Добывать нефть начали примерно 7000 лет назад. Первые нефтяные промыслы были открыты археологами по берегам Нила и Евфрат и датированы примерно 5000-ым годом до нашей эры. Уже тогда ее применяли в качестве топлива, а ее производные для строительства дорог и бальзамирования усопших.

В современной истории первые упоминания о нефти можно встретить во времена Бориса Годунова, и называлась тогда нефть «густа», т.е. горючая вода. Но, до второй половины 19-го века ее добывали только в глубоких колодцах. Когда же доказали, что из нефти можно делать керосин для освещения, стали разрабатываться методы , используя для добычи нефти насосы.

1 Виды нефтяных насосов

Среди современных способов добычи и переработки нефти можно выделить несколько основных видов насосов для перекачки нефтепродуктов:

• эрлифт;
• газлифт;
• УЭЦН – установки электроцентробежных насосов;
• УЭВН – насосов;
• ШСН – установки штанговых скважинных нососов.

1.1 Эрлифт

1.2 Газлифт

В отличие от эрлифта, в газлифт закачивают не воздух, а газ, поэтому, это так называемый самовсасывающий газовый насос. Дальнейший принцип действия тот же: по трубе газ накачивается в башмак, смешивается с нефтью, и поднимается вверх на разнице образованного давления.

Достоинство газлифта: гораздо больший по сравнению с эрлифтом КПД. Недостаток: обязательные установки для подогрева нагнетаемого газа (ППГ-1), чтобы избежать проблем и избыточным гидратообразованием.

1.3 УЭЦН

Центробежные насосы для нефтяной промышленности по своей конструкции практически ничем не отличаются от обычной центробежной техники. Откачка нефти и откачка воды происходят по одинаковым принципам.

Погружные нефтяные центробежные насосы – это так называемые ПЦЭН, которые представляют из себя многоступенчатую (до 120 ступеней в 1-ом блоке) технику, с двигателями специальной погружной модификации.

Погружной насос для нефтепродуктов можно достраивать до 400 ступеней. Глубинные нефтяные насосы для нефтепродуктов состоят из:

• центробежного аппарата;
• узла гидрозащиты;
• погружного электродвигателя;
• компенсатора.

Вариация УПЦЭН – это установки с меньшим количеством металлических деталей, по сравнению с ПЦЭН, но с большей производительностью. УПЦЭН может перекачивать до 114 тонн в сутки.

Маркировка условных обозначений аппаратов УЭЦН М(К)/5А/250/1000 означает, что это:

• установка, на которой стоит центробежный электронасос;
• модульный;
• коррозийностойкий;
• 5А – это характеристика поперечных габаритов обсадной колонны;
• нефтяной насос справляется с подачей 250 кубических метров в сутки;
• и напором в 1000 метров.

1.4 УЭВН

Винтовые насосы для добычи нефти бывают двух видов: ЭВН и ВНО.

ЭВН входит в состав установки, которая состоит из станции управления и трансформатора, которые располагаются на поверхности. Добывающий скважинный погружной аппарат, оснащенный асинхронным маслонаполненным двигателем, может добывать пластовую жидкость повышенной вязкости.

ВНО входит в состав установки которая состоит из станции управления и электрического привода. В нефтяной промышленности его используют для труб, у которых внутренний диаметр не менее 121,7 мм.

Главной особенностью винтовых нефтяных насосов является так называемый червячный винт. Винт вращается в резиновой обойме, полости заполняются жидкостью и она проходит вверх вдоль оси винта. Причем, второй отличительной особенностью этих установок стало вдвое сниженное количество оборотов вращения двигателя (в сравнении с ПЦЭН).

1.5 ШСН

Штанговые насосы для нефтегазовой промышленности – это комплексы из наземных и подземных установок . Подземное оборудование – это сам штанговый напорный аппарат с неподвижным всасывающим клапаном в нижнем торце цилиндра и подвижным клапаном для нагнетания в верху плунжерного поршня, трубопроводы, штанга и защитные якоря или хвостовики.

Наземная аппаратура этого комплекса – это так называемый станок-качалка. Качалка состоит из закрепленных на одной раме в бетонном фундаменте, пирамиды, редуктора и электродвигателя. На пирамиде закреплен балансир, который качается на поперечнике, соединен с кривошипом и размещен по обе стороны от редуктора. Балансир и кривошип удерживаются в нужном положении тормозным аппаратом, а вся установка уравновешивается противовесами.

Есть разные модели качалок – одноплечие и двуплечие. Разделение происходит по типу установленного на них балансира. Глубина, которую способны освоить качалки – от 30-ти метров до 3, а иногда и 5 км.

1.6 Как работает ШГН? (видео)

2 Магистральные насосы для перекачки нефти

Нефтеперерабатывающий промышленный комплекс включает в себя не только добычу и переработку, но и транспортировку нефтепродуктов. При этом перекачиваемый продукт может быть разной степени вязкости и температуры.

Магистральная гидравлическая техника должна обеспечивать производство высокими показателями стабильной работы и надежности, давать хорошие напоры и быть максимально экономичной.

Магистральная техника бывает двух видов: спиральной одноступенчатой и многоступенчатой секционной. При этом вся она горизонтально-центробежная.

Подача, которую могут обеспечить многоступенчатые аппараты, достигает 710 кубических метров в час, одноступенчатые при этом могут предоставить подачу до 10000 кубометров в час.

Температура жидкости при работе с магистральной техникой не должна быть выше 80 °C. Некоторые конструкции могут работать с температурами до 200 °C.

Но всегда нужно ориентироваться на количество содержащихся в перекачиваемом материале примесей и на кинематическую вязкость жидкостей. Потому что какую бы технику в итоге вы не выбрали винтовую, диафрагменную, гидропоршневую, магистральную, мультифазную, пластинчатую, струйную, штанговую или винтовую – основные ее параметры будут ориентированы именно на эти два фактора: вязкость и количество примесей.

Насосы, предназначенные для перекачивания нефти и нефтепродуктов, используются в технологических процессах нефтедобычи: при буровых работах, откачке пластовых вод из скважин и закачке пластовой жидкости в скважину. Эти насосы подразделяются на три группы. Отдельные типы насосов используются на этапе перекачивания нефти по промысловым и магистральным нефтепроводам.

Буровые насосы представляют собой, как правило, поршневые и плунжерные насосы, используемые для нагнетания жидких сред (глинистых, цементных, солевых растворов). Эти насосы применяются при промывочно-продавочных работах и цементировании нефтяных и газовых скважин в процессе их бурения и капитального ремонта, а также для нагнетания жидкости в пласт для интенсификации добычи нефти.

Среди поршневых и плунжерных насосов буровые насосы являются наиболее мощными, что определяет способ регулирования подачи посредством коробки передач, используемой в конструкции этих насосов. Регулирование подачи осуществляется ступенчато. Конструкция отдельных насосов предусматривает возможность изменения подачи за счет применения сменных деталей гидроблока (гильз и поршней разных диаметров). Буровые насосы, являясь насосами объемного типа, обладают свойством самовсасывания, но в описательной таблице традиционно указывается принятая характеристика всасывающей способности этой группы насосов – допускаемая вакуумметрическая высота всасывания.

Насосы для откачки пластовой жидкости из скважины, как указано выше, подразделяются на скважинные центробежные, скважинные винтовые и штанговые. Центробежные и винтовые скважинные погружные насосные агрегаты входят в состав установок, которые помимо агрегатов содержат кабельные линии и наземное электрооборудование. Агрегат и кабельная линия опускаются в скважину на насосно-компрессорных трубах. В наземное оборудование входит трансформаторная подстанция и пуско-регулирующая аппаратура. Скважинные штанговые насосы выпускаются в соответствии с требованиями стандарта американского нефтяного института (спецификация II АХ).

Насосы для закачки пластовой жидкости в скважину представлены группой поверхностных и скважинных насосов. Рассматриваемые поверхностные насосы – это горизонтальные центробежные секционные многоступенчатые насосы типа ЦНС. В эту группу насосов входят также и буровые насосы. Скважинные погружные насосные агрегаты типа ЭЦП для закачки жидкости в пласт конструктивно представляют собой аналог насосных агрегатов для откачки жидкости из скважин. Для закачки жидкости также применяются скважинные насосные агрегаты полупогружного типа ЭЦНА, у которых электродвигатель устанавливается на поверхности в устье скважины.

Компании–производители насосного оборудования

ОАО «Ливенского производственного объединения гидравлических машин» («ливгидромаш»)
Крупнейший поставщик насосного оборудования для нефтедобывающей, нефтехимической, судостроительной промышленностей, энергетических, коммунальных предприятий, агропромышленного комплекса и других ведущих отраслей народного хозяйства России. Предприятие работает с 1947 г. и производит более 300 типоразмеров насосов.

C 2005 г. ОАО «Ливгидромаш» входит в состав Инвестиционно-промышленной группы (ИПГ) «Гидравлические машины и системы», объединяющей ведущих производителей насосов и насосного оборудования. Продукция предприятий ИПГ реализуется через единое торговое подразделение Группы – ЗАО «Гидромашсервис», а также широкую дилерскую сеть компании. Компания обладает разветвленной сервисной сетью – более 20 сервисных центров в России и странах СНГ.

В настоящее время на рынке насосного оборудования ОАО «Ливгидромаш» является одним из крупнейших машиностроительных предприятий, производящих насосы и комплектующие. На территории России и СНГ основными потребителями продукции являются предприятия городского хозяйства, нефте- и газодобывающие компании, металлургические комбинаты, атомные и тепловые станции. Для нефтяной промышленности ОАО «Ливгидромаш» производит центробежные нефтяные насосы (НД, ЦН), погружные насосы (ЭЦНМ, ЭВН), а также широкую номенклатуру различных типов насосов для нефтепродуктов;

ОАО «Эна»

Создано на базе Щелковского насосного завода, является одним из ведущих российских производителей насосного оборудования. Продукция широко известна на российском рынке и за рубежом. ОАО «ЭНА» – действительный член Российской ассоциации производителей насосов (РАПН).

Предприятие выпускает более 250 наименований, свыше 780 типоразмеров центробежных насосов промышленного назначения из чугуна, сталей, в том числе из нержавеющих, цветных металлов и пластмассы. Насосы для нефтехимической промышленности: горизонтальные консольные электронасосы – АХ, Х; моноблочные химические насосы – ХМ, ХМЕ; полупогружные электронасосные агрегаты – ХП, ТХИ, ХИО, ХВС, АХП, АХПО, НВ; аппараты для нефтяной и газовой промышленности – АНГ; насосы герметичные с магнитным приводом – ХГ, ХГЕ; центробежные насосы для аммиака – АНМ, АНМЕ;

ЗАО НПО «Гидромаш» / ЗАО «Катайский насосный завод»

Единственный правопреемник основанного в 1931 г. Всесоюзного научно-исследовательского института гидромашиностроения – ВИГМ, (впоследствии – ВНИИгидромаш), разработавшего 80% всех насосов в России и странах СНГ. ОАО «НПО Гидромаш» продолжает разрабатывать и изготавливать насосы для различных отраслей народного хозяйства: от атомной энергетики и космической техники до коммунальных систем. Предприятие имеет собственную производственную базу (ЗАО «Катайский насосный завод») с уникальным оборудованием, позволяющим производить сложное насосное оборудование, два конструкторских бюро – специальных и энергетических насосов, научно-исследовательскую лабораторию, стенды для испытаний всей номенклатуры выпускаемого насосного оборудования.

АО «Катайский насосный завод» является ведущим производителем центробежных горизонтальных насосов для химической и нефтехимической промышленности, металлургии, топливно-энергетического комплекса, целлюлозно-бумажной отрасли, жилищно-коммунального хозяйства, сельского хозяйства, мелиорации и других отраслей народного хозяйства, предназначенных для перекачивания чистой воды, конденсата, светлых нефтепродуктов, перегретой воды, сжиженных газов, сточных масс, морской и пресной воды, химически активных и нейтральных жидкостей, для подачи воды в бытовых условиях, а также запасных частей к ним. Завод поддерживает устойчивые связи с 40 странами. Имеет широкую дилерскую сеть.

Экспортные поставки насосного оборудования составляют 20% (включая страны СНГ) от общих поставок. Завод принят в члены Российской ассоциации производителей насосов, которая представляет интересы всех своих членов в Европейской ассоциации производителей насосов «EUROPUMPS»;

ОАО «Ливенский завод погружных насосов «Ливнынасос»

Специализируется на производстве электронасосных агрегатов типа «ЭЦВ» с погружным электродвигателем, предназначенных для подачи воды из артезианских скважин городского, промышленного, сельскохозяйственного водоснабжения, орошения и понижения уровня грунтовых вод. С 1996 г. ОАО «Ливнынасос» является членом Российской ассоциации производителей насосов (РАПН) и обеспечивает около 50% потребности насосов в России. Кроме России, насосы реализовываются во все страны ближнего зарубежья.

В середине 2005 г. заводом освоено и сертифицировано Госстандартом России 126 типоразмеров насосов. По состоянию на 1 августа 2005 г. на заводе изготовлено более 360 тыс. единиц различного насосного оборудования. В 2006 г. ОАО «Ливнынасос» в ходе консолидации основных предприятий–производителей насосного оборудования в рамках группы «Гидравлические машины и системы»;

ЗАО НПО «Уралгидропром»

Является одним из ведущих производителей насосов в России и СНГ. Сферы применения насосного оборудования: химическая, предприятия коммунального хозяйства, нефтяная, горнорудная, строительная, металлургическая. Дилерская сеть компании охватывает большинство регионов России, Белоруссии, Украины;

ОАО «Волгограднефтемаш»

Является одним из ведущих производителей оборудования для газовой, нефтяной и нефтехимической отраслей промышленности. В 1991 г. предприятие вошло в состав ОАО «Газпром». В настоящее время ОАО «Волгограднефтемаш» объединяет Волгоградский завод нефтяного машиностроения им. Петрова (г.Волгоград) и Котельниковский арматурный завод (г. Котельниково Волгоградской обл.).

Технологическим оборудованием, изготовленным Обществом, оснащены все газодобывающие и газотранспортные предприятия Газпрома, нефтеперерабатывающие заводы крупных нефтяных компаний, газопроводы, газоконденсатные и нефтяные месторождения от Крайнего Севера до Средней Азии. Насосы центробежные нефтяные и агрегаты насосные на их базе предназначены для перекачивания нефти, сжиженных углеводородных газов и нефтепродуктов. Типы выпускаемых насосов: ТКА (консольные), НКВ и НК (консольные), НТ (двухопорные), ТКАм (герметичные, до + 1000 С), С5/140Т;

ФГУП «Турбонасос»

Научно-производственное предприятие, включающее в себя конструкторский, производственный и экспериментальный комплексы, связанные между собой общим производственно-технологическим циклом. В настоящее время Федеральным космическим агентством за ФГУП «ТУРБОНАСОС» закреплены разработка, изготовление, испытания и сервисное обслуживание насосов, турбин и энергетических систем для базовых отраслей промышленности. Потребителями продукции являются предприятия нефтегазодобывающей, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, горнообогатительной и других отраслей народного хозяйства РФ;

ОАО «Завод лопастных гидравлических машин»

(ОАО «ЛГМ», до 1991 г. – Московский насосный завод им. М. И. Калинина, Моснасосмаш – одно из старейших в России предприятий по производству насосного оборудования с богатым опытом производства высококачественных насосов, применяющихся в различных отраслях промышленности: судостроительной, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, энергетической, металлургической, в том числе для перекачки сжиженных газов (криогенные насосы), в системах коммунального водоснабжения и других отраслях;

ОАО «Уралгидромаш»

Производитель гидравлических машин, энергетического, химического и нефтепромыслового оборудования, специализирующийся на проектировании и изготовлении осевых, диагональных, центробежных, погружных насосов и насосов специального назначения для химической, горнодобывающей, металлургической, нефтяной, судостроительной промышленности, магистральных каналов и трубопроводов, тепловых и атомных электростанций, систем технического и бытового водоснабжения, мелиорации, орошения, канализации и других отраслей, а также проектировании и изготовлении гидравлических турбин малой и средней мощности;

РОСГИДРОМАШ

Производитель и поставщик насосного оборудования, электродвигателей и генераторов самого различного назначения. В номенклатуре поставляемой продукции насосы для перекачивания воды и других жидкостей, в том числе агрессивных, нефти и нефтепродуктов, пара и конденсата, а также электродвигатели общепромышленного и специального назначения.

