Штанговый глубинный насос принцип работы

Штанговые глубинные насосы (ШГН): конструкция, принцип работы, разновидности

Глубинные насосы штангового типа, которые обозначаются аббревиатурой ШГН, представляют собой устройства, при помощи которых можно откачивать жидкие среды из скважин, характеризующихся значительной глубиной. Использование такого насосного оборудования является одним из наиболее популярных способов откачивания нефти: приблизительно 70 % действующих сегодня нефтеносных скважин обслуживают именно штанговые насосы.

Нефтяная скважина, оборудованная штанговым глубинным насосом

Конструктивные особенности и принцип действия

Основными элементами конструкции насоса штангового, который размещается в скважине на особой колонне, состоящей из подъемных труб, являются:

  • цилиндрический корпус, во внутренней части которого устанавливается пустотелый поршень (вытеснитель), называемый плунжером;
  • нагнетательный клапан, устанавливаемый в верхней части вытеснителя;
  • всасывающий клапан шарового типа, который размещается в нижней части неподвижного цилиндрического корпуса;
  • насосные штанги, соединенные с особым механизмом (качалкой) и плунжером и сообщающие последнему возвратно-поступательное движение (сама качалка, приводящая в действие скважинный штанговый насос (СШН), монтируется вне скважины – на поверхности земли).

Устройство штангового глубинного насоса

Принцип работы глубинных штанговых насосов достаточно прост.

  1. При перемещении плунжера вверх в нижней части камеры насоса создается разрежение давления, что способствует всасыванию перекачиваемой жидкой среды через входной клапан.
  2. Когда плунжер начинает движение вниз, всасывающий клапан закрывается под действием давления перекачиваемой жидкой среды, и она через полый канал поршня и нагнетательный клапан начинает поступать в подъемные трубы.
  3. В ходе безостановочной работы штангового глубинного насоса перекачиваемая им жидкая среда начинает заполнять внутренний объем подъемных труб и в итоге направляется на поверхность.

Принцип действия ШГН

Основные разновидности

По своему конструктивному исполнению штанговые глубинные насосы могут быть:

  • вставными;
  • невставными.

Опускание в скважину вставных штанговых глубинных насосов, как и их извлечение из нее, осуществляется в собранном виде. Для того чтобы выполнить такую операцию, плунжер помещают внутрь цилиндра, и вся конструкция на насосных штангах опускается в шахту.

Типы насосов ШГН по способу крепления к колонне

Вставные ШГН также подразделяются на устройства двух видов:

  • вставные насосы с верхним расположением замка (НВ1);
  • насосы, замок которых располагается в их нижней части (НВ2).

Вставные устройства используют преимущественно для обслуживания скважин большой глубины, характеризующихся также небольшим дебитом откачиваемой из них жидкой среды. Использование таких насосов ШГН, для извлечения которых достаточно осуществить подъем штанг, с которыми соединена вся конструкция насоса, намного упрощает ремонт скважины, если в этом возникает необходимость.

Схема работы установки с ШГН

Для того чтобы поместить в скважину штанговый глубинный насос невставного типа, необходимо выполнить более сложные действия. В скважину сначала помещают цилиндр, для чего используют НКТ, а только затем, используя штанги, в уже установленный цилиндр опускают плунжер с клапанами. Извлечение штангового глубинного насоса данного типа также осуществляется в два приема: в первую очередь из цилиндра насоса извлекается плунжер с клапанами, а затем из скважины поднимается цилиндр с НКТ.

Невставные устройства также подразделяются на несколько категорий:

  • насосные установки без ловителя (НН);
  • невставные глубинные насосы с захватным штоком (НН1);
  • невставные насосы с ловителем (НН2).

Глубинные штанговые насосы производятся различных типоразмеров и исполнений, в том числе по специальным заказам для работы в особых условиях

Среди перечисленных выше видов невставного оборудования наиболее популярными стали устройства, оснащенные ловителем (НН2). Объясняется высокая популярность последних тем, что механизм их опорожнения отличается простотой конструкции и, соответственно, большей надежностью в эксплуатации.

Выбор оборудования той или иной модели осуществляется в зависимости от конкретных условий эксплуатации, а также от характеристик жидкой среды, которую планируется откачивать с его помощью.

Скважинный штанговый насос исполнения НН2Б

Как читать маркировку

Для того чтобы определить, к какой категории относится глубинный штанговый насос, а также узнать, какими характеристиками обладает такое устройство, достаточно расшифровать его маркировку. Такая маркировка, расшифровка которой не представляет больших сложностей, выглядит следующим образом:

XХХ Х – ХX – ХХ – ХX – Х

Буквы и цифры, присутствующие в такой маркировке, последовательно обозначают следующие параметры:

  • тип штангового насоса, который, как уже говорилось выше, может относиться к одной из следующих категорий: HB1, НВ2, НН, HH1, НН2;
  • тип конструктивного исполнения цилиндра и конструктивные особенности устройства в целом;
  • условный диаметр плунжера, измеряемый в мм (современные модели штанговых глубинных насосов по данному параметру могут относиться к устройствам следующих категорий: 29, 32, 38, 44, 57, 70, 95 и 102 мм);
  • максимальный ход, который может совершать плунжер (для того чтобы узнать, на какое расстояние в мм перемещается плунжер, значение в маркировке необходимо разделить на сто);
  • напор в м вод. ст., который способен обеспечить представленный глубинный насос (это значение в маркировке также необходимо разделить на сто);
  • группа посадки (по степени увеличения расстояния, имеющегося между плунжером и внутренними стенками цилиндра, рассматриваемые устройства могут соответствовать одной из следующих групп посадки: 0, 1, 2, 3).
Читайте также:
Установка цифровой антенны в загородном доме

Группы посадок насоса в зависимости от величины зазора между цилиндром и плунжером

Конструктивные элементы

Работоспособность и эффективность использования глубинных насосов штангового типа определяют следующие элементы, присутствующие в их конструкции:

  1. цилиндры, которые могут быть цельными или составными;
  2. плунжеры (обыкновенные или типа пескобрей);
  3. клапанные узлы шарикового типа, запорными элементами которых выступают седло и шарик;
  4. якорные башмаки, используемые для закрепления в трубах НКТ штанговых глубинных насосов вставного типа (при установке таких элементов необходимо обеспечить герметизацию всасывающей полости насоса от нагнетательной).

Конечно, обязательным элементом конструкции штангового глубинного насоса является штанга – изготовленный из стали круглый стержень с высаженными концами. Основное назначение штанг, которые могут иметь различный диаметр (12, 16, 18, 22 и 25 мм), заключается в том, чтобы сообщать плунжеру возвратно-поступательное движение.

Насосная штанга и соединительная муфта

Поскольку в ходе работы глубинного насоса штанги испытывают серьезные нагрузки, для их производства используют высококачественные стали, а после изготовления подвергают нормализационному отжигу и закалке ТВЧ.

Штанговые насосные устройства в зависимости от конструктивных особенностей плунжера и цилиндра, а также от того, как расположен их якорный башмак, могут относиться к одной из 15 категорий.

На фото виден всасывающий клапан шарового типа, размещенный в цилиндрическом корпусе

Достоинства и недостатки

У глубинных штанговых насосов есть целый ряд преимуществ перед другими насосными устройствами:

  1. высокое значение коэффициента полезного действия;
  2. возможность выполнения техобслуживания и ремонта в полевых условиях;
  3. применение двигателей различного типа;
  4. возможность использования для обслуживания пескопроявляющих скважин, а также для перекачивания нефти, в которой есть газовая составляющая и большое количество нефтяного воска.

