Installations de pompes centrifuges submersibles (uetsn). L'appareil et les caractéristiques techniques de l'ESP Le but de service de la pompe ESP

L'équipement au sol comprend un poste de contrôle, un autotransformateur, un tambour avec un câble électrique et des raccords de tête de puits.

L'équipement électrique, selon le schéma d'alimentation actuel, comprend soit un poste de transformation complet pour pompes submersibles (KTPPN), soit un poste de transformation (TP), un poste de commande et un transformateur.

L'électricité du transformateur (ou de KTPPN) au moteur électrique submersible est fournie par une ligne de câble, qui se compose d'un câble d'alimentation au sol et d'un câble principal avec une rallonge. La connexion du câble de terre avec le câble principal de la ligne de câble est effectuée dans une boîte à bornes, qui est installée à une distance de 3 à 5 mètres de la tête de puits.

Le site de placement des équipements électriques au sol est protégé des inondations en période de crue et déneigé en hiver, et doit disposer d'entrées permettant de monter et de démonter librement les équipements. La responsabilité de l'état de fonctionnement des sites et de leurs accès incombe au CDNG.

poste de contrôle

À l'aide de la station de contrôle, le contrôle manuel du moteur est effectué, l'arrêt automatique de l'unité lorsque l'alimentation en liquide est interrompue, la protection zéro, la protection contre les surcharges et l'arrêt de l'unité en cas de court-circuit. Pendant le fonctionnement de l'unité, la pompe à courant centrifuge aspire le liquide à travers un filtre installé à l'entrée de la pompe et le pompe à travers les tuyaux de la pompe jusqu'à la surface. En fonction de la pression, c'est-à-dire hauteurs de levage de liquide, des pompes avec un nombre différent d'étages sont utilisées. Un clapet anti-retour et de vidange est installé au-dessus de la pompe. Le clapet anti-retour sert de maintien dans la tubulure, ce qui facilite le démarrage du moteur et le contrôle de son fonctionnement après le démarrage. Pendant le fonctionnement, le clapet anti-retour est en position ouverte par pression par le bas. Une vanne de vidange est installée au-dessus de la vanne de retour et est utilisée pour drainer le fluide du tube lorsqu'il remonte à la surface.

Autotransformateur

Un transformateur (autotransformateur) est utilisé pour augmenter la tension de 380 (réseau de terrain) à 400-2000 V.

Les transformateurs sont refroidis à l'huile. Ils sont conçus pour fonctionner à l'extérieur. Sur le côté haut des enroulements des transformateurs, cinquante prises sont réalisées pour fournir la tension optimale au moteur électrique, en fonction de la longueur du câble, de la charge du moteur électrique et de la tension du secteur.

La commutation des prises s'effectue avec le transformateur complètement déconnecté.

Le transformateur se compose d'un circuit magnétique, d'enroulements haute tension et basse tension, d'un réservoir, d'un couvercle avec entrées et d'un détendeur avec sécheur d'air.

La cuve du transformateur est remplie d'huile de transformateur ayant une tension de claquage d'au moins 40 kW.

Sur les transformateurs d'une puissance de 100 à 200 kW, un filtre à thermosiphon est installé pour nettoyer l'huile de transformateur des produits vieillissants.

Monté sur le couvercle du réservoir :

Entraînement du changeur de prises à enroulement HT (un ou deux);

Thermomètre à mercure pour mesurer la température des couches supérieures d'huile;

Entrées amovibles de HT et BT, permettant le remplacement des isolateurs sans soulever la pièce à enlever ;

Expander avec jauge à huile et sécheur d'air ;

Boîtier métallique pour protéger les entrées de la poussière et de l'humidité.

Un sécheur d'air avec un joint d'huile est conçu pour éliminer l'humidité et nettoyer la pollution de l'air industriel de l'air entrant dans le transformateur lors des fluctuations de température du niveau d'huile.

Raccords de tête de puits

Les raccords de tête de puits sont conçus pour détourner les produits du puits vers la conduite d'écoulement et sceller l'espace annulaire.

Les raccords de tête de puits du puits préparé pour le lancement de l'ESP sont équipés de manomètres, d'un clapet anti-retour sur la ligne reliant l'espace annulaire à la décharge, d'une chambre d'étranglement (si technologiquement faisable) et d'un tuyau de dérivation pour la recherche. La responsabilité de la mise en œuvre de ce paragraphe incombe à la CDNG.

Les ferrures de la tête de puits, outre les fonctions assurées par tous les modes de production, doivent assurer l'étanchéité de la tige polie alternative s'y déplaçant. Ce dernier est une liaison mécanique entre le train de tiges et la tête de l'équilibreur SK.

Les raccords de tête de puits, collecteurs et conduites d'écoulement, qui ont une configuration complexe, compliquent l'hydrodynamique de l'écoulement. L'équipement de fond situé en surface est relativement accessible et relativement facile à nettoyer des dépôts, principalement par des méthodes thermiques.

Les raccords de tête de puits à travers lesquels l'eau est pompée dans la formation sont soumis à des tests hydrauliques de la manière établie pour les raccords d'arbre de Noël.

Équipement ESP souterrain

L'équipement souterrain comprend des tubes, une unité de pompage et un câble armé éclectique.

Les pompes centrifuges pour pomper du liquide à partir d'un puits ne sont pas fondamentalement différentes des pompes centrifuges conventionnelles utilisées pour pomper des liquides à la surface de la terre. Cependant, les petites dimensions radiales dues au diamètre des colonnes de tubage dans lesquelles les pompes centrifuges sont descendues, les dimensions axiales pratiquement illimitées, la nécessité de surmonter des hauteurs de chute élevées et le fonctionnement de la pompe à l'état immergé ont conduit à la création d'unités de pompage centrifuges de une conception spécifique. Extérieurement, ils ne sont pas différents d'un tuyau, mais la cavité interne d'un tel tuyau contient un grand nombre de pièces complexes qui nécessitent une technologie de fabrication parfaite.

Les pompes électriques centrifuges submersibles (PTSEN) sont des pompes centrifuges à plusieurs étages avec jusqu'à 120 étages dans une unité, entraînées par un moteur électrique submersible de conception spéciale (SEM). Le moteur électrique est alimenté depuis la surface avec de l'électricité fournie via un câble à partir d'un autotransformateur élévateur ou d'un transformateur à travers une station de contrôle, dans laquelle toute l'instrumentation et l'automatisation sont concentrées. Le PTSEN est abaissé dans le puits sous le niveau dynamique calculé, généralement de 150 à 300 m.Le fluide est alimenté par le tube, sur le côté extérieur duquel un câble électrique est attaché avec des courroies spéciales. Dans le groupe motopompe entre la pompe elle-même et le moteur électrique se trouve une liaison intermédiaire appelée protecteur ou protection hydraulique. L'installation PTSEN (Figure 3) comprend un moteur électrique à bain d'huile SEM 1 ; lien de protection hydraulique ou protecteur 2 ; grille d'aspiration de la pompe d'admission de fluide 3 ; pompe centrifuge multicellulaire ПЦЭН 4; tube 5 ; câble électrique tripolaire blindé 6; des courroies pour attacher le câble à la tubulure 7 ; raccords de tête de puits 8 ; un tambour pour enrouler un câble lors du déclenchement et stocker une certaine réserve de câble 9 ; transformateur ou autotransformateur 10 ; poste de commande avec automatisme 11 et compensateur 12.

La pompe, le protecteur et le moteur électrique sont des unités séparées reliées par des goujons boulonnés. Les extrémités des arbres ont des connexions cannelées, qui sont jointes lors de l'assemblage de l'ensemble de l'installation. S'il est nécessaire de soulever du liquide de grandes profondeurs, les sections PTSEN sont reliées les unes aux autres de sorte que le nombre total d'étages atteigne 400. Le liquide aspiré par la pompe passe séquentiellement à travers tous les étages et quitte la pompe avec une pression égale à la résistance hydraulique externe.

Figure 3 - Schéma général de l'équipement du puits avec une installation de pompe centrifuge submersible

Les UTSEN se caractérisent par une faible consommation de métal, une large gamme de caractéristiques de fonctionnement, tant en termes de pression que de débit, un rendement suffisamment élevé, la possibilité de pomper de grandes quantités de liquide et une longue période de révision. Il convient de rappeler que l'approvisionnement moyen en liquide pour la Russie d'un UPTsEN est de 114,7 t/jour et USSSN - 14,1 t/jour.

Toutes les pompes sont divisées en deux groupes principaux ; conception conventionnelle et résistante à l'usure. La grande majorité du parc de pompes en fonctionnement (environ 95%) est de conception conventionnelle.

Les pompes résistantes à l'usure sont conçues pour fonctionner dans des puits, dans la production desquels il y a une petite quantité de sable et d'autres impuretés mécaniques (jusqu'à 1% en poids). Selon les dimensions transversales, toutes les pompes sont divisées en 3 groupes conditionnels : 5 ; 5A et 6, qui est le diamètre nominal du carter, en pouces, dans lequel la pompe peut être installée.

Le groupe 5 a un diamètre extérieur de boîtier de 92 mm, le groupe 5A - 103 mm et le groupe b - 114 mm. La vitesse de l'arbre de la pompe correspond à la fréquence du courant alternatif dans le réseau. En Russie, cette fréquence est de 50 Hz, ce qui donne une vitesse synchrone (pour une machine bipolaire) de 3000 min-1. Le chiffrement PTSEN contient leurs principaux paramètres nominaux, tels que le débit et la pression lors du fonctionnement en mode optimal. Par exemple, ESP5-40-950 signifie une électropompe centrifuge du groupe 5 avec un débit de 40 m3/jour (par eau) et une hauteur manométrique de 950 m. ESP5A-360-600 signifie une pompe du groupe 5A avec un débit de 360 ​​m3 /jour et une tête de 600 m.

Figure 4 - Caractéristiques typiques d'une pompe centrifuge submersible

Dans le code des pompes résistantes à l'usure, il y a la lettre I, qui signifie résistance à l'usure. Dans ceux-ci, les roues ne sont pas en métal, mais en résine polyamide (P-68). Dans le corps de pompe, environ tous les 20 étages, des paliers intermédiaires de centrage d'arbre en caoutchouc-métal sont installés, de sorte que la pompe résistante à l'usure a moins d'étages et, par conséquent, de pression.

