Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Штанговые глубинные насосы представляют собой объемные устройства возвратно-поступательного действия, предназначенные для механизированной добычи нефти из скважин. Привод насоса располагается на поверхности, а возвратно-поступательное движение передается плунжеру через колонну насосных штанг, соединенных согласно ГОСТ 13877-96.
Рабочий цикл насоса включает два такта. При ходе плунжера вверх в подплунжерном пространстве создается разрежение, под действием которого открывается всасывающий клапан, и жидкость из затрубного пространства поступает в цилиндр насоса. При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается под давлением столба жидкости, открывается нагнетательный клапан в плунжере, и жидкость перетекает в надплунжерное пространство. При последующем ходе вверх нагнетательный клапан закрывается, и жидкость подается в колонну НКТ. Непрерывная работа насоса обеспечивает подъем пластовой жидкости на поверхность.
Область применения
Установки штанговых глубинных насосов эксплуатируются более чем на 65% фонда нефтедобывающих скважин. Данный способ эксплуатации обеспечивает надежную работу при дебитах от 1 до 200 м³/сут и глубинах спуска до 3000 м в вертикальных скважинах.
Основными элементами конструкции штангового насоса являются: неподвижный цилиндр с верхним и нижним удлинителями, подвижный плунжер, всасывающий и нагнетательный шариковые клапаны, присоединительные переводники, замковая опора для вставных насосов. Материалы исполнения узлов подбираются в зависимости от коррозионной активности пластовой жидкости и наличия абразивных частиц.
Вставные насосы с верхней замковой опорой спускаются в скважину в полностью собранном виде на колонне насосных штанг. Замковая опора крепится в специальной посадочной муфте, предварительно установленной в колонне НКТ на заданной глубине. Герметизация достигается за счет конусного уплотнения или пакерного узла в зависимости от исполнения замка.
Преимуществом данной конструкции является возможность извлечения насоса из скважины подъемом только колонны штанг без демонтажа НКТ. Это сокращает продолжительность спускоподъемных операций при проведении ремонтных работ в 2-2,5 раза по сравнению с невставными насосами. Типичная глубина применения составляет 1500-3000 м при дебитах скважин до 50 м³/сут.
В конструкции насосов НВ2 замковая опора расположена в нижней части цилиндра. Такое исполнение применяется в скважинах с ограниченным внутренним диаметром обсадной колонны, где установка насоса с верхним замком невозможна по габаритным ограничениям. Нижнее расположение замка позволяет увеличить проходное сечение насоса и обеспечить лучшие условия для прохода газовых включений.
Требования к монтажу
При установке вставных насосов обязательна проверка совместимости замковой опоры с посадочным ниппелем по ГОСТ 31835-2012. Несовпадение конусности резьбы или геометрии уплотнительных поверхностей приводит к негерметичности соединения и перетокам жидкости в затрубное пространство.
Невставные насосы характеризуются раздельным спуском основных узлов в скважину. Цилиндр с всасывающим клапаном присоединяется к колонне НКТ и спускается на трубах, после чего на насосных штангах спускается плунжер с нагнетательным клапаном. Плунжер входит в цилиндр и образует рабочую пару с заданным зазором.
Наиболее распространенными являются насосы типа НН2 с ловителем. Ловитель обеспечивает надежный захват плунжера при подъеме штанг и позволяет извлекать плунжерную часть из цилиндра без подъема НКТ. Конструкция ловителя включает цанговый механизм, срабатывающий автоматически при натяжении штанговой колонны. Применение невставных насосов предпочтительно в скважинах со средней глубиной спуска до 1500 м и повышенным дебитом от 50 до 200 м³/сут.
Невставные насосы типа НН и НН2 имеют существенное преимущество при добыче нефти с высоким содержанием парафина. Отложения парафина на внутренних стенках НКТ не препятствуют извлечению плунжера, поскольку он поднимается внутри цилиндра с минимальным зазором. В случае вставных насосов парафиновые отложения могут блокировать подъем всей насосной сборки, требуя дополнительных технологических операций по депарафинизации колонны перед ремонтом.