Как и у любых других технических устройств, есть у штанговых насосов и минусы:

  1. ограничения по глубине скважин, для обслуживания которых они могут быть использованы (риск обрыва штанг тем выше, чем глубже скважина, в которую опускается насос);
  2. невысокое значение подачи, которую обеспечивают данные насосы;
  3. невозможность применения для обслуживания скважин, характеризующихся значительным наклоном и искривлениями шахты;
  4. невозможность откачивания при помощи таких глубинных насосов жидкой среды из скважин горизонтального типа.

И в заключение небольшое видео об устройстве и эксплуатации штанговых глубинных насосов.

Принцип работы шгн

Принцип действия ШГН

ШГН предназначены для откачивания из скважин жидкостей с температурой не более 130 градусов, обводненностью не более 99% по объему, вязкостью до 0,3 Па*с, содержанием механических примесей до 350 мг/л, свободного газа на приеме не более 25%.

Штанговый насос состоит из цельного неподвижного цилиндра, подвижного плунжера, всасывающего и нагнетательных клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей.

В скважину на колонне подъемных труб спускают плунжерный насос, состоящий из цилиндрического корпуса 1 (цилиндра), внутри которого имеется пустотелый поршень 2 (плунжер). В верхней части плунжера установлен нагнетательный клапан 3. В нижней части неподвижного цилиндра устанавливается всасывающий клапан 4. Плунжер подвешен на колонне насосных штанг 5, которые передают ему возвратно- поступательное движение от специального механизма (станка-качалки), установленного на поверхности.

При ходе плунжера вверх жидкость из скважины поступает через всасывающий (приемный) клапан в цилиндр насоса, так как под плунжером создается давление намного меньше чем в скважине. При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается под действием давления жидкости под плунжером и объем жидкости из цилиндра через полый канал плунжера и открытый нагнетательный клапан, открытие которого происходит от давления жидкости, находящейся под плунжером и полом канале плунжера, поступает в подъемные трубы.

В процессе непрерывной работы насоса жидкость заполняет объем подъемных труб, а затем направляется на поверхность.

Наиболее широко распространены насосы двух видов: вставные и невставные (трубные).

Штанговые насосы используются для подачи жидкости из глубоких скважин. Чаще всего штанговый насос используют при добычи нефти.

В поршень штангового насоса установлен обратный клапан, пропускающий жидкость в одном направлении.

Запорным элементом представленного клапана является шарик.

При движении поршня вниз шарик перемещается вверх, клапан открывается, пропуская жидкость через поршень.

При движении поршня вверх шарик прижимается к седлу, клапан под действием давления столба жидкости закрывается.

Типы штанговых насосов

Существует два основных типа штанговых насосов:

  • вставные
  • трубные (невставные)

Трубный штанговый насос

Плунжер насоса перемещается в гильзе, которая присоединена к колонне труб. Гильза устанавливается в скважину вместе с трубами, ля того, извлечь ее можно только вместе с трубами.

В плунжере расположен обратный клапан 1. Еще один клапан 2 крепится к нижней части гильзы.

При движении плунжера вниз клапан 1 открывается, пропуская жидкость из скважины в полость над плунжером, клапан 2 в этот момент закрыт.

При перемещении плунжера вверх, клапан 1 закрывается, плунжер вытесняет жидкость вверх по скважине. Клапан 2 в этот момент открыт, жидкость из пласта заполняет полость в скважине.

Вставной штанговый насос

Плунжер и гильзу вставного штангового насоса помещают в уже установленную колонну труб.

Читайте также:
Тиккурила для работ по дереву

При движении плунжера вниз клапан 1 открывается, пропуская через себя жидкость, клапан 2 – закрыт.

При перемещении плунжера вверх клапан 1 закрывается на позволяя жидкости перетекать обратно, жидкость поднимается по скважине вверх. Клапан 2 в этот момент открыт, жидкость из пласта поступает под плунжер.

Достоинства и недостатки трубных и вставных насосов

Эти насосы позволяют поднимать жидкость с больших глубин из скважин. Они обладают всеми свойствами, характерными для объемных машин, жесткостью характеристик, независимостью подачи от давления, относительно небольшими величинами подачи.

Гиильза и плунжер вставного штангового насоса размещаются внутри колонны скважины и их можно извлечь без демонтажа колоны труб, что снижает длительность и сложность ремонтных работ. Из-за этой конструктивной особенности диаметр плунжера вставного насоса будет меньше диаметра плунжера трубного штангового насоса при одних и тех же размерах скважины.

После того, как скважина пробурена и вскрыт продуктивный пласт, нефть необходимо поднять на поверхность.

Эксплуатация нефтяных скважин ведется тремя способами:

Фонтанным – подъем нефти осуществляется за счет пластовой энергии. Фонтанирование может быть как естественное – за счет давления в пласте, так и искусственное – за счет закачки газа или жидкости в скважину.

Газлифтным – логическим продолжением фонтанной эксплуатации является газлифтная эксплуатация, при которой недостающее количество газа для подъема жидкости закачивают в скважину с поверхности.

Механизированным – с помощью глубинных насосов. Она применяется в тех случаях, когда давление в нефтяном коллекторе низкое и нельзя осуществить оптимальный отбор из скважины за счет природной энергии.

Установка штангового глубинного насоса (УШГН)

Самые распространенные и узнаваемые установки -так называемые “качалки”.

Прообразом современного станка-качалки является насос, изобретенный в 1712 году Томасом Ньюкоменом. Он создал аппарат для выкачивания воды из угольных шахт. Принцип действия был примерно такой:

Современные насосы стали технологичнее – пар заменило электричество, а принцип действия стал основан на преобразовании вращательного движения в поступательное. По сути, станок-качалка представляет собой привод штангового насоса, который находится на дне скважины.

Это устройство по принципу действия очень похоже на ручной насос велосипеда, преобразущий возвратно-поступательные движения в поток воздуха.

Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в поток жидкости, которая по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поступает на поверхность.

Штанговый скважинный насос состоит из длинного (2 – 4 м) цилиндра.

На нижнем конце цилиндра укреплен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе вверх.

В нем перемещается поршень-плунжер, выполненный в виде длинной (1 – 1,5 м) гладко обработанной трубы, имеющей нагнетательный клапан, открывающийся вверх.

Плунжер подвешивается на штангах. При движении плунжера вверх жидкость через всасывающий клапан под воздействием давления на приеме насоса заполняет внутреннюю полость цилиндра.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, жидкость под плунжером сжимается и открывает нагнетательный клапан.

Таким образом, плунжер с открытым клапаном погружается в жидкость. При очередном ходе вверх нагнетательный клапан под давлением жидкости, находящейся над плунжером, закрывается.

Накапливающаяся над плунжером жидкость достигает устья скважины и через тройник поступает в нефтесборную сеть.

Недостатки:

значительная масса привода,

необходимость в массивном фундаменте,

невозможность работы в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах,

значительный период монтажа станка-качалки при обустройстве скважины и ее ремонте,

невозможность использования в морских скважинах.

Часть этих недостатков решена в установках с цепным приводом (на фото справа).

Установки с цепным приводом работают так же, как и качалки, но они более экономичны, требуя меньше металла и обеспечивая более плавный ход штока, что влияет на надёжность.

Коротко об отличиях и преимуществах можно посмотреть в видео:

Принцип действия и маркировка штанговой насосной установки

Штанговая скважинная насосная установка включает:

а) наземное оборудование — станок-качалка (СК), оборудование устья, блок управления;

б) подземное оборудование — насосно-компрессорные трубы (НКТ), штанги насосные (ШН), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях.

