WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 

««Радужнинский политехнический колледж» Методическая разработка. Сборник планов уроков теоретического обучения предмета « Технология ...»

Бюджетное учреждение профессионального образования

Ханты-Мансийского автономного округа - Югры

«Радужнинский политехнический колледж»

Методическая разработка.

Сборник планов уроков теоретического обучения предмета

« Технология добычи

нефти и газа» по разделу тему « Эксплуатация

скважин установками бесштанговых погружных электронасосов».

Разработал:

преподаватель

специальных дисциплин

Кравченко Т.И.

г. Радужный

2012

Рецензия

На методическую разработку «Сборник планов уроков теоретического обучения предмета « Технология добычи нефти и газа» по разделу тему « Эксплуатация

скважин установками бесштанговых погружных электронасосов»

мастера производственного обучения Кравченко Т.И.

Проблема обучения « Операторов нефтяных и газовых скважин» заключается в отсутствии учебных и методических пособий. Огромное количество технической и специальной литературы усложняет процесс подготовки педагога к уроку. Молодой педагог может просто потеряться в потоке информации и не суметь выбрать рациональный вариант лекции.

Данная методическая разработка позволяет сориентироваться педагогу спецпредмета в потоке информации, определить наиболее рациональные вопросы изучения темы, ознакомится с методами и формами урока теоритического обучения, их возможным использованием.

Содержание представленного материала соответствует требованиям Государственного стандарта образования.

Методическая разработка отражает современные направления в развитии образования:

Использование коллективных форм организации деятельности учащихся,

Дифференцированный подход к проверке уровня знаний учащихся, развитие логического мышления, развитие навыков использования ранее полученных знаний в новой ситуации, и т.д. Позволяет управлять внеаудиторной деятельностью учащихся, направлена на мотивацию обучения.

В представленном материале прослеживается использование регионального компонента, конкретная информация по нефтедобывающим предприятиям города Радужный.

Электронный вариант разработки позволяет использовать предложенные уроки при помощи мультимедийной установки. Позволяет сориентироваться в электронном комплексе методического обеспечения- планируя показ видеороликов в ходе урока.

Аналогов методической разработки не существует.

В ходе Окружного профессионально- педагогического форума в городе Белоярский в ноябре 2008 года ярко вырисовывалась проблема недостатка именно в таких

Методических разработках для педагогов нефтяного профиля.

Рекомендуется для публикации как авторской работы педагога.

Руководитель цикловой комиссии рабочих профессий Е.К. Таран

Тема раздела « Эксплуатация скважин установками бесштанговых погружных

электронасосов».

Профессия « Оператор нефтяных и газовых скважин».

Разработала: Кравченко Т. И. преподаватель спецдисциплин.

Пояснительная записка.

Специальность « Оператор нефтяных и газовых скважин»- сложная специальность, включающая изучение и овладение квалификациями:

- « Оператор нефтяных и газовых скважин»,

- « Оператор по поддержанию пластового давления»;

- « Оператор по исследованию скважин».

Сложная ситуация с учебно – методическим обеспечением курса изучения специальности вынуждает педагогов разрабатывать учебные методические пособия, используя большой арсенал технической и методической литературы.

Сборник планов уроков предназначен для преподавания раздела

« Эксплуатация скважин установками бесштанговых погружных электронасосов»

Учебного предмета « Технология добычи нефти и газа».

Сборник предназначен для преподавателя, помогает лучше понять теоретические идеи и практические возможности материала, предложенного в программе предмета.

В сборнике представлены планы двенадцати часов уроков.

Предложены различные виды деятельности студентов при проверке домашнего задания, изучения и закрепления нового материала, итоговой проверке знаний.

Подробные конспекты лекций темы уроков, собранные из большого количества первоисточников, представляют ценный материал, позволяющий качественное освоение изучаемого материала.

Целью методической деятельности педагогов спецпредметов данной специальности, является разработка всех уроков программы изучаемого курса предмета. Поэтому данная разработка будет пополняться материалом для изучения других учебных разделов курса изучаемого предмета.

Сводно - тематический план

раздела: « Эксплуатация скважин установками бесштанговых погружных электронасосов».

п/п Тема урока Кол-во

часов

1. Гидропоршневые насосы.

2

2. Винтовые5 насосы.

2

3. Установки электроцентробежных насосов.

2

4. Конструкция и принцип действия подземного оборудования УЭЦН.

2

5. Виды осложнений и способы борьбы с ними.

2

6. Зачет по изученной теме.

2

Обеспечение

Изучаемой темы учебной литературой.

п/п Литература Источник

1. А. А. Коршак Основы нефтяного и газового дела Библиотека

лицея

2. В. И. Кудинов Основы нефтегазопромыслового дела Библиотека

лицея

3. И. В. Элияшевский Технология добычи нефти и газа Учебный

кабинет

4. Г.В. Молчанов Машины и оборудование для добычи нефти и газа. Учебный

кабинет

5. В.С. Бойко Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. Учебный

кабинет

6. А. И. Акульшин Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. Учебный

кабинет

7. В. Н. Ивановский и др. Оборудование для добычи нефти и газа. Учебный

кабинет

8. Нефтяной магнат Учебный

кабинет

9. Е. И. Буханенко Нефтегазопромысловое оборудование Учебный

кабинет

Урок № 1-2

Тема урока: «Гидропоршневые насосы».

Цель:

Организация работы по усвоению знаний о назначении, оборудовании и принципе работы гидропоршневых насосов.

Задачи:

- объяснить новые факты, объяснить новую тему;

- способствовать формированию условий для формирования умений работы с литературой, составления конспектов;

- воспитание активности, взаимопомощи в коллективе, внимательности.

Оборудование:

раздаточный материал по теме «Гидропоршневые насосы», планшет УЭЦН.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

Организационный момент:

Отметить присутствующих. Сообщение темы и целей урока.

Изучение новой темы.

Лекция

Составить конспект по вопросам, используя текст раздаточного материала:

- в чем сходство и различие электроцентробежных насосов и гидропоршневых;

- назвать элементы наземного оборудования ГПНУ;

- назвать элементы подземного оборудования ГПНУ;

- по какому принципу делятся насосы ГПНУ, записать типы насосов;

- опишите принцип действия гидропоршневого насоса;

- назовите процесс, за счет которого работает гидропоршневой насосный агрегат дифференциального типа;

- записать область применения ГПНУ, обоснуйте свой ответ.

Закрепление новой темы.

-учащиеся вслух отвечают на вопросы конспекта;

- остальные дополняют или исправляют.

Домашнее задание.

- Знать оборудование и принцип работы ГПНУ.

- Составить по 5 вопросов с пропущенной информацией по данной теме, записать на карточки (размер карточек 8х10 см).

5. Подведение итогов, выставление оценок.

Лекция.

Тема урока: «Гидропоршневые насосы».

Отличительная особенность эксплуатации скважин гидропоршневыми насосными установками – передача энергии погружному поршневому насосу потом жидкости.

Гидропоршневая насосная установка (ГПНУ) включает скважинный насос и гидродвигатель с золотниковым распределителем, объединенные в один агрегат – гидропоршневой погружной насосный агрегат (ГПНА). НКТ, блок подготовки рабочей жидкости и силовой насосный блок.

ГПНА по принципу действия скважинного насоса можно разделить на 3 группы соответственно с насосами одинарного, двойного и дифференциального действия.

Рабочая жидкость непрерывно нагнетается с поверхности силовым насосом насосного блока по каналу 3 в гидродвигатель 4. Золотник, совмещенный с гидродвигателем, переключает подачу рабочей жидкости поочередно в полости над и под поршнем 5 гидродвигателя и соответственно выход отработанной жидкости в канал 2 из полостей под и над поршнем. Так как давление, нагнетаемое рабочей жидкости, под действием перепада давления между этими полостями поршень гидродвигателя совершают возвратно-поступательное движение вверх и вниз.

Конструктивно золотник выполнен в виде фасонной втулки, которая перемещается в своем цилиндре с подводящими и отводящими каналами и управляется штоком 6 поршня гидродвигателя.

С поршнем 5 шток 6 жестко связывает поршень 9 скважинного насоса 10, который так же совершает возвратно-поступательное движение. Насос откачивает жидкость из скважины.

В насосе одинарного действия (рис. 2, а) при ходе поршня 9 вверх нагнетательный клапан 13 закрыт, т.к. на него действует значительно

больше давления со стороны линии 1 выхода скважинной жидкости. При ходе поршней 9 вниз закрывается всасывающий клапан 12 и открывается нагнетательный клапан 13, жидкость из цилиндра насоса 10 вытесняется линию 1 выхода скважины жидкости. Полость над поршнем через отверстие 8 сообщается с затрубным пространством скважины.

В насосе двойного действия (рис. 2, б) подача скважины жидкости происходит при ходе поршня 9 вверх и вниз, т.е. при прочих равных условиях почти в 2 раза больше подачи насоса одинарного действия. В них, например, при ходе поршня вверх одновременно происходит высасывание в полость под поршнем и нагнетании жидкости в линию из 1 полости над поршнем.