Росгидромаш также является дилером «ВИПОМ» АД, «Владимирского электромоторного завода», ЗАО «Торговый Дом – КЭМ», Ясногорского машиностроительного завода, Бавленского завода ОАО «Электродвигатель», Баранчинского электромеханического завода;

ЗАО «Талнах»

Ассоциация производственных предприятий «ТАЛНАХ» успешно работает на рынках России и стран Содружества с 1994 г. В 2006 г. на базе ассоциации промышленных предприятий Талнах была организована Группа Флюидбизнес (Fluidbusiness Group). В группу вошли высококлассные специалисты в области гидравлики и технологического оборудования для промышленных процессов. Основная сфера деятельности группы – подбор, поставка и обслуживание импортного оборудования корпорации ITT. Ассортимент насосной продукции корпорации весьма широк и представлен следующими основными брендами: ITT Flygt AB (Швеция), ITT AC (США), ITT Vogel (Австрия), ITT Goulds (США), ITT Well Point (Италия) и др.

«Талнах» объединяет 11 предприятий, специализирующихся на разработке, проектировании и производстве насосного оборудования, запасных частей к насосам, систем химической водоочистки, гидродинамической очистки и т. п. В их числе: ЗАО ДНС (Дозировочные насосы и системы), ЗАО НПО «Гидравлические технологии», ЗАО НПО «Центробежные насосы» и другие предприятия.

Заводы–производители нефтепромыслового оборудования

Производственная компания «Борец»

Производит всю линейку погружного нефтедобывающего оборудования и предоставляет сервисные услуги по его ремонту, контролю и обслуживанию. Завод «Борец» стал первым предприятием в России, наладившим серийное производство погружных насосов для добычи нефти. В настоящее время завод «Борец» производит широкий спектр нефтепромыслового и компрессорного оборудования: полнокомплектные установки погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН), насосы типов ЭЦНД, ЭЦНМИК, ЭЦНМ, ЭЦН, ЭЦНДП, IIЭЦН, ЛЭЦНД, ЛЭЦНМ секционные насосы, установки поддержания пластового давления (ППД), винтовые и поршневые компрессорные установки, компрессорные станции, установки нагнетания газов (серии УНГ и УНГА).

ПК «Борец» владеет 19 компаниями на территории России. Основными дочерними компаниями ПК «Борец» являются Лебедянский машиностроительный завод (производство погружных центробежных насосов для добычи нефти, газосепараторов и струйных насосов), Курганский кабельный завод (производство термостойкого силового кабеля для погружных электронасосов), сервисная компания «Борец», Лысьвенский завод нефтяного машиностроения.

Также в структуру компании входит ООО «Лемаз», которое является одним из ведущих российских производителей погружных центробежных насосов для добычи нефти. Разрабатывает и изготавливает также центробежные насосы для перекачки нефтепродуктов, поршневые и плунжерные насосы различного типа и назначения, в том числе для атомной энергетики и специального судостроения.

По данным холдинга, доля ПК «Борец» на рынке нефтедобывающего оборудования и сервисных услуг (вместе с дочерними компаниями) составит около 21,5%. Московский завод «Борец» по отдельным видам оборудования для нефтедобычи занимает до 50% российского рынка.

Одна из ведущих американских компаний по производству и обслуживанию нефтепромыслового оборудования Weatherford International приобрела долю (менее трети) в российской группе «Борец»;

ОАО «Ижнефтемаш»

Одно из самых крупных специализированных российских предприятий, выпускающих нефтепромысловое оборудование. ОАО «Ижнефтемаш» выпускает более 40 наименований оборудования. Буровые насосы малой и средней мощности, автоматические стационарные буровые ключи, цементировочные и смесительные установки для цементирования скважин, станки-качалки и глубинные штанговые насосы для добычи нефти механизированным способом, трубные гидравлические ключи для свинчивания–развинчивания труб при ремонте скважин и многое другое.

Завод располагает мощным технологическим потенциалом. Номенклатура производимой продукции включает:

• оборудование для добычи нефти,
• оборудование для цементирования скважин,
• ключи буровые стационарные,
• насосы буровые и насосные агрегаты,
• оборудование для ремонта скважин,
• технологическое нефтепромысловое оборудование;

ЗАО «Электон»

Уже 16 лет предлагает свои решения и продукцию в сфере нефтедобычи на территории СНГ. Специализируется на производстве станций управления и сопутствующих приборов и оборудования для погружных электродвигателей (ПЭД) серии «ЭЛЕКТОН», предназначенных для работы в составе установок электро-центробежных насосов для добычи нефти, штанговых глубинных насосных установок, закачки пластовых вод, водозаборов и т.д. Доля потребления станций управления ПЭД ЭЛЕКТОН из общего числа закупленных нефтяными компаниями в 2008 г. составила более 60%. ЗАО «ЭЛЕКТОН» имеет более 30 патентов на производимое оборудование, включая контакторы, погружную телеметрию и станции управления ПЭД. Освоен выпуск разработанного в ЗАО «ЭЛЕКТОН» погружного нефтепромыслового оборудования: вставного винтового насоса для добычи высоковязкой нефти, пусковых муфт для запуска погружных центробежных и винтовых электронасосов и другого оборудования;

ОАО «Нефтемаш»

Специализируется на выпуске нефтепромыслового оборудования в блочно-комплектном исполнении. В номенклатуру производимой продукции входит более 90 видов оборудования:

• оборудование для замера дебита продукции нефтяных скважин,
• оборудование для системы ППД,
• насосные станции. Установки дозирования реагентов,
• оборудование для очистки воды,
• оборудование противопожарного назначения,
• оборудование для подготовки нефти, газа и воды,
• здания административно-бытового и электротехнического оборудования,
• опросные листы для заказа оборудования;

ОАО «Алнас»

Входит в состав компании «Римера» – нефтесервисного дивизиона Группы ЧТПЗ, оказывающего услуги по разведке и обустройству месторождений, а также проектированию и строительству трубопроводов. «Римера» объединяет сервисные активы Группы ЧТПЗ – ведущие предприятияпроизводители комплектующих для строительства трубопроводов, сеть сервисных центров, расположенных в крупнейших нефтедобывающих регионах России. Компания также имеет представительства в Казахстане, Азербайджане, Украине, Узбекистане.

Управление активами Группы ЧТПЗ осуществляет компания ARKLEY CAPITAL. В августе 2008г. «Римера», представляющая нефтесервисный дивизион Группы ЧТПЗ, приобрела 24,765% голосующих акций ведущего предприятия отечественного нефтяного машиностроения – ОАО «Ижнефтемаш»;

ООО «Ритэк-итц» и компания «NETZSCH»

Создано совместное российско-немецкое предприятие ООО «РН – комплексное насосное оборудование», которое разрабатывает, производит и поставляет принципиально новую установку для добычи высоковязкой нефти. Эта установка включает погружные винтовые насосы «NETZSCH» и специальные приводы для них, разработанные ООО «РИТЭК-ИТЦ» (например, безредукторный низкооборотный высокомоментный регулируемый электропривод погружного винтового насоса для УЭВН).

ОАО «РИТЭК» входит в структуру добывающих предприятий вертикально-интегрированной нефтяной компании ОАО «ЛУКОЙЛ» и относится к группе средних российских нефтедобывающих компаний, занимая лидирующие позиции по основным показателям в своей группе;

ЗАО «Новомет-Пермь»

Первой продукцией были ступени центробежных насосов для добычи нефти. В 1997 г. был разработан новый тип ступени – центробежно-вихревой, а с 1998 г. начат выпуск серийных центробежновихревых насосов, ориентированных на добычу нефти в осложненных условиях, что позволило создать производство по выпуску 1 млн ступеней и 2000 насосов в год.

Сегодня «НОВОМЕТ» выпускает погружные полнокомплектные установки для добычи нефти, установки ППД и стенды для тестирования этого оборудования; оказывает сервисные услуги по подбору и изготовлению оборудования к конкретным скважинам; предоставляет оборудование на условиях суткопроката; выполняет текущий и капитальный ремонт погружного оборудования; оказывает исследовательские и экспертные услуги в области материаловедения, триботехники и гидрогазоди-намики.

Значительный вклад в общую координацию подотрасли сегодня вносит Российская ассоциация производителей насосов (РАПН). Являясь с 1992 г. членом аналогичной европейской ассоциации EUROPUMP, РАПН взаимодействует с ней по вопросам интеграции в соответствии с условиями рынка.

Производители нефтепромыслового насосного оборудования из стран СНГ

ОАО «Бобруйский машиностроительный завод»

Крупнейший в СНГ производитель центробежных насосов. Выпускаемое заводом насосное оборудование по своему предназначению подразделяется на пять основных групп – насосы для нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов (нефтяные насосы типа НК, НПС, НСД), для высокоабразивных гидросмесей (грунтовые, песковые), для чистой воды (водяные), сточных жидкостей (сточномассные, фекальные) и бумажной массы (массные).
Является членом Российской ассоциации производителей насосов (РАПН), в составе которой входит в Европейскую ассоциацию производителей насосов (EUROPUMP). География рынков сбыта: СНГ, Европа, Центральная и Юго-Восточная Азия, Ближний Восток и Африка.

ОАО «Сумское НПО им. Фрунзе»

Основано в 1896 г. В настоящее время является одним из ведущих в Европе машиностроительных комплексов по выпуску оборудования для нефтяной, газовой и химической промышленности и поставляет свою продукцию в более чем 40 стран мира.
Экспорт является основой производственной программы предприятия; постоянно расширяется номенклатура выпускаемого оборудования, объем и география поставок. Cреди партнеров предприятия ведущие позиции занимают по традиции страны СНГ – Россия, Туркменистан, Узбекистан, Казахстан, Азербайджан, Беларусь, Украина, а в числе стран дальнего зарубежья – Иран, Турция, Болгария, Китай, Индия, США, Италия, Аргентина и многие другие.

Для нефтяной промышленности предприятие поставляет в Россию установки для ремонта и освоения скважин АК-60, глиноотделители и модернизированные насосы типа ЦНС для поддержания давления при добыче нефти. Всего предприятием было изготовлено свыше 10 000 штук насосов типа ЦНС.

ОАО «Сумский завод «Насосэнергомаш»

Крупнейшее в Украине и СНГ предприятие, специализирующееся на производстве насосного оборудования. Производит центробежные насосы для различных промышленных отраслей, в том числе нефтедобывающей; свободновихревые и вакуумные насосы для использования в сельском хозяйстве и промышленности. Предприятие входит в состав Инвестиционно-промышленной группы «Гидравлические машины и системы» – машиностроительный холдинг, обладающий самым мощным на территории СНГ научно-производственным комплексом в области разработки и производства насосного оборудования, силовых агрегатов и сложных гидравлических систем для различных отраслей промышленности, энергетики, трубопроводного транспорта, водного хозяйства и ЖКХ.

АОЗТ «Харьковмаш»

Специализируется в разработке новых технологий комплексного снабжения предприятий нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, гидро-и теплоэнергетики, коммунального хозяйства. Является учредителем НПП «Нефтегазовая техника», на производственной базе которого был освоен серийный выпуск нефтяных насосов типа НК и НКВ. Номенклатурный перечень нефтяных насосов полностью перекрывает модельный ряд насосов, выпускаемых в странах СНГ. Обще-ством освоено производство других типов насосов, а также производство различного котельно-вспомогательного оборудования.
В 2002 г. предприятие вошло в состав ОАО «Южно-Российская Промышленная Корпорация», что позволило значительно расширить круг потребителей оборудования за счет предприятий России, Туркменистана, Азербайджана, Узбекистана. Для нефтяной отрасли предприятие производит следующие типы нефтяных насосов: НК, НКВ, НПС, насосные агрегаты типа ЦН, ПЭ, нефтяные насосы Н и НД.

ООО «Южный завод гидравлических машин»

Специализируется на изготовлении насосного оборудования для всех отраслей народного хозяйства. Насосы завода «Южгидромаш» успешно работают в 49 странах ближнего и дальнего зарубежья – в странах Европы, Азии, Африки, Латинской Америки. Потребители: предприятия тепловой и атомной энергетики, металлургической, пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в мелиорации, водоснабжении и орошении, в системах водоотлива угольных шахт и метрополитенов, на малых котельных, в коммунальных хозяйствах, на приусадебных участках.

АО «Молдовахидромаш»

Является одним из самых крупных производителей насосов стран Восточной Европы. В пределах СНГ предприятие продолжает оставаться одним из главных производителей и проектировщиков химических, фекальных, морских, циркуляционных, специальных и других электронасосов. Выпускаемые насосы применяются на предприятиях химической промышленности, на нефтеперерабатывающих предприятиях, в металлургической промышленности и в других отраслях. Основной продукцией предприятия являются центробежные герметичные взрывозащищённые электронасосы.

АО «Хидропомпа»

Выпуск электронасосов типа ЭЦВ, ЭЦВ ХТрГ, ЭЦВ ХТр, ЦМПВ и ОМПВ, ЦМФ, Торент, Фармек, Грэдинарул, Асватик.

ОАО «Бугульминский электронасосный завод»

Производство и ремонт электроцентробежных насосов (ЭЦН).

Объем Российского рынка насосного оборудования для нефтегазовой промышленности

Производство насосного оборудования является подотраслью машиностроения, но выполняет главным образом сопутствующую функцию длядругих отраслей промышленности. Насос является одним из основных структурных элементов инфраструктуры таких отраслей, как нефтедобыча, нефтепереработка, транспортировка нефти, энергетика, водное хозяйство, ЖКХ и химическое машиностроение. Выполнение роли сопутствующего производства обуславливает зависимость динамики производства насосов от состояния вышеназванных отраслей промышленности.

В настоящее время на постсоветском пространстве насосы выпускают более 200 предприятий, в том числе непосредственно в России – 147 предприятий. Для сравнения: в 1990 г. в СССР насосы выпускало 78 предприятий, 52 из них – на территории РФ.

По данным отчетов компаний «Ливгидромаш» и «Ливнынасос», за последние пять лет сколько-либо значимых изменений по основным составляющим рынка производства и продажи насосного оборудования (все виды насосов) не произошло. На протяжении периода 2001–2004 гг. объем производства насосов в России оставался постоянным на уровне 5,5 млн насосов в год (все виды насосов). Соотношение импортной и отечественной продукции, реализуемой в стране, в течение рассматриваемого периода сохранялось неизменным – около 60% против 40% в пользу отечественного производителя. В 2005 г. наметилась тенденция к оживлению рынка насосного оборудования. Так, общий рост производства в 2005–2007 гг. составил в зависимости от сектора 10–17% от уровня 2004 г. В 2007 г. рост производства насосов составил 15,4% от уровня 2006 г.

Прогнозируемые на 2008 г. объемы продаж насосного оборудования показывают достаточно высокие темпы роста – до 15% в год. Прогнозируется плавный рост, обусловленный проявлением отложенного спроса и потребностью в оборудовании, обеспечивающем реализацию более сложных производственных и инфраструктурных проектов. Отложенный спрос определен значительным износом парка насосов, доходящим в некоторых компаниях до 90%.

В сегменте погружных насосов (включая насосы в установках ЭЦН), по оценкам участников рынка, потребность нефтяной промышленности составила 22650 тыс. единиц в 2007 г. Объемы производства отечественных компаний в этом сегменте составили:

• Борец – 8 тыс. единиц, доля 36%,
• Новомет – 3 тыс. единиц, доля 11%,
• Алнас – 2 тыс. единиц, доля 8%,
• Алмаз – 1,4 тыс. единиц, доля 6%.

В нефтедобывающей отрасли России, стран СНГ и во всем мире дебит скважин для добычи нефти имеет тенденцию к снижению. При дебите скважин 2 -:- 20 м3/сут. применение центробежных насосов нецелесообразно, поэтому применяются глубинные штанговые насосы со станками-качалками. Штанговые глубинные насосы в России выпускают в основном следующие заводы: ОАО «Ижнефтемаш», ЗАО «Пермская компания нефтяного машиностроения» (ЗАО «ПКНМ») и ОАО «ЭЛКАМ – Нефтемаш» г. Пермь.

Некоторые эксперты отмечают тенденцию снижения спроса на штанговые насосы. Так как штанговые насосы имеют ряд недостатков, в России и США ведутся работы по разработке электрогидроприводных диафрагменных насосов, обладающих большим напором до 3 000 м и подачей до 25 м3/сут. В России ООО «РАМ» разработан и проходит испытания указанный насос (ЭГПДН), а в США фирма «Smit Lift» произвела и испытала в 2005 г. экспериментальную партию двухдиафрагменных насосов с напором 720 м и подачей до 25 м3/сут.

ОАО «Ливгидромаш» проводит испытания двухдиафрагменных насосов с приводом от штанги со станкомкачалкой, что приводит к ограничению по напорной характеристике.

Ввиду увеличения количества (до 20%) простаивающих малодебитных скважин и расположенных в труднодоступных районах, где добыча нефти штанговыми глубинными насосами становится убыточной, применение электрогидроприводных диафрагменных насосов является перспективным высокотехнологичным направлением.