Рис. 1. Штанговая скважинная насосная установка:

1 – фундамент; 2 – рама; 3 – электродвигатель; 4 – цилиндр; 5 – кривошип; б – груз; 7 – шатун; 8 – груз; 9 – стойка; 10 – балансир; 11 – механизм фиксации головки балансира; 12 – головка балансира; 13 – канатная подвеска; 14 – полированная штанга;

15 – оборудование устья скважины; 16 – обсадная колонна; 17 – насосно- компрессорные трубы; 18 – колонна штанг; 19 – глубинный насос; 20 – газовый якорь; 21 – уплотнение полированной штанги; 22 – муфта трубная; 23 – муфта штанговая; 24 – цилиндр глубинного насоса; 25 – плунжер насоса; 26 – нагнетательный клапан; 27 – всасывающий клапан.

В скважину на колонне НКТ под уровень жидкости спускают цилиндр насоса. Затем на насосных штангах внутрь НКТ спускают поршень (плунжер), который устанавливают в цилиндр насоса. Плунжер имеет один или два клапана, открывающихся только вверх, называемых выкидными. Верхний конец штанг крепится к головке балансира станка-качалки. Для направления жидкости из НКТ в нефтепровод и предотвращения ее разлива на устье скважины устанавливают тройник и выше него сальник, через который пропускают сальниковый шток.

Читайте также:
Терраса на даче + фото

Верхняя штанга, называемая полированным штоком, пропускается через сальник и соединяется с головкой балансира станка-качалки с помощью канатной подвески и траверсы.

Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки, где вращательное движение, получаемое от двигателя при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг.

При ходе плунжера вверх под ним снижается давление, и жидкость из межтрубного пространства через открытый всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и жидкость из цилиндра переходит в подъёмные трубы. При непрерывной работе насоса уровень жидкости в НКТ повышается, жидкость доходит до устья скважины и через тройник переливается в выкидную линию.

Приводы ПО «Уралтрансмаш»

Условное обозначение приводов на примере ПШГНТ4-1,5-1400:

ПШГН – привод штанговых глубинных насосов;

Т – редуктор установлен на тумбе;

4 – максимальная нагрузка на устьевом штоке 4 тонны;

1,5 – наибольшая длина хода устьевого штока 1,5 м;

1400 – наибольший допустимый крутящий момент на ведомом валу редуктора;

Скважинные штанговые насосы

Выпускаются по ТУ 3665-004-26602587-2013. Конструктивная схема насоса – классическая, предусматривающая цельный толстостенный цилиндр с удлинителями, цельнометаллический жесткий плунжер и шариковые клапаны. Параметры насоса соответствуют требованиям отечественных нормативных документов.

Скважинные штанговые насосы (СШН) поставляются в сборе, а также в виде отдельных узлов и деталей. Основная деталь СШН – цельный толстостенный цилиндр – изготав- ливается из прецизионной трубы в кооперации с металлургическими и трубными заводами. Рабочая поверхность цилиндра подвергает- ся глубокому азотированию (толщина слоя 0,2…0,5 мм, твердость 870–1124 HV) либо гальваническому хромированию (толщина слоя 0,08 мм, микротвердость 700…900 HV).

Основные параметры прецизионных цилиндров

Условный номинальный внутренний диаметр, мм 27, 29, 32, 38, 44, 57, 70, 95
Допуск на внутренний диаметр, мм 0,05
Допуск прямолинейности оси канала цилиндра на базовой длине 1 м, мм, не более 0,08
Максимальная разность размеров внутреннего диаметра, мм 0,03
Шероховатость внутренней поверхности, R , мкм a 0,8

Плунжеры СШН – цельнометаллические, длиной от 1200 до 4500 мм, сопрягаются с цилиндром по одной из пяти групп по- садок. Допуск прямолинейности плунжера 0,05 мм на длине 1200 мм. Предлагается три способа упрочнения наружной по- верхности плунжера: гальваническое хромирование, газопламенное напыление износостойким порошком и азотирование. Клапаны СШН комплектуются парами «седло–шарик» из нержавеющей подшипниковой стали, «стеллита», твердого сплава и для обеспечения герметичности попарно притираются.

Ознакомьтесь с основными защитными приспособлениями для скважинного штангового насоса.

Технические характеристики скважинных штанговых насосов

Характеристика насоса Обозначение Рабочий ход плунжера станд. исполн./спец. исполн. Напор, м Диаметр НКТ, мм Присоединительные резьбы Замковая опора
API QR ТУ НКТ Штанг API QR ТУ
Вставные с верхним замком 20-106 RHAM HB1Б-27 1200…3500/
до 4000
до 2500 60 Ш19 ГОСТ 13877-96 НМ-60 ОМ-60
20-125 RHAM HB1Б-32 до 2200
25-150 RHAM HB1Б-38 до 2000 73 НМ-73 ОМ-73
25-175 RHAM HB1Б-44
30-225 RHAM HB1Б-57 до 1500 89 Ш22 ГОСТ 13877-96 НМ-89 ОМ-89
Вставные с ниж- ним замком 20-106 RHBM HB2Б-27 до 3500 60 Ш19 ГОСТ 13877-96 НМ-60 ОМ-60
20-125 RHBM HB2Б-32
25-150 RHBM HB2Б-38 73 НМ-73 ОМ-73
25-175 RHBM HB2Б-44 до 3000
30-225 RHBM HB2Б-57 до 2500 89 Ш22 ГОСТ 13877-96 НМ-89 ОМ-89
Трубные
с ловителем
20-125 ТНМ НН2Б-32 1200…3500/
до 4000
до 1500 60 60-10 ГОСТ
Р 52203-04
Ш19 ГОСТ 13877-96
20-175 ТНМ НН2Б-44
25-225 ТНМ НН2Б-57 73 73-10 ГОСТ
Р 52203-04
30-275 ТНМ НН2Б-70 до 1200 89 89-10 ГОСТ
Р 52203-04
Ш22 ГОСТ 13877-96
40-375 ТНМ НН2Б-95 до 1000 114 114-8 ГОСТ
Р 52203-04
Ш25 ГОСТ 13877-96
Трубные
со сбивным штифтом
20-125 ТН ННБ-32 до 1500 60 60-10 ГОСТ
Р 52203-04
Ш19 ГОСТ 13877-96
20-175 ТН ННБ-44
25-225 ТН ННБ-57 73 73-10 ГОСТ
Р 52203-04
30-275 ТН ННБ-70 до 1200 89 89-10 ГОСТ
Р 52203-04
Ш22 ГОСТ 13877-96
40-375 ТН ННБ-95 до 1000 114 114-8 ГОСТ
Р 52203-04
Ш25 ГОСТ 13877-96

Вставные насосы

Трубные насосы

Фиксация вставных насосов в насосно-компрессорных трубах

Двухплунжерный насос НВ 1БД 1

Вставной двухплунжерный насос с двухступенчатым сжатием, с верхним замком предназначен для откачивания из нефтя- ных скважин высоковязкой жидкости (до 0,3 Па.с), содержащей до 1,3 г/л механических примесей.

Принцип действия насоса

При ходе плунжеров вниз в зоне цилиндров, заключенной между плунжерами, создается разрежение, за счет чего открывается нижний клапан клапанного блока, и в эту зону поступает пластовая жидкость. Закрытый верхний клапан воспринимает давление столба жидкости и создает дополнительную вниз направленную нагрузку, способствующую преодолению гидравлических сопротивлений в насосе и усилий трения в колонне штанг. Последнее очень важно, т. к. основным препятствием
для откачивания высоковязкой жидкости является зависание штанг из-за чрезмерных усилий трения.
Величина дополнительной нагрузки: Р = p dp /4(H–h) g, где

Читайте также:
Стиральные машины с режимами сушки и глажки

dp – диаметр плунжера-разделителя;

H – глубина подвески насоса;
h – глубина погружения насоса под динамический уровень;

g – удельный вес откачиваемой жидкости.