Les paliers d'extrémité des roues ne sont pas en fonte, mais sous la forme d'anneaux emboutis en acier trempé 40X. Au lieu de rondelles de support en textolite entre les roues et les aubes directrices, des rondelles en caoutchouc résistant à l'huile sont utilisées.

Tous les types de pompes ont une caractéristique de performance de passeport sous la forme de courbes de dépendance H (Q) (pression, débit), h (Q) (efficacité, débit), N (Q) (consommation électrique, débit). Habituellement, ces dépendances sont données dans la plage des débits d'exploitation ou dans un intervalle légèrement plus grand (Fig. 11.2).

Toute pompe centrifuge, y compris la PTSEN, peut fonctionner avec une vanne de sortie fermée (point A : Q = 0 ; H = Hmax) et sans contre-pression en sortie (point B : Q = Qmax ; H = 0). Le travail utile de la pompe étant proportionnel au produit de l'alimentation par la pression, alors pour ces deux modes extrêmes de fonctionnement de la pompe, le travail utile sera égal à zéro, et, par conséquent, le rendement sera égal à zéro. À un certain rapport (Q et H), en raison des pertes internes minimales de la pompe, l'efficacité atteint une valeur maximale d'environ 0,5 à 0,6. En règle générale, les pompes à faible débit et roues de petit diamètre, ainsi qu'avec un grand nombre les étages ont un rendement réduit. Le débit et la pression correspondant au rendement maximal sont appelés le mode de fonctionnement optimal de la pompe. La dépendance z(Q) près de son maximum décroît doucement, par conséquent, le fonctionnement du PTSEN est tout à fait acceptable dans les modes qui diffèrent de l'optimal Les limites de ces écarts dépendront des caractéristiques spécifiques du PTSEN et doivent correspondre à une diminution raisonnable du rendement de la pompe (de 3 à 5 %) (voir fig. 11.2, hachurée).

La sélection d'une pompe pour puits se résume essentiellement à choisir une taille standard du PTSEN telle que, une fois descendue dans le puits, elle fonctionnerait dans les conditions du mode optimal ou recommandé lors du pompage d'un débit de puits donné à partir d'une profondeur donnée. .

Les pompes actuellement produites sont conçues pour des débits nominaux de 40 (ETsN5-40-950) à 500 m3/jour (ETsN6-500-750) et des hauteurs manométriques de 450 m (ETsN6-500-450) à 1500 m 1500). De plus, il existe des pompes à des fins spéciales, par exemple pour pomper de l'eau dans des réservoirs. Ces pompes ont des débits jusqu'à 3000 m3/jour et des hauteurs jusqu'à 1200 m.

La hauteur manométrique que peut surmonter une pompe est directement proportionnelle au nombre d'étages. Développé par un étage au mode de fonctionnement optimal, il dépend notamment des dimensions de la roue à aubes, qui elles-mêmes dépendent des dimensions radiales de la pompe. Avec un diamètre extérieur du corps de pompe de 92 mm, la hauteur manométrique moyenne développée par un étage (en cas de fonctionnement sur l'eau) est de 3,86 m avec des fluctuations de 3,69 à 4,2 m. Avec un diamètre extérieur de 114 mm, la hauteur manométrique moyenne est de 5,76 m avec des fluctuations de 5,03 à 6,84 m.

L'unité de pompage se compose d'une pompe (Figure 4, a), d'une unité de protection hydraulique (Figure 4, 6), d'un moteur submersible SEM (Figure 4, c), d'un compensateur (Figure 4, d) fixé à la partie inférieure de le SEM.

La pompe se compose des éléments suivants : une tête 1 avec un clapet anti-retour à bille pour empêcher le fluide de s'écouler de la tubulure lors des arrêts ; le pied d'appui supérieur du coulisseau 2, qui perçoit partiellement la charge axiale due à la différence de pression à l'entrée et à la sortie de la pompe ; palier lisse supérieur 3 centrant l'extrémité supérieure de l'arbre ; corps de pompe 4 ; des aubes directrices 5, qui reposent les unes sur les autres et sont maintenues en rotation par un coupleur commun dans le carter 4 ; hélices 6 ; arbre de pompe 7, qui a une clavette longitudinale sur laquelle les roues sont montées avec un ajustement glissant. L'arbre traverse également l'appareil de guidage de chaque étage et y est centré par la douille de roue, comme dans un palier ; palier lisse inférieur 8 ; base 9, fermée avec une grille de réception et ayant des trous ronds inclinés dans la partie supérieure pour fournir du liquide à la roue inférieure; palier lisse d'extrémité 10. Dans les pompes des premières conceptions qui sont encore en service, le dispositif de la partie inférieure est différent. Sur toute la longueur de l'embase 9 se trouve un joint spi constitué d'anneaux plomb-graphite, qui sépare la partie réceptrice de la pompe et les cavités internes du moteur et de la protection hydraulique. Un roulement à billes à contact oblique à trois rangées est monté sous le presse-étoupe, lubrifié avec de l'huile épaisse, qui est sous une certaine pression (0,01 - 0,2 MPa) par rapport à l'extérieur.

Figure 4 - Le dispositif de l'unité centrifuge submersible

a - pompe centrifuge; b - unité de protection hydraulique ; c - moteur électrique submersible ; g - compensateur

Dans les conceptions ESP modernes, il n'y a pas de surpression dans l'unité d'hydroprotection, par conséquent, il y a moins de fuites d'huile de transformateur liquide, avec laquelle le SEM est rempli, et le besoin d'un presse-étoupe plomb-graphite a disparu.

Les cavités du moteur et de la pièce réceptrice sont séparées par une simple garniture mécanique dont les pressions de part et d'autre sont les mêmes. La longueur du boîtier de la pompe ne dépasse généralement pas 5,5 m. Lorsque le nombre requis d'étages (dans les pompes qui développent des pressions élevées) ne peut pas être placé dans un boîtier, ils sont placés dans deux ou trois boîtiers séparés qui constituent des sections indépendantes d'un pompe, qui sont amarrées ensemble lors de l'abaissement de la pompe dans le puits

L'unité de protection hydraulique est une unité indépendante fixée au PTSEN par une connexion boulonnée (sur la figure 4, l'unité, comme le PTSEN lui-même, est représentée avec des bouchons de transport obturant les extrémités des unités)

L'extrémité supérieure de l'arbre 1 est reliée par un accouplement cannelé à l'extrémité inférieure de l'arbre de la pompe. Une garniture mécanique légère 2 sépare la cavité supérieure, qui peut contenir du fluide de puits, de la cavité sous le joint, qui est remplie d'huile de transformateur, qui, comme le fluide de puits, est sous une pression égale à la pression à la profondeur d'immersion de la pompe. Sous la garniture mécanique 2 se trouve un palier à friction glissant, et même plus bas - nœud 3 - un pied de palier qui perçoit la force axiale de l'arbre de la pompe. Le pied coulissant 3 fonctionne dans l'huile liquide de transformateur.

Ci-dessous se trouve la deuxième garniture mécanique 4 pour une étanchéité plus fiable du moteur. Il n'est pas structurellement différent du premier. En dessous se trouve un sac en caoutchouc 5 dans le corps 6. Le sac sépare hermétiquement deux cavités : la cavité interne du sac remplie d'huile de transformateur, et la cavité entre le corps 6 et le sac lui-même, dans laquelle le fluide externe du puits a accès par le clapet anti-retour 7.

Le fluide de fond de trou à travers la vanne 7 pénètre dans la cavité du boîtier 6 et comprime le sac en caoutchouc avec de l'huile à une pression égale à la pression externe. L'huile liquide pénètre le long des interstices le long de l'arbre jusqu'aux garnitures mécaniques et jusqu'au PED.

Deux conceptions de dispositifs de protection hydraulique ont été développées. L'hydroprotection du moteur principal diffère de l'hydroprotection décrite du G par la présence d'une petite turbine sur l'arbre, qui crée une pression accrue d'huile liquide dans la cavité interne du sac en caoutchouc 5.

La cavité externe entre le boîtier 6 et le sac 5 est remplie d'huile épaisse, qui alimente le roulement à billes à contact oblique PTSEN de la conception précédente. Ainsi, l'unité de protection hydraulique du moteur principal d'une conception améliorée est adaptée pour être utilisée conjointement avec le PTSEN des types précédents qui sont largement utilisés dans les champs. Auparavant, une protection hydraulique était utilisée, appelée protection de type piston, dans laquelle une surpression sur l'huile était créée par un piston à ressort. Les nouvelles conceptions du moteur principal et du moteur à essence se sont avérées plus fiables et durables. Les changements de température dans le volume d'huile pendant son chauffage ou son refroidissement sont compensés en fixant un sac en caoutchouc - compensateur au bas du PED.

Pour entraîner le PTSEN, des moteurs électriques bipolaires asynchrones verticaux spéciaux remplis d'huile (SEM) sont utilisés. Les moteurs de pompe sont divisés en 3 groupes : 5 ; 5A et 6.

Etant donné que, contrairement à la pompe, le câble électrique ne passe pas le long du carter du moteur, les dimensions diamétrales des SEM de ces groupes sont légèrement supérieures à celles des pompes, à savoir : le groupe 5 a un diamètre maximum de 103 mm, le groupe 5A - 117 mm et groupe 6 - 123 mm.

Le marquage du SEM comprend la puissance nominale (kW) et le diamètre ; par exemple, PED65-117 signifie : un moteur électrique immergé d'une puissance de 65 kW avec un diamètre de carter de 117 mm, c'est-à-dire inclus dans le groupe 5A.

Les petits diamètres admissibles et les puissances élevées (jusqu'à 125 kW) obligent à fabriquer des moteurs de grande longueur - jusqu'à 8 m, et parfois plus. La partie supérieure du DESP est reliée à la partie inférieure de l'ensemble de protection hydraulique par des goujons boulonnés. Les arbres sont reliés par des accouplements cannelés.

