérivation

Le corps 1 contient une bride de raccordement 18 avec des trous 19 pour les fixations, qui permet de monter la vanne de dérivation sur un module d'entrée (non représenté). Le carter 1 est équipé de fixations (broches) 20 pour la connexion avec le carter de pompe ESP.

Lorsque l'unité de pompage est mise en marche, le fluide de formation sous la pression de la colonne de liquide dans le puits provient du module d'entrée ou du séparateur de gaz (non représenté), par le trou 2 dans la vanne de dérivation, passe à travers les canaux 8 du palier. support 6 et entre dans l'admission ESP. Dans ce cas, la bille 15 du clapet anti-retour 12 est pressée contre le siège 13 par le ressort 14, ce qui exclut l'alimentation en fluide de formation de l'espace annulaire à travers les trous de dérivation 11 dans la soupape de dérivation et, par conséquent, vers l'admission. de la pompe ESP. Avec un colmatage partiel ou complet du module d'entrée ou du séparateur de gaz (non représenté) avec des particules d'impuretés mécaniques, une augmentation de la chute de pression entre la pression du liquide extérieur et du liquide dans la cavité intérieure de la vanne de dérivation se produit. Dans ce cas, l'ouverture du clapet anti-retour 12 se produit, dans laquelle la bille 15 se déplace du siège 13, comprimant le ressort 14 du clapet anti-retour 12. Le fluide de formation à travers le trou 16 du clapet anti-retour 12 s'écoule de l'annulaire. de l'espace dans le corps 1 de la vanne de dérivation et en outre, en passant par les canaux 8 du support de palier 6, sort de la vanne et pénètre dans l'admission de la pompe, lui fournissant du liquide pour continuer le fonctionnement, ce qui empêche l'électropompe de caler.

2.2 Élaboration des brevets soupape de dérivation

Le but de l'étude de brevet est d'améliorer la vanne de dérivation d'une pompe électrique centrifuge submersible (brevet n ° 2480630, F04D15 / 02, F04D13 / 10).

L'un des principaux éléments de la vanne de dérivation (figure 2.2) est un clapet anti-retour, qui sert à fournir du fluide de formation en cas de colmatage partiel ou complet du module d'entrée ou du séparateur de gaz avec des particules d'impuretés mécaniques. L'inconvénient de cette conception est le colmatage rapide du clapet anti-retour dû à la pénétration de grosses particules dans l'ouverture du clapet anti-retour. Ce problème est très pertinent pour les pompes submersibles électriques résistantes à l'usure. La solution consiste à installer une maille filtrante réceptrice 13 (figure 2.3) sur le trajet de circulation du fluide de formation dans le clapet anti-retour 1, qui sert à filtrer les grosses particules mécaniques. Cette mise en œuvre constructive augmentera la durée de fonctionnement de la vanne de dérivation en fonctionnement normal, et donc la durée de vie de la pompe.

L'installation de la vanne de dérivation de la conception considérée est compliquée en raison de l'absence d'une rainure pour l'installation dans la pince de montage de l'ascenseur. La solution consiste à découper une rainure dans la zone de la tête 5 de la vanne de dérivation, ce qui simplifiera le processus d'installation, augmentera sa vitesse et le rendra similaire au processus d'installation d'autres sections de pompe.

Figure 2.3 - Vanne de dérivation améliorée

De plus, dans la conception modernisée des vannes de dérivation, les couvercles supérieur 9 et inférieur 10 sont réalisés, qui servent à protéger la cavité interne de la contamination pendant le stockage et le transport.

L'inconvénient de cette conception de l'unité modernisée est l'augmentation de l'encombrement dans la direction axiale par rapport au brevet considéré.

3 . L'appareil et le principe de fonctionnement de la pompe

L'unité ESP se compose d'une unité de pompage submersible (un moteur électrique avec protection hydraulique et une pompe), une ligne de câble (câble rond et plat avec un manchon d'entrée de câble), une colonne de tubes, un équipement de tête de puits et un équipement électrique au sol: un transformateur et un poste de commande (ou un appareil complexe) ...

Une unité de pompe submersible, composée d'une pompe et d'un moteur électrique avec protection hydraulique, est descendue dans le puits sur tubulure. La ligne de câble alimente le moteur électrique. Le câble est attaché au tube avec des courroies métalliques.

Sur toute la longueur de la pompe et du protecteur, le câble est plat, attaché à eux avec des courroies métalliques et protégé des dommages par des carters ou des pinces.

Des clapets anti-retour et de vidange sont installés au-dessus des pompes. La pompe pompe le fluide du puits et le refoule à la surface à travers la colonne de tubulure. L'équipement de tête de puits fournit une suspension sur la bride de la colonne de tubes avec une pompe électrique et un câble, l'étanchéité des tuyaux et des câbles, ainsi que le drainage du fluide dans la conduite d'écoulement.

Pompe submersible, centrifuge, sectionnelle, à plusieurs étages. Moteur électrique submersible, triphasé, asynchrone, rempli d'huile avec rotor à cage d'écureuil. La protection hydraulique du moteur électrique se compose d'un protecteur et d'un compensateur. Protecteur à deux chambres avec membrane en caoutchouc et garnitures mécaniques d'arbre, compensateur avec membrane en caoutchouc. Câble à trois conducteurs avec isolation en polyéthylène.

Le transformateur fournit la tension requise au moteur électrique submersible, le poste de commande est conçu pour contrôler la pompe électrique submersible et éteindre toute l'installation lorsqu'elle est déconnectée de son mode de fonctionnement normal.

La pompe submersible, le moteur électrique et la protection hydraulique sont reliés par des brides et des goujons. Les arbres de la pompe, du moteur et du protecteur ont des cannelures aux extrémités et sont reliés par des accouplements cannelés.

La pompe centrifuge submersible ne diffère pas dans son principe de fonctionnement des pompes centrifuges conventionnelles utilisées pour pomper des liquides. Sa différence est qu'il est en coupe, à plusieurs étages, avec un petit diamètre d'étages de travail - roues et aubes directrices. Principalement pour l'industrie pétrolière, les pompes submersibles contiennent 130 à 415 étages.

Une pompe centrifuge est une simple machine hydraulique conçue pour soulever et transporter du fluide d'un endroit à un autre via une canalisation. La pompe se compose principalement d'une roue à aubes, d'une palette de guidage, d'un arbre et d'un carter.

Le principe de fonctionnement de la pompe, avec une certaine simplification, peut être imaginé comme suit: le liquide aspiré à travers le filtre et la soupape d'aspiration pénètre par la buse jusqu'aux pales de la roue tournante, sous l'action desquelles il acquiert vitesse et pression . La pompe submersible comporte de nombreuses étapes et ce processus est répété à chaque étape, augmentant ainsi la vitesse et la pression. L'énergie cinétique du fluide est convertie en pression dans le canal en spirale. A la sortie de la pompe, le flux liquide est collecté et dirigé vers le train de tubes.

Les principaux paramètres de la pompe sont: le débit, la hauteur, la hauteur d'aspiration, la consommation d'énergie et l'efficacité. Les paramètres de la pompe indiquent quand elle fonctionne sur l'eau.

3.1 Disposition de la pompe

Les pompes centrifuges électriques submersibles sont conçues selon le principe de section et se composent généralement d'un module d'admission (MV), de sections médianes (CC), de section supérieure (CB), de clapets anti-retour (CO) et de purge (CC) (Figure 3.1, une). Avec une teneur élevée en gaz, la pompe comprend un module de pompage - séparateur de gaz (MNG) (Figure 3.1, b). La conception offre des options pour compléter les pompes avec la section inférieure (CH), qui a une grille de réception, tandis que le module d'entrée est exclu de la pompe (Figure 3.1, c). Lors de l'utilisation de la partie inférieure, le séparateur de gaz ne peut pas être inclus dans la pompe. À haute teneur en gaz, un séparateur de gaz avec une grille de réception (MNGN) peut être inclus dans la pompe (Figure 3.1, d). Il n'y a pas besoin de module d'entrée.