При последующем ходе плунжеров вверх жидкость из межплунжерной зоны вытесняется через открытый верхний клапан клапанного блока в колонну насосно-компрессорных труб.

Двухплунжерный насос НВ 2БД 2

Вставной двухплунжерный насос с двухступенчатым сжатием, с нижним замком предназначен для откачивания из нефтяных скважин жидкости, содержащей до 1,3 г/л механических примесей и до 25% свободного газа на приеме насоса.

Принцип действия насоса

При ходе плунжеров вверх в зоне цилиндра нижнего насоса, расположен- ной над всасывающим клапаном, создается разрежение, за счет чего в нее поступает пластовая жидкость при открытом всасывающем клапане. При последующем ходе плунжеров вниз жидкость из этой зоны, сжимаясь, пе- ретекает в зону, расположенную между плунжерами, при открытом нижнем клапане клапанного блока. Ввиду того, что межплунжерная зона по объ- ему меньше зоны нижнего цилиндра, газожидкостная смесь в ней будет иметь давление больше давления всасывания. При следующем ходе вверх жидкость между плунжерами, повторно сжимаясь, вытесняется в колонну лифтовых труб при открытом верхнем клапане клапанного блока. Повторное сжатие жидкости в насосе позволяет предотвратить блокировку насоса при большом газосодержании.

Насос ННБ с кожухом

Наружный кожух невставного насоса защищает его от механических повреждений при спуске в искривленные скважины, а также обеспечивает разгрузку СШН от воздействия массы защитных и прочих устройств, устанавливаемых на приеме.

Специальные разработки для осложненных условий добычи нефти

Насос невставной с коротким цилиндром и длинным плунжером ННБКУ

В связи с повышением требований нефтедобывающих предприятий к оборудованию для добычи нефти, вызванных осложненными условиями его эксплуатации, «Пермская ком- пания нефтяного машиностроения» (ПКНМ) предложила новую конструкцию скважинно- го штангового насоса (СШН) – скважинный штанговый насос с коротким цилиндром, длинным плунжером, с неизвлекаемым увеличенным всасывающим клапаном и сбивным штифтом. Для различной подачи насоса разработаны модели ННБКУ-44 и ННБКУ-57, вы- полненные в соответствии с техническими условиями ТУ 3665-007-26602587-2013.

В отличие от серийных насосов разработанная и внедренная в производство новая кон- струкция скважинного штангового насоса имеет ряд преимуществ:

  1. Работает в условиях с содержанием механических примесей более 1,3 г/л.
  2. Повышена стойкость к истиранию рабочей поверхности цилиндра за счет триботехни- ческих характеристик упрочненного слоя пары трения «цилиндр–плунжер».
  3. Повышена долговечность СШН за счет постоянного контакта плунжера и цилиндра, т.е. длина плунжера значительно превышает длину цилиндра, при этом механические примеси практически не заносятся в плунжерный зазор.
  4. Устранена проблема заклинивания плунжера в насосе из-за попадания механических частиц в плунжерный зазор.
  5. Увеличена стойкость к коррозии и износу плунжера, т. к. на его поверхности не проис- ходят диффузионные и адгезионные процессы в связи с отсутствием налипания механи- ческих включений, входящих в состав пластовой жидкости.
  6. Повышена ремонтопригодность, т.к. самая дорогая в стандартных насосах и быстроиз- нашивающаяся деталь насоса – цилиндр – может быть заменена на новую с меньшими затратами.
  7. Работает в условиях повышенной вязкости жидкости за счет оснащения увеличенным всасывающим клапаном.
  8. Обеспечивает простоту извлечения насоса из скважины благодаря сбивному штифту.
  9. Обеспечивает возможность значительно повысить межремонтный период и работо- способность насоса путем установки газопесочного якоря ЯГП2-105-2000 ТУ 3665-016- 26602587-2013.

В настоящее время насосы эксплуатируются в Татарии, Башкирии, Казахстане и на Саха- лине. Новое оборудование ПКНМ позволило увеличить наработку в 1,5–2 раза в сравне- нии с базовым. (ПКНМ имеет патент на полезную модель.)п

Трубный насос для добычи нефти с высоким газовым фактором

В конструкции насоса применяется разгрузочный клапан, позволяющий исключить блокирование всасывающего клапана газом, выделяющимся в полости под нагнетательным клапаном. Насос оснащен всасывающим клапаном со сбивным штифтом.

СШН для добычи высоковязкой нефти

изготавливается по Патенту «Лукойл-Коми»

Назначение насоса.

Насос предназначен для добычи высоковязкой нефти.

Состав насоса.

Насос состоит из неподвижного цилиндра (8) с верхним (6) и нижним (12) удлинителями и присоединительной муфты (1). К нижнему удлинителю (12) крепится корпус (15) разрядного клапана, состоящего из шарика (17) и седла (18), зафикси- рованного держателем седла (19) и закрытого крышкой (20). Внутри неподвижного цилиндра (8) к корпусу (15) закреплен патрубок (14), который через переводник (13) связан с неподвижным плунжером (11). В верхней части плунжера (11) установлен всасывающий клапан, состоящий из клетки (9), шарика (3), седла (4) и переводника (10). Кроме того, внутри цилиндра (8) с зазором, соответствующим заданной группе посадки, установлен подвижный цилиндр (7). В верхней части цилиндра (7) находится нагнетательный клапан, состоящий из клетки (2), шарика (3), седла (4) и переводника (5). Цилиндр (7) и плунжер (11) также образуют пару с зазором, соответствующим необходимой группе посадки. К корпусу (15) разрядного клапана посредством муфты (16) крепится переводник (21), который служит для присоединения фильтра или хвостовика (в состав насоса не входят).

Читайте также:
Солнечные батареи: описание различных видов и материалов нового поколения

Работа насоса

Наземный привод – станок-качалка – посредством штанговой колонны, к которой с помощью автоматического сцепного устройства (в состав насоса не входит) крепится клетка (2), приводит в возвратно-поступательное движение подвижный цилиндр (7) с установленным в нем нагнетательным клапаном. При ходе подвижного цилиндра (7) вверх (цикл всасывания) давление в надплунжерной зоне снижается, и под давлением столба жидкости в затрубном пространстве открывается всасывающий клапан, установленный на плунжере (11). Происходит заполнение надплунжерной зоны скважинной жид- костью. В разрядной камере, образуемой свободным пространством между неподвижными удлинителем (12) и патруб- ком (14), давление снижается от давления на приеме насоса при крайнем нижнем положении подвижного цилиндра (7) (нижняя мертвая точка) до давления разрежения, соответствующего термодинамическим условиям среды, находящейся в разрядной камере насоса при крайнем верхнем положении подвижного цилиндра (7) (верхняя мертвая точка). Давление разрежения определяется длиной хода подвижного цилиндра (7), величиной «мертвого» пространства в разрядной камере и величиной утечек в разрядную камеру. При ходе подвижного цилиндра (7) вниз газожидкостная смесь в надплунжерной зоне сжимается до давления, равного давлению на выходе насоса в колонне НКТ, нагнетательный клапан открывается, и скважинная жидкость из надплунжерной зоны нагнетается в колонну НКТ. При этом всасывающий клапан закрыт. Давление в разрядной камере изменяется от давления разрежения при положении подвижного цилиндра (7) в верхней мертвой точке до давления на приеме насоса при положении подвижного цилиндра (7) в нижней мертвой точке. Утечки жидкости, по- павшей в разрядную камеру во время движения подвижного цилиндра( 7) вверх, выдавливается в затрубное пространство подвижным цилиндром (7) при его ходе вниз через разрядный клапан. Далее цикл повторяется. Давление разрежения, создаваемое в разрядной камере насоса, создает дополнительное, направленное вниз, усилие, воз- действующее на подвижный цилиндр (7), а следовательно, и на колонну насосных штанг, которое снижает вероятность их «зависания» в процессе работы при добыче высоковязких нефтей.