L'extrémité supérieure de l'arbre PED est suspendue au talon coulissant 1, qui fonctionne à l'huile. Ci-dessous se trouve l'assemblage d'entrée de câble 2. Cet assemblage est généralement un connecteur de câble mâle. C'est l'un des endroits les plus vulnérables de la pompe, en raison de la violation de l'isolation dont les installations échouent et nécessitent un levage ; 3 - fils conducteurs de l'enroulement du stator; 4 - palier à friction à glissement radial supérieur; 5 - section des extrémités de l'enroulement du stator; 6 - section de stator, assemblée à partir de plaques de fer de transformateur embouties avec des rainures pour tirer les fils du stator. Les sections de stator sont séparées les unes des autres par des boîtiers non magnétiques, dans lesquels sont renforcés les paliers radiaux 7 de l'arbre moteur 8. L'extrémité inférieure de l'arbre 8 est centrée par le palier à friction radial inférieur 9. Le rotor SEM a également se compose de sections assemblées sur l'arbre du moteur à partir de plaques embouties de fer de transformateur. Des tiges d'aluminium sont insérées dans les fentes du rotor de type roue d'écureuil, court-circuitées par des anneaux conducteurs, des deux côtés de la section. Entre les sections, l'arbre du moteur est centré dans les roulements 7. Un trou d'un diamètre de 6 à 8 mm traverse toute la longueur de l'arbre du moteur pour que l'huile passe de la cavité inférieure à la cavité supérieure. Le long de tout le stator, il y a aussi une rainure à travers laquelle l'huile peut circuler. Le rotor tourne dans de l'huile de transformateur liquide aux propriétés isolantes élevées. Dans la partie inférieure du PED se trouve un filtre à huile à mailles 10. La tête 1 du compensateur (voir Fig. 11.3, d) est fixée à l'extrémité inférieure du PED; la vanne de dérivation 2 sert à remplir le système d'huile. Le carter de protection 4 dans la partie inférieure comporte des trous pour transférer la pression de fluide externe à l'élément élastique 3. Lorsque l'huile se refroidit, son volume diminue et le fluide du puits à travers les trous pénètre dans l'espace entre le sac 3 et le carter 4. Lorsque chauffé, le sac se dilate et le fluide par les mêmes trous sort du boîtier.

Les PED utilisés pour l'exploitation des puits de pétrole ont généralement des capacités de 10 à 125 kW.

Pour maintenir la pression du réservoir, des unités de pompage submersibles spéciales sont utilisées, équipées de PED de 500 kW. La tension d'alimentation dans le SEM varie de 350 à 2000 V. Aux hautes tensions, il est possible de réduire proportionnellement le courant lors de la transmission de la même puissance, ce qui vous permet de réduire la section des conducteurs du câble et, par conséquent, la dimensions transversales de l'installation. Ceci est particulièrement important pour les moteurs à haute puissance. Glissement nominal du rotor SEM - de 4 à 8,5 %, efficacité - de 73 à 84 %, températures ambiantes admissibles - jusqu'à 100 °C.

Une grande quantité de chaleur est générée pendant le fonctionnement du PED, un refroidissement est donc nécessaire pour le fonctionnement normal du moteur. Un tel refroidissement est créé en raison de l'écoulement continu du fluide de formation à travers l'espace annulaire entre le carter du moteur et la colonne de tubage. Pour cette raison, les dépôts de cire dans la tubulure pendant le fonctionnement de la pompe sont toujours nettement inférieurs à ceux des autres modes de fonctionnement.

Dans des conditions de production, il y a une panne temporaire des lignes électriques due à un orage, à une rupture de fil, à cause du givrage, etc. Cela provoque un arrêt de l'UTSEN. Dans ce cas, sous l'influence de la colonne de liquide s'écoulant de la tubulure à travers la pompe, l'arbre de la pompe et le stator commencent à tourner dans le sens opposé. Si à ce moment l'alimentation est rétablie, le SEM commencera à tourner dans le sens direct, surmontant la force d'inertie de la colonne de liquide et des masses en rotation.

Les courants de démarrage dans ce cas peuvent dépasser les limites autorisées et l'installation échouera. Pour éviter que cela ne se produise, un clapet anti-retour à bille est installé dans la partie de décharge du PTSEN, ce qui empêche le liquide de s'écouler de la tubulure.

Le clapet anti-retour est généralement situé dans la tête de pompe. La présence d'un clapet anti-retour complique le levage de la tubulure lors des travaux de réparation, car dans ce cas les tuyaux sont soulevés et dévissés avec du liquide. De plus, il est dangereux en termes d'incendie. Pour éviter de tels phénomènes, une vanne de vidange est réalisée dans un raccord spécial au-dessus du clapet anti-retour. En principe, la vanne de vidange est un raccord dans la paroi latérale duquel un court tube en bronze est inséré horizontalement, scellé à partir de l'extrémité intérieure. Avant le levage, une courte fléchette métallique est lancée dans le tube. Le coup de fléchette casse le tube en bronze, à la suite de quoi le trou latéral du manchon s'ouvre et le liquide du tube s'écoule.

D'autres dispositifs ont également été développés pour vidanger le liquide, qui sont installés au-dessus du clapet anti-retour PTSEN. Ceux-ci comprennent les soi-disant souffleurs, qui permettent de mesurer la pression annulaire à la profondeur de descente de la pompe avec un manomètre de fond de puits descendu dans le tubage et d'établir une communication entre l'espace annulaire et la cavité de mesure du manomètre.

Il est à noter que les moteurs sont sensibles au système de refroidissement, qui est créé par l'écoulement de fluide entre la colonne de tubage et le corps du SEM. La vitesse de ce flux et la qualité du liquide affectent le régime de température du SEM. On sait que l'eau a une capacité calorifique de 4,1868 kJ/kg-°C, tandis que l'huile pure est de 1,675 kJ/kg-°C. Par conséquent, lors du pompage de la production de puits arrosés, les conditions de refroidissement du SEM sont meilleures que lors du pompage d'huile propre, et sa surchauffe entraîne une défaillance de l'isolation et une panne du moteur. Par conséquent, les qualités isolantes des matériaux utilisés influent sur la durée de l'installation. On sait que la résistance à la chaleur de certains isolants utilisés pour les bobinages des moteurs a déjà été portée à 180 °C et les températures de fonctionnement à 150 °C. Pour contrôler la température, des capteurs de température électriques simples ont été développés qui transmettent des informations sur la température du SEM à la station de contrôle via un câble électrique d'alimentation sans l'utilisation d'un noyau supplémentaire. Des dispositifs similaires sont disponibles pour transmettre à la surface des informations constantes sur la pression à l'entrée de la pompe. En cas d'urgence, la station de contrôle éteint automatiquement le SEM.

Le SEM est alimenté en électricité par un câble à trois conducteurs, qui est descendu dans le puits parallèlement au tubage. Le câble est attaché à la surface extérieure du tube avec des courroies métalliques, deux pour chaque tuyau. Le câble fonctionne dans des conditions difficiles. Sa partie supérieure est en milieu gazeux, parfois sous pression importante, la partie inférieure est en huile et est soumise à une pression encore plus importante. Lors de la descente et de la remontée de la pompe, notamment dans les puits déviés, le câble est soumis à de fortes contraintes mécaniques (pinces, frottements, coincement entre la rame et le tubing...). Le câble transmet l'électricité à haute tension. L'utilisation de moteurs haute tension permet de réduire le courant et donc le diamètre du câble. Cependant, le câble d'alimentation d'un moteur haute tension doit également avoir une isolation plus fiable, et parfois plus épaisse. Tous les câbles utilisés pour UPTsEN sont recouverts d'un ruban élastique en acier galvanisé sur le dessus pour les protéger contre les dommages mécaniques. La nécessité de placer le câble le long de la surface externe du PTSEN réduit les dimensions de ce dernier. Par conséquent, un câble plat est posé le long de la pompe, ayant une épaisseur d'environ 2 fois inférieure au diamètre d'un câble rond, avec les mêmes sections transversales d'âmes conductrices.

Tous les câbles utilisés pour UTSEN sont divisés en ronds et plats. Les câbles ronds ont une isolation en caoutchouc (caoutchouc résistant à l'huile) ou en polyéthylène, qui est affiché dans le chiffre : KRBK signifie câble rond en caoutchouc armé ou KRBP - câble plat en caoutchouc armé. Lors de l'utilisation d'une isolation en polyéthylène dans le chiffrement, au lieu de la lettre P, P est écrit: KPBK - pour un câble rond et KPBP - pour un câble plat.

Le câble rond est attaché au tube et le câble plat est attaché uniquement aux tuyaux inférieurs de la colonne de production et à la pompe. La transition d'un câble rond à un câble plat est épissée par vulcanisation à chaud dans des moules spéciaux, et si une telle épissure est de mauvaise qualité, elle peut constituer une source de défaillance et de défaillance de l'isolation. Récemment, ils ne sont passés qu'aux câbles plats allant du SEM le long de la colonne de production jusqu'à la station de contrôle. Cependant, la fabrication de tels câbles est plus difficile que les câbles ronds (tableau 11.1).

Il existe d'autres types de câbles isolés en polyéthylène non mentionnés dans le tableau. Les câbles avec isolation en polyéthylène sont 26 à 35 % plus légers que les câbles avec isolation en caoutchouc. Les câbles avec isolation en caoutchouc sont conçus pour être utilisés à une tension nominale de courant électrique ne dépassant pas 1100 V, à des températures ambiantes jusqu'à 90 ° C et à une pression jusqu'à 1 MPa. Les câbles avec isolation en polyéthylène peuvent fonctionner à des tensions jusqu'à 2300 V, des températures jusqu'à 120 °C et des pressions jusqu'à 2 MPa. Ces câbles sont plus résistants au gaz et à la haute pression.

Tous les câbles sont blindés avec du ruban d'acier galvanisé ondulé pour plus de résistance.

Les enroulements primaires des transformateurs triphasés et des autotransformateurs sont toujours conçus pour la tension de l'alimentation commerciale, c'est-à-dire 380 V, à laquelle ils sont connectés via des stations de contrôle. Les enroulements secondaires sont conçus pour la tension de fonctionnement du moteur respectif auquel ils sont reliés par câble. Ces tensions de fonctionnement dans divers PED varient de 350 V (PED10-103) à 2000 V (PED65-117 ; PED125-138). Pour compenser la chute de tension dans le câble de l'enroulement secondaire, 6 prises sont réalisées (dans un type de transformateur, il y a 8 prises), ce qui vous permet d'ajuster la tension aux extrémités de l'enroulement secondaire en changeant les cavaliers. Changer le cavalier d'un pas augmente la tension de 30 à 60 V, selon le type de transformateur.

Tous les transformateurs et autotransformateurs non remplis d'huile et refroidis par air sont recouverts d'un boîtier métallique et sont conçus pour être installés dans un endroit abrité. Ils sont équipés d'une installation souterraine, leurs paramètres correspondent donc à ce SEM.