Двухплунжерные насосы с дифференциальной схемой работы предназначены для эксплуатации скважин, добывающих высоковязкую нефть с динамической вязкостью до 5,0 Па·с (5000 сП). Конструкция включает неподвижный внутренний плунжер и подвижный внешний цилиндр. При ходе подвижного цилиндра вверх в разрядной камере создается дополнительное разрежение, снижающее гидравлическое сопротивление при всасывании вязкой жидкости.
Применение увеличенной группы посадки (Fit 3) с зазором 0,15-0,25 мм компенсирует высокие вязкостные потери и предотвращает заклинивание плунжера. Цилиндры изготавливаются из легированной стали с азотированием внутренней поверхности для обеспечения износостойкости. Плунжеры подвергаются упрочнению методом напыления износостойких порошков или гальваническим хромированием.
Для эксплуатации пескопроявляющих скважин с содержанием механических примесей до 3,0 г/л разработаны специальные исполнения насосов. Основные конструктивные особенности включают: применение группы посадки 2-3 с увеличенным зазором для прохода абразивных частиц, усиленные клетки плунжера и корпуса клапанов из нержавеющей стали, установку противопесочных клапанов и фильтров.
Материалы исполнения
Цилиндры пескостойких насосов изготавливаются из хромированной стали с твердостью поверхности HRC 56-62. Плунжеры выполняются с желобчатой поверхностью, обеспечивающей снижение контактной площади и уменьшение абразивного износа при наличии твердых частиц в перекачиваемой среде.
При содержании свободного газа на приеме насоса более 25% применяются специальные конструкции с расширенными проходными сечениями клапанов и газовыми сепараторами. Увеличенные седла клапанов снижают скорость потока и способствуют дегазации жидкости в цилиндре насоса. Установка газового якоря на приеме обеспечивает сепарацию свободного газа до поступления жидкости в насос, что повышает коэффициент подачи на 15-25%.
Подбор диаметра плунжера осуществляется исходя из требуемой производительности насоса, которая должна соответствовать дебиту скважины с учетом коэффициента подачи. Теоретическая производительность определяется по формуле Q = 1440·F·S·n, где F — площадь плунжера в м², S — длина хода плунжера в м, n — число двойных ходов в минуту. Коэффициент подачи для исправного насоса при оптимальных условиях составляет 0,7-0,85.
Рекомендуемый режим откачки предусматривает длину хода плунжера 2,5-3,0 м при числе качаний 4-6 мин⁻¹. Такой режим обеспечивает рациональное соотношение производительности и нагрузок на штанговую колонну. При необходимости увеличения отбора жидкости предпочтительно увеличение длины хода при сохранении числа качаний, что снижает динамические нагрузки и износ оборудования.
Выбор группы посадки основывается на результатах лабораторного анализа пластовой жидкости. Для маловязких жидкостей без механических примесей применяются группы посадок с минимальным зазором (Fit 0-1). При увеличении вязкости и наличии абразивных частиц используются группы с увеличенным зазором (Fit 2-3). Стандартным исполнением для большинства условий является группа Fit 2.
Ограничения по глубине
Максимальная глубина спуска штанговых насосов ограничивается прочностью насосных штанг и допустимыми напряжениями в колонне. Для стандартных насосов с диаметром плунжера до 57 мм глубина спуска не превышает 2500 м при использовании штанг диаметром 22 мм. Применение длинноходовых приводов требует расчета на усталостную прочность по РД 39-0147213-237-89.
Диаметр насоса выбирается с учетом внутреннего диаметра НКТ для вставных насосов и обсадной колонны для невставных. Минимальный радиальный зазор между наружным диаметром насоса и внутренним диаметром колонны должен составлять не менее 2-3 мм для обеспечения свободного прохода и компенсации возможных искривлений ствола. Для скважин с зенитным углом более 5° и интенсивностью искривления свыше 2°/10 м применение штанговых насосов не рекомендуется из-за повышенного износа штанг и заклинивания плунжера.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.