Les pompes, en fonction des dimensions transversales, sont fabriquées en trois groupes: 5, 5A et 6. Le groupe détermine classiquement le diamètre intérieur minimum de la colonne de production, qui est de 123,7 mm pour le groupe 5, 130 mm pour 5A et 148,3 mm pour 6. Les diamètres du corps de pompe sont respectivement de 92, 103 et 114 mm.

Figure 3.1 - Disposition ESP

3.2 Structure du module et fonctionnement de la pompe

La pompe submersible est assemblée à partir du module d'entrée MV, du module pompe-séparateur de gaz MNG, de la section médiane CC (un + quatre), de la section supérieure CB, qui sont reliées par des brides avec goujons et boulons.

Le clapet anti-retour est vissé dans la tête de pêche de la partie supérieure, le clapet de vidange est vissé dans le clapet anti-retour. La pompe est entraînée par un moteur électrique submersible. Le liquide pompé à travers le module d'entrée entre dans le séparateur de gaz, où le gaz associé est séparé, puis dans la section de pompe, où la pression requise est créée. Par le clapet anti-retour et de vidange, le liquide entre dans la colonne de tuyauterie sous pression. Les clapets anti-retour et de vidange peuvent être installés au-dessus de la tête de pêche de la pompe par 6 ... 7 tubes.

Le module d'entrée est utilisé pour recevoir et nettoyer grossièrement le liquide pompé, pour connecter les sections au moteur et transmettre le couple de l'arbre du moteur aux arbres des sections de pompe. Le module d'entrée est représenté sur la figure 3.2 et se compose d'une base 1, avec des trous pour le passage du fluide de formation, dans laquelle l'arbre 2 tourne sur des paliers lisses. À l'extérieur, la base est recouverte d'un treillis de réception 3. Pour connecter l'arbre du module à l'arbre de protection du moteur, on utilise un accouplement cannelé 4. Avec les goujons 5, l'extrémité supérieure du module est fixée à la partie médiane de la pompe ou au module pompe-séparateur de gaz. La bride inférieure fixe le module d'entrée au protecteur à l'aide de goujons et d'écrous. Pendant la période de transport et de stockage, le module d'entrée est fermé par les couvercles 6 et 7.

Le module pompe-séparateur de gaz (séparateur de gaz) est conçu pour réduire le contenu volumétrique de gaz libre à l'entrée de la section de pompe. Le séparateur de gaz MNG est représenté sur la figure 3.3 et se compose d'un corps tubulaire 1 avec une tête 2, une base 3 à ses extrémités et un arbre 4 avec des pièces situées à l'intérieur. Un écrou 5 est installé dans le boîtier, qui fixe un ensemble de corps de travail à travers une butée 6, un palier 7, un manchon d'écartement 8, des aubes de guidage 9, 10 et une bague de support 11. Sur l'arbre, il y a des coussinets radiaux 12 , un accouplement cannelé 19, une vis sans fin 13, une roue 14, des coussinets 15, une grille 16 et des séparateurs 17. Un sous-tube 18 est enfoncé dans la tête 2, formant un couplage transversal avec la tête, un tuyau de dérivation perforé 20 est fixé à l'extérieur la tête, qui agit comme une unité de séparation supplémentaire.

Pendant la période de transport et de stockage, le séparateur de gaz est fermé par les couvercles 21 et 22.

La base est fixée au séparateur de gaz avec des goujons et des écrous sur le module d'entrée. La tête du séparateur de gaz est bridée sur la section médiane de la pompe et y est fixée avec des goupilles ou des boulons. Les arbres sont reliés à l'aide d'accouplements cannelés. La base du séparateur de gaz a une version avec une grille de réception, dans ce cas le module d'entrée n'est pas nécessaire et le séparateur de gaz est connecté directement au protecteur (version MNGN).

Figure 3.3 - Module séparateur de gaz de pompage

Le séparateur de gaz fonctionne comme suit. Le mélange gaz-liquide s'écoule à travers le module d'entrée ou la maille de la base du séparateur de gaz sur la vis et ensuite vers les éléments de travail. En raison de l'acquisition de la pression, le mélange gaz-liquide pénètre dans la chambre tournante du séparateur, équipée de nervures radiales, où, sous l'action des forces centrifuges, le gaz est séparé du liquide. En outre, le liquide provenant de la périphérie de la chambre de séparation entre par les fentes du sous-marin vers l'admission de la pompe, et le mélange gaz-liquide séparé entre dans la cavité du tuyau perforé, où une séparation supplémentaire du gaz et du liquide se produit. Ce liquide s'écoule par les ouvertures du tuyau de dérivation, s'écoule de l'extérieur le long du corps du séparateur de gaz et pénètre à nouveau dans l'entrée. Cela réduit la teneur en gaz du mélange entrant par le module d'entrée dans le séparateur de gaz. Le gaz est évacué par le tuyau de dérivation perforé dans l'anneau. Les séparateurs de gaz MNG (K) 5, MNGN (K) 5 sont utilisés avec des pompes d'une capacité allant jusqu'à 250 m3 / jour, et MNG (K) 5A, MNGN (K) 5A - avec des pompes d'une capacité allant jusqu'à 400 m3 / jour.

La section du milieu est représentée sur les figures 3.4 et constitue la partie principale de la pompe. La partie médiane est constituée d'un carter 1, d'un arbre 2, d'un ensemble d'étages (roues 3 et aubes directrices 4), d'un palier supérieur 5, d'un palier inférieur 6, de paliers intermédiaires 17, d'un support axial supérieur 7, d'une tête 8, une base 9, deux nervures 10, des anneaux en caoutchouc 11, 13, un accouplement cannelé 14 et des couvercles 15 et 16. Les roues et les aubes directrices sont installées en série. Les aubes de guidage dans le boîtier sont tirées ensemble par le palier supérieur et la base et sont stationnaires pendant le fonctionnement. Les roues sont logées par une clavette sur un arbre qui les entraîne en rotation. Lorsque les roues tournent, le liquide pompé reçoit une augmentation de pression d'étage en étage.

Les paliers intermédiaire supérieur 5 et inférieur 6 sont des paliers radiaux de l'arbre, et le support axial supérieur 7 perçoit les charges agissant le long de l'axe de l'arbre. Des anneaux en caoutchouc 11 scellent la cavité interne de la section des fuites par le module pompé et d'admission.

L'embrayage à cannelures 14 est utilisé pour se connecter à l'arbre de la section amarrée ou du module d'entrée ou du séparateur ou protecteur de gaz et transfère la rotation d'un arbre à un autre. Pour la période de transport et de stockage, la section est fermée avec des couvercles.

Les nervures 10 sont conçues pour protéger le câble électrique situé entre elles contre des dommages mécaniques à la paroi des tuyaux d'enveloppe lors de l'abaissement et du levage de la pompe. Les nervures sont fixées à la base de la section avec un boulon et un écrou.

Le clapet anti-retour, illustré à la figure 3.5, est conçu pour empêcher la rotation inverse des roues de la pompe sous l'influence de la colonne de liquide dans la canalisation de pression lorsque la pompe s'arrête et pour faciliter son redémarrage, il est utilisé pour mettre sous pression la colonne de tubulure après le fonctionnement. l'unité dans le puits.

Le clapet anti-retour est constitué d'un corps 1, d'un côté duquel il y a un filetage interne conique pour connecter un robinet de vidange, et de l'autre côté il y a un filetage externe conique pour visser dans la tête de pêche de la section supérieure. A l'intérieur du corps se trouve un siège caoutchouté 2, sur lequel repose la plaque 3. La plaque a la possibilité d'un mouvement axial dans le manchon de guidage 4. Sous l'influence de l'écoulement du liquide pompé, la plaque s'élève, ouvrant ainsi la vanne . Lorsque la pompe s'arrête, le disque est abaissé sur le siège sous l'influence de la colonne de liquide dans la conduite de refoulement, la vanne se ferme.

