Добыча нефти бесштанговыми скважинными насосами. Главной отличительной особенностью бесштанговых скважинных насосов БШГН , позволяющей выделить их в самостоятельную группу, является отсутствие механической связи между приводом и самым насосом, как это имеет место в установке штангового глубинного насоса.
Там, если вы вспомните, привод станок-качалка, установленный на поверхности, воздействует через колонну штанг на насос, находящийся в скважине на значительной глубине. Хорошо это или плохо отсутствие штанг? Каковы технические и технологические особенности бесштанговых насосов? Прежде чем установить это, рассмотрим основные виды бесштанговых скважинных насосов, выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью и применяемые на нефтяных промыслах.
Наиболее обширную группу в классе БШНГ составляют установки электроцентробежных насосов УЭЦН . В качестве привода УЭЦН применяют погружной электродвигатель, спускаемый в скважину совместно с насосом на заданную глубину.
Вторую группу составляют установки электровинтовых насосов УЭВН . Их доля в общем балансе добычи нефти незначительна. Приводом винтового насоса тоже служит погружной электродвигатель, спускаемый вместе с насосом на заданную глубину.
Третью группу составляют установки гидропоршневых насосов УГПН . И хотя их в настоящее время почти не встретите на промыслах, по технико-технологическим особенностям, а также по очередности разработки и применения в прошлом на промыслах, они могут быть выделены в третью группу.
Приводом УГПН является специально спускаемый вместе с поршневым насосом гидравлический двигатель. К БШНГ следует отнести струйные насосы. Разработанные и испытываемые в настоящее время на промыслах союза. Они основаны на принципе подъема нефти за счет эжекционного эффекта, создаваемого потоком подаваемой в скважину жидкости.
Применяются и электродиафрагменные насосы, в которых подача жидкости производится перемещающейся диафрагмой. 4.4. Установки электроцентробежных насосов По конструктивному исполнению УЭЦН подразделяются на три группы а насосы исполнения 1 предназначены для эксплуатации нефтяных и обводненных скважин с содержанием механических примесей до 0,1 г л б насосы исполнения 2 износостойкое исполнение предназначены для эксплуатации сильно обводненных скважин с содержанием механических примесей до 0,5 г л в насосы исполнения 3 предназначены для откачки жидкости с водородным показателем pH 5-8,5 и содержанием до 1,25 г л сероводорода.
По величине поперечного габарита УЭЦН подразделяются на группы а группа 5 насосы с наружным диаметром корпуса 92 мм б группа 5А - насосы с диаметром корпуса 103 мм в группы 6 и 6А - насосы с диаметром корпуса 114 мм. Установка электроцентробежного насоса включает в себя подземное и наземное оборудование.
К подземному оборудованию относятся а электроцентробежный насос, являющийся основным узлом установки ЭЦН б погружной электродвигатель ПЭД , являющийся приводом насоса в система гидрозащиты, осуществляющая защиту ПЭД от попадания в него пластовой жидкости и состоящая из протектора и компенсатора г токоведущий кабель, служащий для подачи электроэнергии к ПЭД д насосно-компрессорные трубы НКТ , являющиеся каналом, по которому добываемая жидкость поступает от насоса на дневную поверхность.
К наземному оборудованию относятся а устьевая арматура, служащая для направления и регулирования поступающей жидкости из скважины и герметизации устья и кабеля б станция управления погружным двигателем, осуществляющая запуск, контроль и управление работой УЭЦН в трансформатор, предназначенный для регулирования величины напряжения, подаваемого на ПЭД г подвесной ролик, служащий для подвески и направления кабеля в скважину при спуско-подъемных операциях.
В настоящее время выпускается более 78 типоразмеров УЭЦН. Каждый типоразмер имеет определенный шифр. Например, УЭЦНМ К 5-125-1200 обозначает У установка, Э привод от электродвигателя, Ц центробежный, Н насос, коррозионно устойчивое исполнение, 5 группа диаметр обсадной колонны, для которой он предназначен , 125 подача насоса, куб.м сут , 1200 напор м. ЭЦН является основным узлом установки. В отличие от поршневых насосов, сообщающих напор перекачиваемой жидкости посредством возвратно-поступательных движений поршня, в центробежных насосах перекачиваемая жидкость получает напор на лопатках быстровращающегося рабочего колеса.
При этом происходит превращение кинетической энергии движущейся жидкости в потенциальную энергию давления. Поскольку ЭЦН есть центробежный насос, созданный для эксплуатации нефтяных скважин, это повлекло за собой ряд особенностей, присущих только этому классу насосов, а именно а насос должен иметь минимальные габариты, ограничиваемые диаметром скважин б насос должен иметь широкий диапазон производительностей и напоров в насос подвешивается в вертикальном положении и недоступен осмотру и обслуживанию.
