Pompa głębinowa - Submersible pump

Do pompowania wód gruntowych zastosowano pompę zatapialną o mocy 0,75 KM z odwiertem wiertniczym .

Pompa zatapialna (lub pompa sub elektryczna pompa zatapialna ( ESP )), jest to urządzenie, które ma szczelną hermetycznie silnik zblokowane do korpusu pompy. Cały zespół zanurzony jest w pompowanej cieczy. Główną zaletą tego typu pompy jest to, że zapobiega kawitacji pompy , problemowi związanemu z dużą różnicą wysokości między pompą a powierzchnią płynu. Pompy zatapialne wypychają płyn na powierzchnię, a nie pompy strumieniowe, które wytwarzają próżnię i opierają się na ciśnieniu atmosferycznym. Pojazdy podwodne wykorzystują płyn pod ciśnieniem z powierzchni do napędzania silnika hydraulicznego w odwiercie, a nie silnika elektrycznego, i są używane w zastosowaniach ciężkiego oleju z podgrzaną wodą jako płynem napędowym.

Jeden rodzaj pompy zatapialnej do użytku przemysłowego. Rura wylotowa i kabel elektryczny nie są podłączone.

Historia

Ok. 1928 Armeński inżynier i wynalazca Armais Arutunoff z powodzeniem zainstalował pierwszą zatapialną pompę olejową na polu naftowym. W 1929 r. firma Pleuger Pumps (dziś Pleuger Industries) była pionierem w projektowaniu zatapialnej pompy turbinowej, prekursora nowoczesnej wielostopniowej pompy zatapialnej.

Zasada działania

Elektryczne pompy zatapialne to wielostopniowe pompy odśrodkowe pracujące w pozycji pionowej. Ciecze przyspieszane przez wirnik tracą swoją energię kinetyczną w dyfuzorze, gdzie następuje zamiana energii kinetycznej na energię ciśnienia. Jest to główny mechanizm działania pomp promieniowych i mieszanych. W HSP silnik jest silnikiem hydraulicznym, a nie silnikiem elektrycznym i może być w cyklu zamkniętym (utrzymując płyn napędowy oddzielnie od wytwarzanego płynu) lub w cyklu otwartym (mieszanie płynu napędowego z wytwarzanym płynem w odwiercie, z separacją powierzchni) .

Wał pompy jest połączony z separatorem gazu lub osłoną za pomocą sprzęgła mechanicznego w dolnej części pompy. Płyny dostają się do pompy przez sito wlotowe i są podnoszone przez stopnie pompy. Inne części obejmują łożyska promieniowe (tuleje) rozmieszczone wzdłuż wału, zapewniające promieniowe podparcie wału pompy. Opcjonalne łożysko oporowe przejmuje część sił osiowych powstających w pompie, ale większość tych sił jest pochłaniana przez łożysko oporowe osłony.

Są też pompy zatapialne śrubowe, w których elementem roboczym jest stalowa śruba. Ślimak umożliwia pracę pompy w wodzie o dużej zawartości piasku i innych zanieczyszczeń mechanicznych .

Aplikacje

Pompy zatapialne znajdują wiele zastosowań. Pompy jednostopniowe są używane do odwadniania, pompowania ścieków , ogólnego pompowania przemysłowego i pompowania szlamu. Są również popularne w filtrach stawowych. Wielostopniowe pompy zatapialne są zwykle opuszczane do odwiertu i najczęściej są używane do wydobywania wody (abstrakcja) w budynkach mieszkalnych, handlowych, komunalnych i przemysłowych , studniach wodnych i szybach naftowych .

Inne zastosowania pomp zatapialnych obejmują oczyszczalnie ścieków , obsługę wody morskiej , gaszenie pożarów (ponieważ jest to kabel ognioodporny ), wiercenie studni i studni głębinowych , platformy wiertnicze na morzu , sztuczne windy , odwadnianie kopalni i systemy nawadniające .

Pompy w miejscach niebezpiecznych pod napięciem elektrycznym używane do cieczy palnych lub wody, która może być zanieczyszczona cieczami palnymi, muszą być zaprojektowane tak, aby nie powodowały zapłonu cieczy lub oparów.

Zastosowanie w szybach naftowych

Pompy zatapialne są używane w produkcji ropy naftowej, aby zapewnić stosunkowo wydajną formę „sztucznego podnoszenia”, mogącą działać w szerokim zakresie prędkości przepływu i głębokości. Poprzez zmniejszenie ciśnienia na dnie odwiertu (poprzez obniżenie ciśnienia przepływu w otworze lub zwiększenie wydobycia) z odwiertu można wyprodukować znacznie więcej ropy w porównaniu z produkcją naturalną. Pompy są zwykle zasilane elektrycznie, określane jako elektryczne pompy zatapialne (ESP) lub, jeśli są zasilane hydraulicznie, nazywane hydraulicznymi pompami zatapialnymi (HSP).

ESP składa się z obu elementów powierzchniowych (znajdujących się w zakładzie produkcyjnym, na przykład w oleju Platform) i elementów podpowierzchniowe (znajduje się w dobrze otworu). Elementy powierzchniowe obejmują sterownik silnika (często regulator o zmiennej prędkości), kable powierzchniowe i transformatory. Komponenty podpowierzchniowe są rozmieszczane poprzez przymocowanie do wgłębnego końca przewodu rurowego na powierzchni, a następnie opuszczane do odwiertu wraz z rurą.