Гидропоршневой насосный агрегат дифференциального типа (рис.2.в) работает за счет перепада давлений (дельта р), создаваемого разностью между давлением рабочей жидкости и давлением откачиваемой жидкости. Поршень 9 насоса 10 изготовлен сквозным, с расположенным в нем нагнетательным клапаном 13. Работает насос аналогично ШСН. Движение поршневой группы вниз происходит под действием силы, равной произведению этого перепады давления на площадь сечения штока. При этом закрывается всасывающий клапан 12, открывается нагнетательный клапан 13 и в канал1 выталкивается часть откачиваемой жидкости в объеме штока 6 входящего в цилиндр насоса 10.

При крайнем нижнем положении поршневой группы под средством продольной канавки в штоке над и под золотником создается давление рабочейжидкости. Поскольку нижняя головка золотника диаметром больше верхней, то золотник по действием разности сил (произведение давление на площадь) поднимается вверх и сообщает полость над поршнем 5 двигателя с полостью выкида скважинной жидкости 1. Так как под поршнем двигателя всегда действует давление нагнетаемое рабочей жидкостью, то на поршень 5 двигателя начинает действовать сила, обусловленная перепадом давления (дельта р), и система начинает движение вверх. При этом закрывается нагнетательный клапан 13, открывается всасывающий клапан 12, происходит нагнетание скважинной жидкостью и всасывание свежей порции в цилиндр насоса.

Различное расположение рабочих полостей в двигательной и насосной частях позволяет создать много схема ГПНА. Реализованные серийные или опытные образцы представляют собой в основном агрегаты с двигателем и насосом двойного или дифференциального действия. Наиболее просты в конструктивном исполнении ГПНА дифференциального типа, однако у агрегатов двойного действия более высокий коэффициент полезного действия и более плавный режим работы.

По типу принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости различают открытые и закрытые ГПНУ. В установках закрытой схемой ( рис. 3.а) рабочая жидкость из гидродвигателя и откачиваемая скважинная жидкость поднимаются на поверхность по своим отдельным каналам соответственно в блок подготовки и в нефтесборный промысловый трубопровод, т.

е. в скважине необходимо иметь 3 раздельных канала. В установках с закрытой ( рис. 3. Б) схемой рабочая жидкость, выйдя из гидродвигателя, смешивается с продукцией скважины и поднимается на поверхность по общему каналу, т.е. в этом случае необходимо иметь только 2 раздельных канала. Три канала могут быть созданы тремя рядами НКТ или двумя рядами НКТ и пакером, а 2 канала- двумя рядами НКТ или 1 рядом НКТ и пакером.

По способу спуска ГПНА скважины различают ГПНА фиксированные, ( спускаемые на колонне НКТ) и свободное ( сбрасываемые в скважину). Для монтажа свободных ГПНА в нижней части труб устанавливают герметизирующее седло, а на устье- ловитель и специальную обвязку, позволяющую изменять направления потоков в колоннах НКТ.

В настоящее время давление на выходе силового поверхности насоса достигает 21 Мпа, иногда его повышению до 35 Мпа. В целом коэффициент полезного действия ГПНУ невысокий, ГПНУ позволяет эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 800 м( кубических)/сут при высоком содержании скважинной продукции воды( до 98%), песка до 2 % и агрессивных компонентов.

Скважинные диафрагменные насосы предназначены для работы в условиях больших пескопроявлений (значительного содержание механических примесей) или для откачки агрессивных жидкостей, т.к. перекачиваемая жидкость соприкасается только с клапанами, диафрагмой и стенками рабочей полости. Подача УЭДН составляет от 4 до 16 м( кубических)/сут при напоре 650-1700 м. Межремонтный период их при откачке агрессивных сред с массовым содержанием механических примесей до 1.8% существенно больше чем межремонтный период скважинных штанговых насосов и ЭЦН.

Второй вариант лекции.

Тема урока: «Гидропоршневые насосы».

Принцип действия гидропоршневого насоса

Гидропоршневые насосы (ГПН) состоят из двух основных частей:

гидравлического поршневого двигателя объемного типа D (рис. 1.1) и соединенного с двигателем общим штоком поршневого насоса двухстороннего действия H. Важным элементом ГПН, управляющим его работой, является золотниковое устройство 3. По принципу действия оно аналогично действию четырехходового крана. Внутренняя часть золотника с каналами может поворачиваться на 90° и занимать два положения (рис. 1.1, сплошные и пунктирные линии). Такие переключения (повороты) осуществляются автоматически от штока двигателя.

Рабочая жидкость нагнетается с поверхности силовым насосом по трубопроводу 1 (НКТ) и при положении золотника, показанном на рисунке, попадает в верхнюю полость цилиндра двигателя D. Одновременно нижняя полость цилиндра двигателя D с помощью золотника сообщается с выкидной линией 2 (кольцевое пространство).

Под действием давления рабочей жидкости поршень 3 двигателя совершает ход вниз. Жидкость из-под поршня выходит через золотник в выкидной трубопровод 2 (кольцевое пространство). В конце хода вниз четырехходовой кран (золотник) автоматически поворачивается на 90°, а его каналы занимают положение, показанное на рис. 1.1 пунктиром. Рабочая жидкость из трубопровода 1 (НКТ) благодаря новому положению золотника получает доступ в нижнюю полость цилиндра двигателя D, а отработанная жидкость из верхней полости цилиндра попадает в выкидную линию 2. Под действием давления рабочей жидкости, поступающей в нижнюю полость, поршень 3 совершает ход вверх. В конце хода вверх золотник, связанный со штоком двигателя, снова поворачивается на 90° в обратную сторону, а его каналы снова занимают первоначальное положение. Это обеспечивает поступление рабочей жидкости в верхнюю полость двигателя и ход вниз.

Скорость перемещения поршня двигателя и число его ходов, очевидно, будет зависеть от скорости закачки рабочей жидкости. При малой скорости закачки число ходов поршня двигателя будет малым и наоборот. Однако число ходов не может увеличиваться беспредельно. Инерция поршневой группы агрегата, золотника и жидкости в каналах будет лимитировать число 1 ходов, которое обычно не превышает 100.

Рис. 1.1 Принципиальная схема гидропоршневого насоса двойного действия с золотником, схематично показанного в виде двухходового крана

Жестко со штоком двигателя связан поршень (плунжер) 4 скважинного насоса Н, который также совершает возвратно-поступательное движение. Цилиндр насоса имеет с обеих сторон по одному нагнетательному 5 и всасывающему 6 клапану. При ходе поршня 4 вниз пластовая жидкость под действием давления на глубине погружения насоса будет поступать в верхнюю полость цилиндра насоса, проходя по обводному каналу 7 и через верхний всасывающий клапан 6. Пластовая жидкость из нижней полости цилиндра при ходе поршня 4 вниз будет вытесняться через нижний нагнетательный клапан 5 в выкидной трубопровод 2 (кольцевое пространство), смешиваясь там с отработанной рабочей жидкостью. При ходе поршня 4 вверх в полости под поршнем будет происходить всасывание пластовой жидкости через нижний всасывающий клапан 6, а в полости над поршнем нагнетание пластовой жидкости через верхний нагнетательный клапан 5 в выкидной трубопровод 2, т.е. в кольцевое пространство.

Конструктивно золотник выполнен в виде фасонной втулки, сидящей на штоке двигателя, которая может перемещаться в своем цилиндре с подводящими и отводящими каналами. В верхней и нижней частях штока двигателя имеются короткие пазы – каналы, через которые рабочая жидкость попадает в цилиндр золотника и смещает фасонную втулку для сообщения полостей цилиндра двигателя с трубопроводами 1 и 2. Благодаря двойному действию подача насоса почти в 2 раза больше подачи обычного плунжерного насоса одинарного действия при прочих равных условиях (диаметр, ход, габарит).

Существуют ГПН одинарного действия или так называемого дифференциального типа, в которых подача насосом пластовой жидкости происходит только при ходе вверх (рис. 1.2). Рабочая жидкость подается по каналу 6 в пространство под поршень двигателя и далее через специальный канал 7 в поршне, перекрываемый управляющим клапаном 5, попадает в полость над поршнем 4 (рис. 1.2, а).

Рис. 1.2. Принципиальная схема ГПН дифференциального типа

(одинарного действия): а – ход вниз, б – ход вверх

Поскольку верхняя площадь поршня 4 больше нижней на величину площади штока, то сила, действующая сверху, будет больше, чем снизу, поэтому поршень 4 двигателя переместится вниз. Вместе с ним получит перемещение вниз плунжер 1 в насосном цилиндре. Нагнетательный клапан 2 в плунжере откроется. При крайнем нижнем положении поршня двигателя управляющий клапан 5 перекроется, и канал 7 закроется (рис. 1.2, б).

Верхняя полость двигателя через канал 8 и внутреннее сверление в теле штока получит сообщение с пространством над плунжером насоса и по обводному каналу с насосными трубами 9. Давление под поршнем двигателя будет нарастать, пока поршень не сделает ход вверх. При ходе вверх всасывающий клапан 3 откроется, и цилиндр насоса будет заполняться пластовой жидкостью. В крайнем верхнем положении управляющий клапан механического действия снова откроет канал 7 и закроет канал 8. Произойдет ход вниз.

