4.2. Добыча нефти установками штанговых насосов. Добыча нефти бесштанговыми насосами


Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами.

Поиск Лекций

Добыча нефти с помощью насосов

По статистике только чуть более 13% всех скважин в России эксплуатируются фонтанным и газлифтным способами (Хотя эти скважины дают более 30% всей российской нефти). В целом статистика по способам эксплуатации выглядит так:

Способ эксплуатации Число скважин, % Средний дебит, т/сут Добыча, % от общей  
нефти жидкости нефти жидкости  
Фонтанный 8,8 31,1 51,9 19,5 9,3
Газлифтный 4,3 35,4 154,7 11,6 14,6
УЭЦН 27,4 28,5 118,4 52,8 63,0
ШСН 59,4 3,9 11,0 16,1 13,1
Прочие 0,1 - - - -

ШСН – Штанговые скважинные насосы;

УЭЦН – установки центробежных электронасосов.

Эксплуатация скважин штанговыми насосами

Вообще, у обывателя при разговоре о нефтяном деле всегда появляется образ двух станков: первый из них – это буровой станок, второй – станок-качалка. Изображения этих двух устройств встречаются всюду в нефтегазовой отрасли: на эмблемах, плакатах, гербах нефтяных городов и пр. Поэтому, я думаю, что внешний вид станка-качалки известен всем. Все же, на всякий случай, вот как выглядит станок-качалка.

Рисунок 15.1.

Если кто не видел такое устройство в жизни, то в кино уж точно встречал.

Станок-качалка и есть один из элементов эксплуатации скважин штанговым насосом. По сути, станок-качалка является приводом штангового насоса, расположенного на дне скважины. Этот насос по принципу действия очень похож на ручной насос велосипеда, который возвратно-поступательные движение преобразует в поток воздуха. Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в поток жидкости, которая по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поступает на поверхность.

Если уж по порядку описать происходящие процессы при данном виде эксплуатации, то получится следующее:

На электродвигатель станка-качалки подается электричество. Двигатель вращает механизмы станка-качалки так, что балансир станка начинает двигаться как качели и подвеска устьевого штока получает возвратно-поступательные движения. Далее энергия передается через штанги – длинные стальные стержни, скрученные между собой специальными муфтами. В свою очередь от штанг энергия передается штанговому насосу, который захватывает нефть и подает ее наверх.

Эксплуатация скважин штанговыми насосами характерна тем, что к добываемой нефти не предъявляются строгие требования, которые имеют место при других способах эксплуатации, такие как наличие мех.примесей, высокий газовый фактор и пр. Так же данный способ эксплуатации отличается достаточно высоким КПД.

В России изготавливаются станки-качалки 13 типоразмеров по ГОСТ 5688-76. Штанговые насосы производят ОАО «Элкамнефтемаш» г.Пермь и ОАО «Ижнефтемаш» г.Ижевск.

Эксплуатация скважин бесштанговыми насосами.

Для отбора из скважин больших количеств жидкости используют лопастный насос с рабочими колесами центробежного типа, обеспечивающий большой напор при заданных подачах жидкости и габаритах насоса. Наряду с этим, в нефтяных скважинах некоторых районов с вязкой нефтью необходима большая мощность привода относительно подачи. В общем случае эти установки носят название электропогружные электронасосы. В первом случае — это установки центробежных электронасосов (УЗЦН), во втором — установки погружных винтовых электронасосов (УЗВНТ).

Скважинные центробежные и винтовые насосы приводятся в действие погружными электродвигателями. Электроэнергия подводится к двигателю по специальному кабелю. Установки ЭЦН и ЭВН довольно просты в обслуживании, так как на поверхности имеются станция управления и трансформатор, не требующие постоянного ухода.

При больших подачах УЭЦН имеют достаточный КПД , позволяющий конкурировать этим установкам со штанговыми установками и газлифтом.

При этом способе эксплуатации борьба с отложениями парафина проводится достаточно эффективно с помощью автоматизированных проволочных скребков, а также путем нанесения покрытия внутри поверхности НКТ.

Межремонтный период работы УЭЦН в скважинах достаточно высок и составляет до 600 сут.

Скважинный насос имеет 80—400 ступеней. Жидкость поступает через сетку в нижней части насоса. Погружной электродвигатель маслозаполненный, герметизированный. Во избежание попадания в него пластовой жидкости устанавливается узел гидрозащиты. Электроэнергия с поверхности подается по круглому кабелю, а около насоса — по плоскому. При частоте тока 50 Гц частота вращения вала двигателя синхронная и составляет 3000 мин(-1).

Трансформатор (автотрансформатор) используют для повышения напряжения тока от 380 (напряжение промысловой сети) до 400— 2000 В.