Récemment, les transformateurs se sont répandus, car cela vous permet de contrôler en continu la résistance de l'enroulement secondaire du transformateur, du câble et de l'enroulement du stator du SEM. Lorsque la résistance d'isolement tombe à la valeur définie (30 kOhm), l'appareil s'éteint automatiquement.

Avec des autotransformateurs ayant une connexion électrique directe entre les enroulements primaire et secondaire, un tel contrôle d'isolement ne peut pas être effectué.

Les transformateurs et les autotransformateurs ont une efficacité d'environ 98 à 98,5 %. Leur masse, selon la puissance, varie de 280 à 1240 kg, les dimensions de 1060 x 420 x 800 à 1550 x 690 x 1200 mm.

Le fonctionnement de l'UPTsEN est contrôlé par la station de contrôle PGH5071 ou PGH5072. De plus, la station de contrôle PGH5071 est utilisée pour l'alimentation de l'autotransformateur du SEM, et PGH5072 - pour le transformateur. Les bornes PGH5071 assurent l'arrêt instantané de l'installation lorsque les éléments porteurs de courant sont court-circuités à la terre. Les deux stations de contrôle offrent les possibilités suivantes pour surveiller et contrôler le fonctionnement de l'UTSEN.

1. Allumage et extinction manuels et automatiques (à distance) de l'appareil.

2. Mise sous tension automatique de l'installation en mode auto-démarrage après le rétablissement de la tension d'alimentation dans le réseau de terrain.

3. Fonctionnement automatique de l'installation en mode périodique (pompage, accumulation) selon le programme établi avec une durée totale de 24 heures.

4. Mise en marche et arrêt automatique de l'unité en fonction de la pression dans le collecteur de refoulement en cas de systèmes automatisés de collecte de pétrole et de gaz.

5. Arrêt instantané de l'installation en cas de courts-circuits et de surcharges d'intensité de 40% dépassant le courant de fonctionnement normal.

6. Arrêt de courte durée jusqu'à 20 s lorsque le SEM est surchargé de 20 % de la valeur nominale.

7. Arrêt de courte durée (20 s) en cas de panne de l'alimentation en fluide de la pompe.

Les portes de l'armoire du poste de commande sont verrouillées mécaniquement avec un bloc de commutation. Il y a une tendance à passer à des stations de contrôle sans contact et hermétiquement scellées avec des éléments semi-conducteurs, qui, comme l'expérience l'a montré, sont plus fiables, non affectées par la poussière, l'humidité et les précipitations.

Les postes de commande sont conçus pour être installés dans des locaux de type hangar ou sous auvent (dans les régions du sud) à une température ambiante de -35 à +40 °C.

La masse de la station est d'environ 160 kg. Dimensions 1300 x 850 x 400 mm. Le kit de livraison UPTsEN comprend un tambour avec un câble dont la longueur est déterminée par le client.

Pendant l'exploitation du puits, pour des raisons technologiques, la profondeur de la suspension de la pompe doit être modifiée. Afin de ne pas couper ou accumuler le câble avec de tels changements de suspension, la longueur du câble est prise en fonction de la profondeur de suspension maximale d'une pompe donnée et, à des profondeurs moindres, son excédent est laissé sur le tambour. Le même tambour est utilisé pour enrouler le câble lors du levage du PTSEN des puits.

Avec une profondeur de suspension constante et des conditions de pompage stables, l'extrémité du câble est rentrée dans la boîte de jonction et il n'y a pas besoin de tambour. Dans de tels cas, lors des réparations, un tambour spécial est utilisé sur un chariot de transport ou sur un traîneau métallique à entraînement mécanique pour tirer de manière constante et uniforme le câble extrait du puits et l'enrouler sur le tambour. Lorsque la pompe est abaissée d'un tel tambour, le câble est alimenté uniformément. Le tambour est entraîné par un entraînement électrique avec un embrayage de marche arrière et à friction pour éviter les tensions dangereuses. Dans les entreprises productrices de pétrole avec un grand nombre d'ESP, une unité de transport spéciale ATE-6 basée sur le véhicule tout-terrain cargo KaAZ-255B est utilisée pour transporter un tambour de câble et d'autres équipements électriques, y compris un transformateur, une pompe, un moteur et un système hydraulique. unité de protection.

Pour le chargement et le déchargement du tambour, l'unité est équipée de directions de pliage pour rouler le tambour sur la plate-forme et d'un treuil avec une force de traction sur la corde de 70 kN. La plate-forme dispose également d'une grue hydraulique d'une capacité de levage de 7,5 kN avec une portée de 2,5 m.

Les raccords de tête de puits typiques équipés pour le fonctionnement PTSEN (Figure 5) consistent en une traverse 1, qui est vissée sur la colonne de tubage.

Figure 5 - Raccords de tête de puits équipés de PTSEN

La croix a un insert amovible 2, qui prend la charge du tube. Un joint en caoutchouc résistant à l'huile 3 est appliqué sur le revêtement, qui est pressé par une bride fendue 5. La bride 5 est pressée par des boulons sur la bride de la croix et scelle la sortie de câble 4.

Les raccords permettent l'évacuation du gaz annulaire à travers le tuyau 6 et le clapet anti-retour 7. Les raccords sont assemblés à partir d'unités unifiées et de robinets d'arrêt. Il est relativement facile de reconstruire l'équipement de tête de puits lorsqu'il fonctionne avec des pompes à tige de pompage.

Le plus largement utilisé dans la pratique de l'installation de pompes centrifuges électriques.

Les installations de pompes centrifuges submersibles sont conçues pour pomper

L'ESP comprend : les équipements terrestres et souterrains.

L'équipement souterrain comprend : - le montage de la centrifugeuse électrique ; - chaîne de pompage et câble.

L'équipement de surface comprend l'équipement de tête de puits, la station de contrôle et le transformateur.

Riz. 1. 1 - moteur; 2 - câble ; 3 - hydroprotection; 4 - pompe ESP 5.6 - clapets anti-retour et de vidange ; 7 - équipement de tête de puits ; 8 - autotransformateur; 9 - poste de contrôle ; 10 - tubes ; 11 - module d'aspiration.

Principe d'opération: La centrifugeuse électrique est descendue dans le puits sur la tubulure. Il se compose de trois parties principales situées sur un arbre vertical : une pompe centrifuge multicellulaire, un moteur électrique (EM) et un protecteur qui protège le moteur électrique de la pénétration de liquide et assure une lubrification à long terme de la pompe et du moteur. Le courant pour alimenter le moteur électrique est fourni par un câble plat à trois conducteurs, qui est abaissé avec le tube de production et fixé à ceux-ci avec de fines pinces en fer (courroies).

Le transformateur est conçu pour compenser la chute de tension dans le câble alimentant le SEM. À l'aide de la station de contrôle, le contrôle manuel du moteur est effectué, l'arrêt automatique de l'unité lorsque l'alimentation en liquide est interrompue, la protection zéro, la protection contre les surcharges et l'arrêt de l'unité en cas de court-circuit. Pendant le fonctionnement de l'unité, la pompe à courant centrifuge aspire le liquide à travers un filtre installé à l'entrée de la pompe et le pompe à travers les tuyaux de la pompe jusqu'à la surface. En fonction de la pression, c'est-à-dire hauteurs de levage de liquide, des pompes avec un nombre différent d'étages sont utilisées.

28. Autres types de pompes sans tige

pompe à vis - pompe submersible entraînée par un moteur électrique ; le liquide dans la pompe se déplace en raison de la rotation de la vis du rotor. Les pompes de ce type sont particulièrement efficaces lors de l'extraction des huiles à haute viscosité des puits.

Hydropiston pompe est une pompe submersible entraînée par le débit de fluide fourni au puits depuis la surface de l'unité de pompage. Dans le même temps, deux rangées de tuyaux concentriques d'un diamètre de 63 et 102 mm sont descendues dans le puits. La pompe est descendue dans le puits à l'intérieur d'une conduite de diamètre 63 mm et est plaquée contre la selle d'atterrissage située à l'extrémité de cette conduite par la pression du fluide. Le liquide provenant de la surface entraîne le piston du moteur, et avec lui le piston de la pompe. Le piston de la pompe pompe le fluide hors du puits et, avec le fluide de travail, le refoule à travers l'espace annulaire jusqu'à la surface.

pompe à membrane - une pompe volumétrique, dans laquelle le changement de volume de la chambre de pompage se produit en raison de la déformation de l'une de ses parois, réalisée sous la forme d'une plaque élastique - un diaphragme. En raison du fait que les pièces mobiles du mécanisme d'entraînement D. n. n'ont pas de contact avec le milieu pompé, D. n. également utilisé pour pomper des liquides contaminés par des abrasifs mécaniques impuretés. Les diaphragmes sont en caoutchouc (y compris renforcé) et autres matériaux élastiques, ainsi qu'en alliages inoxydables. Ils se présentent sous la forme (principalement) de plaques ondulées ou de soufflets.

Installations de pompes centrifuges submersibles conçu pour être pompé

puits de pétrole, y compris le fluide de réservoir incliné contenant

le pétrole, l'eau et le gaz, et les impuretés mécaniques. Selon quantité

divers composants contenus dans le liquide pompé, pompes

les installations ont l'exécution de la résistance habituelle et accrue à la corrosion et à l'usure.

Pendant longtemps, j'ai rêvé d'écrire sur papier (imprimer sur un ordinateur) tout ce que je sais sur les ESP.
Je vais essayer de parler dans un langage simple et compréhensible de l'unité de pompe centrifuge électrique - le principal outil qui produit 80% de tout le pétrole en Russie.

D'une manière ou d'une autre, il s'est avéré que j'ai été en contact avec eux toute ma vie d'adulte. Dès l'âge de cinq ans, il a commencé à voyager avec son père le long des puits. A dix ans, il pouvait réparer lui-même n'importe quelle station, à vingt-quatre ans, il devenait ingénieur dans l'entreprise où ils étaient réparés, à trente - directeur général adjoint, où ils étaient fabriqués. Des connaissances sur le sujet en vrac - ce n'est pas dommage de partager, d'autant plus que beaucoup, beaucoup de gens me posent constamment des questions sur ceci ou cela concernant mes pompes. En général, pour ne pas répéter plusieurs fois la même chose dans des mots différents, j'écrirai une fois, puis je passerai des examens ;). Oui! Il y aura des diapositives ... sans diapositives en aucune façon.

