Время чтения: 5 минут Более 70% нефтяных шахт обслуживаются штанговыми насосами. Это простые в обслуживании и ремонте устройства с высоким КПД.
Оглавление:
Основная задача штанговых насосов, ШГН (расшифровка "Штанговый глубинный насос"), — откачивание жидкостей из скважин. При этом должен соблюдаться ряд параметров: температура перекачиваемой среды не более 130°С, обводненность по объему не больше 99%, вязкость до 0,3 Па*с, содержание свободного газа на приеме — до 25%, механических примесей — до 350 мг/л.
Прообразом современного ШГН был насос, который изобрел Томас Ньюкомен в 1712 году — изобретатель создал конструкцию для выкачивания из угольных шахт воды. Современные насосы, естественно, стали более технологичными: электричество заменило пар, сменился и принцип действия — вращательное движение преобразовалось в поступательное. Функцию привода штангового насоса выполняет станок качалка, который устанавливают на поверхности. По принципу действия устройство похоже на ручной велосипедный насос, который преобразует возвратно-поступательные движения в поток воздуха, — только в случае со станком-качалкой, возвратно-поступательные движения преобразуются в поток жидкости, поступающей на поверхность по насосно-компрессорным трубам.
Конструкция современных штанговых насосов включает подвижный плунжер, расположенный во внутренней части неподвижного цельного цилиндра, установочные и присоединительные детали, замок (для вставных насосов), нагнетательный клапан в верхней части плунжера, всасывающий клапан шарового типа.
Принцип работы ШГН
Плунжерный насос (цилиндр с пустотелым поршнем внутри) спускают на колонне подъемных труб в скважину. В верхней части плунжера находится нагнетательный клапан, а в нижней части статичного цилиндра — всасывающий клапан. Плунжер подвешивается на колонне насосных штанг, которые от установленного на поверхности станка-качалки передают плунжеру возвратно-поступательное движение.
Когда плунжер идет вверх, жидкость из скважины через всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса — это происходит из-за разницы в давлениях. Когда плунжер идет вниз, давление жидкости под плунжером закрывает всасывающий клапан, и жидкость из цилиндра направляется в подъемные трубы. Непрерывная работа насоса перегоняет жидкость сначала в подъемные трубы, а затем на поверхность.
Разновидности ШГН
Все разнообразие штанговых насосов, представленных на современном рынке, можно условно разделить на две большие группы:
1. Вставные. Делятся, в свою очередь, на НВ1 и НВ2. В первом случае замок располагается в верхней части, во втором — в нижней. Насосы из этой категории применяются преимущественно для скважин большой глубины с небольшим дебитом откачиваемой жидкой среды. К преимуществам такого варианта можно отнести также относительно простой ремонт скважины при необходимости — чтобы извлечь вставные насосы из скважины, нужно просто поднять штанги.
2. Трубные (невставные). Установка глубинных насосов невставного типа представляет собой достаточно сложную процедуру. Цилиндр с помощью насосно-компрессорной трубы помещают в скважину, после чего, используя штанги, в цилиндр опускают плунжер с клапанами. Извлекают из скважины трубный насос также в два этапа: сначала вытаскивают плунжер с клапанами из цилиндра, и только после этого из скважины поднимают цилиндр с насосно-компрессорной трубой. Трубные насосы делятся на несколько разновидностей: без ловителя (НН), с ловителем (НН2), с захватным штоком (НН1). НН2 — наиболее популярный тип насосного оборудования, благодаря простой конструкции механизма их опорожнения, большей надежности в эксплуатации.
ШГН: достоинства, недостатки, сфера применения
ШГН используются для подъема жидких сред из скважин с больших глубин. Это объемные машины, что определяет их свойства — жесткость характеристики, относительно небольшие величины подачи, независимость от подачи давления.
Если говорить подробнее, глубинные штанговые насосы имеют достаточно длинный спектр преимуществ перед другими типами насосных устройств — это:
- высокий КПД;
- возможность использования двигателей разного типа;
- простота техобслуживания и ремонта, в большинстве случаев обслуживающие и ремонтные работы возможны в полевых условиях. Особенно просты в обслуживании и ремонте вставные штанговые насосы, гильза и плунжер которых размещаются внутри колонны скважины — извлечь их можно без необходимости демонтажа колонны труб;
- возможность обслуживать пескопроявляющие скважины, перекачивать нефть с газовой составляющей и большим количеством нефтяного воска.
Не обошлось и без минусов. Глубинные штанговые насосы не могут использоваться в искривленных, горизонтальных скважинах, с осторожностью их применяют в глубоких шахтах — чем более глубокой будет скважина, тем выше риск обрыва штанг.
Сфера применения — откачивание жидких сред из глубоких скважин. ШГН — наиболее востребованное оборудование при откачивании нефти: примерно 70% нефтеносных скважин, действующих сегодня, обслуживаются штанговыми насосами. Остальные 30% эксплуатируются через фонтанный подъем нефти за счет пластовой энергии (фонтанирование может быть естественными из-за давления в пласте или искусственным — за счет закачки жидкости или газа в скважину), или газлифтный подъем (если для подъема жидкости не хватает импульса, в скважину с поверхности закачивают недостающее количество газа).
