Погружной насос - Submersible pump

Скважинный погружной насос на 0,75 л.с. использовался для откачки грунтовых вод .

Погружной насос (или суб насос, электрический погружной насос ( ESP )) представляет собой устройство , которое имеет герметичный двигатель крупный , соединенный с корпусом насоса. Вся конструкция погружается в перекачиваемую жидкость. Основное преимущество этого типа насоса заключается в том, что он предотвращает кавитацию насоса - проблему, связанную с большим перепадом высоты между насосом и поверхностью жидкости. Погружные насосы выталкивают жидкость на поверхность, а не струйные насосы, которые создают вакуум и зависят от атмосферного давления. Погружные аппараты используют жидкость под давлением с поверхности для приведения в действие гидравлического двигателя в скважине, а не электродвигателя, и используются в приложениях с тяжелой нефтью с нагретой водой в качестве движущей жидкости.

Погружной насос одного типа для промышленного использования. Выпускная труба и электрический кабель не подключены.

История

Ок. 1928 г. Армянский инженер и изобретатель системы доставки нефти Армаис Арутюнов успешно установил первый погружной масляный насос на нефтяном месторождении. В 1929 году компания Pleuger Pumps (сегодня Pleuger Industries) первой разработала погружной турбинный насос, предшественник современного многоступенчатого погружного насоса.

Принцип работы

Погружные электронасосы - это многоступенчатые центробежные насосы, работающие в вертикальном положении. Жидкости, ускоренные крыльчаткой, теряют свою кинетическую энергию в диффузоре, где происходит преобразование кинетической энергии в энергию давления. Это основной рабочий механизм радиальных и смешанных насосов. В HSP двигатель представляет собой гидравлический двигатель, а не электродвигатель, и может быть замкнутым циклом (сохранение рабочей жидкости отдельно от добываемой жидкости) или открытым циклом (смешивание рабочей жидкости с добываемой жидкостью в скважине с разделением на поверхности). .

Вал насоса соединен с газоотделителем или протектором с помощью механической муфты в нижней части насоса. Жидкости попадают в насос через всасывающий экран и поднимаются ступенями насоса. Другие части включают радиальные подшипники (втулки), распределенные по длине вала, обеспечивающие радиальную поддержку вала насоса. Опциональный упорный подшипник принимает на себя часть осевых сил, возникающих в насосе, но большая часть этих сил поглощается упорным подшипником протектора.

Есть и погружные винтовые насосы, в них рабочим элементом является стальной винт. Винт позволяет насосу работать в воде с высоким содержанием песка и других механических примесей .

Приложения

Погружные насосы используются во многих областях. Одноступенчатые насосы используются для дренажа, перекачивания сточных вод , общепромышленной перекачки и перекачки шлама. Они также популярны с фильтрами для прудов. Многоступенчатые погружные насосы обычно опускаются в ствол скважины и чаще всего используются для добычи (отвода) воды в жилых, коммерческих, муниципальных и промышленных целях , из водяных скважин и в нефтяных скважинах .

Другие применения погружных насосов включают очистные сооружения , обработку морской воды , пожаротушение (поскольку это огнестойкий кабель), бурение водяных и глубоких скважин , морские буровые установки , искусственные подъемники , осушение шахт и ирригационные системы.

Насосы в местах с опасным электрическим током, используемые для горючих жидкостей или воды, которая может быть загрязнена горючими жидкостями, должны быть спроектированы таким образом, чтобы не допускать воспламенения жидкости или паров.

Использование в нефтяных скважинах

Погружные насосы используются при добыче нефти для обеспечения относительно эффективной формы «искусственного подъема», способной работать в широком диапазоне скоростей потока и глубин. За счет снижения давления на забое скважины (за счет снижения давления на забое или увеличения депрессии) из скважины может быть добыто значительно больше нефти по сравнению с естественной добычей. Насосы обычно имеют электрический привод, называемые погружными электронасосами (ESP), или, если они имеют гидравлический привод, называются погружными гидравлическими насосами (HSP).

Системы ESP состоят из двух поверхностных компонентов (размещенных в производственном объекте, например , в нефтяной платформу), а также компонентов подповерхностных (найденных в скважинах отверстия). К наземным компонентам относятся контроллер двигателя (часто контроллер переменной скорости), наземные кабели и трансформаторы. Подземные компоненты развертываются путем прикрепления к нижнему концу колонны насосно-компрессорных труб, находясь на поверхности, а затем опускаются в ствол скважины вместе с насосно-компрессорной трубой.