Ce que c'est.
ESP - installation d'une pompe centrifuge électrique, c'est aussi une pompe sans tige, c'est aussi ESP, c'est aussi ces bâtons et tambours. UETsN - c'est elle (féminin) ! Bien qu'il se compose d'eux (sexe masculin). C'est une chose si spéciale, avec l'aide de laquelle de vaillants pétroliers (ou plutôt des militaires pour les pétroliers) obtiennent du fluide de formation du sous-sol - c'est ainsi que nous appelons ce mulyak, qui ensuite (après avoir subi un traitement spécial) s'appelle toutes sortes d'intéressants des mots comme URALS ou BRENT. C'est tout un équipement complexe, qui nécessiterait les connaissances d'un métallurgiste, d'un métallurgiste, d'un mécanicien, d'un électricien, d'un électronicien, d'un hydraulique, d'un câbleur, d'un pétrolier et même d'un petit gynécologue et proctologue. La chose est assez intéressante et inhabituelle, même si elle a été inventée il y a de nombreuses années et n'a pas beaucoup changé depuis lors. Dans l'ensemble, il s'agit d'une unité de pompage ordinaire. Ce qui est inhabituel, c'est qu'il est fin (le plus courant est placé dans un puits de 123 mm de diamètre intérieur), long (il existe des installations de 70 mètres de long) et fonctionne dans des conditions d'une telle saleté qu'un processus plus ou moins complexe mécanisme ne devrait pas exister du tout.

Ainsi, dans le cadre de chaque ESP, il y a les nœuds suivants :

ESP (pompe centrifuge électrique) - l'unité principale - tout le reste le protège et le fournit. La pompe tire le meilleur parti - mais il fait le travail principal - soulever le liquide - il a une telle vie. La pompe se compose de sections et de sections d'étapes. Plus il y a d'étapes, plus la pression développée par la pompe est élevée. Plus l'étage lui-même est grand, plus le débit est élevé (la quantité de liquide pompée par unité de temps). Plus il y a de débit et de pression - plus il consomme d'énergie. Tout est interconnecté. Outre le débit et la pression, les pompes diffèrent également par leur taille et leur conception - standard, résistantes à l'usure, résistantes à la corrosion, résistantes à l'usure, très, très résistantes à l'usure et à la corrosion.

SEM (moteur électrique submersible) Le moteur électrique est la deuxième unité principale - il fait tourner la pompe - il consomme de l'énergie. Il s'agit d'un moteur électrique asynchrone conventionnel (en termes électriques) - seulement il est mince et long. Le moteur a deux paramètres principaux - la puissance et la taille. Et encore une fois, il existe différentes versions de standard, résistant à la chaleur, résistant à la corrosion, en particulier résistant à la chaleur et en général - non tué (comme si). Le moteur est rempli d'huile spéciale qui, en plus de lubrifier, refroidit également le moteur et compense en un tas la pression exercée sur le moteur de l'extérieur.

Le protecteur (également appelé protection hydraulique) est une chose qui se tient entre la pompe et le moteur - d'une part, il sépare la cavité du moteur remplie d'huile de la cavité de la pompe remplie de liquide de réservoir, tout en transmettant la rotation, et d'autre part, il résout le problème d'égalisation de la pression à l'intérieur du moteur et à l'extérieur (là, en général, ça arrive jusqu'à 400 atm, c'est environ un tiers de la profondeur de la fosse des Mariannes). Il existe différentes tailles et, encore une fois, toutes sortes de bla bla bla.

Le câble est en fait un câble. Cuivre, à trois conducteurs .. Il est également blindé. Peux-tu imaginer? Câble blindé ! Bien sûr, il ne résistera pas à un tir même de Makarov, mais d'un autre côté, il résistera à cinq ou six descentes dans le puits et y travaillera - pendant assez longtemps.
Son armure est quelque peu différente, conçue plus pour la friction que pour un coup sec - mais quand même. Le câble peut être de différentes sections (diamètres de noyau), différer par son armure (galvanisé ou en acier inoxydable), et il diffère également par sa résistance à la température. Il existe un câble pour 90, 120, 150, 200 et même 230 degrés. C'est-à-dire qu'il peut fonctionner indéfiniment à une température deux fois supérieure au point d'ébullition de l'eau (notez que nous extrayons quelque chose comme de l'huile et qu'il ne brûle même pas mal - mais vous avez besoin d'un câble avec une résistance à la chaleur de plus de 200 degrés - et de plus , presque partout).

Un séparateur de gaz (ou un séparateur de gaz-dispersant, ou juste un disperseur, ou un double séparateur de gaz, ou encore un double séparateur de gaz-disperseur). Une chose qui sépare le gaz libre du liquide .. plutôt liquide du gaz libre ... bref, réduit la quantité de gaz libre à l'entrée de la pompe. Souvent, très souvent, la quantité de gaz libre à l'entrée de la pompe est tout à fait suffisante pour que la pompe ne fonctionne pas - puis ils ont mis une sorte de dispositif de stabilisation du gaz (j'ai énuméré les noms au début du paragraphe). S'il n'est pas nécessaire d'installer un séparateur de gaz, ils installent un module d'entrée, mais comment le liquide doit-il entrer dans la pompe ? Ici. Ils ont mis quelque chose dans tous les cas .. Soit un module, soit une jeep.

TMS est une sorte de réglage. Qui déchiffre comment - système thermomanométrique, télémétrie .. qui comment. C'est vrai (c'est l'ancien nom - de 80 ans hirsutes) - un système thermomanométrique, nous l'appellerons donc des noms - il explique presque complètement la fonction de l'appareil - il mesure la température et la pression - là - juste en dessous - presque dans le monde souterrain.

Il existe également des dispositifs de protection. Il s'agit d'un clapet anti-retour (le plus courant est KOSH - un clapet anti-retour à bille) - afin que le liquide ne s'écoule pas des tuyaux lorsque la pompe est arrêtée (il peut prendre plusieurs heures pour soulever une colonne de liquide à travers un tuyau standard - c'est dommage cette fois). Et lorsque vous devez soulever la pompe - cette vanne interfère - quelque chose coule constamment des tuyaux, polluant tout autour. À ces fins, il existe une vanne d'arrêt (ou de vidange) KS - une chose amusante - qui est cassée à chaque fois qu'elle est retirée du puits.

Toute cette économie repose sur des tubes (tubes - les clôtures en sont très souvent faites dans les villes riches en pétrole). Se bloque dans l'ordre suivant :
Le long du tube (2-3 kilomètres) - câble, d'en haut - KS, puis KOSH, puis ESP, puis gazik (ou module d'entrée), puis protecteur, puis SEM, et même plus bas TMS. Le câble longe l'ESP, le gaz et le protecteur jusqu'à la tête même du moteur. Eka. Tout est une tête plus courte. Ainsi, du haut de l'ESP au bas du TMS, il peut y avoir 70 mètres. et un puits traverse ces 70 mètres, et tout tourne ... et autour - une température élevée, une pression énorme, beaucoup d'impuretés mécaniques, un environnement corrosif .. Des pompes médiocres ...

Toutes les pièces sont sectionnelles, des sections ne dépassant pas 9-10 mètres de long (sinon, comment peuvent-elles être mises dans le puits ?) L'installation va être directement sur le puits : SEM, un câble, un protecteur, du gaz, des sections de pompe, des vannes, des tuyaux y sont fixés .. Oui! n'oubliez pas de fixer le câble à tout à l'aide de taches - (telles que des ceintures en acier spéciales). Tout cela est plongé dans le puits et pendant longtemps (j'espère) cela y fonctionne. Afin d'alimenter tout cela (et en quelque sorte de le gérer), un transformateur élévateur (TMPN) et une station de contrôle sont installés au sol.

Avec une telle chose, ils obtiennent quelque chose qui se transforme ensuite en argent (essence, carburant diesel, plastiques et autres déchets).

Essayons de comprendre .. comment tout cela fonctionne, comment c'est fait, comment choisir et comment l'utiliser.

Taper. L'équipement ESP se compose d'une partie submersible, descendue dans le puits verticalement sur la colonne de production, et d'une partie de surface reliées entre elles par un câble d'alimentation submersible.

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✪ Installation ESP (schéma ESP) partie 1

✪ Démarrage de l'unité ESP. Conclusion à la mode. Partie 2

✪ESP. Démarrage, sortie en mode

✪ Fonctionnement du poste de contrôle ESP

✪ La séquence d'actions lors du démarrage et de la mise en mode d'un puits équipé d'un ESP

Les sous-titres

Équipement submersible ESP

La partie submersible de l'équipement ESP est une unité de pompage descendue verticalement dans le puits sur le tube de production, composée d'un SEM (moteur électrique submersible), d'une unité de protection hydraulique, d'un module d'admission de liquide, de l'ESP lui-même, d'un clapet anti-retour, d'un vanne de vidange (vidange). Les boîtiers de toutes les unités de la partie submersible de l'ESP sont des tuyaux avec des raccords à bride pour l'articulation les uns avec les autres, à l'exception des clapets anti-retour et de vidange, qui sont vissés au tube avec un filetage. la longueur de la partie submersible sous forme assemblée peut atteindre plus de 50 mètres. Une partie de l'équipement submersible est également un câble submersible (KPBP), qui est un câble plat blindé à trois conducteurs, sa longueur dépend directement de la profondeur de la descente de la partie submersible de l'ESP.

ESP

Une pompe centrifuge électrique pour la production de pétrole est une conception à plusieurs étages et généralement à plusieurs sections. La section-module de la pompe se compose d'un corps, d'un arbre, d'un ensemble d'étages (roues et aubes directrices), de paliers radiaux supérieur et inférieur, d'un support axial, d'une tête et d'une base. L'ensemble étage avec l'arbre, les roulements radiaux et le support axial est placé dans le logement et serré par les embouts. Les versions des pompes diffèrent par les matériaux des corps de travail, des pièces de corps, des paires de friction, la conception et le nombre de roulements radiaux.

Principaux fabricants d'ESP

producteurs nationaux

Fabricants étrangers

Actuellement, les plus grands fabricants d'ESP à l'étranger sont :

• REDA - États-Unis
• Centrilift - États-Unis
• ESP - États-Unis

Ces dernières années, les fabricants d'ESP de la République populaire de Chine ont également été très actifs.

