ESP (unitate ESP, unitate de pompă centrifugă cu acţionare electrică) ESP se referă la unităţi de pompă submersibile fără tijă. Echipamentul ESP constă dintr-o parte submersibilă, coborâtă în puț vertical pe șirul de tuburi și o parte de suprafață conectată între ele printr-un cablu de alimentare submersibil.
Partea submersibilă a echipamentului ESP este o unitate de pompare coborâtă vertical în puțul de pe șirul de tuburi , constând dintr-un SEM (motor electric submersibil), o unitate de protecție hidraulică, un modul de admisie a fluidului, ESP în sine , o supapă de reținere, o supapă de scurgere (scurgere). Carcasele tuturor unităților părții submersibile a ESP sunt țevi cu racorduri cu flanșă pentru articulare între ele, cu excepția supapelor de reținere și de scurgere, care sunt înșurubate la tub cu filet. Lungimea piesei submersibile atunci când este asamblată poate ajunge la mai mult de 50 de metri. O parte a echipamentului submersibil este, de asemenea, un cablu blindat submersibil cu trei nuclee, a cărui lungime depinde direct de adâncimea coborârii părții submersibile a ESP.
O pompă centrifugă acționată electric pentru producția de ulei este un design cu mai multe etape și, în general, cu mai multe secțiuni. Modulul-secțiune a pompei constă dintr-o carcasă, un arbore, un pachet de trepte (rotoare și palete de ghidare), lagăre radiale superioare și inferioare, un suport axial, un cap și o bază. Pachetul de etapă cu arborele, rulmenții radiali și suportul axial este plasat în carcasă și prins de piesele de capăt. Versiunile pompelor diferă în ceea ce privește materialele corpurilor de lucru, părțile corpului, perechile de frecare, designul și numărul de rulmenți radiali.
Structura simbolului ESPPână în prezent, dezvoltarea de noi zăcăminte petroliere cu condiții complicate pentru producerea acestuia și utilizarea tehnologiilor care măresc recuperarea țițeiului la zăcămintele deja exploatate duce la o scădere a perioadei de revizie a funcționării echipamentelor tradiționale de producție a petrolului, inclusiv ESP . Acest fapt impune producătorilor să mărească gama de echipamente pe care le produc, care pot îndeplini condițiile puțurilor specifice. În acest sens, sunt produse noi modele ESP, care au caracteristici de design ale corpurilor de lucru, tehnologia de topire a acestora și materialul din care sunt fabricate, amplasarea suporturilor axiale și radiale și multe altele. Toate aceste caracteristici sunt reflectate în simbolurile modelului de pompă, pe care, adesea, fiecare producător le formează conform specificațiilor sale , în ciuda creării unui standard de stat pentru acest tip de echipamente.
Un exemplu de simbol (după adoptarea GOST R 56830-2015 „Instalații de pompe electrice cu palete acționate în fundul puțului”):
120UELNTs80-2500
Un exemplu de simbol (înainte de adoptarea GOST R 56830-2015):
UETsN5-125-2150
Unii producători folosesc următoarea denumire ESP-5A-45-1800(3026), unde în paranteze indică viteza la care ESP-ul trebuie să fie operat pentru a atinge performanța și presiunea specificate.
Producătorii de ESP din SUA utilizează o structură de denumire diferită pentru produsele lor, cum ar fi:
TD-650(242st) sau DN-460(366st)
În cele mai multe cazuri, acest motor are un design special și este un motor AC asincron , trifazat , cu doi poli , cu un rotor cu colivie. Motorul este umplut cu ulei cu vâscozitate scăzută, care îndeplinește funcția de lubrifiere a rulmenților rotorului și de îndepărtare a căldurii de pe pereții carcasei motorului, care este spălată de fluxul de produse din puț. SEM-urile sunt acționarea ESP, care transformă energia electrică, care este furnizată prin cablu de sus către zona de suspensie a instalației, în energia mecanică de rotație a pompelor.