Кроме того, благодаря инертности диафрагм к агрессивной пластовой жидкости, диафрагменные насосы находят применение для ее перекачки в созданном ОАО «ЭЛКАМ – Нефтемаш» дожимном насосе производительностью 450 м2/сут. и напором 4 -:- 6 МПа, а также в разработанной в ООО «РАМ» установке высокого давления 25 МПа и производительности 600 -:- 800 м2/сут. для системы поддержания пластового давления непосредственно на кустовых площадках. Диафрагменные насосы имеют высокий КПД (не менее 60%) и при модульном исполнении позволяют дистанционное регулирование производительности и напора.

Объем рынка для добывающих диафрагменных насосов как в России, так и за рубежом, может составлять не менее 50% от фонда действующих скважин и не менее 50% от используемых насосов в системе поддержания пластового давления перекачивающих насосов. Помимо указанных преимуществ, диафрагменные насосы могут найти применение при добычи вязкой нефти, нефти с большим содержанием техпримесей и с больших глубин (свыше 3000 м) в случае финансирования разработчиков со стороны государства или нефтяных компаний.

Так как основным узлом диафрагменных насосов является автономный закрытый гидропривод с применением объемных маслонасосов, необходима кооперация заводов, производящих комплектующие узлы гидропривода, с машиностроительными заводами, выпускающими диафрагменные насосы. В России начинают осваивать производство диафрагменных насосов нового поколения ФГУП «Турбонасос», ЗАО «ПОТЭК» и ОАО «ЭЛКАМ – Нефтемаш».

В сегменте винтовых насосов потребность нефтяной промышленности составила 1500 шт. в 2007 г., основные игроки-производители в этом сегменте – Борец, Ливгидромаш, Электон, Ритек.

По данным ОАО «Ливгидромаш», в сегменте насосов для нефти и нефтепродуктов (НДв, НДС) доли компаний ОАО «Бобруйский машиностроительный завод» и ОАО «Волгограднефтемаш» составляют по 5% рынка.

По официальным данным Росстата, отмечается стабильный рост производства насосов различных типов (не только для нефтяной промышленности). При этом наибольшая часть приходится на центробежные насосы (37–38% от общего объема производимых насосов). Значительную долю в общем объеме производства насосов в РФ составляют насосы центробежные артезианские и погружные насосы (10–12%). Общее количество производимых насосов всех типов (включая насосы для воды и бытовые насосы) увеличилось с 610,3 тыс. в 2004 году до 738,8 тыс. единиц в 2006 г.

Нефтедобывающая отрасль, как важнейшая составляющая топливноэнергетического комплекса России, является базовой основой национальной экономики страны. Достигнутые в России темпы прироста нефтедобычи за последние годы были одними из самых высоких в мире. Возрастающий мировой спрос на нефть является для отечественных компаний важным стимулом к активному развитию, наращиванию нефтедобывающих мощностей, вводу новых месторождений.

Важнейшими показателями спроса на насосное оборудование в нефтяной промышленности являются: эксплуатационное и разведочное бурение, ввод в эксплуатацию новых скважин, положительная динамика добычи нефти.

По оценкам участников, рынок нефтегазового оборудования в 2008–2009 г. будет расти на 20–30% в год, при этом увеличится интерес к высокотехнологичному оборудованию со стороны потребителей.

Торговые инженеринговые компании

Среди компаний, не занимающихся производством насосного оборудования, но оказывающих услуги по его продаже (посредники, дилеры), можно выделить компании «Росэнергоплан», «ПромСнабКомплект», «Агроводком», «Энергомашсистема», «Гидромашсер-вис», «НПО Кондиционер», ЗАО «Вентиляция, водоснабжение, теплоснабжение» («ВВТ»), «Электрогидромаш», ПИК «Энерготраст», «Центральная насосная компания», «Энергопром» и другие.

Еще один сегмент – компании, осуществляющие полный цикл работ: проектирование, конструирование, производство/поставка, монтаж, наладка, сервис нефтепромыслового оборудования. К этому сегменту можно отнести такие компании, как Baker Hughes, «Алнас», «Электон», ОАО «РИТЭК», «Гидромашсервис», «Новомет», «Газэнергокомплект», «Промышленные силовые машины», «Шлюмберже».

Существуют также сервисные компании, не занимающиеся производством или продажей оборудования, но оказывающие полный спектр проектных и сервисных работ.

По данным экспертов, объем рынка сервисных услуг в 2007 г. вырос в 1,5 раза по сравнению с 2006 годом и составил порядка 400 млн долл. Положительная динамика роста сегмента сервисных услуг сохранится. По оценкам некоторых экспертов, объем этого сегмента составит к 2015 г. порядка 900 млн долл. Интересно, что рынок сервисных услуг растет быстрее рынка продаж самого оборудования, что связано с развитием технологий и повышением требований к качественному обслуживанию современного оборудования.

Развитию сервисных услуг также способствует тенденция вывода скважин из обслуживания собственными подразделениями нефтяных компаний и передача обслуживания независимым сервисным компаниям (в настоящее время общий фонд скважин составляет 76300 единиц, из которых пока только 28600 обслуживают внешние сервисные компании, с которыми уже сотрудничают такие компании, как BP, Лукойл, Юкос и другие).

Зарубежные производители насосного оборудования

Длительное время фирмы дальнего зарубежья интенсивно работают на отечественном рынке. Предваряя обзор номенклатуры основных зарубежных фирм, активно действующих на российском рынке, можно отметить наиболее общие признаки, характери-зующие оборудование иностранных фирм.
1. Широкие границы параметрических областей работы насосов, в ряде случаев перекрывающие границы параметров работы отечественных насосов.

2. Широкий диапазон вариантов конструктивного выполнения насосов для разных условий эксплуатации. Следует особо отметить группу многоступенчатых вертикальных насосов, практически отсутствующих в номенклатуре отечественных производителей.

3. Высокое качество материалов, применяемых при производстве насосов. Номенклатура применяемых инофирмами материалов практически совпадает с номенклатурой материалов, применяемых в отечественном насосостроении, однако импортные материалы и литье по качеству выше отечественных.

4. Широкий выбор комплектаций насосов разнообразными элементами автоматики, измерительными приборами и пускозащитными устройствами, трубопроводной арматурой и другими видами комплектующих.

5. Расширяется перечень фирм, предлагающих потребителю агрегаты со встроенными частотными регуляторами числа оборотов электродвигателя, управляемыми дистанционно оператором или системой автоматики.

В настоящее время на российском рынке насосов, использующихся в нефтяной промышленности, наиболее активную коммерческую деятельность ведут следующие компании:

• Reda (Schlumberger) Электрические погружные насосы
• Baker Hughes (подразделение Centrilift)погружные электровинтовые насосы LIFTEQ; винтовые насосы со штанговым приводом; горизонтальные насосные системы
• Wood group (англия) Многоступенчатые центробежные насосы компании
• Weatherford (сша) Штанговые винтовые насосы Электроцентробежные погружные насосы
• «Vipom» (болгария, аО «виПОМ») Насосы серии «ДВ» С колесом двустороннего входа Насосы серии «Е» Консольные, консольные моноблочные Насосы серии «E-ISO» Консольные, консольные моноблочные Насосы серии «КЕМ» Консольные моноблочные Насосы серии «МТР» Многоступенчатые Насосы серии «12ЕСГ» Самовсасывающие
• «NETZSCH» (германия, ООО «нетч Пампс рус») Одновинтовые насосы NETZSCH – Дозирование реагентов Горизонтальные насосы NETZSCH – Системы ППД Горизонтальные насосы NETZSCH – Опорожнения автоцистерн Мультифазные насосы – Внутрипромысловая перекачка Погружные винтовые насосные установки
• «вornemann» (германия) Ротационные насосы высокого давления «LEISTRITZ» (германия). Винтовые насосы Многофазные насосы

Насосы Centrilift занимают около 4% в общем объеме продаж насосов для нефтяной промышленности (вместе с сервисными услугами доля Baker Hughes составляет 9%), а Wood group имеет долю около 2% рынка (вместе с сервисными услугами – 4%).

По данным экспертов–участников рынка нефтепромыслового оборудования, в 2007 г. объем рынка насосов для нефтяной промышленности (не включая сервисные услуги) составил порядка 800 млн долл., а 2006 г. этот показатель был равен 750 млн долл. Прогнозное значение объема рынка в 2015 г. – 1,1 млрд долл.

Ценообразование на отчественном рынке насосов

Цены насосов для нефтедобывающей отрасли определяются не только общими факторами (себестоимость, сроки поставки и цены конкурентов), но и многими дополнительными конъюнктурными факторами, в т.ч. мировыми ценами на нефть. Средняя цена насоса для добычи нефти в 2007 г. составила 36700 долл. за установку (отечественного производства). Импортная продукция в 1,5–2 раза дороже.

Отклонение технических характеристик насосов от номинальных величин и низкие показатели качества не только существенно снижают цену насоса, но иногда вынуждают производственнокоммерческие фирмы отказываться от приобретения предлагаемого оборудования. Последнее связано со стремлением фирм сохранить свою репутацию на рынке, а также сократить расходы по предпродажной подготовке.

Цену изделия на отечественном насосном рынке определяют следующие основные факторы:

• монополизм изготовителя;
• качество изделия;
• место агрегатирования и предпродажной подготовки.

Помимо этого на цены насосного оборудования влияет и ряд других факторов, которые могут оказаться весьма существенными: обеспечение гарантийных обязательств, приобретение оборудования после длительного складского хранения (отличительной особенностью отечественного рынка насосного оборудования является наличие большого количества насосов, длительно находящихся на складе; для реализации такого оборудования с гарантией надежности необходимо производить основательную предпродажную подготовку, которая обычно заключается в разборке агрегатов, замене подшипниковых узлов и узлов уплотнений, замене деталей, входящих в ЗиП, замене электродвигателей, а также в покраске и консервации, в результате цены этих насосов на рынке ниже заводских цен на 35–50%), влияние транспортных издержек.

Тенденции Российского рынка насосного оборудования для нефтяной промышленности

В настоящее время российский рынок насосов для нефтяной промышленности можно охарактеризовать следующими тенденциями.

• Уверенное развитие нефтяной промышленности объясняет растущий спрос на сложные комплексные насосные системы, требующие индивидуальных инжиниринговых решений, и определяет тенденцию перехода от узлового потребления к комплектному, при котором сотрудничество предполагает не только поставку оборудования, но и его установку, обслуживание и «вывод на режим».
• Интеллектуализация процесса управления и обслуживания насосных систем, создание «интеллектуальных скважин», которые успешно функционируют на Ближнем Востоке, в РФ существуют на уровне пилотных проектов; в перспективе – создание «ин-теллектуальных месторождений».
• Отставание материально-технической базы по сравнению с зарубежными фирмами – лидерами насосного производства, что выражается в том, что импорт растет быстрее собственного производства, происходит активизация иностранных конкурентов.
• Более низкая себестоимость продукции отечественного производства по сравнению с иностранными аналогами.
• Высокий моральный и физический износ насосного оборудования;
• Ужесточение требований со стороны потребителей к техническим характеристикам насосов, увеличение сроков службы оборудования и наработки на отказ.
• Учитывая снижение дебита нефтедобывающих скважин в России, доля которых в общем объеме составляет до 50%, растет интерес к новым высокотехнологичным насосам для малодебитных скважин.
• Консолидация производителей насосного оборудования с целью успешного развития рынка отечественного оборудования – крупные игроки, занимающие существенную долю рынка, в состоянии вкладывать средства в обновление основных фондов и расширение производства.

Из анализа изменения структуры выпуска насосного оборудования можно сделать общий вывод о заметном увеличении доли сложных и дорогих насосов. Закупаемое отечественными нефтяниками импортное погружное оборудование служило и служит катализатором быстрого становления российских машиностроительных компаний нефтегазового сектора, их технического роста – генеральный директор ЗАО «Новомет-Пермь» Перельман Олег Михайлович. Проявляется положительные тенденции в сотрудничестве нефтяников и производителей.

Нефтяные компании, оценив усилия по улучшению качества и надежности погружного оборудования, приглашают отечественных машиностроителей участвовать наравне с иностранными фирмами в тендерах на поставку сложного и высокопроизводительного насосного оборудования.

Насосы, предназначенные для перекачивания нефти и нефтепродуктов, используются в технологических процессах нефтедобычи: при буровых работах, откачке пластовых вод из скважин и закачке пластовой жидкости в скважину. Эти насосы подразделяются на три группы. Отдельные типы насосов используются на этапе перекачивания нефти по промысловым и магистральным нефтепроводам." />

Насосные установки - одна из главных составляющих нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности. Без насосного оборудования не обходятся нефтебазы, технологические установки, резервуарные парки, танкеры. Сложность в подборе насоса заключается в особенностях химических свойств нефтепродуктов. Горючие, легковоспламеняющиеся, с высокой вязкостью, большим количеством взвешенных частиц и различных примесей, они требуют особого подхода.

1. Насосы изготавливаются из плавостойких материалов, а корпус покрывается дополнительным защитным слоем из металла для лучшего охлаждения агрегата во время работы.
2. Уровень вибрации в процессе эксплуатации должен быть минимальным, а механические примеси не должны засорять оборудование.
3. Необходимо добиться нулевой токопроводимости из-за повышенного риска воспламенения.
4. Оборудование должно быть сконструировано с возможностью применения в широком диапазоне внешних температур и в разнообразных климатических условиях: от пустыни до регионов Крайнего Севера.

Мы предлагаем насосы для нефтяной промышленности, отвечающие всем вышеперечисленным требованиям. Лучшие варианты представлены марками Mouvex и Blackmer. Когда необходимо работать с темными нефтепродуктами: мазутом, битумом, нефтью, газотурбинным топливом или гудроном, - лучше всего справятся шиберные или винтовые насосы серии S от Blackmer и насосы серии А от Mouvex.

Насосы Blackmer S-Series - новинка 2016 года, которая быстро завоевала популярность благодаря широким возможностям применения, сертификату ATEX для работы во взрывоопасных условиях и уникальным конструктивным особенностям.

Шиберный насос Blackmer - родоначальник всех шиберных насосов - был введен в серийное производство в далеком 1903 году. Технологичность, высокое качество и польза от его применения подтверждается многолетними испытаниями в реальных условиях эксплуатации.

Еще одна новинка последних лет - эксцентриковые дисковые насосы Mouvex серии А, улучшенные с учетом характеристик нефтегазовой и нефтедобывающей промышленности. Французский концерн PSG Dover с подразделением Mouvex - один из ведущих европейских поставщиков насосного оборудования для нефтяной, пищевой, фармацевтической и косметической отраслей.

Конструктивные особенности и технические характеристики насосов Mouvex и Blackmer позволяют использовать их в любой области, связанной с нефтепродуктами:

• при производстве сырой нефти и вторичной добыче;
• для транспортировки и разгрузки сырья;
• для улавливания паров и газов;
• для перекачки асфальта, битума, керосина, пропана, бензина, дизельного топлива и других горюче-смазочных материалов;
• для перекачки нефтешлама, мазута и сырой нефти;
• для нагнетания промывочной жидкости в процессе бурения скважин или подачи сред в пласт для улучшения интенсивности нефтедобычи;
• для транспортировки химических реагентов, солевых растворов, сжиженных газов, газового конденсата;
• в системах генерации давления и бустерных системах;
• для перекачки неагрессивных сред, например обводненной нефти.

Кроме того, насосные установки подобного типа используются на любом производстве, где необходимо работать с веществами, которые имеют сходные с нефтепродуктами качества: вязкость, агрессивность, воспламеняемость и т. д. Насосы для нефтяной промышленности могут применяться как в помещениях, так и в уличных условиях, когда есть возможность образования взрывоопасных газов или паров, а также смеси пыли с воздухом.

Одно из преимуществ использования насосов Mouvex и Blackmer - их универсальность. Оборудование соответствующих серий для нефтяной промышленности находит применение и в других областях:

• в химической отрасли - при работе с каустическими жидкостями, кислотами, полимерами, адгезивами;
• в пищевой и фармацевтической промышленности - для закачки меда, патоки, кремов, жидкого мыла, глицерина;
• в бумажной отрасли и кораблестроении - для работы с едкими жидкостями, растворителями, лаками, красками, мастикой.

Военная промышленность и область пожаротушения также не обходятся без универсальных эксцентриковых насосов Mouvex и винтовых агрегатов Blackmer.

Принцип работы насосов Mouvex и Blackmer позволяет им справляться с самыми тяжелыми условиями перекачки и без проблем контактировать с агрессивными и вязкими средами.

Эксцентриковые дисковые насосы Mouvex состоят из цилиндра и насосного элемента, установленного на эксцентриковый вал. По мере того как эксцентриковый вал вращается, насосный элемент образует камеру внутри цилиндра, которая увеличивается в размерах на входе, передавая жидкость в насосную камеру. Жидкость транспортируется к выходному отверстию, где размер насосной камеры уменьшается. Под давлением жидкость поступает в выпускной трубопровод.