Structure du symbole ESP

Aujourd'hui, avec le développement de nouveaux champs pétrolifères avec des conditions compliquées pour sa production et l'utilisation de technologies qui augmentent la récupération du pétrole dans les champs déjà exploités, cela conduit à une diminution de la période de révision de fonctionnement des équipements de production de pétrole traditionnels, y compris l'ESP. Ce fait oblige les fabricants à augmenter la gamme d'équipements qu'ils produisent, qui peuvent répondre aux conditions de puits spécifiques. À cet égard, de nouveaux modèles ESP sont produits, qui présentent des caractéristiques de conception des corps de travail, la technologie de leur fusion et le matériau à partir duquel ils sont fabriqués, l'emplacement des supports axiaux et radiaux, et bien plus encore. Toutes ces caractéristiques se reflètent dans les symboles du modèle de pompe, que chaque fabricant forme en fonction de ses conditions techniques, mais tous les fabricants nationaux utilisent une forme commune pour désigner la taille standard de l'équipement dans le nom du modèle.

Exemple de symbole :

ESP 5-125-2150

• Pompe centrifuge électrique
• Taille ESP (indique conditionnellement le diamètre interne minimum de la colonne de tubage en pouces)
• Productivité - m³/jour. (lorsque l'unité fonctionne à une fréquence de courant alternatif de 50 Hz, vitesse de rotation 2910 tr/min, en tenant compte du glissement)
• Tête - m

Certains fabricants utilisent la désignation suivante ESP-5A-45-1800(3026), où entre parenthèses indique la vitesse à laquelle l'ESP doit fonctionner pour atteindre les performances et la pression spécifiées.

Les fabricants d'ESP aux États-Unis utilisent une structure de dénomination différente pour leurs produits, comme :

TD-650(242st) ou DN-460(366st)

• La lettre D indique la série qui détermine la taille du corps de pompe.
• Le chiffre suivant indique la performance de l'ESP mesurée en bbl. / journée à une fréquence de courant alternatif de 60 Hz
• Le nombre d'étages de fonctionnement de la pompe est indiqué entre parenthèses.

SED

Dans la plupart des cas, ce moteur est de conception spéciale et est un moteur à courant alternatif asynchrone, triphasé, bipolaire avec un rotor à cage d'écureuil. Le moteur est rempli d'huile à faible viscosité, qui remplit la fonction de lubrification des roulements du rotor et d'évacuation de la chaleur vers les parois du carter du moteur, qui est lavée par le flux de produits de puits. Les SEM sont un entraînement ESP qui convertit l'énergie électrique, qui est fournie via un câble par le haut à la zone de suspension de l'installation, en énergie mécanique de rotation de la pompe.

Hydroprotection

La protection hydraulique est un dispositif qui sert à protéger contre la pénétration de fluide de formation dans la cavité du moteur électrique, à compenser la dilatation thermique du volume d'huile et à transmettre le couple à l'arbre d'une pompe centrifuge. L'extrémité inférieure de l'arbre est reliée à l'arbre (rotor) du moteur électrique, l'extrémité supérieure - à l'arbre de la pompe lors de l'installation sur le puits. L'hydroprotection remplit les fonctions suivantes :

• égalise la pression dans la cavité interne du moteur avec la pression du fluide du réservoir dans le puits ;
• compense la variation thermique du volume d'huile dans la cavité interne du moteur (l'excès d'huile est éjecté par les soupapes dans l'anneau du puits);
• protège la cavité interne du moteur de la pénétration de fluide de formation et des fuites d'huile (rôle du presse-étoupe)
• transmet le couple à l'arbre d'une pompe centrifuge.

Module d'admission de liquide

Le liquide du réservoir entre dans les étapes de travail de l'ESP par les trous d'admission dans la partie inférieure de l'unité de pompe, pour cela, dans certaines unités, il y a des trous dans la partie inférieure de la section inférieure de l'ESP, mais dans la plupart des cas, toutes les unités ESP sont équipées avec une unité d'admission de fluide séparée, appelée module d'admission ou d'entrée. L'arbre du module de réception, à l'aide d'accouplements cannelés, est relié par le bas à l'arbre de la protection hydraulique et par le haut à l'arbre de la partie inférieure de l'ESP, ainsi, pendant le fonctionnement de l'ESP, la rotation de l'arbre du rotor du moteur et de la protection hydraulique est transmise par cette unité aux sections de la pompe. En plus de recevoir le fluide de formation et de transmettre la rotation, cette unité, selon la conception, peut filtrer le fluide de formation des impuretés mécaniques et jouer le rôle d'unité de stabilisation des gaz. Conformément aux fonctions ci-dessus, les groupes suivants d'unités d'admission de fluide peuvent être distingués :

Module de réception

L'assemblage le plus simple des éléments suivants, ses tâches principales sont de recevoir le fluide de formation dans la cavité de la pompe et de transférer le couple du SEM à l'ESP. Il se compose d'une base (1) avec des trous pour le passage du fluide de formation et d'un puits (2), les trous sont fermés par une grille de réception (3), qui les empêche de se boucher. En règle générale, la longueur du module de réception ne dépasse pas 500 mm et le diamètre du boîtier correspond au diamètre du boîtier des sections de pompe et, comme l'ESP, est classé par taille. Lors de l'installation de l'ESP dans le puits, le module de réception est installé entre le protecteur de protection hydraulique et la partie inférieure de l'ESP ou de l'unité de stabilisation des gaz s'il est réalisé sans trous de réception, pour cela, dans la partie inférieure de la base, il y a un bride avec des trous traversants pour la connexion au corps du protecteur, et à l'extrémité supérieure il y a des trous filetés borgnes dans lesquels les goujons sont vissés pour la connexion avec la bride de l'ensemble monté après le module de réception.

filtre submersible

Un dispositif qui réduit l'effet des impuretés mécaniques sur le fonctionnement de l'ESP. Il peut être présenté comme un module installé entre le protecteur de protection hydraulique et la partie inférieure de l'ESP, où toute la surface filtrante de l'appareil est la zone d'admission du fluide du réservoir, dans ce cas, le filtre submersible a un arbre dans sa conception qui transmet la rotation du rotor du moteur aux sections de pompe et, en plus de filtrer le fluide du réservoir, remplit les mêmes fonctions qu'un module de réception. Le filtre submersible peut également être un module suspendu sous l'ensemble de l'installation. Dans ce cas, le filtre n'est pas un module d'admission de liquide, mais un équipement suspendu supplémentaire.

séparateur de gaz

Un dispositif fonctionnant à l'aspiration de la pompe, qui réduit l'impact négatif du facteur gaz en séparant la phase gazeuse du fluide de formation produit. Le fluide de formation par les trous d'admission pénètre dans la vis rotative, qui accélère son mouvement, puis passe à travers la roue, "secouant" le fluide à dégazer, dans le ballon de séparation dans lequel, sous l'action des forces centrifuges, les phases plus lourdes (liquide et mécanique impuretés) sont éjectés vers la périphérie, où à travers un canal spécial est déplacé vers l'étage de la pompe, et la phase gazeuse plus légère est consolidée au centre du tambour et est déchargée à travers un canal spécial dans l'espace annulaire du puits. Le séparateur de gaz dans l'ESP est installé sur le module d'entrée et se compose de :

• boîtier (tuyau du même diamètre que le boîtier ESP, longueur 0,5-1 m);
• arbre (qui reçoit la rotation du rotor du moteur et transmet la rotation aux arbres ESP),
• embase inférieure avec bride de liaison avec la tête du protecteur d'hydroprotection, palier lisse et trous de réception,
• base supérieure avec palier à friction et sorties,
• tarière
• turbine,
• séparateur.

Le séparateur de gaz permet à la pompe de fonctionner de manière stable lorsque la teneur en gaz du mélange produit à l'aspiration atteint jusqu'à 55 %.

disperseur de gaz

Tout comme le séparateur de gaz, c'est un dispositif qui réduit l'effet néfaste du facteur gaz sur le fonctionnement de l'ESP, mais contrairement au séparateur de gaz, il ne se sépare pas en phases liquide et gazeuse, mais mélange plutôt le gaz libéré de le liquide en une émulsion homogène, tandis que le gaz n'est pas rejeté dans l'espace annulaire .

Extérieurement, ces unités sont similaires à l'exception de l'absence de trous pour la sortie de gaz au niveau du disperseur de gaz, et à l'intérieur, au lieu d'un séparateur, il y a un ensemble de corps de travail qui fouettent le mélange extractif.

Les pompes centrifuges de forage sont des machines multicellulaires. Cela est principalement dû aux faibles valeurs de pression créées par un étage (roue et aube directrice). À leur tour, les petites valeurs de la pression d'un étage (de 3 à 6-7 m de colonne d'eau) sont déterminées par les petites valeurs du diamètre extérieur de la roue, limitées par le diamètre intérieur de la colonne de tubage et les dimensions de l'équipement de fond utilisé - câble, moteur submersible, etc.

La conception d'une pompe centrifuge de forage peut être conventionnelle et résistante à l'usure, ainsi qu'une résistance accrue à la corrosion. Les diamètres et la composition des groupes motopompes sont fondamentalement les mêmes pour toutes les versions de pompe.

La pompe centrifuge de fond de trou de conception conventionnelle est conçue pour extraire le liquide d'un puits avec une teneur en eau allant jusqu'à 99%. Les impuretés mécaniques dans le liquide pompé ne doivent pas dépasser 0,01% en masse (ou 0,1 g / l), tandis que la dureté des impuretés mécaniques ne doit pas dépasser 5 points selon Mohs ; sulfure d'hydrogène - pas plus de 0,001%. Selon les exigences des conditions techniques des fabricants, la teneur en gaz libre à l'aspiration de la pompe ne doit pas dépasser 25 %.

La pompe centrifuge résistante à la corrosion est conçue pour fonctionner lorsque la teneur en sulfure d'hydrogène dans le fluide de formation pompé atteint jusqu'à 0,125 % (jusqu'à 1,25 g/l). La conception résistante à l'usure permet de pomper des liquides avec des impuretés mécaniques jusqu'à 0,5 g/l.

Les marches sont placées dans l'alésage du corps cylindrique de chaque tronçon. Une section de la pompe peut accueillir de 39 à 200 étages, selon leur hauteur de montage. Le nombre maximum d'étages dans les pompes atteint 550 pièces.

Riz. 6.2. Schéma d'une pompe centrifuge de forage:

1 - anneau avec segments; 2,3 - rondelles lisses; 4,5 - rondelles d'amortisseurs; 6 - soutien supérieur ; 7 - support inférieur ; 8 - anneau élastique de support d'arbre ; 9 - douille à distance ; 10 -base; 11 - accouplement fendu.