Protecția hidraulică este un dispozitiv folosit pentru a proteja împotriva pătrunderii fluidului de formare în cavitatea motorului electric, pentru a compensa dilatarea termică a volumului de ulei și pentru a transmite cuplul arborelui unei pompe centrifuge. Capătul inferior al arborelui este conectat la arborele (rotorul) motorului electric, capătul superior - la arborele pompei în timpul instalării pe puț. Hidroprotecția îndeplinește următoarele funcții:
Fluidul de formare intră în etapele de lucru ale ESP prin orificiile de admisie din partea inferioară a unității de pompare, pentru aceasta, în unele unități există orificii în partea inferioară a secțiunii inferioare a ESP, dar în majoritatea cazurilor toate unitățile ESP. sunt echipate cu o unitate separată de admisie a lichidului, care se numește modul de admisie sau de intrare. Arborele modulului de primire, cu ajutorul cuplajelor canelare , este conectat de jos la arborele protecției hidraulice, iar de sus la arborele secțiunii inferioare a ESP, astfel, în timpul funcționării ESP, rotația arborelui rotor al motorului și protecția hidraulică se transmite prin această unitate către secțiunile pompei. Pe lângă primirea fluidului de formare și transmiterea rotației, această unitate, în funcție de proiectare, poate filtra fluidul de formare din impuritățile mecanice și joacă rolul unei unități de stabilizare a gazului. În conformitate cu funcțiile de mai sus, se pot distinge următoarele grupuri de unități de admisie a lichidelor:
Modul de recepțieCea mai simplă unitate dintre următoarele, principalele sale sarcini sunt să primească lichidul din rezervor în cavitatea pompei și să transfere cuplul de la SEM la ESP . Este alcătuit dintr-o bază (1) cu orificii pentru trecerea fluidului de formare și un arbore (2), orificiile sunt închise cu o grilă de primire (3), care împiedică înfundarea acestora. De regulă, lungimea modulului de recepție nu depășește 500 mm, iar diametrul carcasei corespunde diametrului carcasei secțiunilor pompei și, la fel ca ESP, este clasificat după dimensiune . La instalarea ESP în puț, modulul de primire este instalat între protectorul hidraulic și secțiunea inferioară a ESP sau unitatea de stabilizare a gazului dacă este realizat fără găuri de primire, pentru aceasta, în partea inferioară a bazei există o flanșă . cu orificii traversante pentru racordarea la corpul protector, iar la capatul superior sunt orificii filetate oarbe in care se insurubeaza bolturile pentru conectarea cu flansa ansamblului montat dupa modulul de primire.
Filtru submersibilUn dispozitiv care reduce efectul impurităților mecanice asupra funcționării ESP. Poate fi prezentat ca un modul instalat între protectorul hidraulic de protecție și secțiunea inferioară a ESP, unde întreaga suprafață de filtrare a dispozitivului este zona de admisie a lichidului din rezervor, în acest caz, filtrul submersibil are în proiectare un arbore care transmite rotația rotorului motorului către secțiunile pompei și, pe lângă filtrarea lichidului din rezervor, îndeplinește aceleași funcții care este modulul de recepție. Filtrul submersibil poate fi si un modul suspendat sub intreaga instalatie. În acest caz, filtrul nu este un modul de admisie a lichidului, ci este un echipament suplimentar de suspendare.
Separator de gazeUn dispozitiv care funcționează la admisia pompei, care reduce impactul negativ al factorului de gaz prin separarea fazei gazoase de fluidul de formare produs. Fluidul rezervorului prin orificiile de admisie intră în melcul rotativ , care accelerează mișcarea acestuia, apoi trece prin rotor, „agitând” fluidul pentru degazare, în tamburul de separare în care, sub acțiunea forțelor centrifuge , fazele mai grele (lichid și impurități mecanice) sunt evacuate la periferie, unde printr-un canal special este mutat în treapta de pompă, iar faza gazoasă mai ușoară este consolidată în centrul tamburului și este condusă printr-un canal special în inelul puțului. Separatorul de gaz din ESP este instalat la modulul de intrare și constă din:
Separatorul de gaz permite pompei să funcționeze stabil atunci când conținutul de gaz din amestecul produs la admisie este de până la 55%.
Dispersator de gazeLa fel ca separatorul de gaz, este un dispozitiv care reduce efectul nociv al factorului de gaz asupra funcționării ESP, dar, spre deosebire de separatorul de gaz, nu se separă în faza lichidă și gazoasă, ci mai degrabă amestecă gazul eliberat. din lichid într-o emulsie omogenă, în timp ce gazul nu este îndepărtat în inel.
În exterior, aceste unități sunt similare cu excepția absenței orificiilor pentru evacuarea gazului la dispersorul de gaz, iar în interiorul acestuia, în loc de separator, are un set de corpuri de lucru care bat amestecul produs.
Eficiența acestei unități este mult mai mică decât cea a unui separator de gaze, dar atunci când este utilizat în combinație cu un separator de gaz, funcționarea stabilă a ESP este asigurată cu un conținut de gaz la admisie de până la 75%.