Основными конструктивными элементами ЭЦН являются рабочее колесо, направляющий аппарат, вал, корпус, гидравлическая пята, уплотнения, подшипники. Эти детали необходимые компоненты любого центробежного насоса, присущи они и ЭЦН. Основными параметрами насоса являются подача, напор, высота всасывания, потребляемая мощность и коэффициент полезного действия КПД . Параметры насоса указывают в его паспорте при его работе на пресной воде. Под подачей Q понимают объем перекачиваемой жидкости, проходящей через напорный патрубок насоса в единицу времени.
Подача выражается в кубических метрах в сутки. Напор Н есть разность полной удельной энергии на выходе и входе в насос, выраженная в метрах столба жидкости. Рабочее колесо является основным рабочим органом насоса. Оно состоит из дисков переднего по ходу жидкости в виде кольца с отверстием большого диаметра в центре и заднего сплошного диска со ступицей втулкой в центре, через которую проходит вал. Диски расположены на некотором расстоянии один от другого, а между ними находятся лопатки, отогнутые назад по направлению вращения колеса.
Колеса ЭЦН изготавливают из легированного чугуна или полиамидной смолы. Направляющий аппарат предназначен для изменения потока жидкости и преобразования скоростной энергии в давление. Он состоит из двух неподвижных дисков с лопатками, напоминающими лопатки рабочего колеса, закрепленные неподвижно в корпусе насоса.
Рабочее колесо, собранное совместно с направляющим аппаратом, образует ступень насоса. Каждая ступень развивает напор 4 7 м. Учитывая, что глубина, с которой приходится поднимать нефть достигает 1,5 2 км и более, можно легко рассчитать потребное количество ступеней, образующих насос, достигающее 400 штук и более. Таким образом, электроцентробежный насос является многоступенчатым и, кроме того, секционным, так как в один корпус такое количество ступеней установить невозможно.
Вал предназначен для передачи вращения рабочим колесам и представляет собой цилиндрический стержень со шпоночным пазом для крепления рабочих колес. Со стороны протектора конец вала имеет шлицы. Длина и диаметр вала регламентируются габаритами насоса. Вал с укрепленными на нем колесами образуют ротор насоса. Вал ЭЦН работает в весьма жестких условиях, т.к. имеет при незначительном диаметре 17 25 мм значительную длину до 5000 мм и несет на себе большое количество рабочих колес до 300 . Материалом для валов являются легированные стали.
Опорами вала являются радиальные подшипники скольжения сверху и снизу. Каждый направляющий аппарат осуществляет кратковременную разгрузку осевых усилий в колесе посредством упора перемещающегося колеса в аппарат и скольжения его по текстолитовой шайбе. Нижняя опора вала перенесена в узел протектора. Такая конструкция позволяет передавать осевые силы равномерно на все направляющие аппараты.
На вал практически действует сила от собственного веса и сила осевого давления, достигающая у серийных насосов 400 Н разность сил со стороны нагнетания и всасывания. Часть осевой силы компенсируется гидравлической пятой, на которой вал подвешен вверху. Пята состоит из неподвижных и вращающихся колец. Ротор, собранный совместно с направляющими аппаратами, образует пакет ступеней, который после сборки вставляется в специальную трубу корпус. Диаметры корпуса современных насосов составляют 92, 103 и 114 мм, а длина зависит от числа собранных в нем ступеней.
Корпус сверху заканчивается резьбой, с помощью которой он присоединяется к колонне НКТ, и ловильной головкой, обеспечивающей захват насоса при его падении в скважину. Снизу корпус снабжен фильтром и присоединительными фланцами для соединения с очередной секцией или протектором. Иногда насосы соединяются со своими узлами с помощью быстросборных байонетных соединений. Уплотнения в ЭЦН представлены сальником, расположенным в нижней части насоса, состоящим из набора колец, выполненных из свинцовой ваты с графитом.
В связи с созданием новой гидрозащиты и функция сальника, которая сводится к предотвращению попадания механических примесей из насоса в протектор. Кроме того, соединяемые на резьбе части корпуса насоэJL жи ў А В T V к м ґ Ъ Ь n p ё є Њ Є к p r F H Ю а о р о р Р R T ъ ь 6 8 p љ ѕ А ґ Ъ Ь j l ў штштлтштлтштштштштштштштштштбЦбПтштштштш тштштштштПтштштштштштштштштштПтштштштштш тэцццц эX Z Љ Њ Ё Є И К ш ъ.