Станция управления имеет приборы, показывающие силу тока и напряжение, что позволяет отключать установку вручную или автоматически.

Колонна НКТ оборудуется обратным и сливным клапанами. Обратный клапан удерживает жидкость в НКТ при остановках насоса, что облегчает запуск установки, а сливной освобождает НКТ от жидкости перед подъемом агрегата при установленном обратном клапане.

Для повышения эффективности работы для вязких жидкостей скважинные винтовые насосы с погружным электродвигателем. Установка скважинного винтового насоса, подобно установке ЭЦН, имеет погружной электродвигатель с компенсатором и гидрозащитой, винтовой насос, кабель, обратный и сливной клапаны (встроенные в НКТ), оборудование устья, трансформатор и станцию управления. За исключением насоса, части установки идентичны.

Рекомендуемые страницы:

poisk-ru.ru

4.2. Добыча нефти установками штанговых насосов

 

Принудительный подъем нефти из скважин с помощью насосов является наиболее продолжительным в жизни месторождения.

Одним из разновидностей этого способа является добыча нефти установками штанговых глубинных насосов (УШГН).

УШГН представляет собой поршневой насос одинарного действия, шток которого связан колонной штанг с наземным приводом – станком-качалкой. Последний включает в себя кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение первичного двигателя в возвратно-поступательное движение и сообщает его колонне штанг и плунжеру насоса.

Осуществление способа производится с помощью установки, схема которой приведена. Подземное оборудование составляют: насосно-компрессорные трубы, насос, штанги, устройства для борьбы с осложнениями.

К наземному оборудованию относится привод (станок-качалка), устьевая арматура, рабочий монифольд.

Установка работает следующим образом. При ходе плунжера вверх в цилиндре насоса снижается давление и нижний (всасывающий) клапан поднимается, открывая доступ жидкости (процесс всасывания). Одновременно столб жидкости, находящийся над плунжером, прижимает к седлу верхний (нагнетательный) клапан, поднимается вверх и выбрасывается из НКТ в рабочий монифольд (процесс нагнетания).

При ходе плунжера вниз верхний клапан открывается нижний клапан давлением жидкости закрывается, а жидкость находящаяся в цилиндре, перетекает через полый плунжер в НКТ.

Рассмотрим устройство и работу отдельных узлов УШГН.

 

4.2.1.Привод

 

Приводы классифицируются: а) по роду используемой энергии – на механические, гидравлические, пневматические; б) по числу обслуживаемых скважин – на индивидуальные и групповые; в) по типу первичного двигателя – на электрические и тепловые.

Станок-качалка является индивидуальным приводом штангового глубинного насоса, спускаемого в скважину и связанного с приводом гибкой механической связью – колонной штанг.

В конструктивном отношении станок-качалка представляет собой четырехзвенный механизм, преобразующий вращательное движение первичного двигателя в возвратно-поступательное движение колонны штанг.

Устройство серийного станка-качалки по ГОСТу 5866-76 описывается следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя через клиноременную передачу передается на ведущий вал редуктора, а затем и на ведомый вал. На последнем укрепляется кривошип с противовесами. Кривошип с помощью шатунов и траверсы связан с балансиром, качающимся на опоре, укрепленной на стойке. Балансир со стороны переднего плеча снабжен откидной головкой, на которой монтируется канатная подвеска.

Станок-качалка (СК) состоит из ряда самостоятельных узлов.

Рама предназначена для установки на ней всего оборудования СК и выполняется из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных поперечниками, и имеет специальную подставку под редуктор. В раме имеются отверстия для крепления к фундаменту.

Стойка является опорой для балансира и выполняется из профильного проката в виде четырехгранной пирамиды. Ноги стойки связаны между собой поперечинами. Снизу стойка крепится к раме сваркой или болтами, сверху несет плиту для крепления оси балансира с помощью двух скоб.

Балансир предназначен для передачи возвратнопоступательного движения колонне штанг. Выполняется из профильного проката двутаврового сечения и имеет однобалочную или двухбалочную конструкцию. Со стороны скважины балансир заканчивается поворотной головкой.

Опора балансира - ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси, имеющей квадратное сечение, приварена планка, через которую опора балансира с помощью болтов соединяется с балансиром.

Траверса выполняет роль связующего звена между кривошипно-шатунным механизмом и балансиром и конструктивно выполняется в виде прямолинейной балки из профильного проката. Крепление к балансиру шарнирное при помощи сферического роликоподшипника.

Шатун - трубная заготовка со специальными головками по концам; с помощью верхней головки шатун соединяется пальцем с траверсой, нижней – кривошипом через палец и сферический подшипник.

Кривошип – основной элемент кривошипно-шатунного механизма, предназначенный для преобразования вращательного движения вала редуктора в возвратно-поступательные колонны штанг. Выполнен в виде прямоугольных пластин с отверстиями для крепления к шатунам и ведомому валу редуктора. Снабжен пазами для установки и перемещения противовесов.

