Тема дипломной работы: Усовершенствование газосепаратор-диспергатор МНГДБ5А погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти производства завода «Борец», г. Москва.

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте объектом исследования является газосепаратор-диспергатор МНГДБ5А погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти производства завода «Борец», г. Москва.

Цель работы – рассмотрение вопроса повышения надежности установки погружного электроцентробежного насоса путем замены защитной гильзы корпуса газосепаратора-диспергатора на более износостойкую, что позволит избежать аварийных ситуаций при работе в жидкости, содержащей абразивные частицы.

Внедрение проекта возможно в газосепараторах и газосепараторах-диспергаторах погружного электроцентробежного насоса.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ 

ЭЦН И ЕЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ

1.1 Область применения погружных центробежных насосов

1.2 Состав установки погружного центробежного насоса

1.3 Назначение и применение газосепараторов-диспергаторов

1.4 Устройство и принцип действия газосепаратора-диспергатора

1.5 Причины отказов газосепараторов

2 ПАТЕНТНАЯ ПРОРАБОТКА

2.1 Предложение по модернизации конструкции газосепаратора

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет количества газа на приеме насоса

3.2 Прочностной расчет вала газосепаратора-диспергатора

3.3 Расчет геометрических параметров защитной гильзы

4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ГАЗОСЕПАРАТОРОВ

4.1 Технологический процесс ремонта газосепаратора

4.2 Монтаж газосепаратора к насосному агрегату

4.3 Оборудование, применяемое при ремонте газосепараторов

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Расчет экономии средств на ремонт погружного оборудования

5.2 Расчет показателей экономической эффективности модернизации

6 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

6.1 Общие требования безопасности

6.2 Электробезопасность и молниезащита

6.3 Взрывопожаробезопасность

6.4 Оценка экологичности проекта

6.5 Чрезвычайные ситуации

Список литературы

1 НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ ЭЦН И ЕЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ

1.1 Область применения погружных центробежных насосов

Область применения центробежных насосов при добыче нефти довольно велика: по дебиту 40-1000 м3/сут; по напорам (для отечественных насосов)        740-1800 м [13].

Наиболее эффективны эти насосы при работе в скважинах с большими дебитами. Очевидно, что по дебитам центробежные насосы превосходят штанговые, а по энергоемкости они предпочти¬тельнее газлифта.

Однако для УЭЦН существуют ограничения по условиям скважин, например, высокий газовый фактор, большая вяз¬кость, высокое содержание механических примесей и т.д.

Создание насосов и электродвигателей в модульном испол¬нении дает возможность точнее подбирать УЭЦН к характери¬стике скважины по дебитам и напорам.

Установки погружных насосов спускаются в скважину на НКТ следующих диаметров: 60 мм при дебите жидкости Qж до 150 м3/сут, 73 мм при                       150 < Qж < 300 м3/сут, 89 мм при Qж > 300 м3/сут. Расчетные характеристики ЭЦН приводятся для воды, а для конкретных жидкостей (нефти) уточняются с по¬мощью коррелирующих коэффициентов.

Все эти факторы с учетом экономической целесообразности должны быть приняты во внимание при выборе способов эксплуатации скважин.

Типичная расчетная характеристика УЭЦН приведена на рисунке 1.1. Очевидно, что желательно подбирать насос по дебитам и напорам в области наибольшего КПД и минимальной потребной мощности. 

Имеются установки специ¬ального назначения: с буквой К – повышенной коррозионностойкости; с буквой И – повышенной износостойкости.

Рисунок 1.1 – Типичная расчетная характеристика погружного центробежного насоса

Насосы обычного исполнения рекомендуются для скважин с содержанием в откачиваемой жидкости до 0,1 г/л механичес¬ких примесей и до 0,01 г/л серово¬дорода H2S; насосы повышенной износостойкости – для сква¬жин с содержанием в откачиваемой жидкости до 0,5 г/л механических примесей; насосы повышен¬ной коррозионностойкости – для скважин с содержанием серово¬дорода до 1,25 г/л.