Насосы Blackmer роторно-пластинчатого типа, используемые для подачи и перекачки жидкостей с различными показателями вязкости, являются универсальными. Шиберные устройства легко справляются с газотурбинным топливом, мазутом, продуктами нефтепереработки и масляными составами, благодаря чему применяются в нефтяной, пищевой, фармацевтической, целлюлозной отраслях промышленности.

При перекачке задействовано несколько сил:

• механическая стабилизирует и прижимает лопасти к цилиндру, продвигая вязкую жидкость к выходному клапану насоса;
• гидравлическая способствует тому, чтобы давление перекачиваемого состава на основание всех лопастей было постоянным и стабильным;
• центробежная обеспечивает проворачивание шиберов ротора, которые выталкивают жидкость наверх.

Агрегаты Blackmer с двумя винтами - это объемные насосы, транспортирующие любые жидкости без твердых примесей. Устройство состоит из пары винтов, расположенных друг напротив друга, которые при вращении образуют с насосным корпусом герметичную полость. Гидропривод создает на валах агрегата стабильное гидравлическое осевое напряжение. Перекачиваемая среда благодаря движению винтов перемещается к выпускному клапану, расположенному по центру насоса.

Особенности и преимущества

Все насосные установки, применяемые в нефтяной отрасли, обладают общими конструктивными особенностями. Оборудование обязательно имеет гидравлическую часть и торцевое уплотнение, изготовлено из специфических материалов для установки вне помещений и в любых климатических условиях, а электродвигатель оснащен защитой от взрывов. Проточная часть агрегата выполняется из углеродистой, никельсодержащей или хромированной стали.

Нефтяные установки обычно представлены двумя видами: винтовыми или центробежными насосами. Первые более универсальны, поскольку предназначены для использования в суровых условиях. А за счет перекачки жидкостей без контакта с винтовой частью подходят для работы с загрязненными веществами с высокой плотностью. Именно такие насосы для нефтяной промышленности предлагают компании Blackmer и Mouvex.

Насосы Mouvex для нефтяной промышленности

Насосы Mouvex серии А известны своей надежностью и высокой производительностью, которые обеспечиваются инновационными разработками от инженеров компании.

1. Уникальная конструкция насоса A-Series позволяет устройству непрерывно работать в обратном направлении и обеспечивает обратную перекачку продуктов.
2. Уникальный принцип работы эксцентриковых дисков отвечает за гладкую перекачку (при низкой частоте вращения), а также гарантирует превосходную эффективность.
3. Конструкция насосов серии А обеспечивает самовсасываемость даже при работе всухую и в процессе очистки трубопровода.
4. Mouvex A-series сохраняют свой первоначальный уровень производительности в течение длительного периода без регулировки благодаря автоматической очистке системы подпитки.
5. Даже при существенном изменении вязкости перекачиваемого продукта насосы поддерживают регулярный и постоянный выход независимо от давления на подаче.

Дополнительно насосы Mouvex серии А оснащены двойным байпасом для защиты при работе в обоих направлениях, а также нагревающей или охлаждающей рубашкой для транспортировки продуктов, которые могут затвердевать при низкой температуре окружающей среды.

Насосы Blackmer для нефтяной промышленности

Как шиберные, так и винтовые насосы этого изготовителя обеспечивают высокую производительность, надежность и долговечность оборудования.

1. Шиберные и винтовые насосы «Блэкмер» отлично справляются с высокоагрессивными жидкостями и устойчиво работают в абразивных средах.
2. Оба вида насосов могут работать всухую, что значительно экономит энергию и повышает производительность.
3. Винтовые насосы серии S отличаются низким уровнем шума, отсутствием перемешивания продукта и эмульгированного сдвига.
4. Уровень вязкости не имеет значения, когда в работу включаются винтовые или шиберные насосы Blackmer.
5. Возможность работы при малой частоте вращения вала (у шиберных агрегатов) или винтов гарантирует увеличенный срок службы оборудования.

Малый расход электроэнергии и легкий ремонт - дополнительные преимущества работы с насосами фирмы Blackmer.

Основные характеристики насосов Mouvex и Blackmer для нефтяной промышленности

Чтобы справляться со всеми требованиями и суровыми условиями работы с нефтепродуктами, оборудование должно отвечать определенным характеристикам. Компании Mouvex и Blackmer представляют насосные установки, которые не только удовлетворяют самым строгим требованиям, но и помогают оптимизировать энергозатраты и финансовые расходы.

Насосы Mouvex A-Series перекачивают жидкость при перепаде давления до 10 бар, демонстрируют максимальную скорость в 600 оборотов в минуту, а максимальный поток - до 55 м 3 /ч. Постоянная скорость потока сохраняется независимо от изменения вязкости или плотности продукта. А максимально возможная температура жидкости для бесперебойной работы насосного оборудования составляет +80 0 С. В потенциально взрывоопасных условиях агрегаты А-серии могут работать всухую до шести минут.

Шиберные насосы Blackmer демонстрируют отличную производительность (до 500 кубометров в час) при скорости в 640 оборотов в минуту и температуре от -50 0 С до +260 0 С. Насосы этой серии способны выдерживать давление до 17 бар. Винтовые насосы серии S показывают еще более впечатляющие результаты. Максимальная температура среды (в зависимости от модели насоса) может колебаться от -80 до +350 0 С. Максимальный перепад давления достигает 60 бар, а вязкость - 200 000 сСт.

Благодаря экономии ресурсов, высокому КПД, удобству обслуживания и эксплуатации насосы Mouvex и Blackmer для нефтяной промышленности принесут максимальную пользу вашему предприятию!

Нефтяная индустрия – это основная отрасль промышленности и экономики Российской Федерации. Ежегодно в стране добываются миллионы тонн черного золота.

Чтобы добыть горючие полезные ископаемые из недр Земли, применяют специальные устройства для перекачки нефти, мазута, нефтепродуктов, пластовой жидкости с соединениями, а также для уменьшения содержания углеводородов и воды. Такие механизмы называются нефтяными насосами.

Насосы обеспечивают надежность и безопасность действий, а также регулируют эффективность перекачки.

Существуют следующие виды насосов для нефти:

• винтовой;
• диафрагменный;
• гидропоршневый;
• магистральный;
• мультифазный;
• пластинчатый;
• струйный;
• штанговый;
• штанговый винтовой.

Вид винтовых насосов для добычи нефти

Винтовые насосы для добычи нефти подходят для механического производства тяжелого топлива. Такие агрегаты широко применяются в промышленности, особенно для перекачки вязкой жидкости. С помощью данного устройства можно добывать вязкую нефть вместе с песком.

Такая разновидность нефтяного насоса имеет несколько преимуществ:

• возможность выкачивать тяжелое вязкое топливо;


• прокачка большого количества песка;


• устойчивость к значительным объемам свободных газов;


• мощное предохранение от абразивного износа;


• небольшой коэффициент образования эмульсий;


• относительная дешевизна;


• компактность наземного механизма.

Как правило, винтовые насосы состоят из компрессорных труб, штанговой колонны, привода, системы передачи и источника энергии, газовых сепараторов и так далее.

Эти устройства предназначены для перекачки жидкости, газов и паров, в том числе и соединений. Такие работы проводят при транспортировке вязкой жидкости вдоль стержней винтов. Так создается замкнутое пространство, не позволяющее топливу двигаться в обратном направлении.

Гидропоршневые насосы для добычи нефти

Гидропоршневые насосы для добычи нефти предназначены для откачки пластовой жидкости из скважин. Такие агрегаты применяются для добычи из глубоких проемов нефтепродуктов, которые не содержат механических соединений.

Данные устройства состоят из: скважинного насоса, погружного двигателя, канала для подъема топлива и воды, поверхностного силового механизма и системы подготовки рабочей жидкости.

Во время добычи на поверхность скважины выходит нефть вместе с этой жидкостью.

Такие насосы обладают рядом преимуществ:

• возможность значительно изменять основные характеристики;


• легкость в применении;


• возможность без труда проводить подземный ремонт;


• использование в наклонно направленных скважинах.

Другие виды насосов для добычи нефти

Диафрагменные насосы для добычи нефти являются разновидностью устройств объемного типа. Основой такого механизма является диафрагма, которая предохраняет добываемые вещества от попадания к другим частям насоса.

Данный агрегат состоит из колонны, по которой движется нефть, нагнетательного клапана, осевого канала, винтовой пружины, цилиндра, поршня, опоры, электрического кабеля и так далее.

Такие насосы применяются на месторождениях, где добываемая нефть содержит механические соединения. Преимуществами данного устройства являются простота установки и использования.

Пластинчатый насос для добычи нефти состоит из корпуса с крышкой, приводного вала с подшипниками и рабочего комплекта, элементами которого являются распределительные диски, статор, ротор и пластины.

Перечислим основные отличительные характеристики данного устройства:

• хорошая надежность и прочность;


• высокая эффективность добычи нефти;


• прекрасные эксплуатационные свойства;


• устойчивость к износу деталей.

Струйный насос для добычи нефти – это суперсовременное и перспективное устройство для нефтяной промышленности. Оно способно вывести технологию использования месторождений на новую более высокую ступень.

Состоит такой механизм из канала для подведения рабочей жидкости, активного сопла, канала подвода инжектируемой жидкости, камеры смещения и диффузора.

На сегодняшний день струйные насосы широко распространены благодаря своему простому устройству, отсутствию движущихся элементов, высокой прочности и надежному функционированию даже в экстремальных ситуациях, например при высоком содержании механических соединений и свободных газов в добываемой жидкости, повышенной температуре воздуха и агрессивности производимой продукции.

Струйные насосные системы обеспечивают:

• стабильную работу механизма;


• свободную регуляцию забойного давления;


• поддержание оптимального функционирования устройства при неконтролируемых изменениях таких факторов, как обводненность, давление в пласте и т. п.;


• облегченный и быстрый приток нефти и вывод углубления на оптимизированный порядок действия после его приостановки;


• эффективное применение выделившихся свободных газов;


• предотвращение фонтанирования проемов по затрубным областям;


• быстрое остывание погружных электродвигателей;


• стабильность токовой нагрузки данного приспособления;


• повышение КПД добывающего устройства.

Все эти характеристики выделяют струйный насос в ряду других механизмов и делают его наиболее популярным в разных отраслях промышленности. Такая установка позволяет добывать нефть наиболее качественно и в минимальные сроки.

Штанговые насосы для добычи нефти относятся к устройствам объемного типа. Они применяются для подъема жидкости из углублений под действием напора, который создает данный механизм.

Такой насос состоит из цилиндров, клапанов, плунжеров, креплений, переходников, штоков и так далее. Этот вид механизма применяют больше чем на половине действующих нефтяных месторождений.

Широкое распространение штанговые насосы получили благодаря своим отличным качествам и характеристикам:

• высокому коэффициенту эффективности эксплуатации;


• легкости и простоте ремонта;


• возможности применения различных приводов;


• возможности их установки даже в экстремальных ситуациях: при большом содержании механических соединений, повышенном образовании газов, откачивании коррозионной жидкости.

Штанговый винтовой насос для добычи нефти зачастую применяется для механизированной добычи тяжелого топлива, тягучих и шлифовальных флюидов. Такие насосы также имеют свои преимущества. Среди них: доступная цена, отсутствие изолированного газа и так далее.

Магистральные насосы для перекачки нефти используются для того, чтобы перемещать топливную продукцию по магистральному, техническому и вспомогательному трубопроводу. Такие установки обеспечивают высокий напор передачи транспортируемых жидкостей. Их отличительными характеристиками являются: надежность, экономичность эксплуатации.

Мультифазный насос для перекачки нефти состоит из двух главных элементов: корпуса и роторов. Применение таких установок поможет:

• уменьшить нагрузку на устье проема;


• сократить количество технического оборудования;


• эффективно использовать выделившиеся газы;


• выгодно эксплуатировать отдаленные месторождения.

Данная разновидность насосов применяется для перекачки нефтепродуктов по магистральному трубопроводу.

Больше о видах насосов для нефти на выставке

Выставка «Нефтегаз» – это масштабное событие не только для России, но и для других стран. Экспозиция помогает вывести на рынок нефтегазовой отрасли новые отечественные и зарубежные компании, а также повысить конкуренцию среди уже известных фирм.

В этом году мероприятие будет проходить традиционно на территории ЦВК «Экспоцентр». Деловая программа выставки достаточно разнообразна.

Выставка включает конференции, презентации, мастер-классы, семинары, дискуссии и другие мероприятия.

У посетителей будет возможность заключить успешные сделки, увидеть инновационные достижения в сфере науки и техники, а также узнать о новых компаниях нефтегазовой индустрии.

Введение

1. Эксплуатация скважин центробежными погружными насосами

1.1. Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти из скважин

1.3 Газосепараторы типа МНГБ

2. Эксплуатация скважин погружными центробежными электронасосами

2.1 Общая схема установки погружного центробежного электронасоса

4. Охрана труда

Заключение

Список литературы

Введение

В состав любой скважины входят два типа машин: машины - орудия (насосы) и машины - двигатели (турбины).

Насосами в широком смысле называют машины для сообщения энергии рабочей среде. В зависимости от рода рабочего тела, различают насосы для капельных жидкостей (насосы в узком смысле) и насосы для газов (газодувки и компрессоры). В газодувках происходит незначительное изменение статического давления, и изменением плотности среды можно пренебречь. В компрессорах при значительных изменениях статического давления проявляется сжимаемость среды.

Остановимся подробнее на насосах в узком смысле этого слова -насосах для жидкости. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе. По принципу действия насосы подразделяют на динамические и объемные.

В динамических насосах жидкость движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами.

В объемных насосах движение жидкости происходит путем всасывания и вытеснения жидкости за счет циклического изменения объема в рабочих полостях при движении поршней, диафрагм, пластин.

Основными элементами центробежного насоса являются рабочее колесо (РК) и отвод. Задачей РК является повышение кинетической и потенциальной энергии потока жидкости за счет его разгона в лопаточном аппарате колеса центробежного насоса и повышения давления. Основной функцией отвода являются отбор жидкости от рабочего колеса, снижение скорости потока жидкости с одновременным превращением кинетической энергии в потенциальную (повышение давления), передача потока жидкости к следующему рабочему колесу или в нагнетательный патрубок.

Из-за малых габаритных размеров в установках центробежных насосов для добычи нефти отводы всегда выполняются в виде лопаточных направляющих аппаратов (НА). Конструкция РК и НА, а также характеристика насоса зависит от планируемой подачи и напора ступени. В свою очередь подача и напор ступени зависят от безразмерных коэффициентов: коэффициент напора, коэффициент подачи, коэффициент быстроходности (используется наиболее часто).

В зависимости от коэффициента быстроходности меняются конструкция и геометрические параметры рабочего колеса и направляющего аппарата, а также характеристика самого насоса.

Для тихоходных центробежных насосов (малые значения коэффициента быстроходности - до 60-90) характерным является монотонно снижающаяся линия напорной характеристики и постоянно увеличивающаяся мощность насоса при увеличении подачи. При увеличении коэффициента быстроходности (диагональные рабочие колеса, коэффициент быстроходности составляет более 250-300) характеристика насоса теряет свою монотонность и получает провалы и горбы (линии напора и мощности). Из-за этого для быстроходных центробежных насосов обычно не применяется регулирование подачи с помощью дросселирования (установки штуцера).

Эксплуатация скважин центробежными погружными насосами

1.1. Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти из скважин

Компания «Борец» производит полнокомплектные установки погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти:

В габарите 5"- насос с наружным диаметром корпуса 92 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 121,7 мм

В габарите 5А- насос с наружным диаметром корпуса 103 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 130 мм

В габарите 6"- насос с наружным диаметром корпуса 114 мм, для обсадных колонн с внутренним диаметром 144,3 мм

«Борец» предлагает различные варианты комплектации УЭЦН в зависимости от условий эксплуатации и требований потребителей.

Высококвалифицированные специалисты завода «Борец» произведут для Вас подбор комплектации УЭЦН для каждой конкретной скважины, обеспечивающий оптимальное функционирование системы «скважина – насос».

Стандартная комплектация УЭЦН:

Погружной центробежный насос;

Модуль входной или газостабилизирующий модуль (газосепаратор, диспергатор, газосепаратор-диспергатор);

Погружной электродвигатель с гидрозащитой (2,3,4) кабель и кабельный удлинитель;

Станция управления погружным электродвигателем.

Указанные изделия выпускаются в широкой номенклатуре параметров и имеют исполнения для обычных и осложненных условий эксплуатации.

Компания «Борец» выпускает погружные центробежные насосы на подачи от 15 до 1000 м 3 /сут., напором от 500 до 3500 м, следующих типов:

Погружные центробежные двухопорные насосы с рабочими ступенями из высокопрочного нирезиста (типа ЭЦНД) - предназначены для эксплуатации в любых условиях, в том числе в осложненных: с повышенным содержанием мехпримесей, газосодержания и температуры перекачиваемой жидкости.