Канатная подвеска является гибком звеном между колонной штанг и балансиром. Состоит из двух траверс – верхней и нижней, разделенных втулками зажимов канатов. На верхней траверсе лежит узел крепления полированного штока. Траверсы могут быть раздвинуты винтами для установки динамографа.

Клиноременная передача СК предусматривает применение клиновых ремней типов О,А,Б,В,Г. Правильный выбор типа ремня обеспечивает долговечность работы передачи.

Шкивы выполняют быстросменными за счет конусной расточки тела и применения конусной втулки, закрепляемой гайкой.

Поворотные салазки являются рамой для двигателя, крепящейся в наклонном положении, что обеспечивает изменение межцентрового расстояния между осями валов и, следовательно, натяжение ремней.

Тормоз двух колодочной конструкции укрепляется на тормозном барабане и приводится в действие ходовым винтом. Рукоятка тормоза в целях безопасности вынесена в конец рамы станка-качалки.

Приводом станка качалки является трехфазный, асинхронный электродвигатель во влагоморозостойком исполнении с короткозамкнутым ротором с кратностями пускового и максимального момента соответственно 1,8…2,0 и 2,2…2,5.

Основная синхронная частота вращения – 1500 об/мин. Для получения необходимого числа ходов точки подвеса штанг могут быть применены электродвигатели с частотой вращения 750 или 1000 об/мин серии АОП.

Кроме описанного привода, основой которого является качающийся балансир, в РФ и за рубежом созданы и применяются несколько конструкций без балансирных приводов. Преимущества этих приводов заключаются в уменьшении общего габарита привода, улучшении условий обслуживания и снижении металлоемкости, повышении транспортабельности и монтаже способности.

Принципиальный отличительной особенностью всех без балансирных СК является отсутствие качающегося балансира.

Примером без балансирного механического привода является следующая конструкция. Она состоит из опорной стрелы, на верхнем конце которой расположено сдвоенное цепное колесо и роликовые цепи. Концы цепей крепятся к траверсе. К последней присоединены шатуны. Редуктор имеет привод от электродвигателя. На ведомом валу редуктора укреплены V-образный формы с отверстиями для крепления шатунов. На окружности диска устанавливаются противовесы.

За рубежом применяются несколько типов без балансирных приводов, одной из разновидностей которых является следующий. Он состоит из стальной фермы, устанавливаемой на устье скважины. На верхней площадке фермы установлен приводной двигатель с реверсивным редукторов, на выходном валу которого укреплен шкив. Через шкив перебрасывается со стороны фермы уравновешивающий груз, с другой – канат с полированной штангой. Ферма устанавливается на рельсы и может быть откатана при подземном ремонте. Реверсивный редуктор управляется пультом: при достижении полированным штоком крайних положений пульт дает команду на изменение направления вращения.

Выпускаются такие СК в США фирмой «Ойл вэл» имеют следующие характеристики: длина хода до 10,2 м, грузоподъемность до 157 кН, число ходов до 2 мин-1, мощность до 30 кВт.

За рубежом получили применение гидравлические приводы штанговых насосов. Они включают в себя подъемный цилиндр, уравновешивающий цилиндр, соединенные между собой системой маслопроводов. Гидравлическая силовая часть состоит из насоса и распределительного устройства. Насос нагнетает в подъемный цилиндр масло, в результате чего поршень, а затем и колонна штанг поднимаются. При верхнем положении срабатывает распределительное устройство и масло вытекает из-под поршня.

Уравновешивание гидравлического привода происходит путем перетока масла из подпоршневой полости цилиндра при его ходе вниз в подпоршневую  полость цилиндра и подъем его поршня. Затем при ходе вверх происходит обратный процесс: масло из под поршневой полости цилиндра перетекает в подпоршневую полость цилиндра, помогая перемещению его поршня вверх.

 

 

studfiles.net

§ 4. Эксплуатация скважин бесштанговыми погружными насосами

Недостаточно высокая подача штанговых насосов, необходимость установки громоздкого оборудования, опасность обрыва штанг при больших глубинах скважин и другие причины ограничивают область применения штанговых насосов.

В связи с этим за последние годы при эксплуатации нефтяных скважин стали применять бесштанговые насосы, из которых широко распространены погружные центробежные электронасосы и винтовые насосы.

Установка погружного центробежного электронасоса (рис. 97) состоит из насосного агрегата, бронированного кабеля 6, устьевой арматуры 7, кабельного барабана станции управления 10 и автотрансформатора 9.