Figure 3.5 - Clapet anti-retour

La vanne de vidange est illustrée à la figure 3.6 et est conçue pour drainer le fluide de la canalisation sous pression (colonne de tubes) lors du levage de la pompe du puits. Le robinet de vidange se compose d'un corps 1, d'un côté duquel se trouve un filetage de couplage conique interne pour le raccordement au tube, ayant un diamètre nominal de 73 mm, et de l'autre côté, un filetage conique externe pour le vissage dans le clapet. soupape.

Figure 3.6 - Vanne de vidange

Un starter 2 est vissé dans le corps, qui est scellé avec un anneau en caoutchouc 3. Avant de soulever la pompe hors du puits, l'extrémité du starter, située dans la cavité interne de la vanne, est cassée (cassée) par un outil spécial, et le liquide du train de tubes s'écoule à travers le trou du starter dans l'anneau. Pendant la période de transport et de stockage, le clapet anti-retour est fermé par les couvercles 4 et 5. Moteurs électriques submersibles servant à entraîner les pompes centrifuges, asynchrones avec des rotors à cage d'écureuil, remplis d'huile. À une fréquence actuelle de 50 Hz, la vitesse de l'arbre synchrone est de 3000 tr / min. Les moteurs, comme les pompes, ont de petits diamètres, qui sont différents pour les puits avec des colonnes de cuvelage de 140, 146 et 168 mm. Dans le même temps, leur puissance peut atteindre 125 kW. À cet égard, les moteurs mesurent parfois plus de 8 m de long.

Pour empêcher le moteur électrique de pénétrer dans sa cavité interne de fluide de formation, pour compenser les changements de volume d'huile dans le moteur lorsqu'il est chauffé et refroidi, et également pour éviter les fuites d'huile par fuites, une protection hydraulique (protecteur) est utilisé.

La protection hydraulique est située entre le moteur et la pompe et, créant une surpression, fournit simultanément de l'huile épaisse au presse-étoupe de la pompe centrifuge, empêchant la fuite du fluide produit.

L'électricité est fournie au moteur submersible via un câble blindé spécial. La partie principale du câble a une section transversale circulaire. Un câble plat est posé sur l'unité submersible (pompe, protection hydraulique, culasse), correspondant à la dimension diamétrale requise de l'unité.

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Installations de pompes centrifuges submersibles modulaire UECNM et UETsNMK conçu pour le pompage des puits de pétrole, y compris inclinées, fluide de formation contenant de l'huile, de l'eau, du gaz, des impuretés mécaniques.

Les unités sont disponibles en deux versions -

• § habituel
• § résistant à la corrosion.

Exemple de symbole végétal

• § lors de la commande: UETsNM5-125-1200 VK02 TU 26-06-1486-87,
• § pour la correspondance et dans la documentation technique: UETsNM5-125-1200 TU 26-06-1486 - 87,

où Y est l'installation; E - entraînement à partir d'un moteur submersible; C - centrifuge; H - pompe; M - modulaire; 5 - groupe de pompe; 125 - alimentation, m 3 / jour: 1200 - tête, m; VK - option de configuration; 02 - numéro de série de l'option de configuration selon TU.

Pour les installations avec une conception résistante à la corrosion, la lettre «K» est ajoutée avant la désignation du groupe de pompes.

Les indicateurs de désignation du fluide pompé sont les suivants:

• § mercredi - fluide de formation (mélange d'huile, d'eau associée et de gaz de pétrole);
• § viscosité cinématique maximale liquide monophasé, qui assure le fonctionnement de la pompe sans changer la pression et le rendement - 1 mm 2 / s;
• § pH eau associée pH 6,0 - 8,5;
• § teneur massique maximale de solides - 0,01% (0,1 g / l);
• § microdureté des particules - pas plus de 5 points selon Mohs;
• § teneur maximale en eau associée - 99%;
• § teneur maximale en gaz libre à la base du moteur - 25%, pour les installations avec modules de pompage-séparateurs de gaz (selon les options de configuration) - 55%, tandis que le rapport huile / eau dans le liquide pompé est régulé par la méthode universelle de sélection des unités ESP pour puits de pétrole (UMP ESP-79);

concentration maximale de sulfure d'hydrogène: pour les installations conventionnelles - 0,001% (0,01 g / l); pour les installations résistantes à la corrosion - 0,125% (1,25 g / l);

température du liquide pompé dans la zone de fonctionnement de l'unité submersible - pas plus de 90 ° C

Pour les installations équipées de câbles K43, dans lesquels au lieu d'une rallonge avec un câble KFSB résistant à la chaleur, une rallonge avec un câble KPBP est utilisée, les températures ne doivent pas dépasser:

• § pour UETsNM5 et UETsNMK5 avec un moteur de 32 kW - 70 ° С;
• § pour UETsNM5, 5A et UETsNMK5, 5A avec moteurs 45-125 kW - 75 ° С;
• § pour UETsNM6 et UETsNMK6 avec des moteurs de 90-250 kW - 80 ° С.

Modèle litho-faciès du réservoir J13 du champ de Krapivinskoe Note ... Le diamètre intérieur de la colonne de tubage n'est pas inférieur et la dimension transversale de l'unité de pompage avec un câble n'est pas supérieure à, respectivement: pour les installations UETsNM5 - 121,7 et 112 mm; pour UETsNM5A - 130 et 124 mm; pour UETsNM6 avec livraison jusqu'à 500 m 3 / jour (inclus) - 144,3 et 137 mm, avec une avance de plus de 500 m 3 jours - 148,3 et 140,5 mm.

Les installations UETsNM et UETsNMK (Fig.1) se composent de

• § groupe motopompe submersible, ensemble de câbles 6,
• § équipement électrique au sol - poste de transformation complet (KTPPN individuel ou cluster KTPPNKS) 5.

Au lieu d'une sous-station, vous pouvez utiliser un transformateur et un appareil complet.

L'unité de pompage, constituée d'une pompe centrifuge submersible 7 et d'un moteur 8 (moteur électrique avec protection hydraulique), est descendue dans le puits sur une colonne de tubes 4. L'unité de pompage pompe le fluide de formation du puits et le refoule à la surface. le long de la chaîne de tubes.

Le câble qui fournit l'alimentation électrique du moteur électrique est fixé à la protection hydraulique, à la pompe et à la tuyauterie avec des courroies métalliques (pinces) 3 qui font partie de la pompe.

Compléter poste de transformation (transformateur et appareil complet) convertit la tension du réseau de terrain en valeur de la tension optimale aux bornes du moteur électrique, en tenant compte des pertes de tension dans le câble et permet de contrôler le fonctionnement du groupe de pompage de l'installation et sa protection dans des conditions anormales.

Clapet anti-retour 1 est conçu pour empêcher la rotation inverse (mode turbine) du rotor de pompe sous l'influence de la colonne de liquide dans la colonne de tubulure lors des arrêts et pour faciliter ainsi le redémarrage de l'unité de pompage. Le clapet anti-retour est vissé dans le module de tête de pompe et le robinet de vidange est vissé dans le corps du clapet anti-retour.

Vanne de vidange 2 sert à drainer le fluide de la colonne de tubulure lors du levage de l'unité de pompage du puits.

Il est permis d'installer des vannes au-dessus de la pompe, en fonction de la teneur en gaz de la grille du module d'entrée de la pompe. Dans ce cas, les vannes doivent être situées sous l'épissure du câble principal avec la rallonge, sinon la dimension transversale de l'unité de pompage dépassera celle autorisée.