Работа ГПН одинарного действия сопровождается сильной пульсацией давления рабочей жидкости на поверхности. Замеряя давление рабочей жидкости с помощью самопишущего манометра, можно получить динамограмму работы ГПН. Насос подобного типа американской фирмы «Коуб» носит название «Гидролифта». Он имеет номинальный размер от 50 до 137 мм, ход 1,53 м и производительность, как сообщается в печати, от 24 до 2400 м/сут.

Нагнетательным клапаном для подачи рабочей жидкости к ГПН служит обычно колонна НКТ, на конце которых размещается агрегат ГПН. Каналом для возвращения на поверхность отработанной рабочей жидкости, а также для подачи на поверхность пластовой жидкости, откачиваемой насосом, служит кольцевое пространство между первым и вторым рядом НКТ, вместе с жидкостью через насос.

Рис. 1.3. Схема подъема из скважины свободного ГПН: а – подъем насоса, б – захват устьевым ловителем.

Жидкость под действием: I – рабочего давления, II – забойного давления, III– избыточного гидростатического давления обратным клапаном.После посадки ГПН на место давление рабочей жидкости возрастает, и насос начинает работать. Для подъема насоса из скважины четырехходовой кран устанавливается в положение «подъем». Рабочая жидкость от силового агрегата начинает поступать в кольцевое пространство между НКТ и создает давление под уплотнительными кольцами насоса. При определенном давлении ГПН выходит из посадочного стакана, проталкивается вверх по НКТ (рис. 1.3., а). При захвате насоса ловителем (рис. 1.3, б) одновременно

Выключается привод силового насоса, после чего устье скважины может быть открыто и насос извлечен на мостки. Скорость спуска и подъема свободного ГПН определяется расходом рабочей жидкости, состоянием уплотнительной манжеты и вообще спуск происходит при малых давлениях. Выпрессовка насоса из его посадочного стакана осуществляется при значительных давлениях. Спуск и подъем свободного ГПН с глубины примерно 2000 м могут быть осуществлены одним человеком за 2 – 2,5 ч. Поднятый насос извлекается из скважины вместе с ловителем с помощью ручной лебедки и небольших талей. Это является большим преимуществом свободных ГПН. Однако наружный диаметр корпуса свободного ГПН должен быть всегда меньше внутреннего диаметра НКТ, поэтому свободные ГПН имеют всегда меньшую подачу, чем насосы, спускаемые в трубах, при прочих разных условиях.

На поверхности у устья скважины устанавливается силовой насос, нагнетающий рабочую жидкость в НКТ для привода ГПН. Причем имеются индивидуальные системы, когда на каждой скважине установлен силовой насос и групповые, когда один, более мощный силовой насос предназначен для нескольких скважин, оборудованных ГПН. Обычно в качестве силовых используются трехплунжерные вертикальные и горизонтальные насосы высокого давления различной мощности с приводом от электродвигателя или газового двигателя внутреннего сгорания. Плунжерные насосы снабжаются гильзами и плунжерами разного диаметра. Это позволяет в достаточно широком диапазоне ступенчато регулировать подачу рабочей жидкости и ее давление в пределах установленной мощности.

К числу поверхностных сооружений относятся сепарационные устройства и установка по очистке от песка и воды рабочей жидкости, так как для работы такого сложного агрегата с обилием точно пригнанных поверхностей и узких каналов требуется очень чистая рабочая жидкость. Это сильно угрожает и осложняет технику и практику эксплуатации скважин с помощью ГПН.

Урок № 3-4.

Тема урока: «Винтовые насосы».

Цель:

- организация работы по усвоению понятий о назначении, оборудовании и принципе работы винтовых насосов.

Задачи:

- сформировать представление о конструкции и области использования винтовых насосов;

- формирование умений выделять главное, умение наблюдать, умение работать в должном темпе, изучение новой темы;

- воспитание активности, взаимопомощи в коллективе, внимательности.

Оборудование:

Раздаточный материал по теме «Винтовые насосы», планшет УЭЦН, видеоролик.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

Организационный момент.

Отметить присутствующих. Сообщение темы и целей урока.

Проверка домашнего задания.

Домашним заданием предыдущего урока являлось составление карточек – заданий. Учащимся предлагается обменяться карточками – заданиями и письменно ответить на вопросы, составленных друг другом карточек по теме «Гидропоршневые насосы».

Изучение новой темы.

Лекция с просмотром видеоролика «Винтовые насосы».

Работа в бригадах.

Группа учащихся делится на 4 команды. Назначается капитан команды. Каждая команда составляет конспект по предложенным вопросам.

Составить конспект по вопросам, используя раздаточный материал и просмотренный видеоролик:

- указать отличительную особенность винтового насоса;

- назвать наземное оборудование винтовых насосов;

- назвать элемент, который является рабочим органом винтового насоса;

- описать движения, которые совершает винт во время работы насоса;

- опишите принцип работы эксплуатации скважин погружными винтовыми насосами;

- область применения скважин, оборудованных винтовыми насосами.

3.3. Записать собственные выводы по вопросу области применения винтовых и гидропоршневых насосов.

Закрепление новой темы.

Каждая команда анализирует конспект, обобщают план ответа на вопросы. Капитан каждой команды по очередности озвучивает правильный ответ. Другие команды дополняют.

Домашнее задание.

Знать оборудование и принцип работы скважин с УЭВН. Подготовиться к шифровому диктанту.

Подведение итогов, выставление оценок.

Лекция.

Тема урока: «Эксплуатация скважин погружными винтовыми электронасосами».

Принципиальная схема установки винтовых электронасосов (УЭВН) аналогична схеме УЭЦН. Основная отличительная особенность состоит в использовании винтовым насосом и другого электродвигателя.

Рабочий орган винтового насоса – однозаходный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме. Винт изготовлен из стали или титанового сплава; обойма резиновая в стальном корпусе. Внутренняя поверхность обоймы представляет двухзаходную винтовую поверхность, соответствующую однозаходному винту. Шаг винтовой поверхности в 2 раза больше шага винта t, то есть Т=2tB.

Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковы, но повернуты относительно друг друга вокруг оси обоймы. Через расстояние вдоль оси равное Т, эти сечения совпадают.

Любое поперечное сечение винта есть круг с диаметром D. Центры этих кругов лежат на винтовой линии. Ось винтовой линии является осью вращения всего винта. Расстояние, на котором центр поперечного сечения (круга) винта отстоит от его оси, называют эксцентриситетом е. Во время работы насоса винт совершает сложное движение. Винт вращается вокруг своей оси. Одновременно ось винта (ось винтовой линии) совершает планетарные движения в обратном направлении. Картина движения винта становится понятной, если представить себе неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением по окружности диаметром D=4е, по которому катится шестерня диаметром d=2е, причем сама шестерня вокруг своей оси катится в обратном направлении.

Винт и обойма по своей длине образуют ряд последовательных замкнутых полостей, т.к. гребень спирали винта по всей длине находится в непрерывном соприкосновении с обоймой. Эти полости при вращении винта передвигаются от приема насоса к его выкиду. Поскольку при вращении винт в осевом направлении не движется, то жидкость будет перемещаться вдоль оси на расстояние одного шага при повороте винта на 1 оборот.

Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает использование 2-ух уравновешенных винтов с правым 7 или левым 4 направлением спирали.

Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте 5, расположенные между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор 10, эксцентриковую пусковую муфту 9 и вал 8. Эксцентриковые муфты обеспечивают необходимое вращение винтов 4 и 7. Пусковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе его из строя, предотвращает движения винта в противоположную сторону при обесточивании двигателя или неправильном подключении кабеля.

Прием жидкости из скважины ведется через 2 фильтровые приемные сетки 2, расположенные вверху верхнего и внизу нижнего винтов. Общий выход жидкости происходит в пространстве между винтами, дальше она проходит по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожуха насоса к многофункциональному предохранительному клапану 1 поршеньково – золотникового типа. Обойдя по сверлению предохранительный клапан, жидкость проходит в шламовую трубку и попадает в НКТ.

Предохранительный клапан пропускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ – при подъеме, а так же перепускает жидкость из НКТ в затрубное пространство при остановках насоса, недостаточном притоке из пласта, содержании в жидкости большого кол-ва газа, повышении устьевого давления выше регламентируемой величины (объемный насос не может работать при закрытом выкиде). Шламовая труба представляет собой заглушенный сверху патрубок с боковыми отверстиями и предохраняет насос от попадания в него механических твердых частиц с поверхности и из откачиваемой жидкости при остановках. Шлам собирается между внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью шламовой трубы.

Подбор насосов аналогичен ЭЦН.