Погружной насосный агрегат, в собранном виде спускаемый в скважину на подъемных трубах 5, состоит из центробежного многоступенчатого насоса 4, погружного электродвигателя / и протектора 2. Все эти узлы соединены между собой фланцами. Валы двигателя, протектора и насоса, имеют на концах шлицы и соединяются шлицевыми муфтами.

Так как электродвигатель расположен непосредственно под насосом, насос имеет боковой прием жидкости, которая поступает в него из кольцевого пространства между эксплуатационной колонной и электродвигателем через фильтр-сетку 3.

К наземному оборудованию скважин относятся устьевая арматура 7, барабан со стойками для кабеля, автоматическая станция управления 10 и автотрансформатор 9. Автотрансформатор предназначен для компенсации падения напряжения в кабеле 6, подводящем ток к погружному электродвигателю 1. Для защиты от пыли и снега автотрансформатор устанавливают в будке. Станция управления позволяет вручную или автоматически включать и отключать агрегат и контролировать его работу (отключать агрегат при прекращении подачи жидкости, при перегрузках и коротких замыканиях).

Устьевая арматура 7 предназначена для отвода продукции скважины в выкидную линию, герметизации затрубного пространства с учетом ввода в него кабеля и перепуска газа из этого пространства при чрезмерном увеличении его давления.

Принцип действия установки следующий. Электрический ток из промысловой сети через автотрансформатор 9 и станцию управления 10 поступает по кабелю 6 к электродвигателю 1, в результате чего электродвигатель вращает вал насоса и приводит таким образом его в действие. Во время работы агрегата жидкость проходит через фильтр, установленный на приеме насоса, и нагнетается по насосным трубам на поверхность. Чтобы жидкость при остановке агрегата не сливалась из ко-

лонны труб в скважину, в трубах над насосом смонтирован обратный клапан. Кроме того, над насосом устанавливают спускной клапан, через который жидкость сливается из колонны труб перед подъемом агрегата из скважины.

Погружной центробежный насос по принципу действия не отличается от обычных центробежных насосов, применяемых для перекачки жидкости. Он представляет собой набор лопаток (ступеней), составляющих ротор насоса и направляющих аппаратов, являющихся статором.

Рис. 97. Установка погружного центробежного электронасоса

На рис. 98 показана схема одной ступени насоса. Лопатки 1 опираются на элементы статора 3 насоса с помощью текстолитовых колец 4. Поэтому осевые нагрузки, которые развиваются на валу двигателя, передаются корпусу насоса. Посредством шпонки лопатки укрепляются на валу 2, а элементы, которые составляют статор, — в корпусе насоса с помощью затяжной гайки. Лопатки и элементы, составляющие статор, изготовляют из чугуна.

Во время работы насоса жидкость, поступающая через всасывающие отверстия к центральной открытой части рабочего

колеса, попадает на его лопатки и увлекается ими в полость насоса, где приобретает вращательное движение. Под влиянием центробежной силы и от воздействия лопаток частицы жидкости с большой скоростью отбрасываются к периферии вращающегося колеса и затем наружу. Выбрасываемая из колеса жидкость обладает большой скоростью и, следовательно, значительной кинетической энергией — энергией движения. Для преобразования этой энергии в энергию давления служат специальные направляющие устройства, которые состоят из системы фигурных лопаток, охватывающих рабочее колесо. Жидкость, протекая между этими лопатками, плавно изменяет направление движения, постепенно теряет скорость и отводится в следующую ступень.

Рабочие колеса погружных насосов имеют небольшой диаметр и вследствие этого напор жидкости, создаваемый одной ступенью, не превышает 3,5—5,5 м. Поэтому для обеспечения напора в 800—1000 м в корпусе насоса монтируют по 150— 200 ступеней, а в тех случаях, когда необходимо иметь больший напор, применяют двухсекционные или. трехсекционные насосы.

Погружные центробежные электронасосы (ЭЦН) применяют для работы в скважинах, закрепленных обсадными трубами диаметрами 140, 146 и 168 мм с внутренними диаметрами соответственно не менее 121,7; 124 и 144,3 мм. Для таких скважин используют насосы с наружным диаметром 92—123 мм. Для эксплуатации скважин, в продукции которых содержится большое количество песка (до 1,0% от количества извлекаемой жидкости), центробежные электронасосы изготовляют в износостойком исполнении.

Рис. 98. Схема одной ступени насоса

К основным параметрам погружного центробежного электронасоса относятся его подача Q и развиваемый напор Н. Величина напора характеризует высоту, на которую жидкость может быть поднята с помощью данного насоса. Напор и подача — взаимозависимые величины: чем выше разиваемый данным насосом напор, тем ниже его подача Это хорошо видно из рис. 99. Например, насос, рабочая характеристика которого показана на этом рисунке, способен поднять воду на высоту 1150 м, но при этом он будет работать вхолостую (Q = 0). Если напор приближается к нулю, то насос способен перекачивать до 500 м3/сут жидкости.