Pour pomper le fluide de formation contenant plus de 25 - jusqu'à 55% (en volume) de gaz libre au niveau de la grille d'admission du module d'admission, une pompe est connectée à la pompe. module - séparateur de gaz .

Moteur - submersible asynchrone, triphasé, cage d'écureuil, bipolaire, rempli d'huile.

Les installations peuvent être terminées moteurs de type 1PED selon TU 16-652.031 - 87, équipé d'un système de surveillance de la température et de la pression du fluide de formation.

Dans le même temps, les unités doivent être complétées par un appareil SHGS 5805-49TZU1 complet.

Le raccordement des unités d'assemblage de l'unité de pompage est à bride (sur boulons et goupilles), des arbres des unités d'assemblage à l'aide d'accouplements cannelés.

Le câble assemblé est connecté au moteur à l'aide d'un presse-étoupe.

Le point distant de connexion est conçu pour empêcher le passage du gaz à travers le câble vers le KTPPN (KTPPNKS) ou un appareil complet.

L'équipement de tête de puits assure la suspension de la colonne de tubes avec l'unité de pompage et le câble assemblé sur la bride de cuvelage, scellant l'anneau, drainant le fluide de formation dans la conduite d'écoulement.

La pompe est une centrifuge submersible modulaire. Figure 2.

Pompe modulaire centrifuge submersible (ci-après dénommée «pompe») - conception verticale à plusieurs étages. La pompe est fabriquée en deux versions: ETSNM conventionnelle et ETSNMK résistante à la corrosion.

La pompe se compose d'un module d'entrée, d'une section de module (modules-sections), d'une tête de module, de clapets anti-retour et de vidange (Fig. 2). Il est permis de réduire le nombre de sections de module dans la pompe si l'unité submersible est correctement équipée d'un moteur de la puissance requise.

Pour pomper le fluide de formation contenant plus de 25% (en volume) de gaz libre au niveau de la grille du module d'entrée de la pompe, un module de pompe - séparateur de gaz doit être connecté à la pompe (Fig. 3). installé entre le module d'entrée et le module de section.

Les plus connus sont deux modèles de séparateurs de gaz:

séparateurs de gaz à contre-courant;

§ séparateurs de gaz centrifuges ou rotatifs.

Pour le premier type, utilisé dans certaines pompes Reda, lorsque du liquide pénètre dans le séparateur de gaz, il est forcé de changer brusquement le sens du mouvement. Certaines bulles de gaz sont déjà séparées à l'entrée de la pompe. L'autre partie, entrant dans le séparateur de gaz, monte à l'intérieur et quitte le corps. Dans les installations domestiques, ainsi que les pompes Centrilift et Reda, des séparateurs de gaz rotatifs sont utilisés, qui fonctionnent de la même manière qu'une centrifugeuse. Les pales de centrifugeuse tournant à 3500 tr / min déplacent les fluides plus lourds vers la périphérie, puis à travers le canal de transition vers le haut dans la pompe, tandis que le liquide plus léger (vapeur) reste près du centre et sort par le canal de transition et les canaux de sortie dans le puits.

Fig. 3. Séparateur de gaz:

1 - tête; 2 - manchon de roulement radial; 3 - arbre: 4 - séparateur; 5 - aubes directrices: 6 - roue; 7 - corps; 8 - tarière; 9 - base

La connexion entre les modules et le module d'entrée avec le moteur est bridée. Les connexions (à l'exception des connexions du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) sont scellées avec des anneaux en caoutchouc.

La connexion des arbres des sections de module entre elles, la section de module avec l'arbre du module d'entrée, l'arbre du module d'entrée avec l'arbre de la protection hydraulique du moteur est réalisée par des accouplements cannelés.

Les arbres du séparateur de gaz, la section de module et le module d'entrée sont également reliés les uns aux autres à l'aide de raccords cannelés.

Les arbres des sections de module de tous les groupes de pompes avec les mêmes longueurs de corps (2, 3 et 5 m) sont unifiés en longueur. Les arbres des modules-sections et des modules d'entrée pour les pompes conventionnelles sont en acier calibré à haute résistance résistant à la corrosion OZKh14N7V et sont marqués «NZh» sur la face frontale, pour les pompes à résistance accrue à la corrosion - à partir de tiges calibrées en N65D29YuT-ISh alliage K-monel et avoir sur les extrémités le marquage "M".

Les roues et les aubes directrices des pompes conventionnelles sont en fonte grise modifiée, les pompes résistantes à la corrosion sont en fonte ChN16D7GHSH modifiée du type "nirezist". Les roues de pompe conventionnelles peuvent être constituées de polyamide modifié par rayonnement.

Le module de tête se compose d'un corps, d'un côté duquel il y a un filetage interne conique pour connecter un clapet anti-retour (tube), de l'autre côté il y a une bride pour relier deux nervures et une bague en caoutchouc à la section de module. Les nervures sont fixées au corps du module de tête par un boulon, un écrou et une rondelle élastique. Une bague en caoutchouc scelle la connexion entre le module de tête et le module de section.

Les modules de tête des pompes des groupes 5 et 5A ont un filetage de manchon pour un tube lisse 73 GOST 633-80.

Le module de tête des pompes du groupe 6 a deux versions: avec raccords filetés 73 et 89 GOST 633-80.

Le module de tête avec filetage 73 est utilisé dans les pompes avec un débit nominal allant jusqu'à 800 m 3 / jour. avec fil 89 - plus de 800 m 3 jours.

Module de section se compose d'un corps, d'un arbre, d'un ensemble d'étages (roues et aubes directrices), d'un palier supérieur, d'un palier inférieur, d'un support axial supérieur, d'une tête, d'une base, de deux nervures et de bagues en caoutchouc. Connexion des modules-sections les unes aux autres, ainsi que connexions filetées et l'espace entre le boîtier et le paquet d'étapes est scellé avec des anneaux en caoutchouc.

Les nervures sont conçues pour protéger le câble plat avec un manchon contre les dommages mécaniques à la paroi du carter lors de l'abaissement et du levage de l'unité de pompage. Les nervures sont fixées à la base de la section de module par un boulon, un écrou et une rondelle élastique.

La face de la tête de la section de module, qui présente un déplacement angulaire minimum par rapport à la surface de la base entre les nervures, est marquée d'une tache de peinture d'orientation par rapport aux nervures d'une autre section de module lors de l'installation dans le puits .

Les modules de section sont fournis avec des scellés de garantie scellés avec le cachet du fabricant sur les joints soudés.

Module d'entrée se compose d'une base avec des trous pour le passage du fluide de formation, des coussinets de palier et un treillis, un arbre avec des coussinets de protection et un accouplement cannelé pour relier l'arbre du module à l'arbre de protection hydraulique.

À l'aide de broches, le module est connecté avec son extrémité supérieure à la section de module. L'extrémité inférieure du module d'entrée se connecte au bouclier hydraulique du moteur.

Le module d'entrée pour les pompes du groupe 6 a deux versions: l'une - avec un arbre d'un diamètre de 25 mm - pour des pompes avec des débits de 250, 320, 500 et 800 m 3 / jour, l'autre - avec un arbre d'un diamètre de 28 mm - pour les pompes avec des débits de 1000, 1250 m 3 / jour

Les clapets anti-retour des pompes des groupes 5 et 5A, conçus pour n'importe quel débit, et des groupes 6 avec un débit allant jusqu'à 800 m 3 / jour inclus, sont structurellement identiques et ont des filets d'accouplement à tube lisse 73 GOST 633 - 80. Vérifier La vanne pour pompes du groupe 6 avec un débit supérieur à 800 m 3 / jour a des filets d'accouplement à tube lisse 89 GOST 633 - 80.

Les vannes de vidange ont les mêmes filets que les clapets anti-retour.

La ceinture de fixation du câble se compose d'une boucle en acier et d'une bande d'acier fixée dessus.

