УЭЦН: описание электроцентробежного насоса и установки на его базе

Добыча воды, нефти с глубоких горизонтов подземных выработок производится с помощью погружных помп с электрическим приводом. ЭЦН — насос для нефтяной промышленности. Устройство его модульное, усиление напора и повышение производительности достигается за счет увеличения количества секций. При монтаже электроцентробежной насосной конструкции в скважине применяются узлы и детали, которые в комплексе и представляют собой установку УЭЦН.

Устройство и принцип действия насоса

Внешне высоконапорная скважинная помпа напоминает трубу, в которой размещена начинка из множества рабочих колес, нанизанных на одном валу. Количество таких ступеней в модуле — от 120 до 200 единиц, что по длине оказывается <6 м. Насос УЭЦН устроен таким образом:

1. Закрепление секций на валу — с помощью шпонки. Паз имеется на каждом колесе и на валу.
2. Конструкция крыльчатки: нижний кольцевой диск и сплошной верхний со ступицей, насаживаемой на осевой стержень. Между дисковыми деталями закреплены лопасти.
3. Одна ступень помпы поднимает жидкость на высоту 3-7 м. Напор нескольких элементов суммируется, подача сохраняется на уровне единичного колеса. Производительность зависит от конструкции лопаток: прямые — до 250 м³/сутки, наклонные — выше этого значения.
4. Электродвигатель отделен от насосного агрегата гидрозащитой (протектором).
5. Забор скважинной среды производится через входной модуль. На поверхность жидкость выдается по насосно-компрессорным трубам, по внешней стороне которых крепится электрокабель приводного двигателя ЭЦН.

Принцип работы электроцентробежного насоса основан на взаимодействии лопаток колеса с жидкостью. При вращении крыльчатки возникает центробежная сила, и перекачиваемая среда от ее центра перемещается к выходу, а освободившееся место заполняется за счет создавшегося разрежения.

Пример обозначения: ЭЦН(И)-5-80-1200. Буква И или К — исполнение помпы: стойкое к износу или коррозии. Цифра 5 — габаритная группа, которой соответствует корпус Ø92 мм. Число 80 — подача жидкости в м³/сутки, 1200 — создаваемый помпой напор в метрах.

Состав и работа насосной установки

Назначение комплекса оборудования ЭЦН — откачка из подземной выработки газожидкостной смеси с включениями нефти, пластовой воды, механических примесей. Устройство УЭЦН (установка электроцентробежного насоса) представлена подземным оснащением скважины и оборудованием, располагаемым на поверхности. К погружной части относятся:

• электронасосный агрегат: помпа, двигатель, гидрозащита, газосепаратор;
• скважинная колонна НКТ — к ней подвешивается ЭЦН, по трубному каналу жидкостная среда выдается на поверхность;
• клапаны — обратный и сливной.

Устьевая арматура, станция управления, трансформатор, от которого питающий кабель через барабан, опускаются в скважину — все это наземное оборудование УЭЦН. Принцип работы комплекса: обеспечить безаварийное функционирование погружного насоса при максимально высоком КПД. Содержание свободного газа в скважинной жидкости ≥25 % по объему вызывает падение напора, производительности. В таких случаях перед входным модулем монтируют погружной газосепаратор, который дегазирует смесь с содержанием газа до 55 %.

Маркировка установки идентична обозначению насоса с буквой У в начале кода: УЭЦН(И)-5-80-1200.