ESP modulaires

Pour créer des pompes centrifuges de forage à haute pression, de nombreux étages (jusqu'à 550) doivent être installés dans la pompe. Dans le même temps, ils ne peuvent pas être logés dans un seul boîtier, car la longueur d'une telle pompe (15 à 20 m) rend difficile le transport, l'installation sur un puits et la fabrication d'un boîtier.

Les pompes haute pression sont composées de plusieurs sections. La longueur du corps dans chaque section ne dépasse pas 6 m. Les parties du corps des sections individuelles sont reliées par des brides avec des boulons ou des goujons, et les arbres sont reliés par des accouplements à cannelures. Chaque section de la pompe comporte un support d'arbre axial supérieur, un arbre, des supports d'arbre radiaux, des marches. Seule la partie inférieure comporte une grille de réception. La tête de pêche est la partie supérieure de la pompe uniquement. Les sections des pompes haute pression peuvent être inférieures à 6 m (généralement la longueur du corps de pompe est de 3,4 et 5 m), en fonction du nombre d'étages à y placer.

La pompe se compose d'un module d'aspiration (Fig. 6.4), d'un module de section (modules-sections) (Fig. 6.3), d'un module de tête (Fig. 6.3), d'un clapet anti-retour et d'une vanne de purge.

Il est permis de réduire le nombre de sections de modules dans la pompe, respectivement, en complétant l'unité submersible avec un moteur de la puissance requise.

Les liaisons des modules entre eux et le module d'entrée avec le moteur sont bridées. Les connexions (à l'exception de la connexion du module d'entrée avec le moteur et du module d'entrée avec le séparateur de gaz) sont scellées avec des anneaux en caoutchouc. Les arbres des modules-sections sont reliés les uns aux autres, les modules-sections sont reliés à l'arbre du module d'entrée, l'arbre du module d'entrée est relié à l'arbre de la protection hydraulique du moteur à l'aide d'accouplements cannelés.

Les arbres des modules-sections de tous les groupes de pompes, ayant les mêmes longueurs de corps de 3,4 et 5 m, sont unifiés. Pour protéger le câble contre les dommages lors des opérations de déclenchement, des nervures en acier amovibles sont situées sur les bases de la section de module et de la tête de module. La conception de la pompe permet l'utilisation du module séparateur de gaz de la pompe, qui est installé entre le module d'entrée et le module de section, sans démontage supplémentaire.

Les caractéristiques techniques de certaines tailles standard d'ESP pour la production de pétrole, fabriquées par des entreprises russes selon les spécifications, sont présentées dans le tableau 6.1 et la fig. 6.6.

La caractéristique de pression de l'ESP, comme on peut le voir sur les figures ci-dessus, peut être soit avec une branche gauche descendante de la caractéristique (pompes à faible rendement), soit en baisse monotone (principalement pour les plantes à rendement moyen), et avec un signe variable du dérivé. Cette caractéristique est principalement possédée par les pompes à haut débit.

Les caractéristiques de puissance de presque tous les ESP ont un minimum à débit nul (ce que l'on appelle le "mode vanne fermée"), ce qui entraîne l'utilisation d'un clapet anti-retour dans le tube de production au-dessus de la pompe.

La partie active des caractéristiques de l'ESP, recommandée par les fabricants, ne coïncide très souvent pas avec la partie active des caractéristiques, déterminée par les méthodes générales de pompage. Dans ce dernier cas, les limites de la partie travaillante de la caractéristique sont les vitesses d'alimentation en (0,7-0,75) Qo et (1,25-1,3Q 0 , où Q 0 est le débit de la pompe dans le mode de fonctionnement optimal, c'est-à-dire à la valeur d'efficacité maximale.

Moteurs submersibles

Un moteur électrique submersible (SEM) est un moteur de conception spéciale et est un moteur à courant alternatif asynchrone bipolaire avec un rotor à cage d'écureuil. Le moteur est rempli d'huile à faible viscosité, qui remplit la fonction de lubrification des roulements du rotor, en évacuant la chaleur vers les parois du carter du moteur, qui est lavée par le flux de produits de puits.

L'extrémité supérieure de l'arbre moteur est suspendue au talon coulissant. Rotor de moteur sectionnel ; des sections sont assemblées sur l'arbre du moteur, constituées de plaques de fer de transformateur et comportent des rainures dans lesquelles sont insérées des tiges d'aluminium, court-circuitées des deux côtés de la section avec des anneaux conducteurs. Entre les sections, l'arbre repose sur des roulements. Sur toute la longueur, l'arbre du moteur présente un trou pour la circulation de l'huile à l'intérieur du moteur, qui s'effectue également à travers la rainure du stator. Il y a un filtre à huile au bas du moteur.

La longueur et le diamètre du moteur déterminent sa puissance. La vitesse de rotation de l'arbre SEM dépend de la fréquence du courant ; à 50 Hz AC, la vitesse synchrone est de 3000 tr/min. Les moteurs électriques submersibles sont marqués d'une indication de puissance (en kW) et de diamètre extérieur du boîtier (mm), par exemple, PED 65-117 est un moteur submersible d'une puissance de 65 kW et d'un diamètre extérieur de 117 mm. La puissance requise du moteur électrique dépend du débit et de la pression de la pompe centrifuge submersible et peut atteindre des centaines de kW.

Les moteurs électriques submersibles modernes sont équipés de systèmes de capteurs de pression, de température et d'autres paramètres, fixés à la profondeur de descente de l'unité, avec transmission du signal via un câble électrique à la surface (station de contrôle).

Les moteurs d'une puissance supérieure à 180 kW avec un diamètre de 123 mm, de plus de 90 kW avec un diamètre de 117 mm, de 63 kW avec un diamètre de 103 mm et d'une puissance de 45 kW avec un diamètre de 96 mm sont sectionnels.

Les moteurs de section se composent de sections supérieure et inférieure, qui sont connectées lorsque le moteur est installé dans le puits. Chaque section est constituée d'un stator et d'un rotor, dont le dispositif est similaire à un moteur électrique à une seule section. La connexion électrique entre les tronçons est séquentielle, interne et s'effectue à l'aide de 3 embouts. L'étanchéité de la liaison est assurée par scellement lors de la jonction des profilés.

Pour augmenter le débit et la pression de l'étape de travail d'une pompe centrifuge, des régulateurs de vitesse sont utilisés. Les régulateurs de vitesse permettent de pomper le fluide dans une plage de volumes plus large que ce qui est possible à vitesse constante, ainsi que d'effectuer un démarrage contrôlé en douceur d'un moteur asynchrone submersible avec une limitation des courants de démarrage à un niveau donné . Cela augmente la fiabilité de l'ESP en réduisant les charges électriques sur le câble et l'enroulement du moteur lors du démarrage des unités, et améliore également les conditions de travail de la formation lors du démarrage du puits. L'équipement permet également, avec le système de télémétrie installé dans l'ESP, de maintenir un niveau dynamique donné dans le puits.

L'une des méthodes de contrôle de la vitesse du rotor ESP consiste à contrôler la fréquence du courant électrique alimentant le moteur submersible.

Les stations de contrôle de fabrication russe SURS-1 et IRBI 840 sont équipées d'équipements permettant d'assurer ce mode de régulation.

Hydroprotection

Pour augmenter l'efficacité d'un moteur électrique submersible, le fonctionnement fiable de son hydro-protection est d'une grande importance, qui protège le moteur électrique du fluide de formation entrant dans sa cavité interne et compensant les changements de volume d'huile dans le moteur lorsqu'il est chauffé et refroidi, ainsi que lorsque l'huile fuit à travers des éléments qui fuient. Le fluide de formation, pénétrant dans le moteur électrique, réduit les propriétés isolantes de l'huile, pénètre à travers l'isolation des fils d'enroulement et conduit à un court-circuit de l'enroulement. De plus, la lubrification des paliers de l'arbre moteur se détériore.

À l'heure actuelle, la protection hydraulique de type G est répandue dans les champs de la Fédération de Russie.

L'hydroprotection de type G se compose de deux éléments principaux : un protecteur et un compensateur.

Le volume principal de l'ensemble de protection hydraulique, formé par un sac élastique, est rempli d'huile liquide. Grâce au clapet anti-retour, la surface externe du sac perçoit la pression de la production du puits à la profondeur de la descente de l'unité submersible. Ainsi, à l'intérieur d'un sac élastique rempli d'huile liquide, la pression est égale à la pression d'immersion. Pour créer une surpression à l'intérieur de ce sac, il y a une turbine sur l'arbre de la bande de roulement. L'huile liquide à travers un système de canaux sous surpression pénètre dans la cavité interne du moteur électrique, ce qui empêche la pénétration de produits de puits dans le moteur électrique.

Le compensateur est conçu pour compenser le volume d'huile à l'intérieur du moteur lorsque le régime de température du moteur électrique change (chauffage et refroidissement) et est un sac élastique rempli d'huile liquide et situé dans le boîtier. Le corps du compensateur comporte des trous faisant communiquer la surface extérieure de la poche avec le puits. La cavité intérieure du sac est reliée au moteur électrique et la cavité extérieure au puits.

Lorsque l'huile est refroidie, son volume diminue et le fluide du puits à travers les trous du boîtier du compensateur pénètre dans l'espace entre la surface extérieure du sac et la paroi intérieure du boîtier du compensateur, créant ainsi des conditions pour le remplissage complet de l'intérieur. cavité du moteur submersible avec de l'huile. Lorsque l'huile du moteur électrique est chauffée, son volume augmente et l'huile s'écoule dans la cavité interne du sac compensateur; dans ce cas, le fluide de fond de trou provenant de l'espace entre la surface extérieure du sac et la surface intérieure du corps est expulsé à travers les trous dans le puits.

Tous les logements des éléments de l'unité submersible sont reliés entre eux par des brides à goujons. Les arbres de la pompe submersible, de l'unité de protection hydraulique et du moteur électrique submersible sont reliés entre eux par des accouplements cannelés. Ainsi, l'unité submersible ESP est un complexe de dispositifs électriques, mécaniques et hydrauliques complexes de haute fiabilité, qui nécessite un personnel hautement qualifié.