Погружные центробежные насосы в модульном исполнении (типа ЭЦНМ) - предназначены преимущественно для обычных условий эксплуатации.

Погружные центробежные двухопорные насосы с рабочими ступенями из высокопрочных коррозионностоиких порошковых материалов (типа ЭЦНДП) - рекомендуются для скважин с высоким газовым фактором и нестабильным динамическим уровнем, успешно противостоят отложению солей.

1.2 Насосы погружные центробежные модульные типа ЭЦНД

Насосы типа ЭЦНМ предназначены преимущественно для обычных условий эксплуатации. Ступени одноопорной конструкции, материал ступеней - высокопрочный легированный модифицированный серый перлитный чугун, обладающий повышенной износо- и коррозионной стойкостью в пластовых средах с содержанием механических примесей до 0,2 г/л и относительно невысокой интенсивностью агрессивности рабочей среды.

Основным отличием насосов ЭЦНД является ступень двухопорной конструкции из чугуна марки нирезист. Стойкость нирезиста к коррозии, износу в парах трения, гидроабразивному износу позволяет использовать насосы ЭЦНД в скважинах с осложненными условиями эксплуатации.

Применение двухопорных ступеней существенно улучшает эксплуатационные характеристики насоса, повышает продольную и поперечную устойчивость вала и снижает вибрационные нагрузки. Повышается надежность работы насоса и его ресурс.

Преимущества ступеней двухопорной конструкции:

Повышенный ресурс нижних осевых опор рабочего колеса

Более надежная изоляция вала от абразивной и коррозионноагрессивной жидкости

Увеличенный ресурс работы и радиальная устойчивость вала насоса из-за увеличенной длины межступенных уплотнений

Для осложненных условий эксплуатации в этих насосах, как правило, устанавливаются промежуточные радиальные и осевые керамические подшипники.

Насосы ЭЦНМ имеют напорную характеристику постоянно падающей формы, исключающей возникновение неустойчивых режимов работы, приводящих к повышенной вибрации насоса и снижающей вероятность отказов оборудования.

Применение двухопорных ступеней, изготовление опор вала из карбида кремния, соединение секций насоса по типу "корпус-фланец" болтами с мелкой резьбой класса прочности 10.9 повышают надежность работы УЭЦН и снижают вероятность отказов оборудования.

Условия эксплуатации приведены в таблице 1.

Таблица 1. Условия эксплуатации

В месте подвески насоса с газосепаратором, протектором, электродвигателем и компенсатором кривизна ствола скважины не должна превышать численных значений а, определяемых по формуле:

а = 2 arcsin * 40S/(4S 2 +L 2), градусов на 10 м

где S - зазор между внутренним диаметром обсадной колонны и максимальным диаметральным габаритом погружного агрегата, м,

L - длина погружного агрегата, м.

Допускаемый темп набора кривизны ствола скважины не должен превышать 2° на 10 м.

Угол отклонения оси ствола скважины от вертикали в зоне работы погружного агрегата не должен быть более 60°. Технические характеристики приведены в таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики

Группа насоса	Номинальная подача, м3/сут	Напор насоса, м		КПД %
		min	max
5	30	1000	2800	33,0
	50	1000		43,0
	80	900		51,0
	125	750		52,0
5.1 1	200	850	2000	48,5
5А	35	100	2700	35,0
	60	1250	2700	50,0
	100	1100	2650	54,0
	160	1250	2100	58,0
	250	1000	2450	57,0
	320	800	2200	55,0
	400	850	2000	61,0
	500 2	800	1200	54,5
	700 3	800	1600	64,0

1 - насосы с валом D20 мм.

2 - ступени из «нирезиста» одноопорной конструкции с удлиненной ступицей рабочего колеса

3 - ступени из «нирезиста» одноопорной конструкции с удлиненной ступицей рабочего колеса, разгруженные

Структура условного обозначения насосов типа ЭЦНД по ТУ 3665-004-00217780-98 представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура условного обозначения насосов типа ЭЦНД по ТУ 3665-004-00217780-98:

X - Конструктивное исполнение насосов

ЭЦН - электроцентробежный насос

Д - двухопорный

(К)- насосы в коррозионностойком исполнении

(И)- насосы в износостойком исполнении

(ИК) - насосы в износокоррозионностойком исполнении

(П) - рабочие органы изготовлены методом порошковой металлургии

5(5А,6) - габаритная группа насоса

XXX - номинальная подача, м 3 /сут

ХХХХ - номинальный напор, м

где Х: - цифра не проставляется для модульного исполнения без промежуточных подшипников

1 - модульное исполнение с промежуточными подшипниками

2 - встроенный входной модуль и без промежуточных подшипников

3 - встроенный входной модуль и с промежуточными подшипниками

4 - встроенный газосепаратор и без промежуточных подшипников

5 - встроенный газосепаратор и с промежуточными подшипниками

6 - насосы в односекционном исполнении с длиной корпуса более 5 м

8 - насосы с компрессионно-диспергирующими ступенями и без промежуточных подшипников

9 - насосы с компрессионно-диспергирующими ступенями и с промежуточными подшипниками

10 - насосы без осевой опоры вала, с опорой на вал гидрозащиты

10.1- насосы без осевой опоры вала, с опорой на вал гидрозащиты и с промежуточными подшипниками

Примеры условного обозначение насосов различных конструктивных исполнений:

ЭЦНД5А-35-1450 по ТУ 3665-004-00217780-98

Электроцентробежный двухопорный насос 5А-габарита без промежуточных подшипников, производительностью 35 м 3 /сут., напором 1450 м

1ЭЦНД5-80-1450 по ТУ 3665-004-00217780-98

Электроцентробежный двухопорный насос 5-го габарита в модульном исполнении с промежуточными подшипниками, производительностью 80 м 3 /сут, напором 1450 м

6ЭЦНД5А-35-1100 по ТУ 3665-004-00217780-98

Электроцентробежный двухопорный насос 5А - габарита в односекционном исполнении производительностью 35м 3 /сут, напором 1100 м

1.3 Газосепараторы типа МНГБ

Газосепараторы устанавливаются на входе насоса вместо входного модуля и предназначены для уменьшения количества свободного газа в пластовой жидкости, поступающего на вход погружного центробежного насоса. Газосепараторы снабжены защитной гильзой, предохраняющей корпус газосепаратора от гидрообразивного износа.

Все газосепараторы, за исключением исполнения ЗМНГБ, выпускаются с осевыми опорами вала из керамики.

Рисунок 2. Газосепаратор типа МНГБ

В газосепараторах исполнения ЗМНГБ осевая опора вала не устанавливается, а вал газосепаратора опирается на вал гидрозащиты.

Газосепараторы с буквой "К" в обозначении выпускаются в коррозионностойком исполнении. Технические характеристики газосепораторов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Технические характеристики

Без промежуточных опор вала
Типоразмер насоса	Подача макс, однофазной жидкости м3/сут.	Макс, доп. Мощ на валу, кВт
МНГ Б5	250	76	92	17	27,5	717
	300				27	848
ЗМНГБ5-02		95		20	27,5	848
	500	135(180 с плавным пуском и валом	103	22	28,5	752
					33	848
С промежуточными опорами вала
	250	76	92	17	28	717

Эксплуатация скважин погружными центробежными электронасосами

2.1 Общая схема установки погружного центробежного электронасоса

Центробежные насосы для откачки жидкости из скважины принципиально не отличаются от обычных центробежных насосов, используемых для перекачки жидкостей на поверхности земли. Однако малые радиальные размеры, обусловленные диаметром обсадных колонн, в которые спускаются центробежные насосы, практически неограниченные осевые размеры, необходимость преодоления высоких напоров и работа насоса в погруженном состоянии привели к созданию центробежных насосных агрегатов специфического конструктивного исполнения. Внешне они ничем не отличаются от трубы, но внутренняя полость такой трубы содержит большое число сложных деталей, требующих совершенной технологии изготовления.

Погружные центробежные электронасосы (ГГЦЭН) - это многоступенчатые центробежные насосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем специальной конструкции (ПЭД). Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотрансформатора или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно-измерительная аппаратура и автоматика. ПЦЭН опускается в скважину под расчетный динамический уровень обычно на 150 - 300 м. Жидкость подается по НКТ, к внешней стороне которых прикреплен специальными поясками электрокабель. В насосном агрегате между самим насосом и электродвигателем имеется промежуточное звено, называемое протектором или гидрозащитой. Установка ПЦЭН (рисунок 3) включает маслозаполненный электродвигатель ПЭД 1; звено гидрозащиты или протектор 2; приемную сетку насоса для забора жидкости 3; многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН 4; НКТ 5; бронированный трехжильный электрокабель 6; пояски для крепления кабеля к НКТ 7; устьевую арматуру 8; барабан для намотки кабеля при спуско-подъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9; трансформатор или автотрансформатор 10; станцию управления с автоматикой 11 и компенсатор 12.

Рисунок 3. Общая схема оборудования скважины установкой погружного центробежного насоса

Насос, протектор и электродвигатель являются отдельными узлами, соединяемыми болтовыми шпильками. Концы валов имеют шлицевые соединения, которые стыкуются при сборке всей установки.

При необходимости подъема жидкости с больших глубин секции ПЦЭН соединяются друг с другом так, что общее число ступеней достигает 400. Всасываемая насосом жидкость последовательно проходит все ступени и покидает насос с напором, равным внешнему гидравлическому сопротивлению. УПЦЭН отличаются малой металлоемкостью, широким диапазоном рабочих характеристик, как по напору, так и по расходу, достаточно высоким к. п. д., возможностью откачки больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом. Следует напомнить, что средняя по России подача по жидкости одной УПЦЭН составляет 114,7 т/сут, а УШСН - 14,1 т/сут.

Все насосы делятся на две основные группы; обычного и износостойкого исполнения. Подавляющая часть действующего фонда насосов (около 95 %) - обычного исполнения (рисунок 4).

Насосы износостойкого исполнения предназначены для работы в скважинах, в продукции которых имеется небольшое количество песка и других механических примесей (до 1 % по массе). По поперечным размерам все насосы делятся на 3 условные группы: 5; 5А и 6, что означает номинальный диаметр обсадной колонны, (в дюймах), в которую может быть спущен данный насос.

Рисунок 4. Типичная характеристика погружного центробежного насоса

Группа 5 имеет наружный диаметр корпуса 92 мм, группа 5А - 103 мм и группа б - 114 мм.

Частота вращения вала насосов соответствует частоте переменного тока в электросети. В России это частота - 50 Гц, что дает синхронную скорость (для двухполюсной машины) 3000 мин". В шифре ПЦЭН заложены их основные номинальные параметры, такие как подача и напор при работе на оптимальном режиме. Например, ЭЦН5-40-950 означает центробежный электронасос группы 5 с подачей 40 м 3 /сут (по воде) и напором 950 м. ЭЦН5А-360-600 означает насос группы 5А с подачей 360 м 3 /сут и напором 600 м.

В шифре насосов износостойкого исполнения имеется буква И, означающая износостойкость. В них рабочие колеса изготовляются не из металла, а из полиамидной смолы (П-68). В корпусе насоса примерно через каждые 20 ступеней устанавливаются промежуточные резино-металлические центрирующие вал подшипники, в результате чего насос износостойкого исполнения имеет меньше ступеней и соответственно напор.

Торцовые опоры рабочих колес не чугунные, а в виде запрессованных колец из закаленной стали 40Х. Вместо текстолитовых опорных шайб между рабочими колесами и направляющими аппаратами применяются шайбы из маслостойкой резины.

Все типы насосов имеют паспортную рабочую характеристику в виде кривых зависимостей H(Q) (напор, подача), η(Q) (к. п. д., подача), N(Q) (потребляемая мощность, подача). Обычно эти зависимости даются в диапазоне рабочих значений расходов или в несколько большем интервале (рисунок 4).

Всякий центробежный насос, в том числе и ПЦЭН, может работать при закрытой выкидной задвижке (точка A: Q = 0; Н = Н mах) и без противодавления на выкиде (точка В: Q = Q max ; H = 0). Поскольку полезная работа насоса пропорциональна произведению подачи на напор, то для этих двух крайних режимов работы насоса полезная работа будет равна нулю, а следовательно, и к. п. д. будет равен нулю. При определенном соотношении (Q и Н, обусловленном минимальными внутренними потерями насоса, к. п. д. достигает максимального значения, равного примерно 0,5 - 0,6. Обычно насосы с малой подачей и малым диаметром рабочих колес, а также с большим числом ступеней имеют пониженный к. п. д. Подача и напор, соответствующие максимальному к. п. д., называются оптимальным режимом работы насоса. Зависимость η(Q) около своего максимума уменьшается плавно, поэтому вполне допустима работа ПЦЭН при режимах, отличающихся от оптимального в ту и другую сторону некоторую величину. Пределы этих отклонений завесят от конкретной характеристики ПЦЭН и должны соответствовать разумному снижению к. п. Д. насоса (на 3 - 5 %). Это обусловливает целую область возможных режимов работы ПЦЭН, который называется рекомендованной областью.

Подбор насоса к скважинам по существу сводится к выбору такого типоразмера ПЦЭН, чтобы он, будучи спущен в скважин работал в условиях оптимального или рекомендованного режима при откачке заданного дебита скважины с данной глубины.

Выпускаемые в настоящее время насосы рассчитаны на номинальные расходы от 40 (ЭЦН5-40-950) до 500 м 3 /сут (ЭЦН6-50 1 750) и напоры от 450 м (ЭЦН6-500-450) до 1500 м (ЭЦН6-100-1500). Кроме того, имеются насосы специального назначения, например для закачки воды в пласты. Эти насосы имеют подачу до 3000 м 3 /сут и напоры до 1200 м.

Напор, который может преодолеть насос, прямо пропорционален числу ступеней. Развиваемый одной ступенью при оптимальном режиме работы, он зависит, в частности, от размеров рабочего колеса, которые зависят в свою очередь с радиальных габаритов насоса. При внешнем диаметре корпуса насоса 92 мм средний напор, развиваемый одной ступенью (при работе на воде), равен 3,86 м при колебаниях от 3,69 до 4,2 м. При внешнем диаметре 114 мм средний напор 5,76 м при колебания от 5,03 до 6,84 м.

2.2 Погружной насосный агрегат

Насосный агрегат (рисунок 5) состоит из насоса, узла гидрозащиты, погружного электродвигателя ПЭД, компенсатора, присоединяемого к нижней части ПЭДа.

Насос состоит из следующих деталей: головки 1 с шаровым обратным клапаном для предупреждения слива жидкости и НКТ при остановках; верхней опорной пяты скольжения 2, воспринимающей частично осевую нагрузку из-за разности давлений навходе и выходе насоса; верхнего подшипника скольжения 3, центрирующего верхний конец вала; корпуса насоса 4 направляющих аппаратов 5, которые опираются друг на друга и удерживаются от вращения общей стяжкой в корпусе 4; рабочих колес 6; вала насоса 7, имеющего продольную шпонку, на которой насаживаются рабочие колеса со скользящей посадкой. Ваг проходит и через направляющий аппарат каждой ступени и центрируется в нем втулкой рабочего колеса, как в подшипнике нижнего подшипника скольжения 8; основания 9, закрытого приемной сеткой и имеющего в верхней части круглые наклонные отверстия для подвода жидкости к нижнему рабочему колесу; концевого подшипника скольжения 10. В насосах ранних конструкций, имеющихся еще в эксплуатации, устройство нижней части иное. На всей длине основания 9 размещается сальник и: свинцово-графитовых колец, разделяющий приемную часть насоса и внутренние полости двигателя и гидрозащиты. Ниже сальника смонтирован трехрядный радиалыно-упорный шариковый подшипник, смазываемый густым маслом, находящимся под избыточным, по отношению к внешнему, некоторым давлением (0,01 - 0,2 МПа).

Рисунок 5. Устройство погружного центробежного агрегата

а - центробежный насос; б - узел гидрозащиты; в - погружной электродвигатель; г – компенсатор.

В современных конструкциях ЭЦН в узле гидрозащиты не имеется избыточного давления, поэтому утечки жидкого трансформаторного масла, которым заполнен ПЭД, меньше, и необходимость в свинцово-графитовом сальнике отпала.

Полости двигателя и приемной части разделяет простым торцовым уплотнением, давления по обе стороны которого одинаковые. Длина корпуса насоса обычно не превышает 5,5 м. Когда же нужное число ступеней (в насосах, развивающих большие напоры) разместить в одном корпусе не удается, их размещают в два или три отдельных корпуса, составляющих самостоятельные секции одного насоса, которые состыковываются вместе при спуске насоса в скважину.