Znajdujące się na powierzchni źródło prądu przemiennego o wysokim napięciu (3 do 5 kV) napędza silnik podpowierzchniowy. Do niedawna instalacja ESP była kosztowna ze względu na wymóg kabla elektrycznego biegnącego od źródła do silnika. Kabel ten musiał być owinięty wokół łączonych rurek i podłączony do każdego złącza. Nowe przewody rurowe zwijane umożliwiają prowadzenie zarówno orurowania, jak i kabla elektrycznego za pomocą jednego konwencjonalnego zespołu rurek zwijanych. Mogą być również dołączone kable do czujnika i danych sterujących.

Podpowierzchniowe komponenty generalnie obejmują część pompową i część silnikową, przy czym silnik znajduje się w dole od pompy. Silnik obraca wał, który z kolei obraca wirniki pompy, aby podnieść płyn przez przewody produkcyjne na powierzchnię. Elementy te muszą niezawodnie pracować w wysokich temperaturach do 300°F (149°C) i przy wysokim ciśnieniu do 5000 psi (34 MPa), w głębokich studniach o głębokości do 12 000 stóp (3,7 km) przy wysokim zapotrzebowaniu na energię do 1000 koni mechanicznych (750 kW). Sama pompa jest jednostką wielostopniową, a liczba stopni jest określona przez wymagania eksploatacyjne. Każdy stopień zawiera wirnik i dyfuzor. Każdy wirnik jest sprzężony z obracającym się wałem i przyspiesza przepływ płynu z okolic wału promieniowo na zewnątrz. Następnie płyn wpływa do nieobrotowego dyfuzora, który nie jest połączony z wałem i zawiera łopatki, które kierują płyn z powrotem w kierunku wału. Pompy mają średnice od 90 mm (3,5 cala) do 254 mm (10 cali) i różnią się długością od 1 metra (3 stopy) do 8,7 metra (29 stóp). Silnik używany do napędzania pompy to zazwyczaj trójfazowy, indukcyjny silnik klatkowy, o mocy znamionowej podanej na tabliczce znamionowej w zakresie od 7,5 kW do 560 kW (przy 60 Hz).

Zespoły ESP mogą również zawierać: uszczelki połączone z wałem pomiędzy silnikiem a pompą; ekrany do odrzucania piasku; oraz separatory cieczy na wlocie pompy, które oddzielają gaz, olej i wodę. Elektrofiltry mają dramatycznie niższą wydajność przy znacznych frakcjach gazu, przekraczających około 10% objętości na wlocie pompy, więc oddzielenie gazu od oleju przed pompą może być ważne. Niektóre elektrofiltry zawierają separator wody/oleju, który umożliwia ponowne wstrzyknięcie wody do odwiertu. Ponieważ niektóre studnie wytwarzają do 90% wody, a podnoszenie płynu jest znacznym kosztem, ponowne wstrzyknięcie wody przed podniesieniem jej na powierzchnię może zmniejszyć zużycie energii i poprawić ekonomikę Biorąc pod uwagę wysoką prędkość obrotową elektrofiltrów do 4000 obr./min (67 Hz) i ciasnych prześwitów, nie tolerują zbytnio ciał stałych, takich jak piasek.

Istnieje co najmniej 15 marek elektrofiltrów z pól naftowych używanych na całym świecie.

Kable

Kable do pomp głębinowych: 3 i 4-żyłowe okrągłe i płaskie kable w izolacji z PVC i gumy

Kable do pomp zatapialnych są przewodami elektrycznymi przeznaczonymi do użytku w mokrym gruncie lub pod wodą, z typami dostosowanymi do warunków środowiskowych pompy.

Kabel do pompy zatapialnej to specjalistyczny produkt do stosowania w pompach zatapialnych w głębokiej studni lub w podobnie trudnych warunkach. Kabel potrzebny do tego typu aplikacji musi być trwały i niezawodny, ponieważ miejsce instalacji i środowisko mogą być niezwykle restrykcyjne, a także nieprzyjazne. W związku z tym kabel do pomp głębinowych może być używany zarówno w wodzie słodkiej, jak i słonej. Nadaje się również do bezpośredniego zakopania i w odlewach studni. Obszar instalacji kabla pompy głębinowej jest fizycznie ograniczony. Producenci kabli muszą pamiętać o tych czynnikach, aby osiągnąć najwyższy możliwy stopień niezawodności. Rozmiar i kształt kabla pompy głębinowej mogą się różnić w zależności od zastosowania i preferencji oraz przyrządu pompującego instalatora. Kable pomp są wykonane jako jedno- i wielożyłowe i mogą być płaskie lub okrągłe w przekroju; niektóre typy zawierają przewody sterujące, a także przewody zasilające do silnika pompy. Przewody są często kodowane kolorami w celu identyfikacji, a ogólna osłona kabla może być również kodowana kolorami.

Różne rodzaje SPC

Główne typy kabli to:

W kablu 3 i 4-żyłowym, jak pokazano na prawym obrazie typu SPC , zwykła miedź/miedź ocynowana użyta jako przewodnik.

  • Kabel PVC 3 i 4-żyłowy
    • Płaski kabel
    • Okrągły kabel
  • Gumowy kabel 3 i 4-żyłowy
    • Płaski kabel
    • Okrągły kabel
  • Płaski przewód do picia
  • Kabel HO7RN-F
Schemat PIJANIA

Zobacz też

Bibliografia

  • Lyons, William C., wyd. (1996). Standardowy podręcznik inżynierii ropy naftowej i gazu ziemnego . 2 (6 wyd.). Profesjonalne wydawnictwa z Zatoki Perskiej. Numer ISBN 0-88415-643-5.

Zewnętrzne linki