Электрические погружные насосы
Электрический погружной многоступенчатый центробежный насос был введен в эксплуатацию для механизированной добычи нефти компанией Reda Pump Company в конце 1920-х годов. С тех пор несколько других компаний разрабатывали электрические погружные насосы для применения на нефтяных месторождениях. В настоящее время эти насосы производятся в широком ассортименте: с различными размерами, производительностью и рабочими напряжениями. При стандартном монтаже насос в сборе и электромотор опускаются в скважину на эксплуатационной колонне. Электричество подводится по кабелю, присоединенному к насосно-компрессорной колонне.
Скважинный узел
В типовом монтаже электрического погружного насоса внутрискважинное оборудование состоит из электромотора, многоступенчатого центробежного насоса и кабельной оснастки. Трехфазный индукционный электромотор заполнен маслом для охлаждения и смазки. Охлаждение осуществляется с помощью передачи тепла к скважинному флюиду, обтекающему мотор по направлению к газосепаратору и приему насоса, когда узел находится над продуктивной зоной. Эти моторы обычно работают на 3500 об/мин при 60 Гц или 2900 об/мин при 50 Гц. Они могут иметь мощность от нескольких лошадиных сил до более чем 700 л.с. Имеются моторы на разное напряжение (примерно от 300 В до более чем 3000 В), что удобно для наиболее экономически эффективного выбора сочетания мотора и электроарматуры.
Защитная секция предназначена для выравнивания давления масла в корпусе мотора и в устье скважины, что необходимо для компенсации теплового расширения и сжатия нефти. Механические уплотнения предотвращают попадание скважинных флюидов в корпус мотора или утечку масла из него.
Используется специально разработанный внутрисква-жинный электрический кабель из медных проводов от № 1 до № 8. Размер выбирается на основании силы тока и падения напряжения, обычно с учетом падения напряжения 30 В на 1000 фут. (10 В/100 м). Стандартный кабель, изготовленный из медных проводов с покрытием, с по-липропиленэтиленовой изоляцией, нитрильной оболочкой и армированный оцинкованной сталью или монель-металлом. Температурное ограничение составляет 205°F (95°С) при 1500 psi (11 МПа). Чем выше давление, тем Ниже предельная температура. Имеются более дорогие кабели с предельной температурой 400°F (200°С). Считается, что стандартный кабель должен служить 10 лет при 167°F (75°С). Повышение температуры на каждые 16°F (9°С) уменьшает срок службы кабеля вдвое. Из-за температурных ограничений предельная глубина применения электрических погружных насосов составляет 3000 м. Обычно кабель имеет круглое сечение, но есть и с плоским — для тех случаев, когда важен просвет.
Наземное оборудование
Типовая наземная установка для погружного насоса состоит из устья скважины для фиксации насосно-компрессорной колонны и внутрискважинного оборудования и для обеспечения уплотнения насосно-компрессорной колонны и силового электрического кабеля, распределительной коробки для обеспечения атмосферозащищенно-го соединения внутрискважинного и наземного кабелей, распределительного щита для электроарматуры и группы трехфазных трансформаторов. Переключатели изготавливаются специально для каждого конкретного может потребоваться для снижения давления в скважине до достаточно низкого уровня для обеспечения искомого притока или для обеспечения максимального внутри-скважинного отделения газа в скважинах с высоким газовым фактором. Поток жидкости вокруг мотора в такой конфигурации может быть обеспечен с помощью установки кожуха вокруг приемного отверстия насоса, защитной секции и секции мотора. Если не учитывать кожуха, монтаж не отличается от обычного монтажа внут-рискважинного оборудования. Насосы в защитном кожухе не могут применяться в обсадных трубах с наружным диаметром менее 5,5 дюйма (137,5 мм). Секция газосепаратора, присоединенная к приему насоса, отделяет значительную часть любого свободного газа от скважинных флюидов.
Как и в других системах механизированной добычи, в этом случае также нужно обеспечить удаление газа из обсадной колонны. Аналогично другим системам, отделение газа от жидкости в ограниченном пространстве не эффективно на 100%. Многоступенчатые центробежные насосы с открытым входом крыльчатки не очень чувствительны к образованию газовых пробок. Однако инжекция газа снижает суммарную производительность насоса и увеличивает расходы на перекачку. Конструкция с донным приемом используется в тех случаях, когда размеры обсадной колонны не позволяют добиться искомого объема добычи из-за потерь в результате трения в насосно-компрессорной колонне или ограничений по диаметру насоса. В этой конструкции насосный и моторный отсеки меняются местами, насос забирает жидкость через хвостовик на дне агрегата. Этот вид установки чаще всего применяется с обсадными трубами с внешним диаметром 4,5 дюйма (112,5 мм) или для толстостенных труб диаметром 5,5 дюйма (137,5 мм).
Высокая объемная производительность и уменьшение скорости потока при повышении встречного давления погружных насосов позволяют использовать их во многих проектах, в том числе заводнения для добычи — закачки в замкнутой системе. Большинство коллекторов вначале поглощает воду при высоких скоростях и низких давлениях нагнетания. По мере заполнения коллектора восприимчивость уменьшается и давление нагнетания повышается.
Погружные системы с подвеской на кабеле
Все описанные до сих пор электрические погружные насосные системы требовали извлечения насосно-компрессорной колонны для обслуживания внутрискважин-ного узла. К более новым разработкам относится электрический погружной насос, который можно поднять или спустить на силовом кабеле. Он устанавливается на башмак на дне насосно-компрессорной колонны или на па-кер при заканчивании скважин без спуска насосно-ком-прессорных труб. Забойная конструкция фиксируется на месте роликами фиксирующей головки, которые освобождают ее при натяжении силового кабеля.
Изготовление насосов с подвеской на кабеле стало возможным после создания силовых кабелей, предназначенных для растягивающей нагрузки более 100 000 фунт. (45 000 кг). Армирование представляет собой два слоя канатной проволоки, сплетенной во избежание закручивания во встречных направлениях. Этот вид установок дороже обычных, описанных выше, но в некоторых случаях он находит применение.
|