С увеличением напора подача насоса снижается, а при снижении увеличивается; к. п. д. η в обоих случаях несколько снижается.

Для каждого насоса имеется рабочая область, при которой достигается максимальный к. п. д. установки. В рассматриваемом случае максимальный к. п. д. составляет 55%. При этом Q = 250 м3/сут, Я = 800 м.

Промышленностью выпускаются электронасосы, рассчитанные на напор от 450 до 1500 м и подачу от 40 до 700 м3/сут.

Погружной электродвигатель. Приводом ЭЦН служат погружные электродвигатели трехфазные, асинхронные с короткозамкнутым ротором. При частоте тока 50 Гц синхронная частота вращения их вала составляет 3000 об/мин.

Ротор электродвигателя состоит из нескольких секций стандартной длины. Между секциями устанавливаются бронзовые подшипники. Обмотка статора общая для всех его пластин. Кожух заполняется легким трансформаторным маслом, характеризующимся высокими диэлектрическими свойствами. Масло служит, для смазки и охлаждения ротора и статора.

Так как диаметр корпуса двигателя ограничен внутренним диаметром эксплуатационной колонны (121,7—148,3 мм), с целью обеспечения необходимой мощности длина их достигает 4,2—8,2 мм.

Мощности выпускаемых погружных электродвигателей в зависимости от типа насоса могут быть от 14 до 125 кВт, их диаметры от 103 до 123 мм.

Гидрозащита — один из важнейших узлов погружного агрегата. Она предохраняет электродвигатель от попадания в его полость пластовой жидкости. Это достигается тем, что в полости электродвигателя, заполненного жидким маслом, создается давление, превышающее давление окружающей среды. Гидро-

Рис. 99. Рабочая характеристика ЭЦН

защита компенсирует также утечки масла из двигателя и обеспечивает подачу масла к подшипникам насоса.

Подбор скважины для применения погружного электронасоса производится на основании данных ее исследования, в результате которого определяются ее дебит и динамический уровень при этом дебите, что соответствует напору, который должен развивать насос.

Электронасос спускают в скважину после очистки забоя ее от грязи и осадков. Затем подъемные трубы заполняют до устья жидкостью и после этого включают двигатель.

Обслуживание скважины, эксплуатируемой центробежными электронасосами, состоит в проверке подачи насоса и контроле за работой электрооборудования.

Погружные винтовые насосы на практике стали внедряться сравнительно недавно.

Установка винтового насоса состоит из тех же узлов, что и установка погружного центробежного насоса, т. е. из погружного агрегата (двигателя, гидрозащиты, насоса), кабеля, оборудования устья, автотрансформатора и станции управления. Вместо центробежного насоса в подземном агрегате используется винтовой насос. Кроме того, в установках погружных винтовых электронасосов (УЭВН) применяют четырехпо-люсные погружные электродвигатели с частотой вращения вала (синхронной) 1500 об/мин, в то время как в установках ЭЦН — двухполюсные электродвигатели с частотой вращения вала 3000 об/мин. Конструктивно двигатели идентичны.

Погружной винтовой насос (рис. 100) имеет следующие основные узлы и детали: пусковую муфту 1, с помощью которой вал насоса через вал протектора соединяется с валом погружного электродвигателя; эксцентриковые муфты 2 и 5; правые и левые обоймы 3 и 6 с винтами 4 и 7; предохранительный клапан 8 и трубу 9. Его рабочими органами являются однозаход-ные стальные винты и резинометаллические обоймы, внутренняя полость которых представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом, в 2 раза большим шага винта.

Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые сетки. Нагнетаемая жидкость поступает в полость между винтами и за обоймой 6 проходит к предохранительному клапану 8 и далее в подъемные трубы.

Винт, вращаясь в обойме, совершает сложное планетарное движение. За один оборот винта замкнутые полости, имеющие винтообразную форму, перемещаются с заключенной в них жидкостью на один шаг обоймы в осевом направлении в сторону нагнетания. При вращении винта непрерывно открываются и замыкаются полости, образуемые винтом и обоймой. При этом сумма заполненных жидкостью выходных площадей поперечного сечения винта с обоймой остается постоянной и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте вращения винта. Жидкость перекачивается практически без пульсации, не создавая стойкой эмульсии из нефти с водой.