Основные технические данные

Динамическая вязкость откачиваемой жидкости, мПа·с. до 780

Идеальная подача насоса при ходе подвижного цилиндра 3 м

и десяти двойных ходах в минуту, м3 / сут 67,0

Ход подвижного цилиндра, м 1,5…3,5

Присоединительные резьбы к НКТ 73 (резьба гладких труб)

рисоединительная резьба к штангам Ш19 Наружный диаметр, мм 114

Погружной глубинный скважинный насос. Штанговый и безштанговый

Погружной насос — насос, погружаемый ниже уровня перекачиваемой жидкости.

Погружной насос – насос, погружаемый ниже уровня перекачиваемой жидкости.

  • подъем жидкости с большой глубины,
  • хорошее охлаждение узлов насоса,
  • подъем жидкости с растворенным в ней газом.

Устанавливаются насосы:

  • в буровых скважинах,
  • шахтных колодцах,
  • технологических емкостях.

Различают 2 типа скважинных погружных насосов:

  • штанговые погружные насосы;
  • бесштанговые погружные насосы, в тч УЭЦН

Штанговые скважинныеглубинные насосы (ШГН), в которых привод осуществляется от независимого двигателя, находящего на поверхности жидкости, через механическую связь (штангу).
Чаще всего штанговый насос используют при добычи нефти.

В поршень штангового насоса установлен обратный клапан (выкидной), пропускающий жидкость в одном направлении.
Запорный элемент клапана – это шарик -седло.
При движении поршня вниз шарик перемещается вверх, клапан открывается, пропуская жидкость через поршень.
При движении поршня вверх шарик прижимается к седлу, клапан под действием давления столба жидкости закрывается.
Состав ШГН:

  • плунжер, который движется вверх-вниз по хорошо подогнанному цилиндру;
  • обратный клапан плунжера, обеспечивающий движение жидкости только вверх. Обратный клапан, называемый также выкидным, в современных насосах обычно представляет собой клапан типа шар-седло.

Работа ШГН обеспечивается возвратно-поступательным перемещением плунжера с помощью наземного привода через связующую колонну штанг.
Самая верхняя штанга – полированный шток, проходит через сальник на устье скважины и соединяется с головкой балансира станка-качалки с помощью траверсы и гибкой канатной подвески.

Основные узлы привода установки ШГН – на языке нефтяников – станка-качалки:

  • рама,
  • стойка в виде усеченной 4-гранной пирамиды,
  • балансир с поворотной головой,
  • траверса с шатунами, шарнирно подвешенные к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами,
  • набор сменных шкивов для изменения числа качаний,
  • поворотной салазка для электродвигателя, позволяющая менять ремни и их натяжение.

Добыча нефти при помощи штанговых насосов – самый распространенная технология.
Более 70% добывающих скважин эксплуатируется установками ШГН из-за простоты, эффективности и надежности.

Преимущества ШГН:

  • высокий коэффициент полезного действия (КПД);
  • возможность проведения ремонта непосредственно на нефтепромысле;
  • возможность использования различных приводов для первичных двигателей;
  • возможность добычи ТрИЗ, в тч в пескопроявляющих скважинах, при наличии парафина, высокого газового фактора, необходимости откачки коррозионной жидкости.

Недостатки ШГН:

  • невозможность использования в наклонно-направленных скважинах;
  • ограничение по глубине спуска насоса из-за вероятности обрыва штанг;
  • малая подача насоса.
Читайте также:
Фотоаппараты-мыльницы с хорошей матрицей

Штанговые насосы бывают вставные (НСВ) и невставные (НСН), чаще применяемые для добычи парафинистой нефти.

Вставные ШГН спускают в скважину в собранном виде:

  • в скважину на НКТ спускается специальное замковое приспособление,
  • насос на штангах спускают в уже спущенные НКТ, что позволяет менять насос без операции спуска-подъема труб.

Невставные насосы спускают в полуразобранном виде:

  • на НКТ спускают цилиндр насоса;
  • на штангах спускают плунжер с обратным клапаном, что требует спуск- подъем при замене насоса.

Из числа скважинных погружных насосов наибольшее распространение получили центробежные насосы с погружным водо-, либо маслозаполненым герметичным электродвигателем соединенные коротким валом в моноагрегат, который подвешиваются в скважине на колонне водоподъемных (насосно-компрессорных) труб, либо устанавливается с устройством беструбного водоподъема, фиксирующим насос в обсадной колонне скважины на требуемой глубине и обеспечивающим подъем жидкости на поверхность по колонне обсадных труб.

Некоторые области применения погружных насосов:

  • добыча нефти;
  • системы скважинного подземного выщелачивания полезных ископаемых (добыча урана, золота, редкоземельных элементов методами физико-химической геотехнологии);
  • водоснабжение и канализация муниципальных и промышленных сооружений, частных домовладений;
  • ирригационные системы;
  • утилизация геотермальной энергии низкого потенциала тепловыми насосами (Water source heat pumps-WSHP);
  • перекачка сжиженных углеводородных газов.

Существуют также бытовые погружные насосы, используемые, например, для перекачивания жидкости из бассейнов и подвальных помещений, а также для местного водоснабжения.

В нефтяной и газовой промышленности электрические погружные насосы (УЭЦН) известны, как эффективный метод искусственного подъема жидкости на поверхность.

Штанговые глубинные насосы: конструкция, принцип работы, разновидности

Штанговое глубинное гидрооборудование используется для того, чтобы обслуживать очень глубокие скважины. Примером отрасли, в которой достаточно широко распространено применение такого гидрооборудования, является нефтедобывающая промышленность. Именно штанговые глубинные насосы зачастую применяются для откачивания нефти.

Конструкция и принцип работы штанговых глубинных насосов

Конструктивно штанговое насосное оборудование вне зависимости от конкретного типа устройства, как правило, состоит из ряда общих элементов:

  1. Особого цилиндрического корпуса, внутри которого находится плунжер.
  2. Специального нагнетательного клапана.
  3. Всасывающего клапана.
  4. Насосных штанг, соединенных между собой специальным устройством.

Принцип работы штанговых глубинных насосов весьма прост. С помощью плунжера, который создает определенное разрежение давления, происходит всасывание жидкости. С началом движения этого устройства вниз жидкость начинает поступать в систему с помощью подъемных труб. Если идет безостановочная работа глубинного оборудования, жидкость заполняет все подъемные трубы и только затем поступает в систему на поверхности.