Узел гидрозащиты - самостоятельный узел, присоединяемый к ПЦЭН болтовым соединением (на рисунок узел, как и сам ПЦЭН, показан с транспортировочными заглушками, герметизирующими торцы узлов).

Верхний конец вала 1 соединяется шлицевой муфтой с нижним концом вала насоса. Легкое торцевое уплотнение 2 разделяет верхнюю полость, в которой может быть скважинная жидкость, от полости ниже уплотнения, которая заполнена трансформаторным маслом, находящимся, как и скважинная жидкость, под давлением, равным давлению на глубине погружения насоса. Ниже торцевого уплотнения 2 располагается подшипник скользящего трения, а еще ниже - узел 3 - опорная пята, воспринимающая осевое усилие вала насоса. Опорная пята скольжения 3 работает в жидком трансформаторном масле.

Ниже размещается второе торцевое уплотнение 4 для более надежной герметизации двигателя. Оно конструктивно не отличается от первого. Под ним располагается резиновый мешок 5 в корпусе 6. Мешок герметично разделяет две полости: внутреннюю полость мешка, заполненного трансформаторным маслом, и полость между корпусом 6 и самим мешком, в которую имеет доступ внешняя скважинная жидкость через обратный клапан 7.

Скважинная жидкость через клапан 7 проникает в полость корпуса 6 и сжимает резиновый мешок с маслом до давления, равного внешнему. Жидкое масло по зазорам вдоль вала проникает к торцевым уплотнениям и вниз к ПЭДу.

Разработаны две конструкции устройств гидрозащиты. Гидрозащита ГД отличается от описанной гидрозащиты Т наличием на валу малой турбинки, создающей повышенное давление жидкого масла во внутренней полости резинового мешка 5.

Внешняя полость между корпусом 6 и мешком 5 заполняется густым маслом, питающим шариковый радиально-упорный подшипник ПЦЭН прежней конструкции. Таким образом, узел гидрозащиты ГД усовершенствованной конструкции пригоден для использования в комплекте с широко распространенными на промыслах ПЦЭН прежних типов. Ранее применялась гидрозащита, так называемый протектор поршневого типа, в которой избыточное давление на масло создавалось подпружиненным поршнем. Новые конструкции ГД и Г оказались более надежными и долговечными. Температурные изменения объема масла при его нагревании или охлаждении компенсируются с помощью присоединения к нижней части ПЭДа резинового мешка - компенсатора (рисунок 5).

Для привода ПЦЭН служат специальные вертикальные асинхронные маслозаполненные двухполюсные электродвигатели (ПЭД). Электродвигатели насоса делятся на 3 группы: 5; 5А и 6.

Поскольку вдоль корпуса электродвигателя, в отличие от насоса, электрокабель не проходит, диаметральные размеры ПЭДов названных групп несколько больше, чем у насосов, а именно: группа 5 имеет максимальный диаметр 103 мм, группа 5А - 117 мм и группа 6 - 123 мм.

В маркировку ПЭД входит номинальная мощность (кВт) и диаметр; например, ПЭД65-117 означает: погружной электродвигатель мощностью 65 кВт с диаметром корпуса 117 мм, т. е. входящий в группу 5А.

Малые допустимые диаметры и большие мощности (до 125 кВт) вынуждают делать двигатели большой длины - до 8 м, а иногда и больше. Верхняя часть ПЭДа соединяется с нижней частью узла гидрозащиты с помощью болтовых шпилек. Валы стыкуются шлицевыми муфтами.

Верхний конец вала ПЭДа (рисунок) подвешен на пяте скольжения 1, работающей в масле. Ниже размещается узел кабельного ввода 2. Обычно этот узел представляет собой штекерный кабельный разъем. Это одно из самых уязвимых мест в насосе, из-за нарушения изоляции которого установки выходят из строя и требуют подъема; 3 - выводные провода обмотки статора; 4 - верхний радиальный подшипник скользящего трения; 5 - разрез торцевых концов обмотки статора; 6 - секция статора, набранная из штампованных пластин трансформаторного железа с пазами для продергивания проводов статора. Секции статора разделены друг от друга немагнитными пакетами, в которых укрепляются радиальные подшипники 7 вала электродвигателя 8. Нижний конец вала 8 центрируется нижним радиальным подшипником скользящего трения 9. Ротор ПЭДа также состоит из секций, собранных на валу двигателя из штампованных пластин трансформаторного железа. В пазы ротора типа беличьего колеса вставлены алюминиевые стержни, закороченные токопроводящими кольцами, с обеих сторон секции. Между секциями вал двигателя центрируется в подшипниках 7. Через всю длину вала двигателя проходит отверстие диаметром 6 - 8 мм для прохождения масла из нижней полости в верхнюю. Вдоль всего статора также имеется паз, через который может циркулировать масло. Ротор вращается в жидком трансформаторном масле с высокими изолирующими свойствами. В нижней части ПЭДа имеется сетчатый масляный фильтр 10. Головка 1 компенсатора (см. рисунок, г), присоединяется к нижнему концу ПЭДа; перепускной клапан 2 служит для заполнения системы маслом. Защитный кожух 4 в нижней части имеет отверстия для передачи внешнего давления жидкости на эластичный элемент 3. При охлаждении масла его объем уменьшается и скважинная жидкость через отверстия заходит в пространство между мешком 3 и кожухом 4. При нагревании мешок расширяется, и жидкость через те же отверстия выходит из кожуха.

ПЭДы, применяемые для эксплуатации нефтедобывающих скважин, имеют мощности обычно от 10 до 125 кВт.

Для поддержания пластового давления применяются специальные погружные насосные агрегаты, укомплектованные ПЭДами мощностью 500 кВт. Напряжение питающего тока в ПЭДах колеблется от 350 до 2000 В. При высоких напряжениях удается пропорционально уменьшить ток при передаче той же мощности, а это позволяет уменьшить сечение токопроводящих жил кабеля, а следовательно, поперечные габариты установки. Это особенно важно при больших мощностях электродвигателя. Скольжение ротора ПЭДа номинальное - от 4 до 8,5 %, к. п. д. - от 73 до 84 %, допустимые температуры окружающей среды - до 100 °С.

При работе ПЭДа выделяется много теплоты, поэтому для нормальной работы двигателя требуется охлаждение. Такое охлаждение создается за счет непрерывного протекания пластовой жидкости по кольцевому зазору между корпусом электродвигателя и обсадной колонной. По этой причине отложения парафина в НКТ при работе насосов всегда значительно меньше, чем при других способах эксплуатации.

В производственных условиях случается временное обесточивание силовых линий из-за грозы, обрыва проводов, из-за их обледенения и пр. Это вызывает остановку УПЦЭН. При этом под влиянием стекающего из НКТ через насос столба жидкости вал насоса и статор начинают вращаться в обратном направлении. Если в этот момент подача электроэнергии будет восстановлена, то ПЭД начнет вращаться в прямом направлении, преодолевая силу инерции столба жидкости и вращающихся масс.

Пусковые токи при этом могут превысить допустимые пределы, и установка выйдет из строя. Чтобы этого не случилось, в выкидной части ПЦЭН устанавливается шаровой обратный клапан, препятствующий сливу жидкости из НКТ.

Обратный клапан обычно размещается в головке насоса. Наличие обратного клапана осложняет подъем НКТ при ремонтных работах, так как в этом случае трубы поднимают и развинчивают с жидкостью. Кроме того, это опасно в пожарном отношении. Для предотвращения таких явлений выше обратного клапана в специальной муфте делается сливной клапан. В принципе сливной клапан - это муфта, в боковую стенку которой вставлена горизонтально короткая бронзовая трубка, запаянная с внутреннего конца. Перед подъемом в НКТ бросается металлический короткий дротик. От удара дротика бронзовая трубка отламывается, в результате чего боковое отверстие в муфте открывается и жидкость из НКТ сливается.

Разработаны и другие приспособления для слива жидкости, устанавливаемые над обратным клапаном ПЦЭН. К ним относятся так называемые суфлеры, позволяющие измерять межтрубное давление на глубине спуска насоса скважинным манометром, спускаемым в НКТ, и устанавливающие сообщение межтрубного пространства с измерительной полостью манометра.

Следует заметить, что двигатели чувствительны к системе охлаждения, которая создается потоком жидкости между обсадной колонной и корпусом ПЭДа. Скорость этого потока и качество жидкости влияют на температурный режим ПЭДа. Известно, что вода имеет теплоемкость 4,1868 кДж/кг-°С, тогда как чистая нефть 1,675 кДж/кг-°С. Поэтому при откачке обводненной продукции скважины условия охлаждения ПЭДа лучше, чем при откачке чистой нефти, а его перегрев приводит к нарушению изоляции и выходу двигателя из строя. Поэтому изоляционные качества применяемых материалов влияют на длительность работы установки. Известно, что термостойкость некоторой изоляции, применяемой для обмоток двигателя, доведена уже до 180 °С, а рабочие температуры до 150 °С. Для контроля за температурой разработаны простые электрические температурные датчики, передающие на станцию управления информацию о температуре ПЭДа по силовому электрическому кабелю без применения дополнительной жилы. Аналогичные устройства имеются для передачи на поверхность постоянной информации о давлении на приеме насоса. При аварийных состояниях станция управления автоматически отключает ПЭД.

2.3 Элементы электрооборудования установки

ПЭД питается электроэнергией по трехжильному кабелю, спускаемому в скважину параллельно с НКТ. Кабель крепится к внешней поверхности НКТ металлическими поясками по два на каждую трубу. Кабель работает в тяжелых условиях. Верхняя его часть находится в газовой среде, иногда под значительным давлением, нижняя - в нефти и подвергается еще большему давлению. При спуске и подъеме насоса, особенно в искривленных скважинах, кабель подвергается сильным механическим воздействиям (прижимы, трение, заклинивание между колонной и НКТ и т. д.). По кабелю передается электроэнергия при высоких напряжениях. Использование высоковольтных двигателей позволяет уменьшить ток и, следовательно, диаметр кабеля. Однако кабель для питания высоковольтного ПЭДа должен обладать и более надежной, а иногда и более толстой изоляцией. Все кабели, применяемые для УПЦЭН, сверху покрыты эластичной стальной оцинкованной лентой для защиты от механических повреждений. Необходимость размещения кабеля по наружной поверхности ПЦЭН уменьшает габариты последнего. Поэтому вдоль насоса укладывается плоский кабель, имеющий толщину примерно в 2 раза меньше, чем диаметр круглого, при одинаковых сечениях токопроводящих жил.

Все кабели, применяемые для УПЦЭН, делятся на круглые и плоские. Круглые кабели имеют резиновую (нефтестойкая резина) или полиэтиленовую изоляцию, что отображено в шифре: КРБК означает кабель резиновый бронированный круглый или КРБП - кабель резиновый бронированный плоский. При использовании полиэтиленовой изоляции в шифре вместо буквы пишется П: КПБК - для круглого кабеля и КПБП - для плоского.

Круглый кабель крепится к НКТ, а плоский - только к нижним трубам колонны НКТ и к насосу. Переход от круглого кабеля к плоскому сращивается методом горячей вулканизации в специальных прессформах и при недоброкачественном выполнении такой сростки может служить источником нарушения изоляции и отказов. В последнее время переходят только плоским кабелям, идущим от ПЭДа вдоль колонны НКТ до станции управления. Однако изготовление таких кабелей сложнее, чем круглых (табл. 3).

Имеются еще некоторые разновидности кабелей с полиэтиленовой изоляцией, не упомянутые в таблице. Кабели с полиэтиленовой изоляцией на 26 - 35 % легче кабелей с резиновой изоляцией. Кабели с резиновой изоляцией предназначены дл) использования при номинальном напряжении электрического тока не более 1100 В, при температурах окружающей среды до 90 °С и давлении до 1 МПа. Кабели с полиэтиленовой изоляцией могут работать при напряжении до 2300 В, температуре до 120 °С и давлении до 2 МПа. Эти кабели обладают большей устойчивостью против воздействия газа и высокого давления.

Все кабели имеют броню из волнистой оцинкованной стальной ленты, что придает им нужную прочность. Характеристика кабелей приведена в таблице 4.

Кабели обладают активным и реактивным сопротивлением. Активное сопротивление зависит от сечения кабеля и частично от температуры.

Сечение, мм.......................................... 16 25 35

Активное сопротивление, Ом/км.......... 1,32 0,84 0,6

Реактивное сопротивление зависит от cos 9 и при его значении 0,86 - 0,9 (как это имеет место у ПЭДов) составляет примерно 0,1 Ом/км.

Таблица 4. Характеристика кабелей, применяемых для УПЦЭН

Кабель	Число жил и площадь сечения, мм 2	Наружный диаметр, мм	Наружные размеры плоской части, мм	Масса, кг/км
НРБ К	3 х 10	27,5	-	1280
	3 х 16	29,3	-	1650
	3 x 25	32,1	-	2140
	3 x 35	34,7	-	2680
КРБП	3 х 10	-	12,6 x 30,7	1050
	3 х 16	-	13,6 x 33,8	1250
	3 x 25	-	14,9 x 37,7	1600
КПБК	3 х 10	27,0	1016
	3 х 16	29,6	-	1269
	32,4	-	1622
	3 x 35	34,8	-	1961
КПБП	3 x 4	-	8,8 х 17,3	380
	3 x 6	-	9,5 х 18,4	466
	3 х 10	-	12,4 х 26,0	738
	3 х 16	-	13,6 x 29,6	958
	3 x 25	-	14,9 x 33,6	1282

В кабеле происходит потеря электрической мощности, обычно от 3 до 15 % общих потерь в установке. Потеря мощности связана с потерей напряжения в кабеле. Эти потери напряжения, зависящие от тока, температуры кабеля, его сечения и пр., вычисляются по обычным формулам электротехники. Они составляют примерно от 25 до 125 В/км. Поэтому на устье скважины напряжение, подаваемое к кабелю, всегда должно быть выше на величину потерь по сравнению с номинальным напряжением ПЭДа. Возможности такого повышения напряжения предусмотрены в автотрансформаторах или трансформаторах, имеющих для этой цели в обмотках несколько дополнительных отводов.

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов всегда рассчитаны на напряжение промысловой электросети, т. е. на 380 В, к которой они и подсоединяются через станции управления. Вторичные обмотки рассчитаны на рабочее напряжение соответствующего двигателя, с которым они связаны кабелем. Эти рабочие напряжения в различных ПЭДах изменяются от 350В (ПЭД10-103) до 2000 В (ПЭД65-117; ПЭД125-138). Для компенсации падения напряжения в кабеле от вторичной обмотки делается 6 отводов (в одном типе трансформатора 8 отводов), позволяющих регулировать напряжение на концах вторичной обмотки с помощью перестановки перемычек. Перестановка перемычки на одну ступень повышает напряжение на 30 - 60 В в зависимости от типа трансформатора.

Все трансформаторы и автотрансформаторы немаслозаполненные с воздушным охлаждением закрыты металлическим кожухом и предназначены для установки в укрытом месте. Они комплектуются с подземной установкой, поэтому их параметры соответствуют данному ПЭДу.

В последнее время трансформаторы находят более широкое распространение, так как это позволяет непрерывно контролировать сопротивление вторичной обмотки трансформатора, кабеля и статорной обмотки ПЭДа. При уменьшении сопротивления изоляции до установленной величины (30 кОм) установка автоматически отключается.

При автотрансформаторах, имеющих прямую электрическую связь между первичной и вторичной обмотками, такого контроля изоляции осуществлять нельзя.

Трансформаторы и автотрансформаторы имеют к. п. д. около 98 - 98,5 %. Масса их в зависимости от мощности колеблется от 280 до 1240 кг, габариты от 1060 х 420 х 800 до 1550 х 690 х 1200 мм.

Работа УПЦЭН управляется станцией управления ПГХ5071 или ПГХ5072. Причем станция управления ПГХ5071 применяется при автотрансформаторном питании ПЭДа, а ПГХ5072 - при трансформаторном. Станции ПГХ5071 обеспечивают мгновенное отключение установки при замыкании токоведущих элементов на землю. Обе станции управления обеспечивают следующие возможности контроля и управления работой УПЦЭН.

1. Ручное и автоматическое (дистанционное) включение и отключение установки.

2. Автоматическое включение установки в режиме самозапуска после восстановления подачи напряжения в промысловой сети.

3. Автоматическую работу установки на периодическом режиме (откачка, накопление) по установленной программе с суммарным временем 24 ч.

4. Автоматическое включение и отключение установки в зависимости от давления в выкидном коллекторе при автоматизированных системах группового сбора нефти и газа.

5. Мгновенное отключение установки при коротких замыканиях и при перегрузках по силе тока на 40%, превышающих нормальный рабочий ток.

6. Кратковременное отключение на время до 20 с при перегрузках ПЭДа на 20 % от номинала.

7. Кратковременное (20 с) отключение при срыве подачи жидкости в насос.

