ما هو UES في صناعة النفط؟ مضخة ESP لجهاز صناعة النفط. ما هو الويتزن وبماذا يؤكل؟ دليل المشغل. مضخة الطرد المركزي الغاطسة

الشكل 1: تركيب مضخة الطرد المركزي

يتكون تركيب المضخة الكهربائية الغاطسة بالطرد المركزي من:

1 المعوض

المعوض هو جزء من درع هيدروليكي مصمم لحماية المحركات الكهربائية الغاطسة المملوءة بالزيت من اختراق مائع التكوين إلى تجويفها الداخلي، وتعويض تسرب الزيت والتغيرات الحرارية في حجمه أثناء تشغيل المحرك الكهربائي وتوقفاته. يحتوي المعوض على جهاز للاتصال التلقائي مع تجويف المحرك الكهربائي.

يتم تثبيت المعوض في الجزء السفلي من المحرك الغاطس.

2 محرك كهربائي غاطس SED

يتم استخدام محرك كهربائي غاطس غير متزامن لقيادة مضخة طرد مركزي كهربائية ويتكون من الدوار والجزء الثابت والرأس والقاعدة ووحدة الإدخال الحالية.

يمتلئ التجويف الداخلي للمحرك بالزيت. يقع فلتر الزيت في الجزء السفلي من المحرك.

المحرك الكهربائي الغاطس مزود بحماية هيدروليكية (واقي، معوض) لمنع سائل التكوين من اختراق المحرك وتسرب الزيت من المحرك.

للحصول على تبريد فعال للمحرك، يلزم تدفق مستمر للسائل في المساحة الحلقية بين غلافه والجدران الداخلية. التشغيليةأعمدة.

تتوفر المحركات الكهربائية الغاطسة بأبعاد مختلفة القوة والعرضية، مما يسمح لك باختيار المحرك الأمثل لتشغيل مضخة معينة.

3 حامي

الواقي هو جزء من الحماية الهيدروليكية المصممة لحماية المحركات الكهربائية الغاطسة المملوءة بالزيت من اختراق سائل التكوين إلى تجويفها الداخلي، لتعويض تسرب الزيت والتغيرات الحرارية في حجمه أثناء تشغيل المحرك الكهربائي وتوقفاته.

يحتوي الحامي على غشاءين مرنين (علوي وسفلي)، بسبب التشوه الذي يتم تعويض التغيرات في حجم الزيت في المحرك الكهربائي.

يتم تثبيت الحامي في الجزء العلوي من المحرك الكهربائي الغاطس بين المحرك وفاصل الغاز (أو وحدة استقبال المضخة في حالة عدم وجود فاصل الغاز).

الطرد المركزي فاصل الغاز

في عمليةيتم ضخ الآبار ذات المحتوى العالي من الغاز زيتللحد من الآثار الضارة للحرة غازلتشغيل ESP في تخطيط تحت الأرض معداتتشمل وحدة إضافية - فاصل الغاز.

عند العمل فصل الغازينقسم التدفق إلى سائل و غازالمرحلة في براميل الفصل تحت تأثير قوة الطرد المركزي. وبنفس الوقت انفصلت غازيتم توجيهه إلى الحلقة، ويتم توفير السائل المنزوع من الغاز إلى مدخل المضخة.

باستخدام فعالة فاصل الغازيسمح بالتشغيل المستدام لمنشآت ESP في الآبار حيث يكون المحتوى الحجمي مجانيًا غازعند مدخل المضخة يتجاوز بشكل ملحوظ 30٪.

في الآبار حيث المدخلات الحجمية محتوى الغازأقل من 30% (على سبيل المثال، في الآبار ذات المياه العالية) لا يلاحظ أي تأثير ضار للغاز على تشغيل المضخة وليس هناك حاجة لاستخدام فاصل الغاز.

فاصل الغازمثبتة بين واقي الحماية الهيدروليكي والقسم السفلي من ESP.

مضخة طرد مركزي كهربائية متعددة الأقسام ومتعددة المراحل

تتكون مضخة الطرد المركزي الكهربائية الغاطسة PECN عمومًا من عدة أقسام نمطية، يصل طولها إلى عدة أمتار.

يتضمن كل قسم عددًا كبيرًا (يصل إلى 100 أو أكثر) من الخطوات. تتكون مرحلة عمل المضخة من دافعة وريشة توجيه (انظر الشكل) وهي مصممة لتدفق معين.

يتم الحصول على رأس المضخة المطلوبة من خلال الجمع بين العدد المطلوب من المراحل. عندما تعمل المضخة، يزداد الضغط فيها تدريجيًا على طولها.

إذا لم يكن هناك غاطسة في التخطيط معدات فصل الغازالمضخة مجهزة بوحدة إدخال. عند الاستخدام فاصل الغازليست هناك حاجة لوحدة الإدخال.