MOTEURS SUBMERSIBLES

Les moteurs submersibles sont constitués d'un moteur électrique (fig.4) et protection contre l'eau (fig.5).

Moteurs submersibles bipolaires asynchrones triphasés à cage d'écureuil de série unifiée DYNAMISME dans les versions normales et résistantes à la corrosion, version climatique B, catégorie d'emplacement 5 fonctionnent à partir d'un courant alternatif avec une fréquence de 50 Hz et sont utilisées comme entraînement pour les pompes centrifuges submersibles dans une conception modulaire pour le pompage du fluide de formation des puits de pétrole.

Les moteurs sont conçus pour fonctionner dans un environnement fluide de formation (un mélange d'huile et d'eau associée dans toutes les proportions) avec des températures allant jusqu'à 110 ° C, contenant:

impuretés mécaniques avec une dureté relative des particules ne dépassant pas 5 points sur l'échelle de Mohs - pas plus de 0,5 g / l;

sulfure d'hydrogène: pour une exécution normale - pas plus de 0,01 g / l; pour des performances résistantes à la corrosion - pas plus. 1,25 g / l;

gaz gratuit (en volume) - pas plus de 55%. La pression hydrostatique dans la zone de fonctionnement du moteur n'est pas supérieure à 25 MPa.

Écarts admissibles par rapport aux valeurs nominales du réseau d'alimentation:

par tension - de moins 5% à plus 10%; par la fréquence du courant alternatif - ± 0,2 Hz; par courant - pas plus élevé que le nominal dans tous les modes de fonctionnement, y compris le passage du puits en mode.

Dans le code du moteur PEDUSK-125-117DV5 TU 16-652.029 - 86, les désignations suivantes sont adoptées: PEDU - moteur électrique submersible unifié; С - sectionnel (pas de lettre - non sectionnel); K - résistant à la corrosion (pas de lettre - normal); 125 - puissance, kW; 117 - diamètre du corps, mm; D - code pour la modernisation de la protection de l'eau (pas de lettre - modèle de base); B5 - version climatique et catégorie de placement.

Figure. quatre.

1 - couvercle: 2 - tête; 3 - talon: 4 - palier de butée; 5 - fiche: 6 - enroulement de stator; 7 - douille; 8 - rotor; 9 - stator; 10 - aimant; 11 - filtre; I2 - bloc; 13 - câble avec une pointe; 14 - anneau; 15 - bague d'étanchéité; 16 - corps: 17, 18 - prise

Dans le code du moteur électrique EDK45-117V, les désignations suivantes sont adoptées: ED - moteur électrique; K - résistant à la corrosion (pas de lettre - conception normale); 45 - puissance, kW; 117 - diamètre du corps, mm; В - section supérieure (pas de lettre - non sectionnelle, С - section médiane, Н - section inférieure).

Le code de protection hydraulique PK92D utilise les désignations suivantes: P - protecteur; K - résistant à la corrosion (pas de lettre - exécution normale); 92 - diamètre du corps en mm; D - modernisation avec un diaphragme (pas de lettre - le modèle de base avec un fluide barrière).

Le démarrage, le contrôle du fonctionnement des moteurs et sa protection en modes d'urgence sont assurés par des dispositifs complets spéciaux.

La mise en service, le contrôle de fonctionnement et la protection d'un moteur de 360 \u200b\u200bkW avec un diamètre de boîtier de 130 mm sont assurés par un convertisseur à thyristors complet.

Les moteurs électriques sont remplis d'huile MA-PED avec une tension de claquage d'au moins 30 kV.

La température maximale autorisée à long terme de l'enroulement statorique des moteurs électriques (en termes de résistance pour les moteurs électriques d'un diamètre de boîtier de 103 mm) est de 170 ° C et pour les autres moteurs électriques - 160 ° C.

Le moteur se compose d'un ou plusieurs moteurs électriques (supérieur, moyen et inférieur d'une puissance de 63 à 360 kW) et d'un protecteur.

Le moteur électrique (voir Fig. 4) se compose d'un stator, d'un rotor, d'une tête avec un conducteur de courant et d'un boîtier.

Le stator est constitué d'un tube dans lequel est pressé un noyau magnétique en tôle d'acier électrique.

L'enroulement du stator est une bobine de brochage monocouche. Les phases de l'enroulement sont connectées en étoile.

Le rotor est à cage d'écureuil, multi-sections. Le rotor se compose d'un arbre, de noyaux, de paliers radiaux (paliers lisses), d'une douille. L'arbre est creux, en acier à haute résistance, avec une finition de surface spéciale. Deux écrous spéciaux sont vissés dans le trou central de l'arbre du rotor des moteurs électriques supérieur et central, entre lesquels se trouve une bille qui bloque la vidange d'huile du moteur électrique lors de l'installation.

Les noyaux sont en tôle d'acier électrique. Des tiges de cuivre sont posées dans les rainures des noyaux, soudées aux extrémités avec des anneaux de court-circuit. Les noyaux sont assemblés sur l'arbre, en alternance avec des roulements radiaux. L'ensemble des noyaux sur l'arbre est fixé d'un côté avec une doublure fendue et de l'autre avec une bague à ressort.

La douille est utilisée pour déplacer les roulements radiaux du rotor lors de la réparation d'un moteur électrique.

La tête est une unité d'assemblage montée dans la partie supérieure du moteur électrique (au-dessus du stator). La tête contient un palier de butée composé d'un talon et d'un palier de butée, des paliers de rotor radiaux extrêmes, un bloc conducteur de courant (pour les moteurs électriques non sectionnels) ou une unité de connexion électrique pour moteurs électriques (pour moteurs électriques sectionnels).

Le câble de courant est un bloc isolant dans les rainures duquel sont insérés des câbles avec des cosses.

L'unité de connexion électrique des enroulements des moteurs électriques supérieurs, moyens et inférieurs se compose de câbles de sortie avec des cosses et des isolateurs fixés dans les têtes et les logements des extrémités de sectionnement.

Le trou sous le bouchon sert à pomper de l'huile dans le protecteur lors de l'installation du moteur.

Le roulement radial du rotor et les bouchons sont situés dans le carter situé dans la partie inférieure du moteur électrique (sous le stator). À travers les trous du bouchon, l'huile est pompée et drainée dans le moteur électrique.

Ce carter de moteur contient un filtre à huile.

Système thermomanométrique TMS-Z est conçu pour contrôler certains paramètres technologiques des puits équipés d'ESP (pression, température, vibration) et pour protéger les unités submersibles des modes de fonctionnement anormaux (surchauffe du moteur électrique ou diminution de la pression du fluide à l'entrée de la pompe en dessous du niveau admissible).

Le système TMS-Z se compose d'un transducteur de fond qui transforme la pression et la température en un signal électrique à modulation de fréquence, et un dispositif de masse qui remplit les fonctions d'un bloc d'alimentation, d'un amplificateur-signal shaper et d'un dispositif pour contrôler mode de fonctionnement d'une pompe électrique submersible en termes de pression et de température.

Le transducteur de pression et de température de fond (PDT) est réalisé sous la forme d'un récipient cylindrique étanche situé dans la partie inférieure du moteur électrique et connecté au point zéro de son enroulement de stator.

Le dispositif au sol, installé dans le dispositif SHGS complet, fournit la formation de signaux pour l'éteindre et éteindre la pompe en fonction de la pression et de la température.

Le réseau d'alimentation du moteur électrique submersible est utilisé comme ligne de communication et alimentation du PDT.

ÉTANCHÉITÉ DES MOTEURS ÉLECTRIQUES SUBMERSIBLES

La protection hydraulique est conçue pour empêcher la pénétration du fluide de formation dans la cavité interne du moteur électrique, compenser les changements de volume d'huile dans la cavité interne de la température du moteur électrique et transférer le couple de l'arbre du moteur électrique à la pompe arbre.