Отличительной особенностью рабочего винта является то, что любое поперечное сечение, перпендикулярное оси вращения, представляет собой правильный круг. Центры этих кругов лежат на винтовой линии, ось которой является осью вращения всего винта. Расстояние центра поперечного сечения винта от его оси называется эксцентриситетом и обозначается буквой е. Поперечные сечения обоймы в любом месте вдоль оси винта одинаковы, но повернуты относительно друг друга. Одно из таких поперечных сечений винта в обойме изображено на рис. 101. Сечение внутренней полости обоймы образовано двумя полуокружностями с радиусами, равными половине диаметра поперечного сечения винта, и двумя общими касательными. Расстояние между центрами этих полуокружностей равно 4е. Благодаря вращению вала насоса винт вращается вокруг своей оси, одновременно ось винта совершает вращение по окружности диаметром d = 2e в обратном направлении.

Винтовой насос— насос объемного действия, его теоретическая подача прямо пропорциональна частоте вращения винта.

Так как винт, вращаясь, в осевом направлении не перемещается, то, естественно, жидкость, заполняющая впадины винтовой полости обоймы, будет поступать из одной впадины в другую в соответствии с шагом винта. Таким образом, за один оборот винт 2 раза перекроет камеры в обойме, т. е. вытеснит из нее две определенные порции жидкости. Так как осевое перемещение

Рис. 100. Винтовый насос

Рис. 101. Рабочие органы винтового насоса

жидкости за один оборот винта равно Τ (из рис. 101 шаг обоймы To6 = 2t), то подача насоса за один оборот

где AeD— площадь поперечного сечения потока жидкости.

Для насосов, работающих по сдвоенной схеме (см. рис. 100), подача насоса за один оборот составит

Подача насоса за одни сутки

В этих формулах: е — эксцентриситет винта; D — диаметр сечения винта; Τ — шаг обоймы; η — частота вращения вала насоса, об/мин; ηΟ6 — объемный к. п. д. насоса.

Если размеры насоса принимать в метрах, подача его будет в м3/сут.

Объемный коэффициент полезного действия насоса принимается равным 0,7—0,9. Эта величина зависит от характера посадки винта в обойме (с натягом или зазором), характеристики резины и развиваемого насосом напора.

На наших промыслах погружные винтовые электронасосы применяют для скважин со 146- и 168-мм обсадными колоннами с минимальными внутренними диаметрами соответственно 121,7 и 130 мм.

Погружной винтовой электронасос сочетает в себе положительные качества центробежного и поршневого, обеспечивая плавную, непрерывную подачу жидкости без пульсации, с постоянным высоким к. п. д. при широком диапазоне изменения давления. Характерная особенность винтовых насосов — значительное улучшение параметров с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости. Поэтому наиболее эффективны эти насосы при добыче вязкой и высоковязкой нефти.

Одним из достоинств погружного винтового насоса является то, что он обеспечивает стабильные параметры при добыче нефти с высоким газовым фактором и даже попадание свободного газа на прием насоса не приводит к срыву подачи.

studfiles.net

Бесштанговый насос - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Бесштанговый насос

Cтраница 1

Бесштанговые насосы - скважинные устройства для добычи нефти, характерным признаком которых является отсутствие механической связи скважинного устройства и наземного привода.  [1]

Бесштанговые насосы обладают широким диапазоном величин производительности и глубин спуска.  [2]

Бесштанговые насосы имеют скважинный насос и скважинный привод насоса, непосредственно соединенные между собой. Благодаря отсутствию длинной механической связи между приводом и насосом бесштанговые насосы имеют значительно большую мощность, чем штанговые. Это дает возможность поддерживать большие отборы жидкости некоторыми видами бесштанговых насосов. К таким насосам прежде всего относятся погружные центробежные насосы с электроприводом. Ими производится наибольший отбор жидкости и нефти из скважин при насосной эксплуатации.  [3]

Бесштанговые насосы этих типов в настоящее время применяются во многих странах четырех континентов.  [4]

Объемные бесштанговые насосы рассчитаны на меньшие подачи и более высокие напоры. У отдельных экземпляров она достигает 1200 м3 / сут. Но такая подача не характерна для насосов этого типа. Гидроштанговые насосы имеют ограничения по этому параметру до 50 - 80 м3 / сут.  [5]

Известные гидропоршневые бесштанговые насосы, хотя и лишены основных недостатков, присущих штанговым насосам, все же не находят широкого применения на нефтепромыслах по следующим причинам.  [6]

Бесштанговые насосы других типов применяются на промыслах СССР в очень ограниченных масштабах и в настоящем учебнике не рассматриваются. Учащиеся могут познакомиться с ними в курсах по эксплуатации нефтяных скважин.  [8]

Все бесштанговые насосы можно разделить на динамические и объемные. К динамическим относятся центробежные ( ЭЦН), турбонасосы и струйные насосы, к объемным - винтовые, гидропоршневые, гидроштанговые и диафрагменные. Динамические насосы обычно используют при больших дебитах. В нефтедобывающей промышленности применяют центробежные насосы ( ЭЦН) с подачей от 40 до 700 - 1400 м3 / сут.  [9]