Двери шкафа станции управления имеют механическую блокировку с блоком рубильников. Имеется тенденция к переходу на бесконтактные, герметически закрытые станции управления с полупроводниковыми элементами, которые, как показал опыт их эксплуатации, более надежны, не подвержены воздействию пыли, влаги и осадков.

Станции управления предназначены для установки в помещениях сарайного типа или под навесом (в южных районах) при температуре окружающей среды от - 35 до +40 °С.

Масса станции около 160 кг. Габариты 1300 х 850 х 400 мм. В комплект поставки УПЦЭН входит барабан с кабелем, длина которого определяется заказчиком.

Во время эксплуатации скважины по технологическим причинам глубину подвески насоса приходится изменять. Чтобы не рубить и не наращивать кабель при таких изменениях подвески, длина кабеля берется по максимальной глубине подвески данного насоса и при меньших глубинах его излишек оставляется на барабане. Этот же барабан используется для намотки кабеля при подъеме ПЦЭН из скважин.

При постоянстве глубины подвески и стабильных условиях работы насоса конец кабеля заправляется в соединительную коробку, и необходимость в барабане отпадает. В таких случаях при ремонтах используют специальный барабан на транспортной тележке или на металлических санях с механическим приводом для постоянного и равномерного подтягивания извлекаемого из скважины кабеля и намотки его на барабан. При спуске насоса с такого барабана равномерно подается кабель. Барабан приводится в движение электроприводом с реверсом и фрикционом для предупреждения опасных натяжений. На нефтедобывающих предприятиях с большим числом УЭЦН используют специальный транспортировочный агрегат АТЭ-6 на базе грузового вездехода КаАЗ-255Б для перевозки кабельного барабана и другого электрооборудования, в том числе трансформатора, насоса, двигателя и узла гидрозащиты.

Для погрузки и разгрузки барабана агрегат снабжен откидными направлениями для накатывания барабана на платформу и лебедкой с тяговым усилием на канате 70 кН. На платформе имеется также гидрокран грузоподъемностью 7,5 кН при вылете стрелы 2,5 м. Кабель спущенного насосного агрегата пропускают через сальниковые уплотнения устья и герметизируют в нем с помощью специального разъемного герметизирующего фланца в устьевой крестовине. Типичная арматура устья скважины, оборудованной для эксплуатации ПЦЭН (рисунок 6), состоит из крестовины 1, которая навинчивается на обсадную колонну.

Рисунок 6. Арматура устья скважины, оборудованной ПЦЭН

В крестовине имеется разъемный вкладыш 2, воспринимающий нагрузку от НКТ. На вкладыш накладывается уплотнение из нефтестойкой резины 3, которое прижимается разъемным фланцем 5. Фланец 5 прижимается болтами к фланцу крестовины и герметизирует вывод кабеля 4.

Арматура предусматривает отвод затрубного газа через трубу 6 и обратный клапан 7. Арматура собирается из унифицированных узлов и запорных кранов. Она сравнительно просто перестраивается для оборудования устья при эксплуатации штанговыми насосами.

2.4 Установка ПЦЭН специального назначения

Погружные центробежные насосы применяются не только для эксплуатации добывающих скважин. Они находят применение.

1. В водозаборных и артезианских скважинах для снабжения технической водой систем ППД и для бытовых целей. Обычно это насосы с большими подачами, но с малыми напорами.

2. В системах ППД при использовании пластовых высоко напорных вод (альб-сеноманские пластовые воды в Тюменской области) при оборудовании водозаборных скважин с непосредственной закачкой воды в соседние нагнетательные скважины (подземные кустовые насосные станции). Для этих целей используются насосы с внешним диаметром 375 мм, подачей до 3000 м 3 /сут и напором до 2000 м.

3. Для внутрипластовых систем поддержания пластового давления при закачке воды из нижнего водоносного пласта верхний нефтяной или из верхнего водоносного в нижний нефтяной через одну скважину. Для этой цели используются та называемые перевернутые насосные установки, у которых в верхней части двигатель, затем гидрозащита и в самом низу саг центробежный насос. Такая компоновка приводит к значительным конструктивным изменениям, но оказывается необходимой m технологическим причинам.

4. Специальные компоновки насоса в корпусах и с каналами перетока для одновременной, но раздельной эксплуатации двух и более пластов одной скважиной. Такие конструкции по существу являются приспособлениями известных элементов стандартной установки погружного насоса для работы в скважине в сочетании с другим оборудованием (газлифт, ШСН, фонтан ПЦЭН и т. д.).

5. Специальные установки погружных центробежных насосов на кабель-канате. Стремление увеличить радиальные габариты ЭЦЭН и улучшить его технические характеристики, а также стремление упростить спуско-подъемные работы при замене ЭЦЭН привели к созданию установок, спускаемых в скважину на специальном кабель-канате. Кабель-канат выдерживает нагрузку 100 кН. Он имеет сплошную двухслойную (крест накрест) наружную оплетку из прочных стальных проволок, обвитых вокруг электрического трехжильного кабеля, с помощью которого осуществляется питание ПЭДа.

Область применения ПЦЭН на кабель-канате как по напорам, так и по подаче шире, чем насосов, спускаемых на трубах, так как увеличение за счет устранения бокового кабеля радиальных габаритов двигателя и насоса при тех же размерах колонн, позволяют существенно улучшить технические характеристики агрегатов. Вместе с тем использование ПЦЭН на кабель-канате по схеме беструбной эксплуатации вызывает и некоторые трудности, связанные с отложениями парафина на стенках обсадной колонны.

К преимуществам этих насосов, имеющих шифр ЭЦНБ, что означает беструбный (Б) (например, ЭЦНБ5-160-1100; ЭЦНБ5А-250-1050; ЭЦНБ6-250-800 и др.) следует отнести следующие.

1. Более полное использование поперечного сечения обсадной колонны.

2. Практически полное исключение гидравлических потерь напора на трение в подъемных трубах из-за их отсутствия.

3. Увеличенный диаметр насоса и электродвигателя позволяет повысить напор, подачу и к. п. д. агрегата.

4. Возможность полной механизации и удешевления работ по подземному ремонту скважин при смене насоса.

5. Снижение металлоемкости установки и стоимости оборудования из-за исключения НКТ, благодаря чему масса оборудования, спускаемого в скважину, уменьшается с 14 - 18 до 6 - 6,5 т.

6. Снижение вероятности повреждения кабеля при спуско-подъемных операциях.

Наряду с этим необходимо отметить и недостатки беструбных установок ПЦЭН.

1. Более тяжелые условия работы оборудования, находящегося под давлением выкида насоса.

2. Кабель-канат по всей длине находится в жидкости, откачиваемой из скважины.

3. Узел гидрозащиты, ПЭД и кабель-канат подвержены не давлению приема, как в обычных установках, а давлению выкида насоса, которое значительно превышает давление приема.

4. Поскольку подъем жидкости на поверхность происходит по обсадной колонне, то при отложении парафина на стенках колонны и на кабеле возникают трудности с ликвидацией этих отложений.

Рисунок 7. Установка погружного центробежного насоса на кабель-канате: 1 - шлипсовый пакер; 2 - приемная сетка; 3 - клапан; 4 - посадочные кольца; 5 - обратный клапан, 6 - насос; 7 -ПЭД; 8 - штекер; 9 - гайка; 10 - кабель; 11 - оплетка кабеля; 12 - отверстие

Несмотря на это установки на кабель-канате применяются, и существует несколько типоразмеров таких насосов (рисунок 7).

На расчетную глубину предварительно спускается и закрепляется на внутренних стенках колонны шлипсовый пакер 1, воспринимающий вес столба жидкостей над ним и вес погружного агрегата. Насосный агрегат в сборе на кабель-канате опускается в скважину, сажается на пакер и уплотняется в нем. Одновременно патрубок с приемной сеткой 2 проходит через пакер и открывает обратный клапан 3 тарельчатого типа, имеющийся в нижней части пакера.

При посадке агрегата на пакер герметизация достигается за счет касания посадочных колец 4. Выше посадочных колец, в верхней части всасывающего патрубка находится обратный клапан 5. Над клапаном размещается насос 6, затем узел гидрозащиты и ПЭД 7. В верхней части двигателя имеется специальный трехполюсный коаксиальный штекер 8, на который плотно насаживается и закрепляется накидной гайкой 9 присоединительный наконечник кабеля 10. В наконечнике заправлены грузонесущая проволочная оплетка кабеля 11 и электрические жилы, подсоединенные к контактным кольцам состыковочного штекерного устройства.

Жидкость, подаваемая ПЦЭН, выбрасывается через отверстия 12 в межтрубное пространство, частично охлаждая ПЭД.

На устье скважины кабель-канат герметизируется в устьевом сальнике арматуры и конец его присоединяется через обычную станцию управления к трансформатору.

Спускают и поднимают установку с помощью кабельного барабана, расположенного на шасси специально оборудованного тяжелого автомобиля-вездехода (агрегат АПБЭ-1,2 / 8А).

Время спуска установки на глубину 1000 м - 30 мин, подъема - 45 мин.

При подъеме насосного агрегата из скважины всасывающий патрубок выходит из пакера и дает возможность захлопнуться тарельчатому клапану. Это позволяет в фонтанных и полуфонтанных скважинах спускать и поднимать насосный агрегат без предварительного глушения скважины.

Число ступеней в насосах 123 (УЭЦНБ5А-250-1050), 95 (УЭЦНБ6-250-800) и 165 (УЭЦНБ5-160-1100).

Таким образом, за счет увеличения диаметра рабочих колес напор, развиваемый одной ступенью, составляет 8,54; 8,42 и 6,7 м. Это почти в два раза больше, чем у насосов обычной компоновки. Мощности двигателей 46 кВт. Максимальный к. п. д. насосов - 0,65.

В качестве примера на рисунке 8 приведены рабочие характеристики насоса УЭЦНБ5А-250-1050. Для этого насоса рекомендуется рабочая область: подача Q = 180 - 300 м 3 /сут, напор Н = 1150 - 780 м. Масса насоса в сборе (без кабеля) 860 кг.

Рисунок 8. Рабочие характеристики погружного центробежного насоса ЭЦНБ5А 250-1050, спускаемого на кабеле канате: Н - напорная характеристика; N - потребляемая мощность; η - коэффициент полезного действия

2.5 Определение глубины подвески ПЦЭН

Глубина подвески насоса определяется:

1) глубиной динамического уровня жидкости в скважине Н д при отборе заданного количества жидкости;

2) глубиной погружения ПЦЭН под динамический уровень Н п, минимально необходимой для обеспечения нормальной работы насоса;

3) противодавлением на устье скважины Р у, которое необходимо преодолеть;

4) потерями напора на преодоление сил трения в НКТ при движении потока h тр;

5) работой выделяющегося из жидкости газа Н г, уменьшающего необходимый суммарный напор. Таким образом, можно записать:

(1)

По существу все слагаемые в (1) зависят от отбора жидкости из скважины.

Глубина динамического уровня определяется из уравнения притока или по индикаторной кривой.

Если уравнение притока известно

(2)

то, решая его относительно давления на забое Р с и приведя это давление в столб жидкости получим:

(3)

(4)

Или. (5)

Откуда. (6)

где р ср - средняя плотность столба жидкости в скважине от забоя до уровня; h - высота столба жидкости от забоя до динамического уровня по вертикали.

Вычитая h из глубины скважины (до середины интервала перфорации) Н с, получим глубину динамического уровня Н д от устья

Если скважины наклонны и φ 1 - средний угол наклона относительно вертикали на участке от забоя до уровня, а φ 2 - средний угол наклона относительно вертикали на участке от уровня до устья, то необходимо внести поправки на кривизну скважины.

С учетом кривизны искомое Н д будет равно

(8)

Здесь Н с - глубина скважины, измеренная вдоль ее оси.

Величина Н п - погружение под динамический уровень, при наличии газа определяется сложно. Об этом будет сказано несколько дальше. Как правило, Н п принимается таким, чтобы на приеме ПЦЭН обеспечить за счет давления столба жидкости газосодержание β потока, не превышающее 0,15 - 0,25. В большинстве случаев это соответствует 150 - 300 м.

Величина P y /ρg есть устьевое давление, выраженное в метрах столба жидкости плотностью ρ. Если продукция скважины обводнена и n - доля воды в единице объема продукции скважины, то плотность жидкости определяется как средневзвешенная

Здесь ρ н, ρ н - плотности нефти и воды.

Величина Р у зависит от системы нефтегазосбора, удаленности данной скважины от сепарационных пунктов и в некоторых случаях может составлять значительную величину.

Величина h тр рассчитывается по обычной формуле трубной гидравлики

(10)

где С - линейная скорость потока, м/с,

(11)

Здесь Q H и Q B - дебит товарной нефти и воды, м 3 /сут; b Н и b В - объемные коэффициенты нефти и воды для средних термодинамических условий, существующих в НКТ; f - площадь сечения нкт.

Как правило, h тр - малая величина и составляет примерно 20 - 40 м.

Величину Н г можно определить достаточно точно. Однако такой расчет сложный и, как правило, проводится на ЭВМ.

Приведем упрощенный расчет процесса движения ГЖС в НКТ. На выкиде насоса жидкость содержит в себе растворенный газ. При снижении давления газ выделяется и способствует подъему жидкости, снижая тем самым необходимый напор на величину Н г. По этой причине в уравнение Н г входит с отрицательным знаком.

Величину Н г можно приближенно определить по формуле, следующей из термодинамики идеальных газов, подобно тому, как это может быть сделано при учете работы газа в НКТ в скважине, оборудованной ШСН.

Однако, при работе ПЦЭН для учета большей производительности по сравнению с ШСН и меньших потерь скольжения можно рекомендовать более высокие значения коэффициента полезного действия для оценки эффективности работы газа.

При добыче чистой нефти η = 0,8;

При обводненной нефти 0,2 < n < 0,5 η = 0,65;

При сильно обводненной нефти 0,5 < n < 0,9 η = 0,5;

При наличии фактических замеров давления на выкиде ЭЦН величина η может быть уточнена.

Для согласования H(Q) характеристики ЭЦН с условиями скважины строится так называемая напорная характеристика скважины (рисунок 9) в зависимости от ее дебита.

(12)

На рисунке 9 показаны кривые изменения слагаемых в уравнении от дебита скважины и определяющих результирующую напорную характеристику скважины Н скв (2).

Рисунок 9. Напорные характеристики скважины:

1 - глубина (от устья) динамического уровня, 2 - необходимый напор с учетом давления на устье, 3 - необходимый напор с учетом сил трения, 4 - результирующий напор с учетом «газлифтного эффекта»

Линия 1 - зависимость Н д (2), определяемая по формулам, приведённым выше и строится по точкам для различных произвольно выбранных Q. Очевидно, при Q = 0 Н Д = Н СТ, т. е. динамический уровень совпадает со статическим. Прибавляя к Н д величину буферного давления, выраженного в м столба жидкости (P y /ρg), получим линию 2 - зависимость этих двух слагаемых от дебита скважины. Вычисляя по формуле для разных Q величину h ТР и прибавляя вычисленные h ТР к ординатам линии 2 получим линию 3 - зависимость первых трех слагаемых от дебита скважины. Вычисляя по формуле величину Н г и вычитая ее значение от ординат линии 3, получим результирующую линию 4, называемую напорной характеристикой скважины. На напорную характеристику скважины накладывается H(Q) - характеристика насоса для отыскания точки их пересечения, определяющей такой дебит скважины, который будет равен подаче. ПЦЭН при совместной работе насоса и скважины (рисунок 10).

Точка А - пересечение характеристик скважины (рисунок 11, кривая 1) и ПЦЭН (рисунок 11, кривая 2). Абсцисса точки А дает дебит скважины при совместной работе скважины и насоса, а ордината - напор Н, развиваемый насосом.

Рисунок 10. Согласование напорной характеристики скважины (1) с H(Q), характеристикой ПЦЭН (2), 3 - линия к. п. д.

Рисунок 11. Согласование напорной характеристики скважины и ПЦЭН путем снятия ступеней

В некоторых случаях для согласования характеристики скважины и ПЦЭН повышают противодавление на устье скважины с помощью штуцера или снимают лишние рабочие ступени в насосе и заменяют их направляющими вкладышами (рисунок 12).

Как видим, точка А пересечения характеристик получилась в этом случае за пределами заштрихованной области. Желая обеспечить работу насоса на режиме η max (точка Д), находим подачу насоса (дебит скважины) Q CKB , соответствующую этому режиму. Напор, развиваемый насосом при подаче Q CKB на режиме η max , определяется точкой В. В действительности при этих условиях работы необходимый напор определится точкой С.

Разница ВС = ΔН есть избыточный напор. В этом случае можно повысить давление на устье скважины на ΔР = ΔH · p · g установкой штуцера или снять часть рабочих ступеней насоса и заменить их вкладышами. Число снимаемых ступеней насоса определяется из простого соотношения:

Здесь Z o - общее число ступеней в насосе; Н о - напор, развиваемый насосом при полном числе ступеней.