Deux variantes de conceptions de protection hydraulique pour les moteurs de la série unifiée ont été développées:

• § type ouvert - P92; PK92; P114; PK114 et
• § type fermé - П92Д; PK92D; (avec diaphragme) P114D; PK114D.

L'hydroprotection est produite

• § habituel et
• § versions résistantes à la corrosion (lettre K. - dans la désignation).

Dans la version habituelle, la protection contre l'eau est enduite d'un apprêt FL-OZ-K GOST 9109 - 81. Dans la version résistante à la corrosion, la protection contre l'eau a une tige K-monel et est recouverte de EP-525, IV, 7 / 2 émail à 110 ° C.

Le type principal d'hydroprotection pour l'assemblage SEM est une hydroprotection de type ouvert. La protection hydraulique de type ouvert nécessite l'utilisation d'un fluide barrière spécial d'une densité allant jusqu'à 2 g / cm 3, dont les propriétés physico-chimiques excluent son mélange avec le fluide de formation du puits et l'huile dans la cavité du moteur électrique.

Figure. 5. Hydroprotection des types ouverts (a) et fermés (b):

A - chambre supérieure; B - chambre inférieure; 1 - tête; 2 - mamelon supérieur: 3 - corps; 4 - mamelon moyen; 5 - mamelon inférieur; 6 - base; 7 - arbre; 8 - garniture mécanique; 9 - tube de raccordement; 10 - diaphragme

La conception de la protection hydraulique de type ouvert est illustrée à la Fig. 5, a, type fermé - sur la Fig. 5 B.

La chambre supérieure est remplie d'un liquide barrière, la chambre inférieure est remplie d'huile diélectrique. Les caméras sont communiquées par un tube. Les variations de volume du diélectrique liquide dans le moteur sont compensées par le débordement du liquide barrière dans la protection hydraulique d'une chambre à l'autre.

Dans les protecteurs hydrauliques de type fermé, des membranes en caoutchouc sont utilisées, leur élasticité compense le changement de volume du diélectrique liquide dans le moteur.

Actuellement, les fonctions du poste de commande sont assurées par des appareils complets de la famille ELECTON.

APPAREILS COMPLETS SÉRIE "ELECTON 04"

La station assure la protection et la régulation suivantes de leurs réglages:

• 1) arrêt et interdiction de mettre le moteur électrique en marche lorsque la tension d'alimentation est supérieure ou inférieure aux valeurs spécifiées;
• 2) arrêt et interdiction de mettre le moteur électrique en marche lorsque le réglage sélectionné du déséquilibre de la tension d'alimentation est dépassé;
• 3) arrêt du moteur électrique lorsque le réglage sélectionné du déséquilibre des courants du moteur électrique est dépassé;
• 4) arrêt du moteur électrique en sous-charge en fonction de la composante active du courant avec le choix du courant de phase minimum (en fonction de la charge réelle). Dans ce cas, le réglage est sélectionné par rapport au courant actif nominal;
• 5) arrêt du moteur électrique en cas de surcharge de l'une des phases avec sélection du courant maximum de la phase en fonction de la caractéristique ampère-seconde réglable au moyen d'une sélection séparée des réglages souhaités pour le courant et le temps de surcharge;
• 6) arrêt et interdiction de mise en marche du moteur électrique lorsque la résistance d'isolement du circuit de puissance chute en dessous d'une valeur prédéterminée;
• 7) interdiction de mettre le moteur électrique en marche pendant la rotation de la turbine avec le choix de la vitesse admissible;
• 8) arrêt du moteur électrique pour protection contre les surintensités (MTZ);
• 9) interdiction de mettre le moteur électrique en marche lorsque la tension du secteur est rétablie avec une séquence de phase incorrecte;
• 10) arrêt du moteur électrique par le signal du manomètre de contact, en fonction de la pression dans la canalisation;
• 11) arrêt du moteur électrique lorsque la pression à l'entrée de la pompe est supérieure ou inférieure à la valeur de consigne (lorsque le système TMC est connecté);
• 12) arrêt du moteur électrique à une température supérieure à la valeur de consigne (lors du raccordement du système TMS);
• 13) arrêt du moteur électrique par un signal logique sur une entrée numérique supplémentaire;
• 14) prévention de la réinitialisation de la protection, du changement des modes de fonctionnement, de l'activation - désactivation de la protection et du changement des réglages sans entrer un mot de passe individuel;

La station offre les fonctions suivantes:

• 1) mise en marche et arrêt du moteur électrique soit en mode «manuel» directement par l'opérateur, soit en mode «automatique»;
• 2) travailler selon le programme avec des heures de travail et d'arrêt définies séparément;
• 3) mise en marche automatique du moteur électrique avec un délai spécifié après l'application de la tension d'alimentation ou le rétablissement de la tension d'alimentation conformément à la norme;
• 4) délai d'arrêt réglable séparément pour chaque protection (sauf pour la protection contre les surintensités et la protection à faible résistance d'isolation);
• 5) délai réglable dans l'activation des protections immédiatement après le démarrage pour chaque protection (sauf pour la protection contre les surintensités et la protection pour la faible résistance d'isolement);
• 6) délai réglable de la réenclenchement automatique séparément après chaque protection (sauf pour la protection contre les surintensités, la protection pour la faible résistance d'isolation, pour la rotation de la turbine et);
• 7) la possibilité de sélectionner le mode avec réenclenchement automatique ou avec verrouillage de réenclenchement automatique après le fonctionnement de chaque protection séparément (sauf pour la protection contre les surintensités, la protection pour la faible résistance d'isolement et pour la rotation de la turbine);
• 8) la possibilité de sélectionner l'état actif et inactif des protections séparément pour chaque protection;
• 9) blocage du réenclenchement automatique après déclenchement pour la protection contre les sous-charges lorsque le nombre spécifié de démarrages répétés autorisés est dépassé dans un intervalle de temps spécifié;
• 10) blocage du réenclenchement automatique après déclenchement en raison de la protection contre les surcharges lorsque le nombre spécifié de démarrages répétés autorisés est dépassé dans un intervalle de temps spécifié;
• 11) blocage du réenclenchement automatique après déclenchement par d'autres protections (à l'exception de la protection contre les sous-charges) lorsque le nombre spécifié de redémarrages autorisés pendant un intervalle de temps spécifié est dépassé;
• 12) mesure de la valeur actuelle de la résistance d'isolement du circuit de puissance dans la plage de 1 kOhm - 10 mOhm;
• 13) mesure du facteur de puissance actuel (cos);
• 14) mesure de la valeur actuelle de la charge réelle du moteur;
• 15) mesure de la valeur actuelle de la vitesse de rotation du moteur électrique pendant la rotation de la turbine;
• 16) détermination de l'ordre d'alternance des phases de la tension d'alimentation (ABC ou CBA);
• 17) affichage dans l'ordre chronologique 63 des derniers changements d'état de l'unité de pompage, indiquant la raison et l'heure à laquelle le moteur électrique a été mis en marche ou à l'arrêt;
• 18) enregistrement en temps réel dans l'unité de mémoire d'informations sur les raisons de la mise en marche et de l'arrêt du moteur électrique avec enregistrement des valeurs linéaires actuelles de la tension d'alimentation, des courants de phase du moteur électrique, de la charge et de la résistance moment de l'arrêt du moteur électrique, au moment de la mise en marche, 5 secondes après la mise en marche et pendant le fonctionnement avec deux périodes d'enregistrement réglables. Les informations accumulées peuvent être lues dans un ordinateur portable, l'unité de recherche d'informations BSI, ou transmises selon la norme RS-232 ou RS-485;
• 19) préservation des paramètres de fonctionnement spécifiés et des informations accumulées en l'absence de tension d'alimentation;
• 20) affichage du temps de fonctionnement total de l'unité de pompage;
• 21) affichage du nombre total de démarrages de l'unité de pompage;
• 22) affichage des valeurs actuelles de l'heure et de la date;
• 23) indication lumineuse de l'état de la station ("STOP", "WAITING", "WORK");
• 24) connexion des instruments géophysiques et de réglage à la station à l'aide d'une prise 220V.

