Электровинтовые насосные установки (УЭВН)
Принцип действия
Винтовой насос – это насос объемного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения специального винта (или винтов). При вращении винт и его обойма образуют по всей длине ряд замкнутых полостей (камер). Жидкость на приеме насоса попадает в замкнутые полости (камеры) винта и перемещается по винтовой линии к его выкиду.
Рабочими органами винтового насоса являются однозаходные стальные винты и резинометаллические обоймы, внутренняя полость которых представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом, в 2 раза большим шага винта.
Прием жидкости из скважины ведется через фильтровые сетки. Нагнетаемая жидкость поступает в полость между винтами и за обоймой проходит в подъемные трубы.
Винт, вращаясь в обойме, совершает сложное планетарное движение. За один оборот винта замкнутые полости, имеющие винтообразную форму, перемещаются с заключенной в них жидкостью на один шаг обоймы в осевом направлении в сторону нагнетания.
Благодаря вращению вала насоса винт вращается вокруг своей оси, одновременно ось винта совершает вращение по окружности диаметром d=2e в обратном направлении.
Рис 1. Рабочие органы винтового насоса: 1- винт; 2- обойма
Так как винт, вращаясь, в осевом направлении не перемещается, то, естественно, жидкость, заполняющая впадины винтовой полости обоймы, будет поступать из одной впадины в другую в соответствии с шагом винта.
Таким образом, за один оборот винт 2 раза перекроет камеры в обойме, т. е. вытеснит из нее две определенные порции жидкости.
Погружной винтовой электронасос сочетает в себе положительные качества центробежного и поршневого насосов, обеспечивая плавную, непрерывную подачу жидкости без пульсации, с постоянным высоким к.п.д. при широком диапазоне изменения давления.
Характерная особенность винтовых насосов – значительное улучшение параметров с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости. Поэтому наиболее эффективны эти насосы при добыче вязкой и высоковязкой нефти.
Одним из достоинств погружного винтового насоса является то, что он обеспечивает стабильные параметры при добыче нефти с высоким газовым фактором и даже попадание свободного газа на прием насоса не приводит к срыву подачи.
Применяемое оборудование
Рис. 2. Схема погружного винтового насоса:
1 – пусковая муфта, 2 – эксцентриковая муфта, 3 – правый винт, 4 – правая обойма,
5 – эксцентриковая муфта, 6 – левый винт, 7 – левая обойма, 8 - предохранительный клапан, 9 – труба
Установки для эксплуатации скважин электровинтовыми насосами (УЭВН) работают от погружного электродвигателя с гидрозащитой, аналогично электроцентробежным насосам.
Погружной электродвигатель (ПЭД) - трехфазный, асинхронный, короткозамкнутый, четырехполюсный, маслозаполненный. Исполнение двигателя вертикальное, со свободным концом вала, направленным вверх.
Установки погружных винтовых сдвоенных электронасосов типа УЭВН5 (рисунок 2) предназначены для откачки из нефтяных скважин пластовой жидкости повышенной вязкости (до 1,103 м2 /с) температурой 700С, с содержанием механических примесей не более 0,4 г/л, свободного газа на приеме насоса не более 50 % по объему.
Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает использование двух уравновешенных винтов с правым 3 и левым 6 направлениями спирали (рис. 2). Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте 5, расположенной между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор, эксцентриковую пусковую муфту 1 и вал. Эксцентриковые муфты 2 и 5 обеспечивают необходимое вращение винтов 3 и 6.
Пусковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе его из строя, предотвращает движение винта в противоположную сторону при обесточивании двигателя или неправильном подключении кабеля.
Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые приемные сетки, расположенные вверху верхнего и внизу нижнего винтов. Общий выход жидкости происходит в пространстве между винтами, дальше она проходит по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожухом насоса к многофункциональному предохранительному клапану 8 золотникового типа. и далее в подъемные трубы 9. Предохранительный клапан пропускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ – при подъеме.
Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса состоит из насоса, электродвигателя с гидрозащитой, комплектного устройства, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода. В состав установок с подачами 63, 100 и 200 м 3 /сут входит еще и трансформатор, т. к. двигатели этих установок выполнены соответственно на напряжение 700 и 1000 В. Установки выпускаются для скважин с условным диаметром колонны обсадных труб 146 мм.
С учетом температуры в скважине выпускают установки в трех модификациях:
- для температуры 30 ˚С (А);
- для температуры 30 - 50 ˚С (Б);
- для температуры 50 - 70 ˚С (В, Г).
В обозначении установок в зависимости от температуры добываемой жидкости введены буквы А, Б и В (Г). Например, УЭВН5–16–1200А или УЭВН5–200–900В.
Установки обеспечивают подачу от 16 до 200 м3/сут, давление 9¸12 МПа; к.п.д. погружного агрегата составляет 38¸50 %; мощность электродвигателя 5,5, 22 и 32 кВт; масса погружного агрегата 341¸713 кг; частота вращения – 1500 мин -1.
Контрольные вопросы
1.К каким видам относится винтовой насос?
2. Куда попадает откачиваемая жидкость на приеме насоса и куда перемешается?
3.Что являютсярабочими органами винтового насоса?
4. Из чего изготавливаются винты и обоймы насоса?
5. При какой добычи нефти наиболее эффективны винтовые насосы?
6.С работой каких насосов аналогична работа винтовых насосных
установок?
7. От какого привода работают винтовые насосы?
8. Как обозначаются винтовыми насосами установки?
!!! Если Вы смогли ответить на контрольные вопросы, то вы усвоили тему данного урока. Если нет – вернитесь к лекционному материалу.