Типы штангового глубинного оборудования

Конструктивное исполнение позволяет разделить глубинное насосное оборудование такого типа на несколько разновидностей:

  1. Вставные штанговые насосы. Такие насосы погружаются в шахту источника и извлекаются из нее только в собранном виде. Подобное оборудование обслуживает скважины большой глубины с очень небольшим дебитом откачиваемой жидкости. Осуществление ремонтных работ штанговых насосов данного типа не вызывает затруднений, что также выступает в качестве их преимущества. Вставные штанговые насосы также можно условно разделить на 2 вида в зависимости от места расположения замка: снизу или сверху.
  2. Невставные штанговые насосы. Установка данного насосного оборудования требует выполнения сложных действий. Погружение и извлечение невставного штангового насоса осуществляется в 2 этапа. Такое оборудование также разделяется на несколько типов:
  • насосная установка без специального ловителя;
  • невставной глубинный насос с захватным штоком;
  • невставной глубинный насос с ловителем.

Помимо различий в конструкции штанговые глубинные насосы могут иметь весьма большую разницу в размерах, обусловленную спецификой применения устройства и требований к нему. Также существует возможность изготовления штанговых глубинных насосов по специальному заказу, что позволяет создать устройство, обеспечивающее возможность работы в особых условиях.

Невставное насосное оборудование с ловителем имеет большую популярность из-за того, что отличается простой конструкцией и высоким уровнем надежности при использовании.

На выбор насосного штангового оборудования влияют конкретные условия применения, характеристики жидкости.

Категория штангового насоса и технические характеристики указаны в виде специальной маркировки на изделии, с помощью которой отражены все основные характеристики и параметры устройства.

Детали конструкции

Уровень эффективности и степень работоспособности в ходе применения глубинного насосного оборудования зависят от различных специальных устройств.

В процессе работы глубинного гидрооборудования штанги испытывают очень сильные нагрузки, что диктует особые требования к их производству. Они должны быть выполнены из высококачественной стали с последующим нормализационным отжигом. Также выполняется закалка ТВЧ. От того, какой установлен плунжер и цилиндр, от расположения якорного башмака зависит категория насосного штангового оборудования.

Плюсы и минусы штанговых насосов

По сравнению с другими типами разнообразного насосного оборудования штанговые насосы обладают определенными преимуществами и недостатками.

  1. Высокая эффективность.
  2. Легкость технического обслуживания и проведения ремонтных работ.
  3. Можно использовать для работы двигатели разных видов.
  4. Можно использовать для обслуживания пескопроявляющих источников, перекачивания нефти, имеющей газовые составляющие.
  1. Невозможность использования в скважинах различной глубины. Возрастает риск обрыва штанг в зависимости от глубины скважины.
  2. Невысокий уровень подачи, обеспечиваемый данными насосами.
  3. Нельзя использовать для обслуживания различных скважин имеющих большой наклон и высокую степень искривления.
  4. Нельзя использовать для обслуживания источников, которые имеют горизонтальный тип.
Читайте также:
Что можно сажать после чеснока на следующий год. Рекомендации огородникам.

Выбор подходящего штангового глубинного гидрооборудования зависит от многих факторов и параметров, которые во многом влияют на эффективность и долговечность его применения.

Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:

Работа штангового насоса

К погружному оборудованию, скважины с ШГНУ относят:

¨ Штанговый глубинный насос.

¨ Различные защитные устройства (газовые или песочные якоря, фильтры).

Принцип работы ШГНУ

Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки. Где вращательное движение, получаемое от электродвигателя при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг.

При ходе плунжера вверх под ним снижается давление и жидкость из межтрубного пространства через открытый всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса.

При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и жидкость из цилиндра переходит в подъёмные трубы.

При непрерывной работе насоса уровень жидкости в НКТ повышается, жидкость доходит до устья скважины и через тройник переливается в выкидную линию.

Штанговые насосы по конструкции и способу установки подразделяют на невставные (трубные) и вставные.

Невставные насосы отличаются тем, что основные их узлы в скважину спускают раздельно: цилиндр – на насосно-компрессорных трубах, а плунжер и всасывающий клапан – на насосных штангах. Поднимают невставной насос также раздельно: сначала на штангах поднимают плунжер с всасывающим клапаном, затем на НКТ – цилиндр.

Невставные насосы бывают:

· двухклапанные НГН-1 (насос глубинный невставной первого типа);

Насос НГН-1 имеет три основных узла: первый – цилиндр, который состоит из собственно цилиндра 2, патрубка-удлинителя 4 и седла конуса 6; второй – плунжер, в состав которого входят сам плунжер 3 и шариковый нагнетательный клапан 1; третий – шариковый всасывающий клапан 5 с захватным штоком 7, головка которого находится в полости цилиндра.

После спуска на НКТ цилиндра с седлом конуса 6 в скважину спускают плунжер 3 с всасывающим клапаном 5, который висит на захватном штоке 7. Всасывающий клапан вставляют в седло конуса.

Для нормальной работы насоса длину хода полированного штока выбирают таким образом, чтобы при ходе плунжера вниз он не доходил до всасывающего клапана, а при ходе вверх – не зацеплял головку балансира.

Насос НГН-1 – предназначен для эксплуатации скважин при глубине подвески до 1500м.

Существенный недостаток насоса НГН-1 – слишком большой объём вредного пространства. Этот недостаток устранён в трёхклапанных насосах НГН-2, в нижней части плунжера которого имеется второй нагнетательный клапан 8. Всасывающий клапан в скважину спускают посаженным в седло конуса, а поднимают с помощью укороченного захватного штока 10 с поперечной шпилькой на головке. Перед подъёмом плунжера спускают до упора на всасывающий клапан. Укороченный шток с поперечной шпилькой заходит в фигурный паз 9, находящийся в нижней части плунжера, и при повороте штанг с плунжером вправо на четверть оборота зацепляется с ним. Возвращение всасывающего клапана после осмотра на своё место осуществляют также с помощью укороченного штока. Для этого после посадки всасывающего клапана в седло конуса штанги поворачивают влево и приподнимают таким образом, чтобы при ходе плунжера вниз они не доходили до укороченного штока.

Недостатком невставных насосов типа НГН является то, что для устранения неисправностей или смены насоса необходимо поднимать сначала штанги с плунжером и всасывающим клапаном, затем – насосно-компрессорные трубы с цилиндром, на что затрачивается много времени.

Поэтому предложены вставные насосы типа НГВ, которые спускаются в скважину сразу в собранном виде на штангах.

На практике широко применяют насосы типа НГВ-1, предназначенные для эксплуатации скважин при глубине подвески до 2500м.

Цилиндр насоса 5 на нижнем конце имеет всасывающий клапан 8, а на верхнем конце – конус 3, который входит в замковую опору 4 и герметизирует насосно-компрессорные трубы (НКТ) 7. Плунжеры 6 подвершивают на колонне штанг при помощи штока 1 таким образом, чтобы при ходе вниз он не касался всасывающего клапана, а при ходе вверх не доходил до ниппеля 2. Ниппель смонтирован на верхнем конусе и служит для направления штока 1. На нижнем конце НКТ смонтирована направляющая труба.

Плунжеры насоса типа НГВ-1 изготавливают диаметрами 28, 32, 38 и 43мм.

Для эксплуатации скважин глубиной от 2500 до 3500м применяют насосы типа НГВ-2, у которых замковая опора 1 перенесена в нижнюю часть кожуха 2, что позволяет разгрузить его от растягивающих усилий при ходе вниз.

Цилиндр насоса собирается из отдельных втулок длиной 300мм, которые изготавливают из модифицированного серого чугуна или из легированной стали. С целью повышения износостойкости и твёрдости рабочей поверхности втулки подвергают специальной термической обработки. В зависимости от типа насоса и их подачи рабочие цилиндры насосов собирают из 2 – 29 втулок.