De plus, la station fournit les informations suivantes sur l'affichage alphanumérique:

• 1) l'état de l'installation avec indication de la raison, le temps de fonctionnement depuis le dernier démarrage ou le temps restant avant le démarrage en minutes et secondes;
• 2) la valeur actuelle des trois tensions d'alimentation de ligne en volts;
• 3) la valeur actuelle des courants des trois phases du moteur électrique en ampères;
• 4) valeurs de courant des déséquilibres de tension et de courant en%;
• 5) la valeur actuelle de la résistance d'isolement en kOhm;
• 6) la valeur actuelle du facteur de puissance (cos);
• 7) la valeur actuelle de la charge du moteur en% du courant actif nominal;
• 8) la valeur actuelle du régime du moteur pendant la rotation de la turbine en Hz;
• 9) la valeur actuelle de la pression à l'entrée de la pompe dans les unités entrées (lorsque le système TMC est connecté);
• 10) la valeur actuelle de la température du moteur dans les unités entrées (lorsque le système TMC est connecté);
• 11) l'ordre d'alternance des phases de la tension d'alimentation (ABC ou CBA);
• 12) la valeur de tous les paramètres réglés et des modes de fonctionnement actuels.

Le dispositif BSI-01 (unité de lecture d'informations) est destiné à lire et à stocker les informations du contrôleur Electon, ainsi qu'à les transférer vers un ordinateur fixe. La capacité de la mémoire vous permet de stocker les informations de 63 contrôleurs. Le BSI-01 est alimenté par l'adaptateur réseau (dans les contrôleurs avec le numéro de série 1000 et plus, l'unité est alimentée via le connecteur RS-232).

Convertisseurs de fréquence de la famille PCh-TTPT-XXX-380-50-1-UHL1 "Electon 05" conçu pour le contrôle de la vitesse des moteurs asynchrones triphasés (AD) avec une cage d'écureuil ou un rotor de phase de série industrielle commune.

Le système de contrôle assure le fonctionnement du variateur dans plusieurs modes:

• a) contrôle manuel de la vitesse de la pression artérielle;
• b) le mode de démarrage automatique du système de commande après le rétablissement de l'alimentation électrique;
• c) accélération régulière d'un moteur électrique asynchrone (AM) à un rythme donné;
• d) accélération selon les valeurs limites (réglées) des courants de phase AM;
• e) décélération en douceur de la pression artérielle;
• f) inversion de la pression artérielle;
• g) inhibition de la pression artérielle par valeur limite Tension du circuit intermédiaire;
• h) mode de fonctionnement selon le programme
• i) lire les informations de télémétrie via le canal RS-232;
• j) fonctionnement en mode d'affaiblissement de champ à des vitesses de rotation supérieures à la valeur nominale.

Fréquence de sortie - 1 ... 75 Hz ± 0,1%.

Courant de surcharge - 125% de la valeur nominale pendant 5 minutes avec un temps moyen de 10 minutes (mode n ° 2 selon GOST 24607-88).

Indicateurs de fiabilité.

Le temps moyen entre les pannes d'un système de contrôle doit être d'au moins 8 000 heures.

L'affichage du variateur de fréquence est illustré à la figure 6.

Graphique 6.

La section de puissance de tous les systèmes de contrôle est construite selon un schéma unique et est un convertisseur de puissance à deux étages du courant de réseau triphasé en énergie de courant triphasé, avec une tension et une fréquence réglables.

La tension du secteur est convertie en courant continu au moyen d'un redresseur (diode commandée par thyristor ou non contrôlée) et filtrée à l'aide d'un filtre LC. La tension continue est convertie par un inverseur de tension autonome (AVI) en une tension triphasée pour alimenter un moteur asynchrone.

L'inventaire de tension autonome est réalisé sur la base de transistors bipolaires à grille isolée - IGBT, ce qui permet d'appliquer un algorithme de contrôle de pont triphasé suffisamment flexible - modulation de largeur d'impulsion (PWM). En contrôlant la tension aux grilles du pont IGBT AIN, il est possible d'obtenir aux sorties U, V, W un système triphasé de courants sinusoïdaux à fréquence et amplitude réglables.

Les impulsions de contrôle IGBT sont générées par le système de contrôle et transmises à la carte de commande, où de puissants signaux bipolaires sont générés pour contrôler les grilles des transistors.

SOUS-STATIONS DE TRANSFORMATEUR SÉRIE COMPLÈTE KTPPNKS.

Les KTPPNKS sont conçus pour l'alimentation électrique, le contrôle et la protection de quatre pompes électriques centrifuges (ESP) avec des moteurs électriques d'une puissance de 16 à 125 kW pour l'extraction de pétrole de grappes de puits, l'alimentation électrique de jusqu'à quatre moteurs électriques d'unités de pompage et le courant mobile collecteurs lors des travaux de réparation.

Ligne de câble submersible.

Pour alimenter en électricité le moteur électrique de l'installation de pompe submersible, une ligne de câble est utilisée, composée d'un câble d'alimentation principal et d'une rallonge épissée avec un manchon d'entrée de câble, qui fournit une connexion hermétique de la ligne de câble. au moteur électrique. La composition de la ligne de câble et les méthodes d'épissage avec une rallonge sont illustrées aux figures 7, 8 et 9.

Selon le but, la ligne de câble peut inclure:

comme câble principal - câbles ronds des marques KPBK, KTEBK, KFSBK ou câbles plats des marques KPBP, KTEB, KFSB;

comme rallonge - câbles plats des marques KPBP ou KFSB;

presse-étoupe de type rond. Les câbles des marques KPBK et KPBP avec isolation en polyéthylène sont destinés à fonctionner à des températures ambiantes jusqu'à +90 ° С.

Les câbles KPBK et KPBP sont constitués de conducteurs conducteurs en cuivre, isolés en deux couches par du polyéthylène haute densité et torsadés ensemble (dans les câbles KPBK) ou posés dans un seul plan (dans les câbles KPBP), ainsi que d'un oreiller et d'une armure.

Les câbles KTEBK et KTEB avec isolation en élastomère thermoplastique sont destinés à fonctionner à des températures ambiantes jusqu'à +110 ° С. Les câbles KTEBK et KTEB sont constitués de noyaux conducteurs en cuivre isolés avec un film polyamide-fluoroplastique dans l'isolation et des gaines en élastomère thermoplastique et torsadées les unes aux autres (dans les câbles KTEBK) ou posées dans le même plan (dans les câbles KTEB), ainsi que des coussins et armure.

Les câbles des marques KFSKB et KFSB avec isolation fluoroplastique sont conçus pour fonctionner à des températures ambiantes jusqu'à +160 ° С.

Les câbles KFSBK et KFSB sont constitués de noyaux conducteurs en cuivre isolés avec un film polyamide-fluoroplastique, isolés avec des gaines en fluoroplastique et en plomb et torsadés ensemble (dans les câbles KFSBK) ou posés dans le même plan (dans les câbles KFSB), ainsi que d'un oreiller et d'une armure .

Figures 8 et 9.

Les plus répandues dans la pratique sont l'installation de pompes centrifuges électriques.

Les installations de pompes centrifuges submersibles sont conçues pour pomper

L'ESP comprend: les équipements au sol et souterrains.

L'équipement souterrain comprend: - l'assemblage de l'unité centrifuge électrique; - une chaîne de tuyaux de pompage et un câble.

L'équipement à terre comprend un équipement de tête de puits, un poste de commande et un transformateur.