1.2 Состав установки погружного центробежного насоса

В установку ЭЦН (рисунок 1.2) входят погружной электрона¬сосный агрегат, который объединяет электродвигатель с гидро¬защитой и насос с газосепаратором; кабельная линия, спускаемая в скважи¬ну на подъемных насосно-компрессорных трубах; оборудова¬ние устья типа ОУЭН 140-65 или фонтанная арматура АФК1Э-65×140; станция управления и трансформатор, ко¬торые устанавливаются на расстоянии 20-30 м от устья сква¬жины. По кабельной линии подводят электроэнергию к двига¬телю. К насосу и насосно-компрессорным трубам кабель кре¬пят металлическими поясами. Над насосом устанавливают обратный и сливной клапаны. Откачиваемая жидкость из скважины поступает на поверхность по колонне НКТ.

Рисунок 1.2 – Типовая схема УЭЦН

Погружной насос (рисунок 1.3) секционный, многоступенчатый с малым диаметром рабочих ступеней – рабочих колес и направляющих аппаратов. Применяемые в нефтяной промыш¬ленности погружные насосы имеют от 145 до 400 ступеней. Насос состоит из одной или нескольких секций, соединенных между собой при помощи фланцев. Секция имеет длину до 5,5 м. Длина насоса определяется числом рабочих ступеней и секций, которое зависит от параметров насоса – подачи и напора. В корпус насоса вставляется пакет ступеней, представ¬ляющий собой собранные рабочие колеса и направляющие ап¬параты. Рабочие колеса устанавливаются на валу на продоль¬ной призматической шпонке по ходовой посадке и могут перемещаться в осевом направлении. Направляющие аппараты за¬жаты в корпусе между основанием и верхней гайкой.

Рисунок 1.3 – Погружной центробежный насос

1 – секция верхняя с ловильной головкой; 2 – секция нижняя; 3 – муфта шлицевая; 4 – пята опорная; 5 – корпус подшипника; 6 – аппарат направляющий; 7 – колесо рабочее; 8 – корпус; 9 – вал; 10 – шпонка; 11 – подшипник скольжения; 12 – втулка защитная; 13 – основание; 14 – сетка фильтра; 15 – муфта приводная

Снизу в корпусе крепится основание насоса с приемными отверстиями и фильтросеткой, через которые жидкость из скважины поступает к первой ступени насоса. В верхней час¬ти насоса находится ловильная головка с установленным в ней обратным клапаном, к которой крепятся насосно-компрессорные трубы.

Центробежный насос приводится во вращение специальным маслонаполненным погружным асинхронным трехфазным электродвигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором вертикального исполнения типа ПЭД.

Электродвигатель (рисунок 1.4) состоит из статора, ротора, вала, головки и основания. Корпус статора изготавливается из стальной трубы с резьбой на концах для подсоединения головки и осно¬вания двигателя.

Двигатель заполняется специальным маловязким маслом для охлаждения и смазки (с высокой диэлектрической прочнос¬тью).

Короткозамкнутый многосекционный ротор двигателя на¬бран из магнитных сердечников, чередующихся с подшипника¬ми скольжения. По оси вала выполнен канал для обеспечения циркуляции масла в полости двигателя. В пазы сердечников уложены медные стержни, сваренные по торцам с короткозамыкающими кольцами.

Электродвигатель секционного исполнения состоит из двух секций – верхней и нижней, каждая из которых имеет те же основные узлы, что и односекционный двигатель, но конструк¬тивно эти узлы выполнены различно. Механические соедине¬ния корпусов секций – фланцевые. Валы соединяются с помо¬щью шлицевой муфты. Электрические соединения осуществ¬ляют специальной муфтой, состоящей из полумуфт. При сты¬ковке секций происходит их автоматическое соединение.

Частота вращения двигателей всех типоразмеров одинакова и равна         3000 мин–1 при частоте тока 50 Гц. Двигатель рассчи¬тан на работу при температуре окружающей среды, не превы¬шающей 90°С.