Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Давление

Скорость

Фор-" Горло-сунка вина

Диффузор

Рис. 10.31. Профили давления и скорости внутри гидравлического струйного насоса

и малой скорости в энергию высокой скорости и низкого давления. После этого рабочая жидкость смешивается в горловине с жидкостью низкого давления на приеме насоса, создавая поток низкого давления со скоростью меньшей, чем на выходе из форсунки, но тем не менее достаточно высокой.

Кинетическая энергия этого смешанного потока далее преобразуется в диффузоре в статическое давление, чтобы обеспечить подъем жидкости из скважины (рис. 10.31). В качестве рабочей жидкости можно использовать нефть или воду.

Работа струйного насоса зависит скорее от массы, чем от объема перекачиваемой жидкости. Это позволяет оперировать с некоторым, хотя и небольшим, количеством газа. Гидравлические струйные насосы также чувствительны к колебаниям давления всасывания, которое должно быть известно, чтобы выбрать эффективное сочетание форсунки и горловины для достижения заданной нормы отбора из скважины. Выбор соотношения глубины установки насоса, давления всасывания, отбора из скважины, скорости и давления рабочей жидкости настолько сложен, что рассчитывать размеры форсунки и горловины обычно приходится с помощью компьютера.

Достоинства и недостатки

Достоинства

Среди достоинств гидравлической добычи важное место занимают ее хорошая приспособляемость к ситуациям, когда происходит искривление скважины, эксплуатационная гибкость в изменяющихся скважинных условиях и эффективность при работе на группе скважин. Применение гидравлических насосов не ограничено по глубине и добываемому объему, подобно штанговым насосам.

Открытые гидравлические насосные установки легче монтировать и они не столь громоздки: их небольшие габариты позволяют использовать их в районах городской застройки; они могут приводиться в действие электричеством или газом; и, если использовать свободные насосы, не требуется подъемных приспособлений для технического обслуживания или замены скважинного оборудования.

Недостатки

Применение гидравлических насосов не лишено недостатков. Добыча жидкости с высоким содержанием песка или других абразивных материалов может вызвать затруднения. Коррозия также может потребовать применения замкнутых систем рабочей жидкости, а это увеличивает затраты. Горючая рабочая жидкость при высоком давлении создает проблемы в плане техники безопасности, а добыча флюидов с высоким соотношением газа и жидкости может потребовать дополнительной магистрали. При конструировании гидравлических насосов следует избегать кавитаций и создания частичного вакуума.

Начальные капиталовложения в установку гидравлических насосов обычно высоки, особенно с учетом того, что эксплуатационный и обслуживающий персонал должен быть специально обучен. Эти затраты и тот факт, что вероятность отказа примерно вдвое выше, чем у штанго-

вых насосов, свидетельствуют о том, что использование гидравлических насосов не всегда является лучшей альтернативой.

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 (рис. 10.32).

Скважинный узел

В типовом монтаже электрического погружного насоса внутрискважинное оборудование состоит из электромотора, многоступенчатого центробежного насоса и кабельной оснастки (рис. 10.33). 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. Максимальные мощности, используемые для обсадных труб различного размера, приведены в табл. 10.1. Имеются моторы на разное напряжение (примерно от 300 В до более чем 3000 В), что

Силовой кабель

Выкидной трубопровод

Устье скважины

-7-7-7-у-

•-у- Насосно-компрессорная

"лколонна-

j-J-.

- с О

: - о о о о

гОбсадная колонна

Монтаж электрического "погружного скважинного насоса

Рис. 10.32. Электрический погружной скважинный насос

Насос

Газосепаратор

Кабель

Защитная секция

Мотор

Рис. 10.33. Разрез погружного насосного узла

Таблица 10.1. Максимальная мощность для разных размеров обсадных колонн

Размер обсадной колонны, дюйм (наружный диаметр, мм)

Максимальная мощность, л.с. (60 Гц)

4(112,5) 5 (137,5)

7 (175,0)

8 (215,5)

127,5 240,0 600,0 720,0

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 1500psi (И 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 Шлет при 167°р (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.