Figure. 1.1 - moteur; 2 - câble; 3 - protection contre l'eau; 4 - pompe ESP 5,6 - clapets anti-retour et de vidange; 7 - équipement de tête de puits; 8 - autotransformateur; 9 - poste de contrôle; 10 - tubulure; 11 - module d'aspiration.

Principe d'opération: L'unité centrifuge électrique est descendue dans le puits sur la tubulure. Il se compose de trois parties principales situées sur un arbre vertical: une pompe centrifuge multicellulaire, un moteur électrique (SEM) et un protecteur qui protège le moteur électrique de la pénétration de liquide dans celui-ci et assure la lubrification à long terme de la pompe et du moteur. Le courant pour alimenter le moteur électrique est fourni par un câble plat à trois conducteurs, qui est abaissé avec la chaîne de tubes et fixé à eux avec de minces pinces de fer (courroies).

Le transformateur est conçu pour compenser la chute de tension dans le câble fournissant du courant au SEM. Avec l'aide du poste de commande, le contrôle manuel du moteur, l'arrêt automatique de l'unité lorsque l'alimentation en liquide est interrompue, la protection zéro, la protection contre les surcharges et l'arrêt de l'unité en cas de court-circuit sont effectués. Pendant le fonctionnement de l'unité, la pompe à courant centrifuge aspire du liquide à travers un filtre installé à l'entrée de la pompe et le pompe à travers les tuyaux de pompage vers la surface. En fonction de la pression, c.-à-d. hauteurs de levage de liquides, des pompes avec un nombre d'étages différent sont utilisées.

28. Autres types de pompes sans tige

Pompe à vis - pompe submersible entraînée par un moteur électrique; le liquide dans la pompe se déplace en raison de la rotation de la vis du rotor. Les pompes de ce type sont particulièrement efficaces lors de l'extraction d'huiles à haute viscosité des puits.

Piston hydraulique pompe Est une pompe submersible entraînée par un flux de fluide fourni au puits depuis la surface par une unité de pompage. Dans le même temps, deux rangées de tuyaux concentriques d'un diamètre de 63 et 102 mm sont descendus dans le puits. La pompe est descendue dans le trou de forage à l'intérieur d'une canalisation d'un diamètre de 63 mm et la pression du liquide est plaquée contre le siège d'atterrissage situé à l'extrémité de cette canalisation. Le liquide provenant de la surface entraîne le piston du moteur, et avec lui le piston de la pompe. Le piston de pompe pompe le fluide du puits et, avec le fluide de travail, le délivre à travers l'espace annulaire jusqu'à la surface.

Pompe à membrane - une pompe volumétrique, dans laquelle une modification du volume de la chambre de pompage se produit en raison de la déformation d'une de ses parois, réalisée sous la forme d'une plaque élastique - un diaphragme. En raison du fait que les pièces mobiles du D. n'ont pas de contact avec le fluide pompé, D. n. également utilisé pour le pompage de liquides contaminés par des abrasifs mécaniques impuretés. Les membranes sont faites de caoutchouc (y compris renforcé) et d'autres matériaux élastiques, ainsi que d'alliages inoxydables. Se présentent sous la forme (principalement) d'une plaque ondulée ou d'un soufflet.

Installations de pompes centrifuges submersibles conçu pour pomper

puits de pétrole, y compris le fluide de formation incliné contenant

pétrole, eau et gaz et impuretés mécaniques. En fonction de la quantité

divers composants contenus dans le liquide pompé, pompes

les unités ont une version standard et une résistance accrue à la corrosion et à l'usure.

Le but de la conférence:Etude de l'équipement des électropompes centrifuges submersibles de forage

Mots clés:moteur électrique avec protection hydraulique, pompe submersible.

Le domaine d'application de l'ESP est les puits arrosés à haut débit, profonds et inclinés avec un débit de 10 ¸ 1300 m 3 / jour et une hauteur de levage de 500 ¸ 2000 m. La période ESP entre les réparations est de 320 jours et Suite.

Les unités de pompes centrifuges submersibles de conception modulaire des types UETsNM et UETsNMK sont conçues pour le pompage de puits de pétrole contenant du pétrole, de l'eau, du gaz et des impuretés mécaniques. Les installations de type UETsNM sont de conception conventionnelle et de type UETsNMK - résistantes à la corrosion.

L'installation (Figure 24) se compose d'une unité de pompage submersible, d'une ligne de câble descendue dans le puits sur tubulure et d'un équipement électrique au sol (poste de transformation).

L'unité de pompe submersible comprend un moteur (moteur électrique avec protection hydraulique) et une pompe au-dessus de laquelle sont installés des clapets anti-retour et de vidange.

En fonction de la dimension transversale maximale de l'unité submersible, les installations sont divisées en trois groupes conditionnels - 5; 5A et 6:

· Les installations du groupe 5 d'une dimension transversale de 112 mm sont utilisées dans des puits avec une colonne de tubage d'un diamètre interne d'au moins 121,7 mm;

· Installations du groupe 5A d'une dimension transversale de 124 mm - dans des puits d'un diamètre interne d'au moins 130 mm;

· Installations du groupe 6 avec une dimension transversale de 140,5 mm - dans des puits d'un diamètre interne d'au moins 148,3 mm.

Conditions d'applicabilité de l'ESP pour les fluides pompés: liquide avec une teneur en impuretés mécaniques ne dépassant pas 0,5 g / l, gaz libre à l'aspiration de la pompe ne dépassant pas 25%; sulfure d'hydrogène pas plus de 1,25 g / l; eau pas plus de 99%; indice d'hydrogène (pH) de l'eau de formation entre 6 et 8,5. La température dans la zone du moteur électrique ne dépasse pas + 90 ˚С (version spéciale résistante à la chaleur jusqu'à + 140 С).

Un exemple de code d'installation - UETsNMK5-125-1300 signifie: UETsNMK - installation d'une pompe centrifuge électrique modulaire et résistante à la corrosion; 5 - groupe de pompe; 125 - approvisionnement, m 3 / jour; 1300 - tête développée, m d'eau. Art.

Figure 24 - Installation d'une pompe centrifuge submersible

1 - équipement de tête de puits; 2 - point de connexion à distance; 3 - poste de transformation complexe; 4 - vanne de vidange; 5 - clapet anti-retour; 6 - module de tête; 7 - câble; 8 - section de module; 9 - module de pompage du séparateur de gaz; 10 - module source; 11 - protecteur; 12 - moteur électrique; 13 - système thermomanométrique.

La figure 24 montre un schéma de l'installation de pompes centrifuges submersibles dans une conception modulaire, représentant une nouvelle génération d'équipements de ce type, qui vous permet de sélectionner individuellement la disposition optimale de l'installation pour les puits en fonction de leurs paramètres à partir d'un petit nombre de modules interchangeables. ", Moscou fournir une sélection optimale de la pompe au puits, qui est obtenue par la présence d'un grand nombre de têtes pour chaque alimentation. Le pas de tête d'unité est de 50 ¸ 100 à 200 ¸ 250 m, en fonction du débit dans les intervalles indiqués dans le tableau 6 des données de base des unités.

Les unités ESP produites en série ont une longueur de 15,5 à 39,2 m et une masse de 626 à 2541 kg, en fonction du nombre de modules (sections) et de leurs paramètres.

Dans les installations modernes, de 2 à 4 modules-sections peuvent être inclus. Un ensemble d'étapes est inséré dans le boîtier de section, qui se compose de roues et d'aubes de guidage assemblées sur un arbre. Le nombre d'étages va de 152 à 393. Le module d'entrée représente la base de la pompe avec des ouvertures d'entrée et un filtre à mailles à travers lequel le fluide du puits pénètre dans la pompe. Dans la partie supérieure de la pompe, il y a une tête de pêche avec un clapet anti-retour, à laquelle le tube est attaché.