Нефтяная отрасль является важнейшей частью экономики России. От эффективности добычи нефти напрямую зависит благосостояние страны. Одним из ключевых элементов нефтедобывающего комплекса является установка электроцентробежного насоса или УЭЦН. Давайте разберемся, что это такое и как расшифровывается данная аббревиатура.
Общее описание УЭЦН
УЭЦН или установка электроцентробежного насоса - это комплекс оборудования для добычи нефти из скважин с помощью погружного электрического центробежного насоса. Такая установка применяется преимущественно на высокодебитных скважинах со сложными условиями эксплуатации.
Основное назначение УЭЦН - механизированная добыча нефти из скважин. По сравнению со штанговыми насосами, приводимыми в действие поверхностным приводом, УЭЦН имеет ряд преимуществ:
- Выше межремонтный период и ресурс работы.
- Проще герметизация устья скважины.
- Отсутствуют ограничения по кривизне ствола и глубине залегания пласта.
- Меньшее влияние температуры наружного воздуха на работу оборудования.
В то же время УЭЦН имеет ограничение по применению на низкодебитных скважинах, где ее КПД существенно падает.
Работа погружного насоса в составе УЭЦН основана на использовании центробежной силы. Вращающиеся рабочие колеса сообщают жидкости ускорение, которая под действием возникающей центробежной силы выбрасывается к периферии и далее поступает в следующую ступень насоса. Так повышается давление и напор, необходимые для подъема жидкости на поверхность.
Ключевыми техническими характеристиками УЭЦН являются:
- Подача жидкости, м3/сут.
- Напор, м.
- Мощность электродвигателя, кВт.
- КПД установки, %.
- Максимальная температура перекачиваемой жидкости, °С.
- Ресурс до капитального ремонта, ч (мес).
В России основными производителями УЭЦН являются предприятия группы «ГМС», «Новомет-Пермь», «Ижнефтемаш» и др.
Составные части УЭЦН
Конструктивно установка УЭЦН состоит из наземного и погружного (подземного) оборудования.
Наземное оборудование
К наземному оборудованию относятся:
- Повышающий трансформатор для увеличения напряжения питания ЭЦН.
- Станция управления с частотным регулятором.
- Кабельная линия для подачи электропитания в скважину.
- Устьевое оборудование.
Повышающий трансформатор применяется для снижения сечения кабеля, идущего в скважину. Он позволяет поднять напряжение с низковольтного уровня на выходе из станции управления (до 1000 В) до более высокого (3-6 кВ) на входе ЭЦН.
Станция управления выполняет функции плавного пуска и регулирования частоты вращения электродвигателя насоса с помощью частотного преобразователя.
Кабельная линия в наземной части выполняется круглого сечения, а в скважине используется плоский кабель для экономии пространства.
Устьевое оборудование служит для герметизации устья скважины, а также может включать задвижки и краны для закачки реагентов в пласт.
Подземное оборудование УЭЦН
Подземную часть установки составляют:
- Электроцентробежный насос (ЭЦН).
- Погружной электродвигатель (ПЭД).
- Протекторы.
- Кабель.
- Устройства приема продукции скважины.
- Система телеметрии.
ЭЦН представляет собой многоступенчатый насос, состоящий из последовательно соединенных секций с рабочими колесами и направляющими аппаратами.
Электродвигатель приводит в действие вал насоса, передавая ему вращение от ротора двигателя.
Протекторы защищают электродвигатель от проникновения в него пластовой жидкости.
Кабель обеспечивает подачу электроэнергии к погружному двигателю на глубине до нескольких километров.
Устройства приема продукции (сепараторы, диспергаторы, фильтры) подготавливают поток жидкости перед подачей его в насос.
Система телеметрии позволяет контролировать параметры работы УЭЦН и состав добываемой жидкости.
Принцип работы УЭЦН
Работа установки электроцентробежного насоса для добычи нефти включает следующие этапы:
- Монтаж всех элементов УЭЦН в скважине на колонне НКТ.
- Подача питания и плавный запуск электродвигателя.
- Регулировка частоты вращения вала насоса в процессе работы.
- Контроль параметров с помощью телеметрии.
- Диагностика и устранение возникающих неисправностей.
- Остановка и последующий демонтаж УЭЦН.
Операции по запуску и остановке УЭЦН должны проводиться в строгом соответствии с требованиями безопасности, учитывая наличие высокого напряжения.
Эксплуатация УЭЦН
Эксплуатация установок электроцентробежных насосов включает следующие основные этапы:
- Выбор УЭЦН. Перед монтажом УЭЦН необходим правильный подбор оборудования, соответствующего условиям конкретной скважины. Учитываются такие параметры, как дебит скважины, обводненность продукции, наличие механических примесей, температура, соленость жидкости и другие.
- Комплектация оборудования. После выбора типа ЭЦН производится комплектация всей УЭЦН - подбор электродвигателя, наземного оборудования, кабеля, устройств приема продукции.
- Монтаж и демонтаж. Установка УЭЦН (расшифровка - установка электроцентробежного насоса), а также извлечение ее из скважины после окончания срока службы требуют специальной техники и обученного персонала ввиду большой массы и габаритов оборудования.
Перед вводом в эксплуатацию УЭЦН проводятся регламентные работы по настройке режимов и параметров для обеспечения надежности и эффективности работы установки УЭЦН (расшифровка - выше).
Техническое обслуживание и ремонт
В процессе работы отслеживаются показатели УЭЦН с помощью телеметрии и периодически выполняется техническое обслуживание. При отказах оборудования проводится диагностика и текущий или капитальный ремонт.
Модернизация УЭЦН
УЭЦН в современном понимании представляет комплекс высокотехнологичного оборудования. По мере развития техники старые установки могут модернизироваться путем замены отдельных модулей или программного обеспечения.
Утилизация оборудования
После длительной эксплуатации оборудование УЭЦН (расшифровка - установка электроцентробежного насоса) выводится из работы и утилизируется с соблюдением требований экологической безопасности.