Împiedică scurgerea coloanei de lichid situată în tub și astfel împiedică rotația inversă a ESP
Un dispozitiv folosit pentru a drena fluidul din șirul de tuburi la ridicarea ESP. Este o țeavă sub cu o lungime de cel mult 30 cm de-a lungul corpului cu un filet interior în partea de sus și un filet exterior în partea de jos, corespunzător filetului tubului. Ca mecanism de scurgere, un fiting cu detonare, de obicei din alamă, iese în spațiul interior al dispozitivului și are o cavitate care se deschide în orificiul din inelul puțului.
Senzor de telemetrie submersibil
(TMSP)
Un dispozitiv care măsoară parametrii actuali de funcționare ai ESP și parametrii fluidului produs. Montat pe baza PED-ului. Măsoară și transmite către unitatea de telemetrie a solului TMSN parametri precum: rezistența de izolație, temperatura înfășurării motorului, vibrațiile, presiunea la admisia pompei, temperatura lichidului etc.
Linia de cablu este proiectată pentru a furniza tensiune AC de la suprafață către motorul submersibil al unității.
Linia de cablu este formată dintr-un cablu principal (plat sau rotund) și un cablu prelungitor plat conectat la acesta printr-un presetupă.
Legarea cablului principal cu cablul de prelungire se face printr-un cuplaj dintr-o bucata (split). De asemenea, îmbinările pot fi folosite pentru a conecta secțiuni ale cablului principal pentru a obține lungimea necesară.
Cablul prelungitor are dimensiuni exterioare reduse comparativ cu cablul principal.
Manșonul de intrare a cablului asigură conectarea ermetică a cablului la SEM.
In functie de temperatura si agresivitatea mediului pompat se produc cabluri cu diferite grade de izolare. Cablurile moderne sunt capabile să funcționeze la temperaturi de până la 200 °C și tensiuni de până la 4000 V.
Tubing pipes (tub pipes) sunt folosite pentru extragerea lichidului și a gazului din puțuri, pentru a injecta apă, aer comprimat (gaz)
Stația de control furnizează energie, controlează funcționarea unității submersibile și o protejează de moduri de funcționare anormale. Stațiile moderne de control pot fi echipate cu convertoare cu tiristoare pentru controlul continuu al vitezei arborelui pompei, ceea ce vă permite să reglați fără probleme debitul și presiunea instalației, pentru a asigura pornirea moale (fără smucituri) a motorului după oprire. Postul de control asigura controlul, indicarea si inregistrarea parametrilor principali de functionare ai instalatiei, oprirea motorului electric in caz de suprasarcina/subsarcina, scaderea rezistentei de izolatie etc.
În ultimii 20 de ani, convertizoarele de frecvență IGBT cu tranzistori au fost utilizate cu succes în stațiile de control ca regulatoare de turație pentru motoarele electrice ale pompelor submersibile. Sunt mai avansate decât convertoarele cu tiristoare și au o eficiență mai mare . În legătură cu apariția cerințelor pentru limitarea emisiilor de componente de curent armonic de către echipamente tehnice cu un consum de curent mai mare de 16 A, conectate la sistemele de alimentare cu energie de joasă tensiune GOST 30804.4.3-2013 (IEC 61000 - 4 - 3 : 2006), stațiile de control pot fi echipate cu filtre active de intrare sau cu filtre de distorsiune armonică LCL. Unii producatori de statii de control folosesc circuite cu 18 impulsuri pentru redresorul convertizorului de frecventa in locul filtrelor, ceea ce realizeaza un efect similar in domeniul filtrarii la un cost mai mic al statiei.
Transformatorul de ulei pentru pompe submersibile de clasa de tensiune 3 kV și 6 kV este proiectat pentru a crește tensiunea după stația de control de joasă tensiune.
ESP-urile se scufundă la adâncimi mari - până la câțiva kilometri. De multe ori au nevoie să aducă destul de multă putere. Pentru a reduce secțiunea transversală a miezurilor cablurilor care duc la pompa centrifugă electrică submersibilă, pompele în sine trebuie să fie de înaltă tensiune. Nu este întotdeauna rentabil să instalați o stație scumpă de comandă a pompei de înaltă tensiune, și din cauza întreținerii costisitoare în timpul funcționării. Prin urmare, TMPN este introdus ca o legătură intermediară pentru a crește tensiunea la nivelul necesar [2] .
TMPN introduce o problemă semnificativă care este în prezent ocolită - posibilitatea controlului exclusiv scalar al motorului electric ESP, deși controlul vectorial este mai eficient și mai precis din punct de vedere energetic .