В настоящее время разработаны установки типа УЭВНТ 5 А на подачу 16-200 м/сут при напоре 1200-900 м, где Т означает тихоходный двигатель (частота вращения 1500 мин-1). Их подача меньше зависит от напора. Они оказались эффективными при работе на вязких жидкостях (до 6 – 10-4 м/с) и расходном газосодержании на приеме до 0,5. Область применения их ограничена температурой до 30-70°С. Вследствие теплового расширения, это определяет различный натяг или зазор – посадку винта в обойме. Слабым звеном пока является резиновая обойма.

Урок № 5-6.

Тема урока: Установки электроцентробежных насосов.

Цель:

- организация работы по изучения назначения, принципа работы и оборудования УЭЦН.

Задачи:

- углубить знания об использовании УЭЦН в условиях нефтяных месторождения города Радужный;

- формирование умений анализировать; выделять главное; обобщать и делать выводы;

- продемонстрировать значимость изучаемых вопросов, создание условий для активной деятельности учащихся;

Оборудование:

планшет установки электроцентробежного насоса, натуральные образцы: рабочая пара, образцы кабеля, фрагмент электроцентробежного насоса в разрезе, видеофильм «Установки ЭЦН фирмы «Алнас», алгоритм проверки знаний.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока:

Организационный момент.

Отметить присутствующих. Сообщение темы и целей урока.

Проверка домашнего задания.

Просмотр видеофильма.

Повторение по конспектам.

Шифровой диктант

Приложение №1

Взаимопроверка.

Анализ проверки домашнего задания.

Изучение новой темы.

Сообщение темы урока и цели.

Сообщение учащегося.

Рассказ – беседа по вопросам:

- применение установок электроцентробежных насосов в городе Радужный;

- беседа с учащимися о видах работ, проводимых на производственном обучении на предприятиях города;

- внедрение оборудования ЭЦН фирмы «Алнас» г. Альметьевска на месторождения города;

- область применения УЭЦН;

- наземное оборудование УЭЦН;

- подземное оборудование УЭЦН.

Сообщение учащегося.

Приложение №2

Просмотр видеороликов с выполнением самостоятельной работы с планом конспекта.

Приложение №3

Проверка и корректировка выполнения самостоятельной работы.

Закрепление.

Ответ у доски.

В случае экономии времени провести фронтальный опрос.

Домашнее задание.

Составить и записать в тетрадь 5 вопросов с вариантами ответа.

Подведение итогов урока. Выставление оценок.

Приложение №1.

ШИФРОВОЙ ДИКТАНТ.

Винтовой насос приводится во вращение погружным эл.двигателем.

Да или нет да

Рабочим органом винтового насоса является рабочая пара.

Да или нет нетДвигатель насоса заполняется специальной водой.

Да или нет нетПротектор имеет две камеры, заполненные рабочей жидкостью эл. двигателя.

Да или нет да

В установку погружного винтового насоса входят насос с гидрозащитой, штанги, кабель, станция управления и трансформатор.

Да или нет нет

Винтовые насосы предназначены для подъема жидкости из скважины на поверхность любой вязкости.

Да или нет нетРабочий орган винтового насоса – однофазный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме.

Да или нет да

Оборудование устья винтового насоса – станок-качалка.

Да или нет нетВо время работы насоса винт вращается вокруг вала.

Да или нет нетГидрозащита предназначена для защиты ПЭД от проникновения в его полость пластовой нефти. Да или нет нет

Эталоны ответов.

Винтовой насос приводится во вращение погружным эл. двигателем.

Рабочий орган винтового насоса – однозаходный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме.

Двигатель насоса заполняется специальным маслом.

Протектор имеет две камеры, заполненные рабочей жидкостью эл. двигателя.

В установку погружного винтового насоса входят насос с гидрозащитой, кабель, станция управления и трансформатор.

Винтовые насосы предназначены для подъема высоковязкой жидкости.

Рабочий орган винтового насоса – однофазный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме.

Оборудование устья винтового насоса – фонтанная арматура.

Во время работы насоса винт вращается вокруг своей оси.

Гидрозащита предназначена для защиты ПЭД от проникновения в его полость пластовой нефти.- Проверка домашнего задания – шифровой диктант.

1 6 2 7 3 8 4 9 5 10

Приложение №2.

Сообщение учащегося.

Город Радужный расположен в 160 км от г. Нижневартовска, тюменской области. Радужный – город нефтяников, молодой город.

Основные градообразующие нефтяные предприятия города – это ОАО «Варьеганефтегаз», ОАО «Варьеганнефть», ООО «Негуснефть», которые занимаются добычей нефти.

Также имеются сервисные предприятия – «МСАП», «Горводоканал», «РГЭС», «Радужный теплосеть», ООО «Варьегансервис», «родоп», ООО «Алмаз».

Компания «Алмаз» расположена в промзоне города. Производственные площади компании составляют более 28 000 квадратных метров.

Работники предприятия имеют высокую квалификацию и большой опыт работы в области производства и ремонта погружного оборудования.

Компания производит погружные электродвигатели мощностью от 22 до 360 кВт. Кроме асинхронных погружных электродвигателей серии ПЭД – Я компания «Алмаз» выпускает двигатели серии РППЭД – Я – российские параметрические погружные электродвигатели конструкции профессора Н.В. Яловеги.

Компания «Алмаз» выпускает насосы одноопорной и двухопорной конструкции обычного, коррозионностойкого и износостойкого

исполнения.

В качестве рабочих ступеней для насосов коррозионостойкого и износостойкого исполнения используются изделия, получаемые методом порошковой металлургии. Тестирование выпускаемого оборудования проводится в испытательных скважинах и специальных стендах. На

стенде-скважине проводятся испытания установок в сборе, тестирование

на вибрацию, вакуумная заправка двигателей маслом, также имеется стенд

для испытания ступеней насосов.

Наряду с традиционными марками погружного кабеля (КПБП, КППБП)

с рабочей температурой до 230°.

Компания выпускает обмоточный провод с пленочной запеченной изоляцией марки ППИ –У, используемый в производстве двигателей.

Производительность цеха – 12 тонн в месяц.

Цеха оснащены универсальным и специализированным металлообрабатывающим оборудованием отечественных и зарубежных производителей.

Окончательная обработка рабочих колес, направляющих аппаратов и изготовление всех корпусных деталей УЭЦН производится на высокоточном оборудовании.

На штамповочном участке изготавливается статорное и роторное

железо для двигателей.

Компания «Алмаз» проводит полное сервисное обслуживание УЭЦН практически всех фирм – производителей:

- ремонт и подготовку скважин к внедрению УЭЦН;

- постоянный супервайзинг;

- монтаж и демонтаж УЭЦН;

- запуск и вывод на режим скважин, оборудованных УЭЦН, контроль за работой УЭЦН в процессе эксплуатации с использованием новейшего оборудования по исследованию скважин;

- дефектация оборудования, текущий и капитальный ремонт УЭЦН;

- ремонт и текущее обслуживание наземногго оборудования;

- прокат погружного и наземного оборудования.

Сервисными услугами компании пользуются градообразующие предприятия города. Общий фонд обслуживающих скважин более 1500 штук.

Приложение №3

План – конспект в помощь учащемуся

1 этап изучения новой темы.

Установка электроцентробежного насоса.

Записать элементы подземного оборудования установки электроцентробежного насоса.

1.___________________________________________________________________

2.___________________________________________________________________

3.___________________________________________________________________

4.___________________________________________________________________

5.___________________________________________________________________

6.___________________________________________________________________

7.___________________________________________________________________

2 этап. Погружные центробежные насосы

Заполните таблицу.

Габаритная группа ЭЦН

Область применения ( с каким дебитом скважины)

ЭЦН- ЭЦН- ЭЦН- 3 этап. Газосепараторы. (Видеоролик №1)

Найдите неверную информацию.

Для повышения надежности работы погружных установок в условиях высокого содержания свободного газа и механических примесей в пластовой жидкости разработаны новые газосепараторы в габаритных группах 5 и 5А.

Отечественные г/с имеют более низкий коэффициент сепарации сравнимый с показателями импортного оборудования.Газосепаратор предназначен для подъема жидкости на поверхность.

4 этап. Гидрозащита. ( Видеоролик №2)

Запишите преимущества гидрзащиты Г-57, в которой совмещены в едином корпусе протектор и компенсатор

5 этап. Погружной электродвигатель. ( Видеоролик).

Ответьте на предложенные вопросы.

Что означают цифры в габаритных группах погружных электродвигателей 103 мм., 117 мм., 130мм.

2.Для каких целей созданы 60 модификаций погружных электродвигателей.

6 этап. Системы телеметрии. (Видеоролик).

Сформулируйте назначение телеметрии.

Место нахождения блока телеметрии

Урок 7-8.

Тема урока: «Конструкция и принцип действия подземного оборудования УЭЦН»

Цель:

-организация работы по усвоению понятий конструкции и принципа действия подземного оборудования УЭЦН

Задачи:

-изучение дополнительных признаков оборудования;

-углубление понимания сущности элементов подземного оборудования;

-развитие речевых форм;

-показ важности и практической значимости;

Оборудование:

-Планшет установки УЭЦН, натуральные образцы - фрагмент электроцентробежного насоса, рабочая пара, кабель, крепежный пояс, макет УЭЦН.