Vannes de contrôle et de purge

Le clapet anti-retour sert à empêcher la rotation inverse (mode turbine) du rotor de la pompe sous l'influence d'une colonne de liquide dans le tube de production lors des arrêts et à faciliter le redémarrage du groupe de pompage. Les arrêts de l'unité submersible surviennent pour de nombreuses raisons : une coupure de courant en cas d'accident sur la ligne électrique ; arrêt dû au fonctionnement de la protection SEM ; arrêt pendant le fonctionnement périodique, etc. Lorsque l'unité submersible est arrêtée (mise hors tension), la colonne de liquide du tube commence à s'écouler à travers la pompe dans le puits, faisant tourner l'arbre de la pompe (et donc l'arbre du moteur submersible) dans la direction opposée.

Si l'alimentation électrique est rétablie pendant cette période, le moteur commence à tourner dans le sens avant, surmontant l'énorme force. Le courant de démarrage du SEM à ce moment peut dépasser les limites autorisées, et si la protection ne fonctionne pas, le moteur électrique tombe en panne. La vanne de vidange est conçue pour vidanger le fluide du tube de production lors du levage de l'unité de pompage du puits. Le clapet anti-retour est vissé dans le module de tête de pompe et le clapet de vidange est vissé dans le corps du clapet anti-retour. Il est permis d'installer des vannes au-dessus de la pompe, en fonction de la valeur de la teneur en gaz à la grille du module d'entrée de la pompe.

Dans ce cas, les vannes doivent être situées sous l'épissure du câble principal avec la rallonge, sinon la dimension transversale du groupe motopompe dépassera celle autorisée.

Les clapets anti-retour des pompes 5 et 5A sont conçus pour tout approvisionnement, groupe 6 - pour approvisionnement jusqu'à 800 m 3 /jour inclus. Structurellement, ils sont identiques et ont un raccord fileté et un tube lisse d'un diamètre de 73 mm. Le clapet anti-retour pour pompes du groupe 6, conçu pour des débits supérieurs à 800 m 3 / jour, comporte un raccord fileté et un tube d'un tuyau lisse d'un diamètre de 89 mm.

Les vannes de vidange ont les mêmes filetages que les clapets anti-retour. En principe, la vanne de vidange est un raccord, dans la paroi latérale duquel un court tube en bronze (raccord) est inséré horizontalement, scellé à partir de l'extrémité intérieure. Le trou de cette vanne est ouvert à l'aide d'une tige métallique d'un diamètre de 35 mm et d'une longueur de 650 mm, qui est déposée dans le tuyau depuis la surface. La tige, frappant le raccord, le casse au niveau de l'encoche et ouvre le trou de la valve.

En conséquence, le liquide s'écoule dans la chaîne de production. L'utilisation d'une telle vanne de purge n'est pas recommandée si l'installation utilise un racleur de tuyau pour enlever la cire des tuyaux. Lorsque le fil sur lequel le racleur est abaissé se casse, il tombe et casse le raccord, il se produit une dérivation spontanée du fluide dans le puits, ce qui nécessite de soulever l'unité. Par conséquent, des vannes de vidange et d'autres types sont utilisées, actionnées en augmentant la pression dans les tuyaux, sans abaisser la tige métallique.

transformateurs

Les transformateurs sont conçus pour alimenter des installations de pompes centrifuges submersibles à partir d'un réseau alternatif de 380 ou 6000 V, 50 Hz. Le transformateur augmente la tension de sorte que le moteur à l'entrée de l'enroulement ait une tension nominale donnée. La tension de fonctionnement des moteurs est de 470-2300 V. De plus, la chute de tension dans un long câble (de 25 à 125 V/km) est prise en compte.

Le transformateur se compose d'un circuit magnétique, d'enroulements haute tension (HT) et basse tension (BT), d'un réservoir, d'un couvercle avec entrées et d'un détendeur avec sécheur d'air et d'un interrupteur. Les transformateurs sont fabriqués avec un refroidissement à l'huile naturelle. Ils sont conçus pour une installation en extérieur. Du côté haut des enroulements du transformateur, il y a 5 à 10 branches qui fournissent l'alimentation en tension optimale au moteur électrique. L'huile remplissant le transformateur a une tension de claquage de 40 kV.

poste de contrôle

La station de contrôle est conçue pour contrôler le fonctionnement et protéger l'ESP et peut fonctionner en mode manuel et automatique. La station est équipée des systèmes de contrôle et de mesure nécessaires, des automatismes, de toutes sortes de relais (relais maximum, minimum, temps intermédiaire, etc.). En cas d'urgence, les systèmes de protection correspondants se déclenchent et l'unité s'éteint.

Le poste de contrôle est réalisé dans un coffret métallique, peut être installé à l'extérieur, mais est souvent placé dans une cabine spéciale.

lignes de câble

Les lignes de câbles sont conçues pour fournir de l'électricité à partir de la surface de la terre (à partir d'appareils complets et de stations de contrôle) au moteur submersible.

Des exigences assez strictes leur sont imposées - faibles pertes électriques, petites dimensions diamétrales, bonnes propriétés diélectriques d'isolation, résistance thermique aux basses et hautes températures, bonne résistance aux fluides et gaz de formation, etc.

La ligne de câble se compose du câble d'alimentation principal (rond ou plat) et d'un câble d'extension plat qui lui est relié par un manchon d'entrée de câble.

La connexion du câble principal avec le câble d'extension est assurée par un accouplement monobloc (épissure). Avec les épissures, des sections du câble principal peuvent également être connectées pour obtenir la longueur requise.

La ligne de câble sur la longueur principale a le plus souvent une section transversale ronde ou proche du triangle.

Pour réduire le diamètre de l'ensemble submersible (câble + pompe centrifuge), la partie inférieure du câble présente une section plate.

Le câble est fabriqué avec une isolation en polymère, qui est appliquée sur les âmes du câble en deux couches. Trois âmes de câble isolées sont connectées ensemble, recouvertes d'un substrat protecteur sous l'armure et l'armure métallique. Le ruban de blindage métallique protège l'isolation du noyau contre les dommages mécaniques pendant le stockage et le fonctionnement, principalement lors de l'abaissement et du levage de l'équipement.

Dans le passé, les câbles armés étaient fabriqués avec une isolation en caoutchouc et un tuyau de protection en caoutchouc. Cependant, dans le puits, le caoutchouc était saturé de gaz et, lorsque le câble a été remonté à la surface, le gaz a déchiré le caoutchouc et l'armure du câble. L'utilisation d'une isolation plastique des câbles a permis de réduire considérablement cet inconvénient.

Pour un moteur submersible, la ligne de câble se termine par un accouplement enfichable, qui assure une connexion étanche à l'enroulement du stator du moteur.

L'extrémité supérieure de la ligne de câble passe par un dispositif spécial dans l'équipement de la tête de puits, qui assure l'étanchéité de l'espace annulaire, et est connectée via la boîte à bornes à la ligne électrique de la station de contrôle ou du dispositif complet. La boîte à bornes est conçue pour empêcher la pénétration de gaz de pétrole de la cavité de la ligne de câbles dans les sous-stations de transformation, les appareils complets et les armoires des stations de contrôle.

La ligne de câble dans l'état de transport et de stockage est située sur un tambour spécial, qui est également utilisé pour abaisser et élever les installations au niveau des puits, ainsi que pour les travaux de prévention et de réparation avec la ligne de câble.

Le choix des conceptions de lignes de câbles dépend des conditions de fonctionnement des unités ESP, principalement de la température du produit du puits. Souvent, en plus de la température de formation, la valeur calculée de la diminution de cette température due au gradient de température est utilisée, ainsi que l'augmentation de la température de l'environnement et de l'unité de fond elle-même due à l'échauffement du moteur submersible et pompe centrifuge. L'augmentation de température peut être assez importante et s'élever à 20-30 °C. Un autre critère de choix d'une conception de câble est la température ambiante, qui affecte les performances et la durabilité des matériaux isolants des lignes de câbles.

Les facteurs importants influençant le choix de la conception du câble sont les propriétés du fluide de formation - corrosivité, coupure d'eau, facteur de gaz.

Pour maintenir l'intégrité du câble et son isolation lors des opérations de déclenchement, il est nécessaire de fixer le câble sur la colonne. NKT. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs de fixation à proximité de la zone de changement de diamètre de la colonne, c'est-à-dire près de la douille ou de la tête de filetage. Lors de la fixation du câble, assurez-vous que le câble est bien ajusté contre les tuyaux, et lors de l'utilisation d'un câble plat, assurez-vous que le câble n'est pas tordu.

Les dispositifs les plus simples pour attacher les câbles aux tubes et aux unités de pompage submersibles de l'ESP sont les ceintures métalliques avec boucles ou taquets.

Le câble d'extension est fixé aux unités de l'unité submersible (pompe submersible, protecteur et moteur) aux endroits indiqués dans les manuels d'utilisation de ce type d'équipement ; le câble d'extension et le câble principal sont fixés au tube des deux côtés de chaque manchon de tube à une distance de 200 à 250 mm des extrémités supérieure et inférieure du manchon

Le fonctionnement des unités ESP dans des puits inclinés et courbes a nécessité la création de dispositifs de fixation des câbles et de protection contre les dommages mécaniques.

L'entreprise russe CJSC "Izhspetstechnologiya" (Izhevsk) a développé et fabriqué des dispositifs de protection (PD), consistant en un boîtier et des serrures mécaniques (Fig. 6.9).

Cet appareil s'installe sur le manchon de tubulure et possède les caractéristiques techniques suivantes :

Fournit une fixation simple et fiable (axiale et radiale) sur la tubulure ;

Maintient et protège le câble de manière fiable, y compris dans les situations d'urgence ;

Il ne comporte pas d'éléments repliables (vis, écrous, goupilles, etc.), ce qui exclut leur entrée dans le puits lors des opérations d'installation et de déclenchement ;

Suppose une utilisation multiple ;

L'installation de l'appareil ne nécessite pas d'outil de travail du métal et d'assemblage.

Parmi les principales entreprises mondiales, Lasalle (Écosse) possède la plus grande expérience dans le développement, la production et l'exploitation de dispositifs de protection de câbles (Fig. 6.10).

Les protecteurs de fonte tout métal Lasalle se distinguent par les caractéristiques suivantes :

Rapidité et facilité d'installation;

Aptitude à fonctionner dans un environnement de puits acide ;

L'absence d'éléments en vrac qui pourraient tomber dans le puits ;

Possibilité d'utilisation multiple.

Lasalle propose des protecteurs pour protéger le câble principal (plat et rond) et le câble d'extension sur les sections de la colonne de production, l'unité submersible, les vannes de contrôle et de purge.