Источник переменного тока высокого напряжения (от 3 до 5 кВ) на поверхности приводит в действие подземный двигатель. До недавнего времени установка ЭЦН была дорогостоящей из-за необходимости прокладки электрического кабеля от источника к двигателю. Этот кабель нужно было обернуть вокруг сочлененной трубы и подсоединить к каждому стыку. Новые шлангокабели для гибких труб позволяют развертывать как трубопровод, так и электрический кабель с помощью одного стандартного блока гибких насосно-компрессорных труб. Также могут быть включены кабели для данных датчиков и управления.

Подземные компоненты обычно включают в себя насосную часть и моторную часть, при этом мотор находится в скважине от насоса. Двигатель вращает вал, который, в свою очередь, вращает рабочие колеса насоса, чтобы поднять жидкость через эксплуатационные колонны на поверхность. Эти компоненты должны надежно работать при высоких температурах до 300 ° F (149 ° C) и высоких давлениях до 5000 фунтов на кв. до 1000 лошадиных сил (750 кВт). Сам насос представляет собой многоступенчатый агрегат, количество ступеней которого определяется эксплуатационными требованиями. Каждая ступень включает крыльчатку и диффузор. Каждое рабочее колесо соединено с вращающимся валом и ускоряет жидкость от вала в радиальном направлении наружу. Затем жидкость поступает в невращающийся диффузор, который не соединен с валом и содержит лопатки, которые направляют жидкость обратно к валу. Насосы бывают диаметром от 90 мм (3,5 дюйма) до 254 мм (10 дюймов) и имеют длину от 1 метра (3 фута) до 8,7 метра (29 футов). Двигатель, используемый для привода насоса, обычно представляет собой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с номинальной мощностью на паспортной табличке в диапазоне от 7,5 кВт до 560 кВт (при 60 Гц).

Узлы ESP могут также включать: уплотнения, соединенные с валом между двигателем и насосом; грохоты для отбраковки песка; и сепараторы жидкости на входе насоса, разделяющие газ, нефть и воду. ЭЦН имеют значительно более низкий КПД при значительной доле газа, превышающей примерно 10% объема на входе насоса, поэтому отделение газа от нефти перед насосом может быть важным. Некоторые ЭЦН включают сепаратор воды и масла, который позволяет повторно закачивать воду в скважину. Поскольку некоторые скважины производят до 90% воды, а подъем жидкости требует значительных затрат, повторная закачка воды перед ее подъемом на поверхность может снизить энергопотребление и улучшить экономику с учетом высокой скорости вращения ЭЦН до 4000 об / мин (67 Гц). и узкие зазоры, они плохо переносят твердые частицы, например, песок.

В мире используется не менее 15 марок нефтепромысловых УЭЦН.

Кабели

Кабели для погружных насосов: 3- и 4-жильные круглые и плоские кабели с изоляцией из ПВХ и резины

Кабель погружного насоса представляет собой электрические проводники, предназначенные для использования во влажной земле или под водой, причем типы кабелей предназначены для условий окружающей среды насоса.

Кабель для погружного насоса - это специальный продукт, предназначенный для использования с погружным насосом в глубокой скважине или в аналогичных суровых условиях. Кабель, необходимый для этого типа применения, должен быть прочным и надежным, поскольку место установки и окружающая среда могут быть как крайне ограниченными, так и враждебными. Таким образом, кабель погружного насоса можно использовать как в пресной, так и в соленой воде. Он также подходит для непосредственного захоронения и внутри колодцев. Область установки кабеля погружного насоса физически ограничена. Производители кабелей должны учитывать эти факторы для достижения максимально возможной степени надежности. Размер и форма кабеля погружного насоса может варьироваться в зависимости от использования, предпочтений и насосного инструмента установщика. Кабели для насосов бывают одножильными и многожильными и могут быть плоскими или круглыми в поперечном сечении; некоторые типы включают в себя провода управления, а также силовые провода для двигателя насоса. Проводники часто имеют цветовую маркировку для идентификации, и вся оболочка кабеля также может иметь цветовую маркировку.

Различные типы SPC

Основные типы кабеля включают:

В 3- и 4-жильном кабеле, как показано на изображении типов SPC с правой стороны, в качестве проводника используется обычная медь / луженая медь.

  • 3- и 4-жильный кабель из ПВХ
    • Плоский кабель
    • Круглый кабель
  • Резиновый 3- и 4-жильный кабель
    • Плоский кабель
    • Круглый кабель
  • Плоский Drincable
  • HO7RN-F Кабель
Схема НАПИТКА

Смотрите также

использованная литература

  • Лайонс, Уильям К., изд. (1996). Стандартный справочник по нефтяной и газовой инженерии . 2 (6-е изд.). Издательство Gulf Professional Publishing. ISBN 0-88415-643-5.

внешние ссылки