А.А. Акульшин «Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

Стр. 358-364. Фрагменты из электронной библиотеки « Эусплуатация скважин УЭЦН»

Тип урока: комбинированный

Ход урока:

Организационный момент.

Отметить присутствующих, сообщение темы и цели урока.

Проверка домашнего задания.

Обменяться подготовленными дома карточками, ответить на вопросы. ( 2-4 человека).

Фронтальный опрос по теме « Установки электроцентробежных насосов»

Ответ у доски.

Пользуясь планшетом «Установки ЭЦН» показать и назвать все элементы установки.

Ответ с места.

В каких случаях переходят на способ эксплуатации УЭЦН, т.е. область применения УЭЦН.

Изучение новой темы

Лекция.

Просмотр видеоролика в целях ознакомления с оборудованием и принципом работы УЭЦН

3.3 Пользуясь учебником А.А. Акульшин «Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» стр. 358-364 составить конспект по предложенным вопросам:

-записать область применения УЭЦН;

-записать и расшифровать модификацию насосов

Эталон записи ответа:

Группа насоса 5 5А

6

/

Диаметры насоса 92 103

114мм

/

Внутренний диаметр э/ колонны 121,7 130

3.3.3. записать и расшифровать маркировку установки

Пример ответа:

У2ЭЦНИ6-350-1100

Расшифровка:

2-модификация

И- износостойкие

К- коррозионные

6- группа насоса

350- подача

1100- развиваемый напор

Заполните таблицу.

Эталон ответа:

Серия электродвигателя Максимальная температура

АВ5 50-70

ДВ5 и КВ5 60-70

ЛВ 5 90

3.5Заполнить таблицу : назначение гидрозащиты.

Эталон ответа

Назначение гидрозащиты Назначение протектора Назначение компенсатора

Предназначен для защиты ПЭД от проникновения в его полость пластовой жидкости Обеспечивает смазку упорного подшипника Защищает ПЭД от проникновения в его полость скважинной жидкости

Защищает ПЭД от проникновения в его полость скважинной жидкости 3.6. Дать характеристику кабеля, записать его модификацию.

3.7. Заполнить таблицу: назначение станции управления

Эталон ответа:

Назначение станции управления : СУ обеспечивает

включение и отключения установки

самозапуск после появления исчезнувшего напряжения

аварийное отключение ( перезагрузки, короткое замыкание, колебания давления, отсутствие притока в насосе)

Назначение трансформатора.

3.9. Назначение оборудования устья.

Оборудование устья ОУЭ обеспечивает:

муфтовую подвеску НКТ;

герметизацию устья ( вывод кабеля НКТ)

подачу продукции

регулирование режима эксплуатации

проведение различных технологических операций

Закрепление пройденного материала.

Фронтальный опрос учащихся по каждому пункту составленного конспекта.

При наличии экономии учебного времени: опрос учащихся у доски по схеме УЭЦН

Определение домашнего задания

Обязательное для всех : составить и оформить карточку- задание на листе формата А4 по алгоритму:

Соотнести правильные варианты ответа: оборудование скважин, эксплуатируемых при помощи УЭЦН.

А. Наземное 1. Кабель

Б. Подземное 2. Оборудование устья

3.

4. и т.д.

5.2. По желанию на оценку: подготовить и оформить сообщение на тему: « Применение УЭЦН на месторождениях города Радужный».

Подведение итогов урока. Анализ проведенной работы на уроке. Выставление оценок

Задание к п. 4

Задание к п. 3.

1.Станция управления УЭЦН предназначена для повышения напряжения подачи электроэнергии от напряжения промысловой сети ( 380 В) до напряжения питающего тока в ПЭД ( 9350- 6000 В) с учетом потерь напряжения в кабеле.

2. Маркировка УЭЦН

УЭЦНИ 6-500-110

У - установка

Э - электрического

Ц - центробежного

Н – насоса

И – износостойкого исполнения

6 – группа насоса

500 – подача насоса, м. куб в сутки

– напор насоса, м3.При работе в скважине с дебитом ниже 60 м. куб. в сутки использование ЭЦН наиболее эффективно.

Лекция.

Тема урока: « Конструкции и принцип действия подземного оборудования УЭЦН».

Общая схема установки погружного центробежного электронасоса

Центробежные насосы для откачки жидкости из скважины принципиально не отличаются от обычных центробежных насосов, используемых для перекачки жидкостей на поверхности земли. Однако малые радиальные размеры, обусловленные диаметром обсадных колонн, в которые спускаются центробежные насосы, практически неограниченные осевые размеры, необходимость преодоления высоких напоров и работа насоса в погруженном состоянии привели к созданию центробежных насосных агрегатов специфического конструктивного исполнения. Внешне они ничем не отличаются от трубы, но внутренняя полость такой трубы содержит большое число сложных деталей, требующих совершенной технологии изготовления.

Погружные центробежные электронасосы с числом ступеней в одном блоке до 120, приводимые во вращение погружным электродвигателем специальной конструкции (ПЭД). Электродвигатель питается с поверхности электроэнергией, подводимой по кабелю от повышающего автотрансформатора или трансформатора через станцию управления, в которой сосредоточена вся контрольно- измерительная аппаратура и автоматика. ПЦЭН опускается в скважину под расчетный динамический уровень обычно на 150- 300м. жидкость подаётся по НКТ, к внешней стороне прикреплен специальными поясами электрокабель. В насосном агрегате между самим насосом и электродвигателем имеется промежуточное звено, называемое протектором или гидрозащитойУстановка ПЦЭН (рис. 1) включает масло заполненный электродвигатель

ПЭД 1; звено гидрозащиты или протектор 2; приемную сетку насоса для забора жидкости 3;многоступенчатый центробежный насос ПЦЭН 4;НКТ 5;бронированный трехжильный электрокабель 6; пояски для крепления кабеля к НКТ 7; устьевую арматуру 8; барабан для намотки кабеля при спускоподъемных работах и хранения некоторого запаса кабеля 9; трансформатор или автотрансформатор 10; станцию управления с автоматикой 11 и компенсатор 12.

Общая схема оборудования скважины установкой погружного центробежного насоса.

Насос, протектор и электродвигатель являются отдельными узлами, соединяемыми болтовыми шпильками. Концы валов имеют шлицевые соединения, которые стыкуются при сборке всей установки. При необходимости подъема жидкости с больших глубин секции ПЦЭН соединяются друг с другом так, что общее число ступней достигает 400.Всасываемая насосом жидкость последовательно проходит все ступни и покидает насос с напором, равным внешнему гидравлическому сопротивлению. УПЦЭН отличаются малой металлоемкостью, широким диапазоном рабочих характеристик, как по напору, так и по расходу, достаточно высоким к. п. д., возможностью откачки больших количеств жидкости и большим межремонтным периодом. Следует напомнить, что средняя по России подача по жидкости одной УПЭЦН составляет 114,7 т/сутки, а УШСН-14,1 т. сутки.

Все насосы делятся на две основные группы; обычного и износостойкого исполнения.

Насосы износостойкого исполнения предназначены для работы в скважинах, в продукции которых имеется небольшое количество песка и других механических примесей (до 1% по массе). По поперечным размерам все насосы делятся на 3 условные группы; 5; 5А; и 6, что означает номинальный диаметр обсадной колонны, ( в дюймах ),в которую может быть спущен данный насос.

Группа 5 имеет наружный диаметр корпуса 92мм, группа 5А-103 мм и группа 6-114 мм. Частота вращения вала насосов соответствует частоте переменного тока в электросети. В России это частота- 50Гц, что дает синхронную скорость 3000 мин. В шифре ПЦЭН заложены их основные номинальные параметры, такие как подача и напор при работе на оптимальном режиме. Например, ЭЦН5-40-950 означает центробежный электронасос группы 5.

(Рисунок 2 Типичная характеристика погружного центробежного насоса.)

С подачей 40 м3.сутки (по воде) и напором 950 м.ЭЦН5А-360-600 означает насос группы 5А с подачей 360м3.сутки и напором 600м.

В шифре насосов износостойкого исполнения имеется буква "И", означающая износостойкость. В них рабочие колоса изготавливаются не из металла, а из полиамидной смолы (П-68). В корпусе насоса примерно через каждые 20 ступеней устанавливаются промежуточные резинометаллические центрирующие вал подшипники, в результате чего насос износостойкого исполнения имеет меньше ступеней и соответственно напор.

Торцовые напоры рабочих колес не чугунные, а в виде запрессованных колец из закаленной стали 40Х. Вместо текстолитовых опорных шайб между рабочими колесами и направляющими аппаратами применяются шайбы из маслостойкой резины.