С энергетической точки зрения штудирование на устье для согласования характеристик невыгодно, так как приводит к пропорциональному снижению к. п. д. установки. Снятие ступеней позволяет сохранить к. п. д. на прежнем уровне или даже несколько повысить его. Однако разобрать насос и заменить рабочие ступени вкладышами можно лишь в специализированных цехах.

При описанном выше согласовании характеристик скважины насоса необходимо, чтобы H(Q) характеристика ПЦЭН соответствовала действительной характеристике при его работе на скважинной жидкости определенной вязкости и при определенном газосодержании на приеме. Паспортная характеристика H(Q) определяется при работе насоса на воде и, как правило, является завышенной. Поэтому важно иметь действительную характеристику ПЦЭН, прежде чем согласовывать её с характеристикой скважины. Наиболее надежный метод получения действительной характеристики насоса - это его стендовые испытания на скважинной жидкости при заданном проценте обводненности.

Определение глубины подвески ПЦЭН с помощью кривых распределения давления.

Глубина подвески насоса и условия работы ЭЦЭН как на приеме, так и на его выкиде довольно просто определяется с помощью кривых распределения давления вдоль ствола скважины и НКТ. Предполагается, что методы построения кривых распределения давления Р(х) уже известны из общей теории движения газожидкостных смесей в НКТ.

Если дебит задан, то из формулы (или по индикаторной линии) определяется забойное давление Р с, соответствующее этому дебиту. От точки Р = Р с строится график распределения давления (по шагам) Р(х) по схеме «снизу вверх». Кривая Р(х) строится для заданного дебита Q, газового фактора Г о и прочих данных, таких как плотность жидкости, газа, растворимость газа, температура, вязкость жидкости и др., учитывая при этом, что от забоя газожидкостная смесь движется по всему сечению обсадной колонны.

Рисунок 12. Определение глубины подвески ПЦЭН и условий его работы с помощью построения кривых распределения давления: 1 - Р(х) - построенная от точки Рс; 2 - р(х) - кривая распределения газосодержания; 3 - Р(х), построенная от точки Ру; ΔР - перепад давлений, развиваемый ПЦЭН

На рисунке 12 показана линия распределения давления Р(х) (линия 7), построенная снизу вверх от точки с координатами Р с, Н.

В процессе вычисления по шагам значений Р и х в качестве промежуточной величины для каждого шага получаются значения расходной газонасыщенности р. По этим данным, начиная с забоя, можно построить новую кривую р(х) (рисунок 12, кривая 2). При забойном давлении, превышающем давление насыщения Р с > Р нас, линия β(х) будет иметь своим началом точку, лежащую на оси ординат выше забоя, т. е. на той глубине, где давление в стволе скважины будет равно или меньше Р нас.

При Р с < Р нас свободный газ будет присутствовать на забое и поэтому функция β(х) при х = Н уже будет иметь некоторое положительное значение. Абсцисса точки А будет соответствовать начальной газонасыщенности β на забое (х = Н).

При уменьшении х β будет возрастать в результате уменьшения давления.

Построение кривой Р(х) должно быть продолжено до пересечения этой линии 1 с осью ординат (точка б).

Выполнив описанные построения, т. е. построив линии 1 и 2 от забоя скважины, приступают к построению кривой распределения давления Р(х) в НКТ от устья скважины, начиная от точки х = 0 Р = Р у, по схеме «сверху вниз» по шагам по любой методике и в частности по методике, описанной в общей теории движения газожидкостных смесей в трубах (глава 7) Вычисление производится для заданного дебита Q, того же газового фактора Г о и других данных, необходимых для расчета.

Однако в этом случае кривая Р(х) рассчитывается для движения ГЖС по НКТ, а не по обсадной колонне, как и предыдущем случае.

На рисунке 12 функция Р(х) для НКТ, построенная сверху вниз, показана линией 3. Линия 3 должна быть продолжена вниз либо до забоя, либо до таких значений х, при которых газонасыщенность β становится достаточно малой (4 - 5%) или даже равной нулю.

Поле, лежащее между линиями 1 и 3 и ограниченное горизонтальными линиями I - I и II - II, определяет область возможных условий работы ПЦЭН и глубины его подвески. Расстояние по горизонтали между линиями 1 и 3 в определенное масштабе определяет перепад давлений ΔР, который должен сообщить потоку насос, чтобы скважина работала с заданным дебитом Q, забойным давлением Р с и устьевым давлением Р у.

Кривые на рисунке 12 могут быть дополнены кривыми распределения температур t(x) от забоя до глубины подвески насоса и от устья также до насоса с учетом скачка температуры (расстояние в - е) на глубине подвески ПЦЭН, происходящего от тепловой энергии, выделяемой двигателем и насосом. Этот температурный скачок можно определить, приравнивая потери механической энергии в насосе и электродвигателе к приращению тепловой энергии потока. Полагая, что переход механической энергии в тепловую совершается без потерь в окружающую среду, можно определить приращение температуры жидкости в насосном агрегате.

(14)

Здесь с - удельная массовая теплоемкость жидкости, Дж/кг-°С; η н и η д - к. п.д. насоса и двигателя соответственно. Тогда температура жидкости, покидающей насос, будет равна

t = t пр + ΔР (15)

где t пр - температура жидкости на приеме насоса.

При отклонении режима работы ПЦЭН от оптимального к. п. д. будет уменьшаться и нагрев жидкости будет увеличиваться.

Для того чтобы выбрать типоразмер ПЦЭН, необходимо знать дебит и напор.

При построении кривых Р(х) (рисунок) дебит должен быть задан. Перепад давлений на выкиде и приеме насоса при любой глубине его спуска определяется как расстояние по горизонтали от линии 1 до линии 3. Этот перепад давлений необходимо перевести в напор, зная среднюю плотность жидкости ρ в насосе. Тогда напор будет

Плотность жидкости ρ при обводненной продукции скважины определяется как средневзвешенная с учетом плотностей нефти и воды при термодинамических условиях насоса.

По данным испытаний ПЦЭН при работе на газированной жидкости установлено, что при газосодержании на приеме насоса 0 < β пр < 5 - 7% напорная характеристика практически не изменяется. При β пр > 5 - 7 % напорные характеристики ухудшаются и в расчетный напор необходимо вносить поправки. При β пр, доходящих до 25 - 30%, происходит срыв подачи насоса. Вспомогательная кривая Р(х) (рисунок 12, линия 2) позволяет сразу определять газосодержание на приеме насоса при различной глубине его спуска.

Определенные по графикам подача и необходимый напор должны соответствовать выбранному типоразмеру ПЦЭН при работе его на оптимальном или рекомендованных режимах.

3. Подбор погружного центробежного насоса

Подобрать погружной центробежный насос для форсированного отбора жидкости.

Глубина скважины Н скв = 450 м.

Статический уровень считается от устья h s = 195 м.

Допустимый период давления ΔР = 15 атм.

Коэффициент продуктивности К = 80 м 2 /сут атм.

Жидкость состоит из воды с 27 % нефти γ ж = 1.

Показатель степени в уравнение притока жидкости n = 1.

Диаметр обводной колонны 300 мм.

Свободного газа в откачиваемой скважине нет, так как он отбирается из межтрубного пространства вакуумом.

Определим расстояние от устья скважины до динамического уровня. Перепад давления, выраженный в метрах столба жидкости

ΔР = 15 атм = 15 х 10 = 150 м.

Расстояние динамического уровня:

h α = h s + ΔР = 195 + 150 = 345 м (17)

Найдём требующуюся производительность насоса из давления притока:

Q = КΔР = 80 х 15 – 1200 м 3 /сут (18)

Для лучшей работы насоса будем эксплуатировать его с некоторым периодом подбора насоса на 20 м под динамический уровень жидкости.

Ввиду значительного дебита принимаем диаметр подъёмных труб и выкидной линии равным 100 мм (4"").

Напор насоса в рабочей области характеристики должен обеспечить следующее условие:

Н Н ≥ Н О + h T + h" Т (19)

где: Н Н – требующийся напор насоса в м;

Н О – расстояние от устья скважины до динамического уровня, т.е. высота подъёма жидкости в м;

h T - потери напора на трение в насосных трубах, в м;

h" Т – напор, требуемый на преодоление сопротивлений в выкидной линии на поверхности, в м.

Вывод диаметра трубопровода считается правильным, если напора по всей его длине от насоса до приёмного резервуара не превышает 6-8 % от общего напора. Общая длина трубопровода

L = H 0 +1=345 + 55 = 400 м (20)

Потерю напора для трубопровода рассчитывается по формуле:

h T + h" Т = λ/dv 2 /2g (21)

где: λ ≈ 0,035 – коэффициент сопротивления

g = 9,81 м/сек - ускорение силы тяжести

V = Q/F = 1200 х 4/86400 х 3,14 х 0,105 2 = 1,61 м/сек скорость движения жидкости

F = π/4 х d 2 = 3,14/4 х 0,105 2 – площадь сечения 100 мм трубы.

h T + h" Т = 0,035 х 400/0,105 х 1,61/2 х 9,8 = 17,6 м. (22)

Потребный напор насоса

Н Н = Н О + h T + h" Т = 345 + 17,6 = 363 м (23)

Проверим правильность выбора 100 мм (4"") труб.

h T + h" Т / Н Н х 100 = 17,6 х 100/363 = 48 % < 6 % (24)

Условие относительно диаметра трубопровода соблюдается, следовательно, 100 мм трубы выбраны правильно.

По напору и производительности подбираем подходящий насос. Наиболее удовлетворяющим является агрегат под маркой 18-К-10, что означает: насос состоит из 18 ступеней, мотор его имеет мощность 10х20 = 200 л.с. = 135,4 кВт.

При питании током (60 периодов в секунду) ротор мотора на стенде даёт n 1 = 3600 об/мин и насос развивает производительность до Q = 1420 м 3 /сут.

Пересчитываем параметры выбранного агрегата 18-К-10 на нестандартную частоту переменного тока – 50 периодов в минуту: n = 3600 х 50/60 = 300 об/мин.

Для центробежных насосов производительности относятся как числа оборотов Q = n/n 1 , Q = 3000/3600 х 1420 = 1183 м 3 /сут.

Так как напоры относятся как квадраты чисел оборотов, то при n = 3000 об/мин насос обеспечит напор.

Н" Н = n 2 /n 1 х 427 = 3000/3600 х 427 = 297 м (25)

Чтобы получить требуемый номер Н Н = 363 м, надо увеличить число ступеней насоса.

Напор, развиваемый одной ступенью насоса равен n = 297/18 = 16,5 м. Чтобы иметь напор Н Н = 363 м, требуется ступеней х = 363/16,5 = 22 ступеней. С небольшим запасом возьмём 23 ступеней, тогда марка нашего насоса будет 23-К-10.

Напор приспособления насосов к индивидуальным условиям в каждой скважине рекомендуется инструкцией.

Рабочая мочка с производительностью 1200 м 3 /сутки находится на пересечении наружной кривой и кривой характеристики трубопровода. Продолжив перпендикуляр вверх, найдём значение КПД агрегата η = 0,44: cosφ = 0,83 электромотора. По этим значениям проверим мощность, потребляемую электродвигателем агрегата из сети переменного тока N = Q НН х 1000/86400 х 102 η х cosφ = 1200 х 363 х 1000/86400 х 102 х 0,44 х 0,83 = 135,4 кВт. Иначе говоря, электродвигатель агрегата будет мощностью загружен.

4. Охрана труда

На предприятиях составляется и утверждается главным инженером график проведения проверки герметичности фланцевых соединений, арматуры и других источников возможных выделений сероводорода.

Для перекачки сероводородсодержащих сред должны использоваться насосы с двойным торцовым уплотнением или с электромагнитными муфтами.

Сточные воды установок подготовки нефти, газа и газоконденсата должны подвергаться очистке, а при содержании сероводорода и других вредных веществ выше ПДК – нейтрализации.

До вскрытия и разгерметизации технологического оборудования необходимо осуществлять мероприятия по дезактивации пирофорных отложений.

Перед осмотром и ремонтом, ёмкости и аппараты должны быть пропарены и промыты водой для предотвращения самовозгорания природных отложений. По дезактивации пирофорных соединений должны осуществляться мероприятия с применением пенных систем на основе ПАВ либо других методов, отмывающих системы аппаратов от этих соединений.

Во избежание самовозгорания природных отложений, при ремонтных работах, все узлы и детали технологического оборудования должны быть смочены техническими моющими составами (ТМС).

При наличии на объектах добычи газо- и продукта с большим геометрическим объёмом, необходимо секционировать их путём автоматических задвижек, обеспечивающих наличие в каждой секции при нормальном рабочем режиме не более 2000 – 4000 м 3 сероводорода.

На установках в помещениях и на промплощадках, где возможно выделение сероводорода в воздух рабочей зоны, должен осуществляться постоянный контроль воздушной среды и сигнализации опасных концентраций сероводорода.

Место установки датчиков стационарных автоматических газосигнализаторов определяется проектом обустройства месторождения с учётом плотности газов, параметров изменяемого оборудования, его размещения и рекомендации поставщиков.

Контроль за состоянием воздушной среды на территории промысловых объектов должен быть автоматическим с выводом датчиков на диспетчерский пункт.

Замеры концентрации сероводорода газоанализаторами на объекте должны проводиться по графику предприятия, а в аварийных ситуациях – газоспасательной службой с занесением результатов в журнал.

Заключение

Установки погружных центробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти из скважин нашли широкое применение на скважинах с большим дебитом, так насос и электродвигатель подобрать под любую большую производительность не представляет большего труда.

Промышленность России выпускает насосы с широким диапозоном производительности, тем более что, производительность и высоту подъёма жидкости от забоя на поверхность можно регулировать меняя число секций насоса.

Использование центробежных насосов возможно при различных величинах подач и напоров по причине «гибкости» характеристики, однако практически подача насоса должна находиться внутри «рабочей части» или «рабочей зоны» характеристики насоса. Эти рабочие части характеристики должны обеспечивать наиболее экономичные режимы эксплуатации установок и минимальный износ деталей насосов.

Компания «Борец» производит полнокомплектные установки погружных электроцентробежных насосов различных вариантов комплектации, отвечающие мировым стандартам, предназначенные для эксплуатации в любых условиях, в том числе в осложнённых с повышенным содержанием мехпримесей, газосодержания и температуры перекачиваемой жидкости, рекомендуется для скважин с высоким газовым фактором и нестабильным динамическим уровнем, успешно противостоят отложению солей.

Список литературы

1. Абдулин Ф.С. Добыча нефти и газа: - М.: Недра, 1983. - С.140

2. Актабиев Э.В., Атаев О.А. Сооружения компрессорных и нефтеперекачивающих станций магистральных трубопроводов: - М.: Недра, 1989. – С.290

3. Алиев Б.М. Машины и механизмы для добычи нефти: - М.: Недра, 1989. – С.232

4. Алиева Л. Г., Алдашкин Ф. И. Бухгалтерский учет в нефтяной и газовой промышленности: - М.: Тема, 2003. – С.134

5. Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. и др. Сооружение и ремонт газонефтепроводов: - М.: Недра, 1992. – С.321

6. Бородавкин П.П., Зинкевич А.М. Капитальный ремонт магистральных трубопроводов: - М.: Недра, 1998. – С.149

7. Бухаленко Е.И. и др. Монтаж и обслуживание нефтепромыслового оборудования: - М.: Недра, 1994. – С.195

8. Бухаленко Е.И. Нефтепромышленное оборудование: - М.: Недра, 1990. – С.200

9. Бухаленко Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию: - М.: Недра, 1990. – С.120

10. Вирнавский А.С. Вопросы эксплуатации нефтяных скважин: - М.: Недра, 1997. - С.248

11. Марицкий Е.Е., Миталев И.А. Нефтяное оборудование. Т. 2: – М.: Гипронефтемаш, 1990. – С.103

12. Марков А.А. Справочник по добыче нефти и газа: - М.: Недра, 1989. – С.119

13. Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважных насосных установок: - М.: Недра, 1987. – С.126

14. Михайлов К.Ф. Справочник механика нефтепромыслов: - М.: Гостехиздание, 1995. – С.178

15. Мищенко Р.И. Нефтепромысловые машины и механизмы: - М.: Гостехиздание, 1984. - С.254

16. Молчанов А.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы: - М.: Недра, 1985. – С.184

17. Муравьёв В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин: - М.: Недра, 1989. - С. 260

18. Овчинников В.А. Нефтяное оборудование, т.II: - М.: ВННи нефтемашин, 1993. – С.213

19. Раабен А.А. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования: - М.: Недра, 1987. - С.180

20. Руденко М.Ф. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений: - М.: Труды МИНХ и ГТ, 1995. – С.136