Погружной насос (или суб насос, электрический погружной насос ( ESP )) представляет собой устройство , которое имеет герметичный двигатель крупный , соединенный с корпусом насоса. Вся конструкция погружается в перекачиваемую жидкость. Основное преимущество этого типа насоса заключается в том, что он предотвращает кавитацию насоса - проблему, связанную с большой разницей высоты между насосом и поверхностью жидкости. Погружные насосы выталкивают жидкость на поверхность в отличие от струйных насосов, которые создают вакуум и зависят от атмосферного давления. Погружные аппараты используют находящуюся под давлением жидкость с поверхности для приведения в действие гидравлического двигателя в скважине, а не электродвигателя, и используются в приложениях с тяжелой нефтью с нагретой водой в качестве движущей жидкости.
История [ править ]
Ca. 1928 г. Армянский инженер и изобретатель системы доставки нефти Армаис Арутюнов успешно установил первый погружной масляный насос на нефтяном месторождении. [1] В 1929 году компания Pleuger Pumps (сегодня Pleuger Industries) впервые разработала погружной турбинный насос, предшественник современного многоступенчатого погружного насоса. [2]
Принцип работы [ править ]
Погружные электронасосы - это многоступенчатые центробежные насосы, работающие в вертикальном положении. Жидкости, ускоренные крыльчаткой, теряют свою кинетическую энергию в диффузоре, где происходит преобразование кинетической энергии в энергию давления. Это основной рабочий механизм радиальных и смешанных насосов. В HSP двигатель представляет собой гидравлический двигатель, а не электродвигатель, и может иметь замкнутый цикл (сохранение рабочей жидкости отдельно от добываемой) или открытый цикл (смешивание рабочей жидкости с добываемой жидкостью в скважине с разделением на поверхности).
Вал насоса соединен с газоотделителем или протектором с помощью механической муфты в нижней части насоса. Жидкости попадают в насос через всасывающий экран и поднимаются ступенями насоса. Другие части включают радиальные подшипники (втулки), распределенные по длине вала, обеспечивающие радиальную поддержку вала насоса. Опциональный упорный подшипник принимает на себя часть осевых сил, возникающих в насосе, но большая часть этих сил поглощается упорным подшипником протектора.
Есть и погружные винтовые насосы, в них рабочим элементом является стальной винт. Винт позволяет насосу работать в воде с высоким содержанием песка и других механических примесей .
Приложения [ править ]
Погружные насосы используются во многих областях. Одноступенчатые насосы используются для дренажа, перекачивания сточных вод , общепромышленной перекачки и перекачки шлама. Они также популярны с фильтрами для прудов. Многоступенчатые погружные насосы обычно опускаются в ствол скважины и чаще всего используются для извлечения (забора) воды из жилых, коммерческих, муниципальных и промышленных предприятий , водяных скважин и нефтяных скважин .
Другие применения погружных насосов включают очистные сооружения , обработку морской воды , пожаротушение (поскольку это огнестойкий кабель), бурение водяных и глубоких скважин , морские буровые установки , искусственные подъемники , осушение шахт и системы орошения .
Насосы в местах с опасным электрическим током, используемые для горючих жидкостей или воды, которая может быть загрязнена горючими жидкостями, должны быть спроектированы так, чтобы не воспламенять жидкость или пары.
Использование в нефтяных скважинах [ править ]
Погружные насосы используются при добыче нефти для обеспечения относительно эффективной формы «искусственного подъема», способной работать в широком диапазоне скоростей потока и глубин. [3] [4] За счет снижения давления на забое скважины (за счет снижения забойного давления или увеличения депрессии) из скважины может быть добыто значительно больше нефти по сравнению с естественной добычей. [ необходима цитата ] Насосы обычно имеют электрический привод, называемые погружными электронасосами (ESP), или, если они имеют гидравлический привод, называются гидравлическими погружными насосами (HSP). [ необходима цитата ]
Системы ESP состоят из двух поверхностных компонентов (размещенных в производственном объекте, например, нефтяная платформа ) и компоненты подповерхностных (найдены в скважинах отверстия). К наземным компонентам относятся контроллер двигателя (часто контроллер переменной скорости), наземные кабели и трансформаторы. Подповерхностные компоненты развертываются путем прикрепления к нижнему концу колонны насосно-компрессорных труб, находясь на поверхности, а затем опускаются в ствол скважины вместе с трубой.
Источник переменного тока высокого напряжения (от 3 до 5 кВ) на поверхности приводит в действие подземный двигатель. До недавнего времени установка ЭЦН была дорогостоящей из-за необходимости прокладки электрического кабеля от источника к двигателю. Этот кабель нужно было обернуть вокруг сочлененной трубы и подсоединить к каждому стыку. Новые шлангокабели для гибких насосно-компрессорных труб позволяют использовать как трубопровод, так и электрический кабель с помощью одного обычного блока гибких труб. Также могут быть включены кабели для данных датчиков и управления.