Все типы насосов имеют паспортную рабочую характеристику в виде кривых зависимостей H(Q) (напор, подача), n(Q) ( кпд., подача) N(Q) (потребляемая мощность, подача).Обычно эти зависимости даются в диапазоне рабочих значений расходов или в несколько большем интервале (рис.2)

Всякий центробежный насос, в том числе и ПЦЭН,может работать при закрытой выкидной задвижке ( точка А:Q=0; H-Hmax ) и без противодавления на выкиде ( точка B : Q=Qmax ; Н= 0). Поскольку полезная работа насоса пропорциональна произведению подачи на напор, то для этих двух крайних режимов работы наноса полезная работа будет равна нулю,а следовательно и к.п.д. будет равен нулю. При определенном соотношении ( Q и H),обусловленном минимальными внутренними потерями насоса, к.п.д достигает минимального назначения, равного примерно 0,5-0,6. Обычно насосы с малой подачей и малым диаметром рабочих колес, а так же с большим числом ступеней имеют пониженный к.п.д. Подача и напор соответствующие максимальному к.п.д., называются оптимальным режимом работы насоса. Зависимость h(Q) около своего максимума уменьшается плавно, поэтому вполне допустима работа ПЦЭН при режимах, отличающихся от оптимального в ту и другую сторону на некоторую величину. Пределы этих отклонений, зависят от конкретной характеристики ПЦЭН и должны соответствовать разумному снижению к.п.д. насоса (на 3-5%)Это обусловливает целую область возможных режимов работы ПЦЭН, которая называется рекомендованной областью(см.рис.11.2,штриховка)

Подбор насоса к скважинам по существу сводится к выбору такого типоразмера ПЦЭН, что бы он, будучи спущен в скважину,работал в условиях оптимального или рекомендованного режима при откачке заданного дебита скважины с данной глубины.

Выпускаемые в настоящее время насосы расчитаны на номинальные расходы от40(ЭЦН5-40-950)ДО 500м3,сутки.(ЭЦН6-500-750)и напоры от 450м (ЭЦН6-500-450)до 1500м (ЭЦН6-100-1500).Кроме того имеются насосы специального назначения, например для закачки воды в пласты. Эти насосы имеют подачу до 3000м3,сутки и напоры до 1200м.

Напор, который может преодолеть насос, прямо пропорционален числу ступеней. Развиваемый одной ступенью при оптимальном режиме работы,он зависит,в частности, от размеров рабочего колеса,которые зависят в свою очередь от радиальных габаритов насоса. При внешнем диаметре корпуса насоса 92мм средний напор, развиваемый одной ступенью(при работе на воде),равен 3,86 м при колебаниях от 3,69 до 4,2м.При внешнем диаметре 114мм средний напор 5,76м при колебаниях от 5,03 до 6,84 м.

Погружной насосный агрегат.

Насосный агрегат состоит из насоса (рис.3),узла гидрозащиты погружного электродвигателя ПЭД, компенсатора, присоединяемого к нижней части ПЭД.

Насос состоит из следующих деталей: головки 1 с шаровым обратным клапаном для предупреждения слива жидкости из НКТ при остановках; верхней опорной пяты скольжения 2,воспринимающей частично осевую нагрузку из-за разности на входе и выкиде насоса; верхнего подшипника скольжения 3; центрирующего верхний конец вала; корпуса насоса 4;направляющих аппаратов 5,которые опираются друг на друга и удерживаются от вращения общей стяжкой в корпусе 4;рабочих колес 6;вала насоса 7,имеющего продольную шпонку,на которой насаживаются рабочие колеса со скользящей посадкой.

Вал проходит и через направляющий аппарат каждой ступени и центрируется. В нем втулкой рабочего колеса, как в подшипнике; ниже подшипника скольжения 8; основания 9, закрытого приемной сеткой и имеющего в верхней части круглые наклонные отверстия для подвода жидкости к нижнему рабочему колесу; концевого подшипника скольжения 10. В насосах ранних конструкций, имеющих еще в эксплуатации, устройство нижней части иное. На всей длине основания 9 размещается сальник из свинцово-графитовых колец, разделяющих приемную часть насоса и внутренние полости двигателя и гидрозащиты. Ниже сальника смонтирован трехрядный радиально – упорный шариковый подшипник, смазываемый густым маслом.

Рис.3 Устройство погружного центробежного агрегата

Верхний конец вала ПЭД подвешен на пяте скольжения 1, работающей в масле. Ниже размещается узел кабельного ввода 2. Обычно этот узел представляет собой штекерный кабельный разъем. Это одно из самых уязвимых мест в насосе, из-за нарушения изоляции которого установки выходят из строя и требуют подъема; 3 – выводные провода обмотки статора; 4-верхний радиальный подшипник скользящего трения ; 5-разрез торцевых концов обмотки статора;6-секция статора, набранная из штамповых пластин трансформаторного железа с пазами для продергивания проводов статора. Секции статора разделены друг от друга немагнитными пакетами, в которых укрепляются радиальные подшипники 7 вала электродвигателя 8. Нижний конец вала 8 центрируется нижним радиальным подшипником скользящего трения 9. Ротор ПЭДа также состоит из секций, собранных на валу двигателя из штампованных пластин трансформаторного железа. В пазы ротора типа беличьего колеса вставлены алюминиевые стержни, закороченные токопроводящими кольцами, с обеих сторон секции. Между секциями вал двигателя центрируется в подшипниках 7. Через длину вала двигателя проходит отверстие диаметром 6-8 мм для прохождения масла из нижней полости в верхнюю. Вдоль всего статора также имеется паз, через который может циркулировать масло. Ротор вращается в жидком трансформаторном масле с высокими изолирующими свойствами. В нижней части ПЭД имеется сетчатый масляный фильтр 10. Головка 1 компенсатора, присоединяется к нижнему концу ПЭД; перепускной клапан 2 служит для заполнения системы маслом. Защитный кожух 4 в нижней части имеет отверстия для передачи внешнего давления жидкости на эластичный элемент 3. При охлаждении масла его объем уменьшается, и скважинная жидкость через отверстия заходит в пространство между мешком 3 и кожухом 4. При нагревании мешок расширяется, и жидкость через те же отверстия выходит их кожуха.

ПЭД, применяемые для эксплуатации нефтедобывающих скважин, имеют мощности обычно от 10 до 125 кВт.

Для поддержания пластового давления применяются специальные погружные насосы агрегаты, укомплектованные ПЭД мощностью 500кВт. Напряжение питающего тока ПЭД колеблется от 350 до 2000В. При высоких напряжениях удается пропорционально уменьшить ток при передаче той же мощности, это позволяет уменьшить сечение токопроводящих жил кабеля, а следовательно, поперечные габариты установки. Это особенно важно при больших мощностях электродвигателя. Скольжение ротора ПЭД номинальное – от 4 до 8,5% к.п.д. – от 73 до 84%, допустимые температуры окружающей среды – до 100С.

При работе ПЭД выделяется много теплоты, поэтому для нормальной работы двигателя требуется охлаждение. Такое охлаждение создается за счет непрерывного протекания пластовой жидкости по кольцевому зазору между корпусом электродвигателя и обсадной колонной. По этой причине отложение парафина в НКТ при работе насосов всегда значительно меньше, чем при других способах эксплуатации.

В производственных условиях случается временное обесточивание силовых линий из-за грозы, обрыва проводов, из-за их обледенения и пр. Это вызывает остановку УПЦЭН. При этом влиянием стекающего из НКТ через насос столба жидкости вал насоса и статор начинают вращаться в обратном направлении. Если в этот момент подача электроэнергии будет восстановлена, то ПЭД начинает вращаться в прямом направлении, преодолевая силу инерции столба жидкости и вращающихся масс.

Пусковые токи при этом могут превысить допустимые пределы, и установка выйдет из строя. Чтобы этого не случилось, в выкидной части ПЦЭН устанавливается шаровой обратный клапан, препятствующий сливу жидкости из НКТ.

Обратный клапан обычно размещается в головке насоса. Наличие обратного клапана осложняет подъем НКТ при ремонтных работах, так как в этом случае трубы поднимают и развинчивают с жидкостью. Кроме того, это опасно в пожарном отношении. Для предотвращения таких явлений выше обратного клапана в специальной муфте делается сливной клапан. В принципе сливной клапан-это муфта, в боковую стенку которой вставлена горизонтально короткая бронзовая трубка, запаянная с внутреннего конца. Перед подъемом в НКТ бросается металлический короткий дротик. От удара дротика бронзовая труба отламывается, в результате чего боковое отверстие в муфте открывается, и жидкость из НКТ сливается.

Разработаны и другие приспособления для слива жидкости, устанавливаемые над обратным клапаном ПЦЭН. К ним относятся так называемые суфлеры, позволяющие измерять межтрубное давление на глубине спуска насоса скважинным манометром, спускаемым в НКТ, и устанавливающие сообщение межтрубного пространства с измерительной полостью манометра.

Следует заметить, что двигатели чувствительны в системе охлаждения, которая создается потоком жидкости между обсадной колонной и корпусом ПЭД. Скорость этого потока и качество жидкости влияют на температурный режим ПЭД. Известно, что вода имеет теплоемкость 4,1868 кДж/кг-°С,

тогда как чистая нефть 1,675 кДж/кг-°С. Поэтому при откачке обводненной продукции скважины условия охлаждения ПЭД лучше, чем при откачке чистой нефти, а его перегрев приводит к нарушению изоляции и выходу двигателя из строя. Поэтому изоляционные качества применяемых материалов влияют на длительность работы установки.