اعتمادا على الأبعاد العرضية، يتم تصنيع المضخات في ثلاث مجموعات: 5.5A و 6 (123.7، 130 و 148.3 ملم، على التوالي). المضخات الأكثر شيوعًا هي المجموعتان 5 و5A.

عند ضخ سائل يحتوي على نسبة عالية (> 30%) من المادة الحرة غازتنخفض كفاءة المضخة بشكل حاد، مما قد يؤدي إلى انهيار (إيقاف إمداد التثبيت.

فحص الصمام

تم تصميم صمام الفحص لمنع الدوران العكسي (التوربيني) لدفاعات المضخة تحت تأثير عمود السائل في خط أنابيب الضغط عند إيقاف المضخة وتسهيل بدء التشغيل اللاحق، ويتم استخدامه لقص سلسلة الأنابيب بعد خفض التثبيت في البئر.

يتكون صمام الفحص من جسم 1، ومقعد مغلف بالمطاط 2، حيث ترتكز اللوحة 3 على اللوحة التي لديها القدرة على التحرك بشكل محوري في غلاف التوجيه 4.

تحت تأثير تدفق السائل الذي يتم ضخه، ترتفع اللوحة، وبالتالي يتم فتح الصمام. عندما تتوقف المضخة، تنخفض اللوحة على المقعد تحت تأثير عمود السائل في خط أنابيب الضغط ويغلق الصمام. يتم تثبيت صمام الفحص بين الجزء العلوي من المضخة وصمام الصرف. أثناء النقل، يتم إغلاق صمام عدم الرجوع بالغطاءين 5 و6

صمام الصرف

تم تصميم صمام الصرف لتصريف السائل من الأنبوب عند رفع المضخة من البئر.

يتكون صمام الصرف من جسم 1 مع تركيب 2 مثبت به، وهو محكم الغلق بحلقة مطاطية 3.

قبل رفع المضخة من البئر، يتم هدم (كسر) نهاية التركيب الموجود في التجويف الداخلي للصمام عن طريق إسقاط أداة خاصة في البئر، ويتدفق السائل من سلسلة الأنابيب عبر الفتحة في المناسب في مساحة الأنابيب.

يتم تثبيت صمام الصرف بين صمام الفحص وسلسلة الأنابيب.

أثناء النقل، يتم إغلاق صمام الصرف بالغطاءين 4 و5.

خط الكابل

تم تصميم خط الكابل لتزويد التيار الكهربائي المتردد من السطح إلى المحرك الغاطس للتركيب.

يتكون خط الكابل من كابل رئيسي (مسطح أو مستدير) وكابل تمديد مسطح متصل به بواسطة أداة توصيل دخول الكابل.

يتم توصيل الكابل الرئيسي بهلام التمديد باستخدام وصلة توصيل من قطعة واحدة. يمكن أيضًا استخدام التوصيلات لتوصيل أجزاء من الكابل الرئيسي للحصول على الطول المطلوب.

يتميز كابل التمديد بأبعاد خارجية أقل مقارنة بالكابل الرئيسي.

تضمن وصلة دخول الكابل توصيلًا محكمًا للكابل بالمحرك.

اعتمادًا على درجة الحرارة وقوة الوسط الذي يتم ضخه، يتم إنتاج كابلات بدرجات متفاوتة من العزل. الكابلات الحديثة قادرة على العمل في درجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية وفولتية تصل إلى 4000 فولت.

محطة التحكم

توفر محطة التحكم الطاقة وتتحكم في تشغيل الوحدة الغاطسة وتحميها من ظروف التشغيل غير الطبيعية.

يمكن أن تكون محطات التحكم الحديثة مجهزةمحولات الثايرستور للتحكم المستمر في سرعة دوران عمود المضخة، مما يسمح لك بتنظيم تدفق وضغط التثبيت بسلاسة، وضمان بدء التشغيل الناعم (بدون الرجيج) للمحرك بعد إيقاف التشغيل.

توفر محطة التحكم التحكم والإشارة والتسجيل لمعلمات التشغيل الرئيسية للتركيب، وإيقاف تشغيل المحرك الكهربائي في حالة التحميل الزائد/الحمل الزائد، وانخفاض مقاومة العزل، وما إلى ذلك.

محول

تم تصميم المحول لتشغيل المحركات الكهربائية الغاطسة من شبكة تيار متردد بجهد 380 أو 6000 فولت.

يتم إنتاج المحولات مملوءة بالزيت وجافة (بدون زيت تبريد) بقدرة مقدرة تتراوح من 40 إلى 400 كيلو فولت أمبير.