Все бесштанговые насосы изготавливают в специальном исполнении, предназначенном для отбора агрессивной жидкости с механическими примесями. Наиболее приспособлен к этим условиям диафрагменный насос, у которого только стенки приемной камеры, клапаны и резиновая диафрагма соприкасаются с перекачиваемой жидкостью. Все остальные движущиеся и вза-имнотрущиеся детали находятся в масляной ванне и не испытывают влияние перекачиваемой жидкости.  [10]

Разновидностью бесштанговых насосов являются струйные насосы. Они разработаны на принципе подъема жидкости за счет разряжения, создаваемого в специальном устройстве-диффузоре движущейся через него с большой скоростью подаваемой с поверхности рабочей жидкостью.  [11]

Разновидностью бесштанговых насосов являются струйные насосы, основанные на принципе подъема жидкости за счет разряжения, создаваемого в специальном устройстве дифсрузоре.  [13]

К бесштанговым насосам также относятся винтовые, гидропоршневые, вибрационные, диафрагменные, струйные.  [14]

В бесштанговых насосах не только сам насос находится на забое, но в большинстве случаев и его привод. Подача таких насосов в меньшей степени зависит от глубины, чем подача штанговых насосов.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

4.2. Добыча нефти установками штанговых насосов

Принудительный подъем нефти из скважин с помощью насосов является

наиболее продолжительным в жизни месторождения.

Одним из разновидностей этого способа является добыча нефти

установками штанговых глубинных насосов (УШГН).

УШГН представляет собой поршневой насос одинарного действия, шток

которого связан колонной штанг с наземным приводом – станком-качалкой.

Последний включает в себя кривошипно-шатунный механизм, преобразующий

вращательное движение первичного двигателя в возвратно-поступательное

движение и сообщает его колонне штанг и плунжеру насоса.

Осуществление способа производится с помощью установки, схема которой

приведена. Подземное оборудование составляют: насосно-компрессорные трубы,

насос, штанги, устройства для борьбы с осложнениями.

К наземному оборудованию относится привод (станок-качалка), устьевая

арматура, рабочий монифольд.

Установка работает следующим образом. При ходе плунжера вверх в

цилиндре насоса снижается давление и нижний (всасывающий) клапан

поднимается, открывая доступ жидкости (процесс всасывания). Одновременно

столб жидкости, находящийся над плунжером, прижимает к седлу верхний

(нагнетательный) клапан, поднимается вверх и выбрасывается из НКТ в рабочий

монифольд (процесс нагнетания).

При ходе плунжера вниз верхний клапан открывается нижний клапан

давлением жидкости закрывается, а жидкость находящаяся в цилиндре,

перетекает через полый плунжер в НКТ.

Рассмотрим устройство и работу отдельных узлов УШГН.

4.2.1.Привод

Приводы классифицируются: а) по роду используемой энергии – на

механические, гидравлические, пневматические; б) по числу обслуживаемых

скважин – на индивидуальные и групповые; в) по типу первичного двигателя –

на электрические и тепловые.

Станок-качалка является индивидуальным приводом штангового глубинного

насоса, спускаемого в скважину и связанного с приводом гибкой механической

связью – колонной штанг.

В конструктивном отношении станок-качалка представляет собой

четырехзвенный механизм, преобразующий вращательное движение первичного

двигателя в возвратно-поступательное движение колонны штанг.

Устройство серийного станка-качалки по ГОСТу 5866-76 описывается

следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя через клиноременную передачу

передается на ведущий вал редуктора, а затем и на ведомый вал. На последнем

укрепляется кривошип с противовесами. Кривошип с помощью шатунов и траверсы

связан с балансиром, качающимся на опоре, укрепленной на стойке. Балансир

со стороны переднего плеча снабжен откидной головкой, на которой

монтируется канатная подвеска.

Станок-качалка (СК) состоит из ряда самостоятельных узлов.

Рама предназначена для установки на ней всего оборудования СК и

выполняется из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных

поперечниками, и имеет специальную подставку под редуктор. В раме имеются

отверстия для крепления к фундаменту.

Стойка является опорой для балансира и выполняется из профильного

проката в виде четырехгранной пирамиды. Ноги стойки связаны между собой

поперечинами. Снизу стойка крепится к раме сваркой или болтами, сверху

несет плиту для крепления оси балансира с помощью двух скоб.

Балансир предназначен для передачи возвратнопоступательного движения

колонне штанг. Выполняется из профильного проката двутаврового сечения и

имеет однобалочную или двухбалочную конструкцию. Со стороны скважины

балансир заканчивается поворотной головкой.

Опора балансира - ось, оба конца которой установлены в сферических

роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси,

имеющей квадратное сечение, приварена планка, через которую опора балансира

с помощью болтов соединяется с балансиром.