Известно, что термостойкость некоторой изоляции, применяемой для обмоток двигателя, доведена уже до 180°С, а рабочие температуры до 150°С. Для контроля за температурой разработаны простые электрические температурные датчики, передающие на станцию управления информацию о температуре ПЭД по силовому электрическому кабелю без применения дополнительной жилы. Аналогичные устройства изменяются для передачи на поверхность постоянной информации о давлении на примере насоса. При аварийных состояниях станция управления автоматически отключает ПЭД.

Урок №9-10

Тема урока: Виды осложнений в процессе эксплуатации скважин УЭЦН.

Цель урока:

- организация работы по усвоению вопросов об осложнениях в работе скважины, оборудованной УЭЦН.

Задачи:

- изучение новых явлений, связанных с добычей способом УЭЦН, установление связи между причиной и следствием осложнений;

- формирование умений преобразовывать информацию печатного материала в таблицу;

- показ важности и практической значимости изучаемой темы в работе оператора добычи нефтяных и газовых скважин;

Оборудование:

планшет установка ЭЦН, натуральные образы - электроцентробежный насос, рабочая пара, кабель, крепежный пояс, УЭЦН, печатный материал.

Ход урока.

Организационный момент.

Отметить присутствующих, сообщение темы и цели урока.

Проверка домашнего задания.

Опрос у доски по теме « Конструкция и принцип действия наземного и подземного оборудования УЭЦН.

Ответ с места.

Перед учащимися выставлены натуральные образцы элементов оборудования при эксплуатации УЭЦН. Назвать и сформулировать назначение каждого элемента.

3.Изучение новой темы:

3.1. Лекция.

Составление конспекта, используя печатный дидактический материал.

4.Закрепление изученного материала.

4.1. Заполнить таблицу, пользуясь своим конспектом и опытом работы на производственном обучении на предприятиях города.

№ n/n Вид осложнений Причина

осложнения Способы предупреждения Способы устранения Используемое оборудование

1 Отложение парафина 1.наличие тяжелых УВ

2.понижение Р и Т при подъеме жидкости на поверхность 1.футеровка.

2.химич. методы 1.СПО скребков

2.промывка горячей нефтью АДУ

АДП

2 3 4 5 6 4.2. Ответ с места по каждому пункту таблицы.

5. Определение домашнего задания.

Для успешной сдачи зачета по разделу «Эксплуатация скважин установками бесштанговых погружных электронасосов», необходимо уметь читать схему установки электроцентробежных насосов, знать:

-название и назначение каждого элемента УЭЦН,

-принцип работы УЭЦН,

-классификацию насосов,

-уметь расшифровывать модификацию насоса,

-область применения УЭЦН,

-виды осложнений, причины, признаки, способы предупреждения и способы борьбы с ними.

6. Проведение итогов урока. Анализ проведения работы на уроке.

Выставление оценок.

Лекция.

Тема урока: Осложнения в процессе эксплуатации скважин УЭЦН.

Осложнения в работе скважин, эксплуатируемых УЭЦН и их предупреждение.

Условия эксплуатации различных месторождений и отдельных продуктивных пластов в пределах одного месторождения могут сильно отличаться друг от друга. В соответствии с этим осложнения в работе скважин также могут быть разнообразны. Однако можно выделить наиболее типичные и частые или наиболее опасные по своим последствиям, к которым относятся следующие:

-образование асфальтосмолистых и парафиновых отложений на внутренних стенках НКТ и выкидных линиях;

-образование песчаных пробок на забое и в самих НКТ при эксплуатации неустойчивых пластов, склонных к пескопроявлению;

-отложение солей на забое скважины и внутри НКТ;

- вредное влияние газа.

Предупреждение отложений парафина.

Известно, что нефть есть сложная смесь различных углеводородов, как легких, так и тяжелых, находящихся в термодинамическом равновесии при пластовых условиях. Добыча нефти сопровождается неизбежным изменением термодинамических условий и переходом нефти от пластовых условий к поверхностным. При этом понижаются давление и температура. Нарушение фазовое равновесие отдельных углеводородов в смеси и происходит их выделение в виде углеводородных газов того или иного состава, с одной стороны, и твердых или мазеобразных тяжелых фракций в виде парафина, смол и асфальтенов, с другой стороны. Охлаждение нефти при подъеме, выделение из нее газообразных фракций при понижении давления уменьшает ее растворяющую способность по отношению к таким тяжелым фракциям, как парафины и смолы, которые выделяются в виде кристаллов парафина, образуя новую твердую фазу.

Шероховатость поверхности, малые скорости потока и периодическое обнажение поверхности в результате пульсации. Для предотвращения отложений парафина и обеспечения нормальных условий работы скважины применяются различные методы. Можно выделить следующие главные методы ликвидации отложений парафина

1.Механические методы, к которым относятся:

- а) применение пружинных скребков, периодически спускаемых в НКТ на стальной проволоке;

- б) периодическое извлечение запарафиненной части колонны НКТ и очистка их внутренней полости механическими скребками на поверхности;

- в) применение автоматических так называемых летающих скребков;

2.Тепловые методы:

-прогрев труб путем закачки горячей нефти;

3.Применение труб, имеющих внутреннее покрытие из стекла, эмали или эпоксидных смол.

4.Применение различных растворителей парафиновых отложений.

5.Применение химических добавок, предотвращающих прилипание парафина к стенкам труб.

В зависимости от интенсивности образования парафиновых отложений, их прочности, состава и других особенностей применяют различные методы и часто их комбинации.

При использовании скребков на устьевой арматуре монтируют лубрикатор с сальником. Для спуска скребков на проволоке и их подъема применяют депарафинизационные установки типа АДУ, которые состоят из лебедки с электродвигателем и станции управления. Несколько скребков, а точнее круговых ножей периодически спускается на стольной проволоке в НКТ до глубины начала отложения парафина. Затем с помощью автоматически управляемой лебедки скребки поднимаются до устья скважины. Интервалы времени на спуск и подъем устанавливаются автоматические реле времени, управляющим работой электромотора лебедки.

Широко применяется способ борьбы с парафином с помощью агрегата АДП для депарафинизации скважин горячей нефтью. АДП предназначен для нагрева и нагнетания нефти в скважину с целью удаления со стенок труб отложений парафина.

Агрегат смонтирован на шасси автомобиля высокой проходимостью КрАЗ. Агрегатом управляют из кабин водителя. В качестве нагреваемой среды используют сырую нефть. Принцип работы агрегата заключается в следующем. Нефть из емкости всасывается насосом и прокачивается через змеевик нагревателя. При своем движении по змеевикам нефть нагревается до определенной температуры и далее через напорный трубопровод нагнетается в скважину.

Эффектным способом борьбы с отложением парафина в НКТ является их футеровка, т.е. покрытие их внутренней поверхности специальными лаками, эмалями, красками.

Борьба с песчаными пробками

Промывка осуществляется промывочным насосным агрегатом. С увеличением глубин добывающих скважин, вскрытием глубоких и полных коллекторов пескопроявления стали довольно редким явлением, однако в некоторых южных районах (Краснодар, Баку, Туркмения) они еще вызывают осложнения при эксплуатации скважин.

Для скважин, эксплуатируемых УЭЦН, применяется только промывка в затрубное пространство, т.е. обратная промывка.

Одним из эффективных средств для ограничения попадания песка и механических примесей в насосы, является специальное приспособление, называемое песчаным якорем. Механизм работы якоря следующий. Для очистки используются силы инерции: после поворота жидкости на 180° частицы песка и механических примесей продолжают свое движение в низ. Очищение же жидкости поступает в насос.

Борьба с отложениями солей.

Отложение солей на стенках НКТ подземного оборудования.

Основным наполнителем выпадающих солей является гипс. Причины и выпадения солей состоят в нарушении термодинамического равновесия солевого состава пластовой воды и пресной воды, нагнетаемой в пласт. При движении по пласту нагнетаемая вода смешивается со связанной пластовой водой, вымывает соли из твердого скелета пласта и при поступлении на забой добывающей скважины смешивается там с водами других поропластков, еще не обводненных нагнетаемой водой. Возникают условия химической несовместимости, результатом которой является выпадения из раствора солей. Однако гипсообразование, которое возникает после закачки пресной воды, детально не изучено. Структура, состав отложений и условия их возникновения на разных месторождениях различны. Поэтому и меры борьбы также многообразны. Основными методами борьбы с образовавшимися солевыми отложениями являются химические методы т.е. применение различных растворителей с последующим удаление продуктов реакции. Солевые отложения образуются не только в НКТ, но и в системе сбора и подготовки нефти, и газа на поверхности. В зависимости от солевого состава пластовых вод и интенсивности отложений солей применяют различные ингибиторы, т.е. химические добавки, полученные на основе фосфорорганических соединений. Ингибиторы вводят в поток в дозах, составляющих несколько граммов на 1м пластовой жидкости. Ингибиторы позволяют удерживать в растворе ионы кальция, предотвращая его отложения. Плотные осадки удаляют растворами гидроокисей (например, каустической соды).