رموز التثبيت هي كما يلي: يشير الحرف الأول "U".
التثبيت ، إذا كان هناك رقم بعده ، فإنه يشير إلى الرقم التسلسلي للتحديث ، "E" - مدفوع بمحرك كهربائي ، "C" - مضخة طرد مركزي ، "N" - زيت. يشير الرقم التالي والحرف "A" إلى مجموعة الحجم الشرطي، وتشير الأرقام اللاحقة المكتوبة من خلال شرطة إلى التدفق الاسمي (م 3 / يوم)، والضغط الاسمي (م) عند التدفق الاسمي.

مجموعات الحجم التقليدية
الإعدادات هي كما يلي:

المجموعة 5 - ل عملية
الآبار ذات القطر الداخلي التشغيليةأعمدة
لا يقل عن 127.7 ملم؛

· المجموعة 5A - لا تقل عن 130 مم؛

· المجموعة 6 - لا تقل عن 144.3 ملم؛

· المجموعة 6 أ - لا تقل عن 148.3 ملم.

في تسميات الوحدات المزودة بمضخات ذات مقاومة تآكل متزايدة، تتم إضافة الحرف I، ومع مضخات ذات مقاومة متزايدة للتآكل - الحرف K.

يتطلب أكثر من 60% من آبار إنتاج النفط شكلاً من أشكال تكنولوجيا الرفع الاصطناعي لإنتاج احتياطيات قابلة للاستخراج تم تحديدها مبدئيًا. من بين ما يقرب من 832.000 بئر رفع اصطناعي في العالم، تم أو يتم إنتاج ما يقرب من 14 بالمائة منها باستخدام إسب.

تعد طرق الإنتاج الآلية جزءًا لا يتجزأ من تشغيل الآبار، خاصة في الحقول المتأخرة حيث لا تتمتع التكوينات الإنتاجية بالضغط الكافي لرفع النفط إلى رأس البئر. بالإضافة إلى استمرار انخفاض معدلات إنتاج الغاز والنفط وزيادة معدلات إنتاج المياه، خاصة في التكوينات المضغوطة بالماء، قد يبدأ منتج النفط في استخدام الغمر المائي، وهي طريقة لتعزيز استخلاص النفط حيث يتم حقن الماء في التكوين من خلال الماء. بئر الحقن لنقل الهيدروكربونات إلى آبار أخرى.

في الوقت نفسه، مع مرور الوقت، سيستمر معدل تدفق النفط في البئر في الانخفاض، وسيزداد معدل تدفق المياه. ونتيجة لذلك، فإن وقت الضخ، على سبيل المثال، لآلة الضخ يزداد حتى تعمل المضخة أربع وعشرين ساعة في اليوم. في هذا الوقت، الطريقة الأكثر عملية لزيادة الإنتاج هي تركيب مضخة بسعة أعلى.

أحد الخيارات القابلة للتطبيق، خاصة بالنسبة لعمليات الفيضانات ذات الحجم الكبير، هو مضخة غاطسة تعمل بالكهرباء. أنظمة ESPقد يكون الخيار الأفضل للآبار ذات الإنتاجية العالية حيث انخفضت مستويات الإنتاج وهناك حاجة إلى زيادته. هذه المهمة ذات صلة بالعديد من المجالات في الاتحاد الروسي وبلدان رابطة الدول المستقلة. يمكن لأنظمة رفع الغاز القديمة في ظروف الري الشديد أن تعمل عند ضغوط أقل وتوفر مجموعة أكثر اكتمالاً من احتياطيات النفط القابلة للاستخراج إذا تم إنفاق الأموال على تحويل هذه الآبار إلى مرسبات كهروستاتيكية.

لجميع أنظمة الرفع الصناعي مضخات الطرد المركزي الكهربائية (ECP)توفير أكبر عائد على أعمق الآبار، ولكن في الوقت نفسه يتطلب استخدامها إصلاحات أكثر تكرارا وزيادة مقابلة في التكاليف. بالإضافة إلى ذلك، توفر المرسبات الكهروستاتيكية أداءً فائقًا في البيئات المشبعة بالغاز والماء. ويوجد الغاز والماء بشكل طبيعي في النفط الخام بكميات كبيرة. لتتمكن من ضخ النفط عند رأس البئر، من الضروري فصل الغاز والماء عنه. يمكن أن يتسبب محتواها العالي في حدوث أقفال غازية في آلية المضخة، الأمر الذي سيؤدي إلى انخفاض كبير في الإنتاجية وسيتطلب إزالة سلسلة الأنابيب بالكامل من البئر وإعادة تعبئتها.