Читайте также:
Установка светильников в ванной. Светильники в ванную комнату на потолок: виды, принципы размещения, нюансы монтажа

Плунжеры штанговых насосов изготавливают из цельнотянутых стальных труб длиной 1200м и толщиной стенок от 5 до 9,5мм.

Для эксплуатации скважин с нефтяными без механических примесей применяют плунжеры с гладкой внешней поверхностью.

При содержании в извлекаемой продукции незначительного количества песка на внешней поверхности плунжера делают кольцевые канавки-ловушки. При этом отдельные песчинки попадают в эти канавки и вероятность повреждения полированных поверхностей плунжера и цилиндра уменьшается.

На скважинах с большим содержанием песка в откачиваемой жидкости применяют специальные плунжеры типа «пескобрей».

На штанговых насосах применяют шариковые клапаны, их седла имеют или бурт, или гладкую поверхность. Последние применяют в качестве нагнетательных клапанов.

Штанговые глубинные насосы (ШГН). Насосы вставные. Конструкции, области применения, коэффициент подачи насоса

Штанговые глубинные насосы (ШГН) – это насосы, погружаемые значительно ниже уровня жидкости, которую планируется перекачать. Глубина погружения в скважину позволяет обеспечить не только стабильный подъём нефти с большой глубины, но и отличное охлаждение самого насоса. Также подобные насосы позволяют поднимать нефть с высоким процентным содержанием газа.

Штанговые насосы отличаются тем, что привод в них осуществляется за счёт независимого двигателя, находящегося на поверхности жидкости, при помощи механической связи, собственно, штанги. Если используется гидродвигатель, то источником энергии является та же перекачиваемая жидкость, подаваемая в насос под высоким давлением. Независимый двигатель в этом случае устанавливается на поверхности. Штанговые скважинные насосы объёмного типа применяются для поднятия нефти из скважин.

ШГН предназначены для откачивания из скважин жидкостей с температурой не более 130 градусов, обводненностью не более 99% по объему, вязкостью до 0,3 Па*с, содержанием механических примесей до 350мг/л, свободного газа на приеме не более 25%.

Штанговый насос состоит из цельного неподвижного цилиндра, подвижного плунжера, всасывающего и нагнетательных клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей.

В скважину на колонне подъемных труб спускают плунжерный насос, состоящий из цилиндрического корпуса 1 (цилиндра), внутри которого имеется пустотелый поршень 2 (плунжер). В верхней части плунжера установлен нагнетательный клапан 3. В нижней части неподвижного цилиндра устанавливается всасывающий клапан 4. Плунжер подвешен на колонне насосных штанг 5, которые передают ему возвратно- поступательное движение от специального механизма (станка-качалки), установленного на поверхности.

Добыча нефти при помощи штанговых насосов – самый распространенный способ искусственного подъема нефти, что объясняется их простотой, эффективностью и надежностью. Как минимум две трети фонда действующих добывающих скважин эксплуатируются установками ШГН.

Перед другими механизированными способами добычи нефти УШГН имеют следующие преимущества:

  • · обладают высоким коэффициентом полезного действия;
  • · проведение ремонта возможно непосредственно на промыслах;
  • · для первичных двигателей могут быть использованы различные приводы;
  • · установки ШГН могут применяться в осложненных условиях эксплуатации – в пескопроявляющих скважинах, при наличии в добываемой нефти парафина, при высоком газовом факторе, при откачке коррозионной жидкости.

Глубинный штанговый насос в простейшем виде состоит из плунжера, движущегося вверх-вниз по хорошо подогнанному цилиндру. Плунжер снабжен обратным клапаном, который позволяет жидкости течь вверх, но не вниз. Обратный клапан, называемый также выкидным, в современных насосах обычно представляет собой клапан типа шар-седло. Второй клапан, всасывающий, – это шаровой клапан, расположенный внизу цилиндра также позволяет жидкости течь вверх, но не вниз.

Рис. 5 Вставной скважинный насос

Такие насосы опускают в скважину в собранном виде (цилиндр вместе с плунжером) на насосных штангах и извлекают на поверхность также в собранном виде путем подъема этих штанг. Насос устанавливают и закрепляют при помощи специального замкового приспособления, заранее смонтированного в спускаемых в скважину насосных трубах. В результате для смены вставного насоса (при необходимости замены отдельных узлов или насоса в целом) достаточно поднять на поверхность только насосные штанги, насосные же трубы остаются постоянно в скважине. Таким образом, смена вставного насоса требует значительно меньше времени, чем невставного. Эти преимущества вставного насоса имеют особое значение при эксплуатации глубоких скважин, в которых на спускоподъемные операции при подземном ремонте, затрачивается много времени.

Насос скважинный вставной НСВ1 (рис. 5) состоит из трех основных узлов: цилиндра, плунжера 6 и замковой опоры 4. Цилиндр насоса 5 на нижнем конце имеет закрепленный наглухо всасывающий клапан, а на верхнем конце конус 3, который служит опорой насоса.

Плунжер 6 подвешивается к колонне штанг при помощи штока 1, конец которого выступает из насоса и имеет соответствующую резьбу для соединения со штангами. С целью уменьшения объема вредного пространства нагнетательный клапан установлен на нижнем конце плунжера. Насос в скважине устанавливается на замковой опоре 4, предварительно спущенной на насосных трубах 2, на нижнем конце которых смонтирована направляющая труба 7. Спущенный и укрепленный в замковой опоре вставной насос работает, как обычный трубный насос.

Цилиндры трубных насосов собираются из чугунных втулок длиной 300 мм, а вставных насосов — из стальных втулок такой же длины. В зависимости от длины хода плунжера число втулок в цилиндре составляет от 6 до 17.

Читайте также:
Тонкости выбора встраиваемых смесителей для душа

Плунжеры штанговых насосов изготовляют длиной 1200–1500 мм из цельнотянутых бесшовных стальных труб. Наружная поверхность плунжера шлифуется, хромируется для повышения износостойкости и затем полируется. На обоих концах плунжера нарезана внутренняя резьба для присоединения клапанов или переводников.

Клапаны насосов. В штанговых насосах применяют шариковые клапаны с одним шариком — со сферической фаской седла и двумя шариками — со ступенчато-конусной.

Для передачи движения от станка-качалки к плунжеру насоса предназначены насосные штанги — стальные стержни круглого сечения длиной 8 м, диаметрами 16, 19, 22 или 25 мм, соединяемые с помощью муфт.

Условия эксплуатации штанг определяют повышенные требования к их прочности, поэтому для изготовления штанг применяют сталь высокого качества.

Подача насосной установки. Общее количество жидкости, которое подает насос при непрерывной работе, называется его подачей.

Фактическая подача насоса почти всегда меньше теоретической и лишь в тех случаях, когда скважина фонтанирует через насос, его подача может оказаться равной или большей, чем теоретическая.

Отношение фактической подачи насоса к теоретической называется коэффициентом подачи насоса. Эта величина характеризует работу насоса в скважине и учитывает все факторы, снижающие его подачу.

Работа штанговой установки считается удовлетворительной, если коэффициент подачи ее не меньше 0,5–0,6.

Эксплуатация скважин в осложненных условиях.

Многие скважины эксплуатируются в осложненных условиях, например: из пласта в скважину вместе с нефтью поступает большое количество свободного газа; из пласта выносится песок; в. насосе и трубах откладывается парафин.

Наибольшее число осложнений и неполадок возникает при эксплуатации скважин, в продукции которых содержится газ или песок.

Разработаны различные технологические приемы предотвращения вредного влияния газа на работу насосной установки, которые включают: использование насосов с уменьшенным вредным пространством; удлинение длины хода плунжера; увеличение глубины погружения насоса под уровень жидкости в скважине; отсасывание газа из затрубного пространства.