Образующиеся при этом гидроокиси кальция представляют собой рыхлую массу, которая легко разрушается при действии раствора соляной кислоты. Для предотвращения выпадения солей в пласте нагнетаемой воды проверяют на химическую совместимость с пластовыми водами и их обрабатывают перед закачкой в пласт соответствующим ингибитором.

Борьба с вредным влиянием газа.

Для борьбы с вредным влиянием газа увеличивают глубину погружения насоса под динамический уровень, в результате чего возрастает давление на приеме и, как следствие, уменьшается объемный расход свободного газа за счет сжатия, т.е. увеличивается растворимость газа в нефти. На глубине, где давление на приеме насоса равно давлению насыщения нефти, весь газ растворен в нефти и его вредное влияние прекращается.

При откачки электроцентробежными насосами пластовой жидкости, содержащей свободный газ, происходит падение их напора, подача и КПД, а возможен и полный срыв работы насоса. Поэтому, если содержание свободного газа в жидкости на входе насоса превышает 25% по объему, то перед насосом устанавливают газосепаратор.

Конструктивно газосепаратор представляет собой корпус, в котором на валу, соединенном с валом насоса, вращается шнека, рабочие колеса и камера сепаратора. Газожидкостная смесь закачивается с помощью шнека и рабочих колес в камеру сепаратора, где под действием центробежных сил жидкость, как более тяжелая, отбрасывается к периферии, а газ остается в центре. Затем газ через наклонные отверстия отводится в затрубное пространство, а жидкость – поступает по пазам переводника на прием насоса.

Применение газосепараторов позволяет откачивать центробежными насосами жидкости с содержанием свободного газа до 55%.

Урок №11-12

Тема урока: Зачет по разделу: “Эксплуатация скважин установками бесштанговых погружных электронасосов”.

Цель урока:

-осуществление контроля, выявление уровня усвоения материала.

Задача:

-закрепить умение и навыки работы; обобщить материал как систему знаний;

-способствовать развитию умений классифицировать, формулировать выводы, анализировать;

-создать условия для реальной самооценки.

Оборудование:

Планшет установка ЭЦН, натуральные образцы- электроцентробежный насос, рабочая пара, кабель, крепежный пояс; макет УЭЦН, печатный материал.

Тип урока: урок контроля и проверки знаний и умений.

Ход урока:

Организационный момент.

Отметить присутствующих, сообщение темы и цели урока

Зачет по теме “Бесштанговая эксплуатация добывающих скважин”.

Обязательное задание для всех учащихся: ответить письменно на вопросы по выбору

Критерии оценок:

8-10баллов- оценка “5”

5-7баллов- оценка “4”

3-4балла – оценка “3”

2 балла – оценка “2”

п/п Вопросы Кол-во баллов

1. Сформулировать определение способа эксплуатации УЭЦН. 0,5

2. Сформулировать назначение элементов оборудования УЭЦН. 2

3. Перечислить наземное оборудование УЭЦН. 0,5

4. Перечислить подземное оборудование УЭЦН. 0,5

5. Перечислить элементы конструкции ЭЦН. 0,5

6. Сформулировать принцип работы ЭЦН. 0,5

7. Сформулировать принцип работы УЭЦН. 1

8. Перечислить технические характеристики УЭЦН. 1

9. Записать и расшифровать маркировку УЭЦН. 1

10. Записать и расшифровать маркировку ПЭД. 1

11. Перечислить осложнения в работе УЭЦН. 0,5

12. Записать область применения УЭЦН. 0,5

13. Перечислить узлы оборудования, входящие в погружной модульный насос. 0,5

14. Перечислить элементы ЭВН. 1

15. Сформулировать недостатки, область применения ЭВН. 0,5

16. Перечислить элементы конструкции ГПНА. 0,5

Заполнить таблицу.

Оборудование Элементы оборудования Наземное оборудование установки Станция управления Трансформатор Барабан для кабеля Оборудование устья скважин Электрический кабель Подземное оборудование установки Спускной клапан Обратный клапан Электрический кабель Электроцентробежный насос Протектор Компенсатор Погружной электродвигатель Газосепаратор Насосно-компрессорные трубы Дополнительное задание. По данной схеме УЭЦН записать название каждого элемента, указанного на схеме.

Подведение итогов. Выставление оценок отсрочить до проверки зачетной работы.

Оглавление.

Пояснительная записка 2

Свободно – тематический план раздела.

«Эксплуатация скважин установками 3

бесштанговых погружных электронасосов».

Обеспечить изучаемой темы учебной литературой. 4

Урок 1 – 2 6 - 15

Урок 3 – 4 16 - 20

Урок 5 – 6 21 - 28

Урок 7 – 8 29 - 41

Урок 9 – 10 48 - 55

Урок 11 – 12 56 - 59

Список используемой литературы.

Середа Н.Д., Муравьев В.Й. Основы нефтегазового дела. М.: Недра. 2011.

Покрепин Б.В. Способы эксплуатации нефтяных и газовых скважин: учеб. пособие для средних специальных заведений. – Волгоград,- ИД «Ин – Фолио». – 2011

Покрепин Б.В. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин: учеб. пособие для средних специальных заведений. – Волгоград,- ИД «Ин – Фолио». – 2011

Покрепин Б.В. Оператор по добыче нефти и газа: учеб. пособие для средних специальных заведений. – Волгоград,- ИД «Ин – Фолио». – 2011

Дополнительные источники:

Акульшин А.И. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 2011

14.Байков Н. М. и др. Сбор, транспорт и подготовка нефти. – М.: Недра, 2010

Похожие работы:

«ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИгосударственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования"БЕЛОВСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА" Методическая разработка урока производственного обучения Тема: Сварка стыкового соединения без скоса кромок в вертикальном полож...»

«-3810-243205004940300-45212000РОСКОСМОС ПРОТИВ КОРРУПЦИИ 25 августа 2016 года состоялось совещание по вопросам антикоррупционной деятельности Госкорпорации, в котором приняло участие руководство РОСКОСМОСА и директора крупнейших предприяти...»

«ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИгосударственное профессиональное образовательное учреждение "БЕЛОВСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ "МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ по выполнению домашней контрольной работы ОП.02 Электротехника и эле...»

«ТЕХНИЧЕСКИЕ КОДЕКСЫ УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ, имеющиеся в наличии в УО МГПУ имени И.П.Шамякина № п/п Категория Наименование Вид Обозначение 1 2 3 4 5 ТКП Система технического нормирования и стандартизации Республики Беларусь. Правила разработки технических регламентов (переиздание с изменениями №1). Прави...»

«Форма (на фирменном бланке) Республиканское унитарное предприятие "Национальный центр электронных услуг"ЗАЯВКА наименование организации, включая организационно-правовую форму подтверждает выполнение единых технических требований СМДО:1.ведомственная СЭД на базе. программный продукт СЭД, версия, разработчик кол-во...»

«Приложение № 1 к Положению о генеральной схеме размещения объектов дорожного сервиса и многофункциональных зон дорожного сервиса вдоль автомобильных дорог общего пользования федерального значения Классификация объектов дорожного сервиса. Классификация многофункциональных зон дорожного сервиса...»

«Микроволновой ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ SEN40 Инструкция по эксплуатацииНазначение изделия: Для автоматического включения и отключения нагрузки в заданном интервале времени при появлении движущихся объектов в з...»

«проектирование зданий и сооружений на сезонно промерзающих пучинистых грунтах Абжалимов Р.Ш., к.т.н., ОАО ТПИ "Омскгражданпроект" Несмотря на огромное количество научных исследований по проблемам использования сезонно промерзающих пучинистых грунтов в качестве оснований под фундаменты и подземные сооружени...»

«Учреждение образования "Белорусский государственный технологический университет"ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Методические указания по выполнению лабораторных работ по одноименному курсу для студентов специальностей 1-36 05 01 "Машины и оборудование лесного комплекса",1...»

«ДОГОВОР № участия в долевом строительстве г. Москва "_" _ 201_ г. Общество с ограниченной ответственностью "Выставочный Центр Стройэкспо" (сокращенное наименование – ООО "ВЦ Стройэкспо"), мест...»

«16 МАРТА 2017 Вернуться в оглавлениеПубликации ТАСС; 2017.03.15; РФ ПРЕДЛАГАЕТ ЕГИПТУ ОБСУДИТЬ ПРОТОКОЛ ПО АВИАБЕЗОПАСНОСТИ В МОСКВЕРФ и Египет в ближайшее время не планируют подписание протокола об ави...»

«Государственный комитет по науке и технологиям Республики Беларусь Отчет о ходе выполнения Государственной программы инновационного развития Республики Беларусь на 2011 – 2015 годы за январь – декабрь 2014...»

«Учреждение образования"БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"ТЕХНОЛОГИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ В 2 ч. Часть 2. Нормы расхода сырья и материалов Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений специальностям "Технология деревообр...»









 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.