تكنولوجيا مضخة الطرد المركزي الكهربائية

في معظم حقول النفط، خلال مرحلة الإنتاج، يتم استخدام مضخات أسفل البئر التي تعمل بالكهرباء لضخ النفط في رأس البئر. تتضمن المضخة عادةً أقسامًا متعددة لمضخة الطرد المركزي في سلسلة، والتي يمكن تهيئتها لتلبية معلمات حفرة البئر المحددة لتطبيق معين. مضخات الطرد المركزي الكهربائية (ECPs) هي طريقة شائعة للرفع الاصطناعي، وتوفر مجموعة واسعة من الأحجام والقدرات. تُستخدم مضخات الطرد المركزي الكهربائية عادةً في الحقول القديمة ذات المحتوى المائي العالي (نسبة الماء إلى الزيت العالية).

توفر مضخات ESP إنتاجًا اقتصاديًا من خلال تعزيز استخلاص النفط في هذه الحقول ذات الإنتاج المنخفض. تعتبر عمليات الاستكمال المجهزة بـ ESP وسيلة بديلة للتشغيل الميكانيكي للآبار ذات الضغوط المنخفضة في قاع البئر. تعتبر عمليات استكمال الآبار المجهزة بالمرسبات الكهروستاتيكية هي الطريقة الأكثر فعالية لتشغيل الآبار ذات الإنتاجية العالية. عند استخدام المرسبات الكهروستاتيكية كبيرة الحجم، تم الحصول على معدلات تدفق تصل إلى 90,000 برميل (14,500 م3) من السائل يوميًا.

مكونات ESP

يتكون نظام ESP من عدة مكونات تقوم بتدوير مضخات الطرد المركزي المتصلة على التوالي لزيادة ضغط مائع البئر ورفعه إلى رأس البئر. يتم توفير الطاقة اللازمة لتدوير المضخة من خلال مصدر طاقة تيار متردد عالي الجهد (3 إلى 5 كيلو فولت) يقوم بتشغيل محرك خاص قادر على العمل في درجات حرارة عالية تصل إلى 300 درجة فهرنهايت (150 درجة مئوية) وضغوط عالية تصل إلى 5000 رطل لكل بوصة مربعة ( 34 ميجا باسكال) في الآبار التي يصل عمقها إلى 12000 قدم (3.7 كم) مع مدخلات طاقة تصل إلى 1000 حصان (750 كيلوواط). يستخدم ESP مضخة طرد مركزي متصلة بمحرك كهربائي وتعمل عند غمرها في سائل البئر. يقوم محرك كهربائي محكم الغلق بتدوير سلسلة من الدفاعات. تقوم كل دافعة في السلسلة بتزويد السائل من خلال منفذ إلى مدخل المكره الموجود فوقها.

في نظام ESP النموذجي مقاس 4 بوصات، تنتج كل دافعة ما يقرب من 9 رطل لكل بوصة مربعة (60 كيلو باسكال) من زيادة الضغط. على سبيل المثال، تنتج المضخة النموذجية ذات 10 أقسام حوالي 90 رطل لكل بوصة مربعة (600 كيلو باسكال) عند المخرج (أي 10 عجلات × 9 رطل لكل بوصة مربعة). يعتمد رفع وأداء المضخة على قطر المكره وعرض شفرة المكره. يعتمد ضغط المضخة على عدد الدفاعات. على سبيل المثال، يمكن لمضخة ذات 7 أقسام بقوة 1/2 حصان أن تضخ كمية كبيرة من الماء عند ضغط منخفض، بينما يمكن لمضخة ذات 14 قسمًا بقوة 1/2 حصان أن تضخ كمية أصغر عند ضغط أعلى. كما هو الحال مع جميع مضخات الطرد المركزي، فإن زيادة عمق البئر أو ضغط المخرج يؤدي إلى انخفاض الأداء.

في أنظمة ESP، يقع المحرك الكهربائي في أسفل الترتيب والمضخة في الأعلى. يتم توصيل كابل كهربائي بالسطح الخارجي للأنبوب ويتم إنزال المجموعة في البئر بحيث تكون المضخة والمحرك الكهربائي أقل من مستوى السائل. يتم استخدام نظام الختم الميكانيكي وختم المعادل/الأمان (أسماء مكافئة) لمنع دخول السائل إلى المحرك والقضاء على مخاطر حدوث دوائر قصيرة. يمكن توصيل المضخة إما بأنبوب أو بخرطوم مرن أو خفضها على طول قضبان التوجيه أو الأسلاك بحيث تستقر المضخة على أداة توصيل شفة بقدم وفي نفس الوقت يتم ضمان الاتصال بأنابيب الضاغط . عندما يدور المحرك الكهربائي، ينتقل الدوران إلى المكره في بطارية من مضخات الطرد المركزي المتتابعة. كلما زاد عدد أقسام المضخة، كلما زاد رفع السائل.

يتم اختيار المحرك الكهربائي مع الأخذ بعين الاعتبار احتياجات المضخة. تم تصميم المضخة لضخ كمية معينة من السائل. يمكن أن يكون العمود مصنوعًا من معدن المونيل، والأجزاء يمكن أن تكون مصنوعة من مادة مقاومة للتآكل والتآكل. المضخة لديها عمل الطرد المركزي الدوار. يتم تركيب مجموعة حماية في الجزء العلوي من المضخة لعزل المحرك وتوفير حركة العمود المركزي لقيادة المضخة.

يمتد الكابل من أعلى المحرك إلى جانب المضخة/الختم، ويتم توصيله بالسطح الخارجي لكل أنبوب على طول طول سلسلة الرفع بالكامل من المحرك إلى رأس البئر ثم إلى صندوق التوزيع الكهربائي . يتكون الكابل من ثلاثة مراكز من الأسلاك المستمرة المحمية والمعزولة. نظرًا للخلوص المحدود حول المضخة/الختم، يتم استخدام كابل مسطح بين المحرك والأنابيب فوق المضخة. عند هذه النقطة يتم ربطه بكابل دائري أقل تكلفة يمتد إلى الفم. قد يكون للكابل غلاف معدني لحمايته من التلف.

يتطلب تصميم أنظمة ESP تحليلاً شاملاً ودقيقًا من أجل حل عدد من المشكلات المحددة لتطبيقاتها في وقت واحد. يتطلب التصميم معلومات عن تدفق البئر (منحنى التدفق (FC) أو منحنى إنتاجية البئر (CPC)) وبيانات عن سوائل الآبار (معدل تدفق النفط، وعامل الزيت إلى الماء، ونسبة الغاز إلى السائل)، وبيانات عن الأنابيب (أعماق وأحجام الأنابيب وأنابيب التغليف) ودرجة الحرارة (في القاع وعند رأس البئر) والضغط عند رأس البئر. يتطلب التصميم واختيار المعدات بشكل صحيح أيضًا معلومات عن المواد الصلبة، والحجم، والأسفلتين، والسوائل المسببة للتآكل، والغازات المسببة للتآكل، وما إلى ذلك.

تتطلب معدات رأس البئر تركيب محول طاقة ولوحة تحكم، بالإضافة إلى صندوق توزيع كهربائي مبرد بالهواء. إذا كان استخدام محرك متغير السرعة (VSD) مطلوبًا، فيجب وجود محول إضافي في الدائرة قبل دخول الكابل إلى رأس البئر. تم تصميم رأس الأنبوب لحمل سلسلة الأنابيب وعزل الكابل الكهربائي. عادةً ما يكون هذا العازل قادرًا على تحمل ما لا يقل عن 3000 رطل لكل بوصة مربعة. عادة ما تكون لوحة التحكم مجهزة بمقياس التيار الكهربائي والصمامات والحماية من الصواعق ونظام إيقاف التشغيل. لديها أجهزة أخرى مثل مفتاح التيار العالي والمنخفض والتنبيه. يسمح لك بتشغيل البئر بشكل مستمر أو متقطع أو إيقاف الإنتاج تمامًا.

فهو يوفر الحماية ضد ارتفاع الجهد أو الاختلالات التي قد تحدث في مصدر الطاقة. توجد المحولات عادةً على حافة قاعدة الكتلة. يتم تحويل الجهد الكهربائي الوارد إلى الجهد المطلوب لتشغيل المحرك عند الحمل المقصود ولتعويض فقد الكابلات. الجهد العالي (التيار المنخفض) يقلل من خسائر الكابلات الموجودة في قاع البئر، ولكن يجب أخذ عوامل أخرى في الاعتبار (الدليل المرجعي لمضخة الحقل، 2006). تفقد أجهزة ESPs الأداء بشكل حاد عندما تدخل نسبة كبيرة من الغاز إلى المضخة.

يتم عمومًا اعتبار مستوى العتبة لبداية مشكلة الغاز هو 10% من جزء حجم الغاز عند مدخل المضخة عند ضغط مدخل المضخة. نظرًا لأن المضخات تتمتع بسرعة دوران عالية تصل إلى 4000 دورة في الدقيقة (67 هرتز) وخلوصات صغيرة، فهي ليست مقاومة للأطوار الصلبة مثل الرمال. تتوفر المرسبات الكهروستاتيكية لآبار النفط لأقطار غلاف تتراوح من 4 1/2 إلى 9 5/8 بوصة. تتوفر مضخات ذات قطر أكبر، ولكنها تستخدم بشكل أساسي في آبار المياه. بالنسبة لحجم غلاف معين، تعد المعدات ذات القطر الأكبر خيارًا أفضل بشكل عام. تكون المعدات ذات القطر الأكبر أقصر، ويكون كل من المحرك والمضخات أكثر كفاءة، كما أن تبريد المحركات أسهل. إنهم يصنعون معدات رأس البئر الهادئة والمدمجة.

مزايا ESP

نظرًا للحد الأدنى من متطلبات المعدات عند رأس البئر، قد يتم تفضيل المرسبات الكهروستاتيكية للتطبيقات في المواقع ذات مساحة العمل المحدودة، مثل المنشآت البحرية، حيث لا تكون تكاليف الرفع عاملاً مقيدًا. كما أنها تستخدم في الحقول التي لا يتوفر فيها الغاز لأنظمة رفع الغاز. تعد المرسبات الكهروستاتيكية واحدة من أكثر طرق التشغيل الميكانيكي كبيرة الحجم. تتمتع المرسبات الكهروستاتيكية بميزة مقارنة بالطرق الأخرى ذات الحجم الكبير لأنها يمكن أن تؤدي إلى انخفاض أكبر في الخزان وزيادة إنتاجية الخزان حيث يمكن معالجة مشاكل تدخل الغاز والرمال. كما أن قطر الغلاف ليس مهمًا لضمان القدرة على ضخ مثل هذه الكميات الكبيرة.

مع زيادة أحجام تدفق المياه، أصبح من الممارسات الشائعة ضخ عدة آلاف من براميل السوائل يوميًا لتحسين كفاءة إزاحة الخزان. يمكن أتمتة هذا النظام بسهولة ويمكنه الضخ بشكل دوري أو مستمر، ولكن يفضل الضخ المستمر لزيادة عمر الخدمة. وبالنسبة للآبار الضحلة، فإن التكاليف الرأسمالية منخفضة نسبيا.

عيوب ESP

هناك العديد من عيوب ESPs. المشكلة الرئيسية هي مدة الخدمة المحدودة. المضخة نفسها هي من نوع الطرد المركزي عالي السرعة والتي يمكن أن تتلف بسبب المواد الكاشطة أو المواد الصلبة أو الحطام. قد يتداخل تكوين الترسبات الكلسية أو المعدنية مع تشغيل مضخة الطرد المركزي الكهربائية. تعتمد الكفاءة الاقتصادية للمرسبات الكهروستاتيكية إلى حد كبير على تكلفة الكهرباء. وهذا أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في المناطق النائية. لا يتمتع النظام بمرونة تشغيلية واسعة. وتقع جميع المكونات الرئيسية بالقرب من حفرة البئر، لذلك عند ظهور مشكلة أو الحاجة إلى استبدال أحد المكونات، يجب إزالة النظام بأكمله.

في حالة وجود نسبة عالية من الغاز، يتم اتخاذ الإجراءات لفصله وإعادته مرة أخرى إلى الغلاف قبل دخوله إلى المضخة. قد يؤدي سحب كميات كبيرة من الغاز الحر إلى التشغيل غير المنتظم ويؤدي إلى التآكل الميكانيكي واحتمال ارتفاع درجة الحرارة. في المنشآت البحرية حيث تتطلب اللوائح استخدام آلة التعبئة، يتم ضخ كل الغاز بالسائل. في هذه الظروف الخاصة، يتم استخدام مضخات خاصة يمكن من خلالها إنشاء ضغط أولي عند مدخل المضخة.

المؤلفون: جيمس ف. لي، كير ماكجي أستاذ هندسة البترول، كلية الجيولوجيا وتكنولوجيا البترول، جامعة أوكلاهوما، نورمان، أوكلاهوما؛
وسعيد مخطب، مستشار أبحاث الغاز الطبيعي، قسم كيمياء وهندسة البترول، جامعة وايومنغ، لارامي، وايومنغ.

تم تصميم مضخات الطرد المركزي الكهربائية الغاطسة لإنتاج النفط لتشغيل الآبار ذات القطر الصغير والعمق الكبير، والتي تكون أحيانًا شديدة الماء؛ والغازات (بما في ذلك كبريتيد الهيدروجين) والشوائب الميكانيكية التي تكون بشكل رئيسي على شكل رمل.

الشكل 5: رسم تخطيطي لـ ESP

1 - محول ذاتي. 2 - محطة التحكم. 3 - طبل الكابل. 4 - معدات رأس البئر. 5 - عمود الأنابيب. 6 - الكابلات الكهربائية المدرعة. 7 - مشابك الكابلات. 8 - مضخة طرد مركزي غاطسة متعددة المراحل؛ 9 - شاشة سحب المضخة. 10 - صمام الاختيار. 11 - صمام الصرف. 12 - وحدة الحماية الهيدروليكية (الحامي)؛ 13 - محرك كهربائي غاطس. 14 - المعوض.

يتكون تركيب ESP من وحدة غاطسة ومعدات رأس البئر ومعدات كهربائية وسلسلة أنابيب.

تشتمل الوحدة الغاطسة على مضخة طرد مركزي كهربائية وحماية هيدروليكية ومحرك كهربائي. يتم إنزالها (الوحدة) في البئر على سلسلة أنابيب، والتي يتم تعليقها باستخدام معدات رأس البئر المثبتة على رأس غلاف سلسلة الإنتاج.

يتم إمداد الكهرباء من شبكة الحقل عبر محول ومحطة تحكم عبر كابل متصل بالسطح الخارجي للأنبوب بأحزمة ربط (مشابك) إلى المحرك الكهربائي الذي يتصل دواره بعمود المضخة الكهربائية الطاردة المركزية . يقوم ESP بتوصيل السائل عبر سلسلة الأنابيب إلى السطح. يتم تركيب صمام فحص فوق المضخة، مما يسهل بدء التثبيت بعد توقفها، وفوق صمام الفحص يوجد صمام تصريف لتصريف السائل من الأنابيب عند رفعها.

ترتبط المضخة الغاطسة والمحرك الكهربائي والحماية الهيدروليكية ببعضها البعض بواسطة الشفاه والمسامير. تحتوي أعمدة الحماية للمضخة والمحرك والهيدروليكي على فتحات في الأطراف ومتصلة ببعضها البعض بواسطة وصلات محزوزة.

يتم غمر المضخة تحت مستوى السائل، حسب كمية الغاز الحر، إلى عمق 250 - 300 م، وأحيانا يصل إلى 600 م.

لتشغيل ESP، يتم استخدام محركات غير متزامنة ثلاثية الطور مع دوارات على شكل قفص سنجابي في تصميم محكم الغلق ومملوء بالزيت.

لحماية المحرك الكهربائي من دخول سائل التكوين إلى تجويفه الداخلي ولتعويض التغيرات في حجم الزيت في المحرك أثناء التسخين والتبريد، وكذلك عند تسرب الزيت من خلال التسريبات، يتم استخدام الحماية الهيدروليكية. تشتمل الحماية الهيدروليكية على واقي ومعوض.

يتم توفير الكهرباء للمحرك الغاطس عبر كابل خاص ثلاثي النواة. يتم اختيار المقطع العرضي لموصلات الكابلات اعتمادًا على قوة المحرك الكهربائي الغاطس وعمق نزوله.

للحفاظ على الجهد المطلوب عند طرف المحرك الكهربائي الغاطس عند تغير فقد الجهد في الكبل والعناصر الأخرى لشبكة إمداد الطاقة، فضلاً عن القدرة على تشغيل SEM بجهود مقننة مختلفة عند جهد شبكة المجال القياسي، والمحولات الذاتية وتستخدم المحولات.

يتم التحكم والحماية للمحركات الكهربائية لمضخات الطرد المركزي الغاطسة باستخدام مجموعة من المعدات المثبتة في محطة التحكم. محطة التحكم، باستخدام مفتاح خاص، تجعل من الممكن ضبط ثلاثة أوضاع تشغيل للتحكم: يدوي، تلقائي وبرنامج.

المعلمات الرئيسية لمضخات الطرد المركزي هي إمداداتها Q (بالمتر 3 / يوم) والضغط المتطور H (بالمتر). تحدد قيمة الضغط الارتفاع الذي يمكن رفع السائل إليه بواسطة مضخة معينة. إن ضغط المضخة وتدفقها هما كميتان مترابطتان: كلما زاد الضغط المتطور، انخفض تدفقه. تشير ورقة بيانات المضخة عادةً إلى ضغط المضخة وتدفقها بأقصى قدر من الكفاءة. المنشآت.

مخطط ESP

ESP – تركيب مضخة غاطسة كهربائية، في النسخة الإنجليزية – ESP (مضخة غاطسة كهربائية). من حيث عدد الآبار التي تعمل فيها هذه المضخات، فهي أدنى من وحدات SRP، ولكن من حيث حجم النفط المنتج بمساعدتها، فإن المرسبات الكهروستاتيكية لا مثيل لها. يتم إنتاج حوالي 80% من إجمالي النفط في روسيا باستخدام المرسبات الكهروستاتيكية.

بشكل عام، ESP هي وحدة ضخ عادية، رقيقة وطويلة فقط. ويعرف كيف يعمل في بيئة تتميز بعدوانيتها تجاه الآليات الموجودة فيها. وتتكون من وحدة ضخ غاطسة (محرك كهربائي مع حماية هيدروليكية + مضخة)، وخط كابل، وسلسلة أنابيب، ومعدات رأس البئر والمعدات السطحية (محطة المحولات والتحكم).

المكونات الرئيسية للESP:

ESP (مضخة الطرد المركزي الكهربائية)- عنصر أساسي في التركيب، حيث يقوم فعلياً برفع السائل من البئر إلى السطح. وتتكون من أقسام، والتي تتكون بدورها من مراحل (دوارات توجيه) وعدد كبير من الدفاعات المجمعة على عمود ومحاطة بغلاف فولاذي (أنبوب). الخصائص الرئيسية لـ ESP هي معدل التدفق والضغط، ولهذا السبب يحتوي اسم كل مضخة على هذه المعلمات. على سبيل المثال يضخ ESP-60-1200 60 م3/يوم من السائل بضغط 1200 متر.

SEM (محرك كهربائي غاطس)– العنصر الثاني الأكثر أهمية. إنه محرك كهربائي غير متزامن مملوء بزيت خاص.

حامي (أو تسرب المياه)– عنصر يقع بين المحرك الكهربائي والمضخة. يفصل محرك كهربائي مملوء بالزيت عن مضخة مملوءة بسائل التكوين وفي نفس الوقت ينقل الدوران من المحرك إلى المضخة.

كابل، والتي يتم من خلالها إمداد الكهرباء للمحرك الغاطس. كابل مدرع. على السطح وعلى عمق نزول المضخة تكون مستديرة في المقطع العرضي (KRBK)، وفي منطقة الوحدة الغاطسة على طول المضخة والحماية الهيدروليكية تكون مسطحة (KPBK).

معدات إضافية:

فاصل الغاز- يستخدم لتقليل كمية الغاز عند مدخل المضخة. إذا لم تكن هناك حاجة لتقليل كمية الغاز، فسيتم استخدام وحدة إدخال بسيطة يدخل من خلالها سائل البئر إلى المضخة.

TMS- نظام القياس الحراري. تم دمج مقياس الحرارة ومقياس الضغط في جهاز واحد. فهو يوفر لنا بيانات على السطح حول درجة حرارة وضغط البيئة التي يعمل فيها المرسب الكهروضوئي الذي يتم إنزاله في البئر.

يتم تجميع هذا التثبيت بالكامل مباشرة عند إنزاله في البئر. يتم تجميعه بالتتابع من الأسفل إلى الأعلى، دون أن ننسى الكابل، الذي يتم تثبيته على التثبيت نفسه وعلى الأنبوب الذي يتم تعليقه عليه جميعًا، بأحزمة معدنية خاصة. على السطح، يتم تغذية الكابل إلى محول تصاعدي (TMPT) ومحطة تحكم مثبتة بالقرب من الأدغال.

بالإضافة إلى المكونات المذكورة بالفعل، يتم تثبيت صمامات الفحص والصرف في سلسلة الأنابيب فوق مضخة الطرد المركزي الكهربائية.

فحص الصمام(KOSH - صمام فحص الكرة) يستخدم لملء الأنابيب بالسائل قبل بدء تشغيل المضخة. كما أنه يمنع السائل من التصريف عند توقف المضخة. عندما تعمل المضخة، يكون صمام الفحص في وضع الفتح بسبب الضغط من الأسفل.

شنت فوق صمام الاختيار صمام الصرف (كانساس)والذي يستخدم لتصريف السوائل من الأنابيب قبل رفع المضخة من البئر.

تتمتع المضخات الغاطسة بالطرد المركزي الكهربائية بمزايا كبيرة مقارنة بالمضخات القضيبية المصاصة للآبار العميقة:

• بساطة المعدات الأرضية؛
• إمكانية سحب السوائل من الآبار حتى 15000 م3/يوم.
• إمكانية استخدامها في الآبار التي يصل عمقها إلى أكثر من 3000 متر؛
• فترة إصلاح بينية عالية (من 500 يوم إلى 2-3 سنوات أو أكثر) لتشغيل المرسب الكهروستاتيكي؛
• إمكانية إجراء البحوث في الآبار دون رفع معدات الضخ؛
• طرق أقل كثافة في العمالة لإزالة البارافين من جدران الأنابيب.

يمكن استخدام المضخات الغاطسة الكهربائية بالطرد المركزي في آبار النفط العميقة والمائلة (وحتى الأفقية)، وفي الآبار ذات المياه الغزيرة، وفي الآبار التي تحتوي على مياه بروميد اليود، ذات ملوحة عالية من مياه التكوين، لرفع المحاليل الملحية والحمضية. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير وإنتاج مضخات الطرد المركزي الكهربائية للتشغيل المتزامن والمنفصل لعدة آفاق في بئر واحد بسلاسل غلاف مقاس 146 مم و168 مم. في بعض الأحيان يتم استخدام مضخات الطرد المركزي الكهربائية أيضًا لحقن مياه التكوينات المعدنية في خزان النفط من أجل الحفاظ على ضغط الخزان.