Траверса выполняет роль связующего звена между кривошипно-шатунным

механизмом и балансиром и конструктивно выполняется в виде прямолинейной

балки из профильного проката. Крепление к балансиру шарнирное при помощи

сферического роликоподшипника.

Шатун - трубная заготовка со специальными головками по концам; с

помощью верхней головки шатун соединяется пальцем с траверсой, нижней –

кривошипом через палец и сферический подшипник.

Кривошип – основной элемент кривошипно-шатунного механизма,

предназначенный для преобразования вращательного движения вала редуктора в

возвратно-поступательные колонны штанг. Выполнен в виде прямоугольных

пластин с отверстиями для крепления к шатунам и ведомому валу редуктора.

Снабжен пазами для установки и перемещения противовесов.

Канатная подвеска является гибком звеном между колонной штанг и

балансиром. Состоит из двух траверс – верхней и нижней, разделенных

втулками зажимов канатов. На верхней траверсе лежит узел крепления

полированного штока. Траверсы могут быть раздвинуты винтами для установки

динамографа.

Клиноременная передача СК предусматривает применение клиновых ремней

типов О,А,Б,В,Г. Правильный выбор типа ремня обеспечивает долговечность

работы передачи.

Шкивы выполняют быстросменными за счет конусной расточки тела и

применения конусной втулки, закрепляемой гайкой.

Поворотные салазки являются рамой для двигателя, крепящейся в

наклонном положении, что обеспечивает изменение межцентрового расстояния

между осями валов и, следовательно, натяжение ремней.

Тормоз двух колодочной конструкции укрепляется на тормозном барабане и

приводится в действие ходовым винтом. Рукоятка тормоза в целях безопасности

вынесена в конец рамы станка-качалки.

Приводом станка качалки является трехфазный, асинхронный

электродвигатель во влагоморозостойком исполнении с короткозамкнутым

ротором с кратностями пускового и максимального момента соответственно

1,8…2,0 и 2,2…2,5.

Основная синхронная частота вращения – 1500 об/мин. Для получения

необходимого числа ходов точки подвеса штанг могут быть применены

электродвигатели с частотой вращения 750 или 1000 об/мин серии АОП.

Кроме описанного привода, основой которого является качающийся

балансир, в РФ и за рубежом созданы и применяются несколько конструкций без

балансирных приводов. Преимущества этих приводов заключаются в уменьшении

общего габарита привода, улучшении условий обслуживания и снижении

металлоемкости, повышении транспортабельности и монтаже способности.

Принципиальный отличительной особенностью всех без балансирных СК

является отсутствие качающегося балансира.

Примером без балансирного механического привода является следующая

конструкция. Она состоит из опорной стрелы, на верхнем конце которой

расположено сдвоенное цепное колесо и роликовые цепи. Концы цепей крепятся

к траверсе. К последней присоединены шатуны. Редуктор имеет привод от

электродвигателя. На ведомом валу редуктора укреплены V-образный формы с

отверстиями для крепления шатунов. На окружности диска устанавливаются

противовесы.

За рубежом применяются несколько типов без балансирных приводов, одной

из разновидностей которых является следующий. Он состоит из стальной фермы,

устанавливаемой на устье скважины. На верхней площадке фермы установлен

приводной двигатель с реверсивным редукторов, на выходном валу которого

укреплен шкив. Через шкив перебрасывается со стороны фермы уравновешивающий

груз, с другой – канат с полированной штангой. Ферма устанавливается на

рельсы и может быть откатана при подземном ремонте. Реверсивный редуктор

управляется пультом: при достижении полированным штоком крайних положений

пульт дает команду на изменение направления вращения.

Выпускаются такие СК в США фирмой «Ойл вэл» имеют следующие

характеристики: длина хода до 10,2 м, грузоподъемность до 157 кН, число

ходов до 2 мин-1, мощность до 30 кВт.

За рубежом получили применение гидравлические приводы штанговых

насосов. Они включают в себя подъемный цилиндр, уравновешивающий цилиндр,

соединенные между собой системой маслопроводов. Гидравлическая силовая

часть состоит из насоса и распределительного устройства. Насос нагнетает в

подъемный цилиндр масло, в результате чего поршень, а затем и колонна штанг

поднимаются. При верхнем положении срабатывает распределительное устройство

и масло вытекает из-под поршня.

Уравновешивание гидравлического привода происходит путем перетока

масла из подпоршневой полости цилиндра при его ходе вниз в подпоршневую

полость цилиндра и подъем его поршня. Затем при ходе вверх происходит

обратный процесс: масло из под поршневой полости цилиндра перетекает в

подпоршневую полость цилиндра, помогая перемещению его поршня вверх.

studfiles.net