Подземные компоненты обычно включают в себя насосную часть и моторную часть, при этом мотор находится в скважине от насоса. Двигатель вращает вал, который, в свою очередь, вращает рабочие колеса насоса, чтобы поднять жидкость через эксплуатационные колонны на поверхность. Эти компоненты должны надежно работать при высоких температурах до 300 ° F (149 ° C) и высоких давлениях до 5000 фунтов на квадратный дюйм (34 МПа) в глубоких скважинах глубиной до 12000 футов (3,7 км) с высокими энергозатратами, составляющими до 1000 лошадиных сил (750 кВт). Сам насос представляет собой многоступенчатый агрегат, количество ступеней которого определяется эксплуатационными требованиями. Каждая ступень включает рабочее колесо и диффузор. Каждое рабочее колесо соединено с вращающимся валом и ускоряет жидкость от вала в радиальном направлении наружу. Затем жидкость поступает в невращающийся диффузор,который не соединен с валом и содержит лопатки, которые направляют жидкость обратно к валу. Насосы бывают диаметром от 90 мм (3,5 дюйма) до 254 мм (10 дюймов) и имеют длину от 1 метра (3 фута) до 8,7 метра (29 футов). Двигатель, используемый для привода насоса, обычно представляет собой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с номинальной мощностью на паспортной табличке в диапазоне от 7,5 кВт до 560 кВт (при 60 Гц).[3]
Узлы ESP могут также включать: уплотнения, соединенные с валом между двигателем и насосом; грохоты для отбраковки песка; и сепараторы жидкости на входе насоса, которые разделяют газ, нефть и воду. [3] ЭЦН имеют значительно более низкий КПД при значительной доле газа, превышающей примерно 10% объема на входе насоса, поэтому отделение газа от нефти перед насосом может быть важным. Некоторые ЭЦН включают в себя сепаратор воды и масла, который позволяет повторно закачивать воду в скважину. Поскольку некоторые скважины производят до 90% воды, а подъем жидкости требует значительных затрат, повторная закачка воды перед ее подъемом на поверхность может снизить энергопотребление и улучшить экономику. Учитывая высокую скорость вращения УЭЦН до 4000 об / мин (67 Гц) и узкие зазоры, они плохо переносят такие твердые частицы, как песок.
В мире используется не менее 15 марок нефтепромысловых УЭЦН.
Кабели [ править ]
Кабели для погружных насосов предназначены для использования во влажной земле или под водой, причем типы кабелей предназначены для условий окружающей среды насоса. [5] [6] [7]
Кабель для погружного насоса - это специальный продукт, предназначенный для использования в качестве погружного насоса в глубоком колодце или в аналогичных тяжелых условиях. Кабель, необходимый для этого типа применения, должен быть прочным и надежным, поскольку место установки и окружающая среда могут быть как крайне ограниченными, так и враждебными. Таким образом, кабель погружного насоса можно использовать как в пресной, так и в соленой воде. Он также подходит для прямого захоронения и внутри колодцев. Область установки кабеля погружного насоса физически ограничена. Производители кабелей должны учитывать эти факторы, чтобы достичь максимально возможной степени надежности. Размер и форма кабеля погружного насоса может варьироваться в зависимости от использования и предпочтений, а также насосного инструмента установщика.Кабели насосов бывают одножильными и многожильными и могут быть плоскими или круглыми в поперечном сечении; некоторые типы включают в себя провода управления, а также силовые провода для двигателя насоса. Проводники часто имеют цветовую маркировку для идентификации, и общая оболочка кабеля также может иметь цветовую маркировку.
Основные типы кабеля включают:
В 3- и 4-жильном кабеле, как показано на изображении типов SPC справа, в качестве проводника используется обычная медь / луженая медь.
- 3- и 4-жильный кабель из ПВХ
- Плоский кабель
- Круглый кабель
- Резиновый 3- и 4-жильный кабель
- Плоский кабель
- Круглый кабель
- Плоский Drincable
- HO7RN-F Кабель
См. Также [ править ]
- Центробежный насос
- Эжекторно-струйный насос
- Насос высокого давления
Ссылки [ править ]
- ^ "Историческая перспектива индустрии погружных электрических насосов нефтяного месторождения" . esppump.com . ESP pump.com. 17 сентября 2012 . Проверено 16 ноября 2017 года .
С тремя сотрудниками Arutunoff построил и установил первый УЭЦН в нефтяной скважине на месторождении Эльдорадо недалеко от Бернса, штат Канзас.
- ^ «Краткая история насосов» . worldpumps.com . Elsevier Ltd. 23 марта 2009 . Проверено 16 ноября 2017 года .
1929: Pleuger впервые создает погружной турбинный насос.
- ^ a b c Lyons (ed), Standard Handbook of Petroleum & Natural Gas Engineering ", p. 662
- ^ Другие формы искусственного лифта включают газлифт , качалки , Plunger Lift и полости насоса Progressive .
- ^ "Кабель погружного насоса", The Pump Book , стр. 67–74, ISBN 978-0-615-18509-5
- Перейти ↑ Ray C. Mullin, Phil Simmons (2011), «Кабель погружного насоса», « Электропроводка в жилых помещениях» , стр. 423–424, ISBN 978-1-4354-9826-6
- ↑ Роберт Дж. Алонзо (19 января 2010 г.). Электрические нормы, стандарты, рекомендуемая практика и правила: изучение соответствующих соображений безопасности . Эльзевир. С. 317–. ISBN 978-0-8155-2045-0. Проверено 16 ноября 2012 года .
- Лайонс, Уильям К., изд. (1996). Стандартный справочник по нефтяной и газовой инженерии . 2 (6-е изд.). Gulf Professional Publishing. ISBN 0-88415-643-5.
Внешние ссылки [ править ]
- Работа, применение и преимущества погружных электронасосов
- Универсальный насос работает под водой , июль 1947 года, научно-популярный превосходный чертеж конструкции погружного насоса для крупных общественных водопроводных сооружений
 | Викискладе есть медиафайлы по теме погружных насосов . |
| vтеНефтяная промышленность | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Commons