Песок, поступающий из пласта вместе с нефтью, может образовать на забое песчаную пробку, в результате чего уменьшается или полностью прекращается приток нефти в скважину. При работе насоса песок, попадая вместе с жидкостью в насос, преждевременно истирает его детали, часто заклинивает плунжер в цилиндре.

Для предохранения насоса от вредного влияния песка: ограничивают отбор жидкости из скважины; применяют насосы с плунжерами специальных типов (с канавками, типа «пескобрей»); применяют трубчатые штанги и др.

Рис. 6 Газопесочный якорь

Защитные приспособления на приеме насоса. Все мероприятия режимного и технологического характера по снижению вредного влияния газа и песка на работу штангового насоса обычно дополняются применением защитных приспособлений у приема насоса — газовых, песочных якорей или комбинированных газопесочных якорей.

Одна из конструкций газопесочного якоря показана на рис. 6. Этот якорь состоит из двух камер — газовой (верхней) 4 и песочной (нижней) 7, соединенных с помощью специальной муфты 5, в которой просверлены отверстия Б. В верхней камере якоря укреплена всасывающая трубка 3, ав нижней — рабочая труба 6, снабженная конической насадкой 8. Якорь присоединяется к приему насоса 1 через переводник 2, одновременно связывающий корпус якоря со всасывающей трубкой. На нижнем конце песочной камеры навинчена глухая муфта 9.

При работе насоса жидкость из скважины поступает через отверстия А в газовую камеру 4, где газ отделяется от нефти. Затем отсепарированная нефть через отверстия Б и рабочую трубу 6 направляется в песочную камеру 7, отделившаяся от песка жидкость поднимается по кольцевому пространству в песочной камере и поступает через отверстия в специальной муфте во всасывающую трубку 3 на прием насоса 2.

В зависимости от количества песка, поступающего с нефтью при добыче, выбирают длину корпуса песочной камеры.

Для лучшего выноса песка иногда успешно применяют насосные установки с полыми (трубчатыми) штангами. В качестве таких штанг используют насосно-компрессорные трубы диаметрами 33, 42, 48 мм.

Трубчатые штанги являются одновременно и звеном, передающим плунжеру насоса движение от станка-качалки, и трубопроводом для откачиваемой из скважины жидкости. Эти штанги присоединяют к плунжеру с помощью специальных переводников.

Предотвращение отложений парафина. При добыче парафинистой нефти в скважинах возникают осложнения, вызванные отложением парафина на стенках подъемных труб и в узлах насоса.

Отложения парафина на стенках подъемных труб уменьшают площадь кольцевого пространства, в результате чего возрастает сопротивление перемещению колонны штанг и движению жидкости.

По мере роста парафиновых отложений увеличивается нагрузка на головку балансира станка-качалки и нарушается его уравновешенность, а в случае сильного запарафинивания труб снижается и коэффициент подачи насоса. Отдельные комки парафина, попадая под клапаны, могут нарушить их герметичность.

При добыче нефти с большим содержанием парафина обычно применяют методы устранения отложений парафина, при которых не требуются остановка скважины и подъем труб на поверхность:

  • 1) очистка труб механическими скребками различной конструкции, установленными на колонне штанг;
  • 2) нагрев подъемных труб паром или горячей нефтью, закачиваемой в затрубное пространство;
  • 3) нагрев подъемных труб электрическим током — электродепарафинизация.
Читайте также:
Трубогиб для металлопластиковой трубы: радиус изгиба металлопластика, гибка пружинным инструментом своими руками

В настоящее время при насосной эксплуатации широко применяют насосно-компрессорные трубы, футерованные стеклом или лаками. В таких трубах парафин не откладывается, и эксплуатация скважин происходит в нормальных условиях.

Глубинные штанговые насосы бывают с нижним или верхним манжетным креплением и могут быть с механическим креплением в верхней или нижней части. Штанговые глубинные насосы обладают рядом достоинств, в который входят: простота конструкции, возможность откачки жидкости из нефтяных скважин, в случае если иные способы эксплуатации неприемлемы. Подобные насосы способны работать на очень большой глубине, и обладают простотой процесса регулировки. Также к достоинствам стоит отнести механизацию процесса откачки и простоту в обслуживании установки.

Преимущества штанговых глубинных насосов

  • · Обладают высоким коэффициентом полезного действия;
  • · Для первичных двигателей могут быть использованы самые разнообразные приводы;
  • · Проведение ремонта непосредственно на месте выкачки нефти;
  • · Установки штанговых глубинных насосов могут производиться в усложненных условиях добычи нефти – в скважинах с наличием мелкодисперсного песка, при наличии парафина в добываемом продукте, при высоком газовом факторе, при откачке различных коррозийных жидкостей.

Характеристики штанговых глубинных насосов

  • · Обводнённость – до 99%;
  • · Температура – до 130 С;
  • · Работа при содержании механических примесей до 1,3 г/литр;
  • · Работа при содержании сероводорода – до 50 мг/литр;
  • · Минерализация воды – до 10 г/литр;
  • · Показатели pH – от 4 до 8.

Добыча нефти с применением скважинных штанговых насосов – один самых распространённых способов добычи нефти. Это не удивительно, простота и эффективность работы сочетаются в ШГН с высочайшей надёжностью. Более 2/3 действующих скважин используют установки с ШГН.

Для заказа штангового глубинного насоса необходимо заполнить опросный лист либо обратиться к нашим специалистам, заполнив форму в правой части страницы или позвонив по указанным контактным телефонам.

  • а) наземное оборудование — станок-качалка (СК), оборудование устья, блок управления;
  • б) подземное оборудование — насосно-компрессорные трубы (НКТ), штанги насосные (ШН), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях.

Рис. 1 Схема штанговой насосной установки

Штанговая глубинная насосная установка (рисунок 1) состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4, насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8 устьевой арматуры, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1.

Станок-качалка (рисунок 2), является индивидуальным приводом скважинного насоса.

Рисунок 2 Станок-качалка типа СКД 1 — подвеска устьевого штока; 2 — балансир с опорой; 3 — стойка; 4 — шатун; 5 — кривошип; 6 — редуктор; 7 — ведомый шкив; 8 — ремень; 9 — электродвигатель; 10 — ведущий шкив; 11 — ограждение; 12 — поворотная плита; 13 — рама; 14 — противовес; 15 — траверса; 16 — тормоз; 17 — канатная подвеска

Основные узлы станка-качалки — рама, стойка в виде усеченной четырехгранной пирамиды, балансир с поворотной головкой, траверса с шатунами, шарнирно-подвешенная к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами. СК комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний, т. е. регулирование дискретное. Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной салазке.

Монтируется станок-качалка на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент). Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спускоподъемного и глубинного оборудования при подземном ремонте скважины. Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для сочленения ее с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска 17 (рисунок 13). Она позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плунжера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра, а также устанавливать динамограф для исследования работы оборудования.

Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока — 7 на рисунке 12) регулируют путем изменения места сочленения кривошипа шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы станка-качалки помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или на балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным.

Блок управления обеспечивает управление электродвигателем СК в аварийных ситуациях (обрыв штанг, поломки редуктора, насоса, порыв трубопровода и т. д.), а также самозапуск СК после перерыва в подаче электроэнергии.

Долгое время нашей промышленностью выпускались станки-качалки типоразмеров СК. В настоящее время по ОСТ 26-16-08-87 выпускаются шесть типоразмеров станков-качалок типа СКД, основные характеристики приведены в таблице 1.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: