- •5.5. Классификация скважинных штанговых насосных установок
- •5 .6. Оборудование скважинных штанговых насосных установок для добычи нефти
- •5.7. Механические приводы скважинных штанговых насосных установок. Классификация, области применения.
- •5.7.1. Общая классификация приводов штангового скважинного насоса
- •5.7.2. Общая классификация индивидуальных
- •5.8. Гидравлические и пневматические приводы скважинных штанговых насосных установок
- •5.9. Кинематика приводов скважинных штанговых насосных установок
- •5.10. Расчет давления на приеме и глубины спуска скважинного штангового насоса
- •Тема 6. Оборудование скважин бесштанговыми насосами
- •6.1. Эксплуатация скважин установками
- •Электрических погружных центробежных насосов (уэцн)
- •6.6.1. Принципиальная схема уэцн и её элементы
- •6.1.2. Характеристики погружных центробежных насосов
- •6.2. Основные требования к установкам. Основные типоразмеры
- •6.2.1. Конструкции ступеней насосов
- •6.3. Газосепараторы центробежных насосов для добычи нефти
- •6.4. Погружные электродвигатели и их гидрозащита
- •6.5. Особенности работы погружных центробежных электронасосов в нефтяных скважинах
- •6.5.1. Определение создаваемого давления (напора) погружным центробежным электронасосом
- •6.5.2. Методика определения давления на приеме погружного центробежного насоса
- •7. Установки винтовых и дифрагменных насосов
- •7.1. Погружные винтовые насосы
- •7.1.1 Основные положения
- •7.1.2. Двухвинтовой погружной насос
- •7.2. Установки с диафрагменными насосами
- •7.3. Установки электроприводных винтовых насосов для добычи нефти
- •7.3.1. Принцип действия винтовых насосов
- •7.3.2. Рабочие органы и конструкции винтовых насосов
- •Основные физико-механические показатели эластомера
- •7.3.3. Влияние зазора и натяга в рабочих органах
- •7.4. Установки электроприводных диафрагменных насосов для добычи нефти
- •7.5. Установки штанговых винтовых насосов для добычи нефти
- •7.5.1. Состав установки и её особенности
- •7.5.2. Классификация вшну
- •7.5.3. Скважинный штанговый винтовой насос
- •8. Установки гидроприводных скважинных насосов
- •8.1. Скважинные гидропоршневые насосные установки
- •8.1.1. Состав оборудования скважинных гидропоршневых насосных установок
- •8.2. Структура расчетов по подбору гидропоршневых насосов
- •8.2.1. Определение расхода рабочей жидкости
- •8.2.2. Определение силового давления
- •8.2.3. Определение мощности и коэффициента
- •8.3. Скважинные струйные насосные установки
- •8.3.1. Конструкции скважинных струйных насосов
- •8.4. Гидроимпульсные насосные установки
- •8.4.2. Теоретические основы работы гидротаранов и гидроимпульсных насосов
- •8.5. Вибрационные насосные установки
- •9. Классификация оборудования для подземного ремонта скважин. Лебедки, подъемники и агрегаты для подземного ремонта и освоения скважин.
- •9.1. Виды и классификация подземных работ в скважинах
- •Разновидности текущего ремонта скважин
- •Разновидности текущего ремонта скважин
- •9.1.1. Ремонт скважин
- •9.1.2. Основные положения
- •9.1.3. Виды ремонтов
- •9.2. Агрегаты, оборудование и инструмент
- •Глава 10 оборудование для сбора, подготовки и транспортировки продукции скважин
- •10.1. Общая схема системы сбора продукции скважин
- •7.2. Система сбора и подготовки газа и конденсата
- •7.3. Оборудование для замера дебита скважин
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
Факультет Электромеханики, мехатроники и технологических машин
Кафедра Нефтегазопромысловые и горные машины и оборудование
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине
“Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа”
(Часть 2)
для специальности 130602 “Машины и оборудование
нефтяных и газовых промыслов”
Составитель:
доцент, к.т.н. Кожевников С.Г.
Новочеркасск 2006
5.4. Штанговая скважинная насосная установка.
Области применения.
В основу способа эксплуатации скважин штанговыми насосами положено использование объемного насоса возвратно поступательного действия, спускаемого в скважину и приводимого в действие приводом, расположенным на поверхности. Привод и скважинный насос соединены вместе посредством механической связи. Весь этот комплекс оборудования называют скважинной штанговой насосной установкой (СШНУ).
Скважинная штанговая установка состоит из привода, устьевого оборудования, колонны насосных штанг, колонны насосно-компрессорных труб, скважинного насоса и вспомогательного подземного оборудования. В отдельных случаях какой-либо из элементов может отсутствовать, тогда его функцию выполняют другие элементы СШНУ.
Привод предназначен для преобразования энергии двигателя в механическую энергию колонны насосных штанг, движущихся возвратно-поступательно.
Колонна насосных штанг представляет собой стержень, состоящий из отдельных штанг, соединенных друг с другом резьбовыми соединениями. Колонна насосных штанг передает механическую энергию от привода к скважинному насосу.
Скважинный насос, как правило, плунжерный, преобразует механическую энергию движущихся штанг в энергию откачиваемой пластовой жидкости.
Колонна насосно-компрессорных труб служит каналом для подъем откачиваемой пластовой жидкости и обеспечивает удержание на весу цилиндра скважинного насоса.
Устьевое оборудование герметизирует внутреннюю полость колонны НКТ, ее соединения с нефтепромысловым коллектором, а также фиксирует верх колонны НКТ.
Вспомогательное подземное оборудование устанавливается в зависимости от особенностей каждой скважины. В комплект могут входить: якорь, фиксирующий низ колонны НКТ относительно эксплутационной колонны, газовые и песочные якоря или сепараторы для отделения из пластовой жидкости, поступающей на прием скважинного насоса, газа и песка, иногда кла-паны-отсекатели пласта.
В отдельных случаях колонна штанг может быть полой, и ее внутренняя полость используется в качестве канала для подъема пластовой жидкости. При этом колонна НКТ может отсутствовать, а цилиндр скважинного насоса фиксируется специальным якорем с пакером.
В большинстве СШНУ (рис. 5.5) в качестве привода применяют балансирные станки-качалки. Балансирный станок-качалка состоит из рамы 2, установленной на массивном фундаменте 1. На раме смонтированы стойка 9, на которой с помощью шарнира укреплен балансир 10, имеющий на одном конце головку 12, на другом — шарнир, соединяющий его с шатуном 7. Шатун соединен с кривошипом 5, укрепленном на выходном валу редуктора. Входной вал редуктора посредством клиноременной передачи соединен с электродвигателем 3. Головки балансира соединены с колонной штанг с помощью канатной подв ески 13.
Колонна насосных штанг соединяет канатную подвеску насоса с плунжером глубинного насоса. Колонна собирается из отдельных штанг 17. Штанги имеют длину от 6 до 10 м, диаметр от 12 до 25 мм и более, соединяются друг с другом посредством муфт 23. Полированный шток 14 имеет поверхность, обработанную по высокому классу чистоты, иногда ею называют первой или сальниковой штангой.
Колонна насосно-компрессорных труб служит для подъема пластовой жидкости на поверхность и соединяет устьевую арматуру с цилиндром глубинного насоса. Она составлена из труб 18длиной по 8 - 12 м, диаметром 48 - 114 мм, соединенных трубными муфтами 22. В верхней части колонны установлен устьевой сальник, герметизирующий насосно-компрессорные трубы. Через сальник пропущена полированная штанга. Оборудование устья скважины имеет отвод, по которому откачиваемая жидкость направляется в промысловую сеть.
Скважинный насос III представляет собой насос одностороннего действия. Он состоит из цилиндра 24, прикрепленного к колонне насосно-компрессорных труб, плунжера 25, соединенного с колонной штанг. Нагнетательный клапан 26 установлен на плунжере, а всасывающий 27 - в нижней части цилиндра.
Ниже насоса при необходимости устанавливается газовый IV или песочный якорь. В них газ и песок отделяются от пластовой жидкости. Газ направляется в затрубное пространство между насосно-компрессорной 18 и обсадной 16 колоннами (на фрагментах I—IV рисунка эксплуатационная колонна не показана), а песок осаждается в корпусе якоря.
При работе СШНУ энергия от электродвигателя передается через редуктор к кривошипно-шатунному механизму, преобразующему вращательное движение выходного вала редуктора через балансир в возвратно-поступательное движение колонны штанг. Связанный с колонной штанг плунжер также совершает возвратно-поступательное движение.
5.5. Классификация скважинных штанговых насосных установок
Различные геолого-технические условия применения скважинных штанговых насосных установок (СШНУ) привели к огромному количеству разработанных узлов и целых систем, составляющих указанную насосную установку. Классификация скважинных штанговых насосных установок представлена в виде морфологической матрицы на рис. 5.6.
Верхняя строка морфологической матрицы представляет наземный привод разных видов и модификаций. Так, в первом столбце (блоке) расположен механический балансирный станок-качалка с синусоидальным (или близким к нему) законом движения, во втором — механический безбалансирный станок-качалка с тем же законом движения выходного звена, в третьем — механический привод с трапецеидальным законом движения выходного звена, в четвертом — гидравлический привод с трапецеидальным законом движения, в пятом — пневматический с тем же законом движения. В остальных блоках (заполненных пунктиром) могут располагаться другие по виду основных рабочих органов или закону движения выходного звена (в данном случае — точки подвеса полированного штока) виды приводных частей штанговой скважинной насосной установки.
Вторая строка содержит структурные единицы оборудования герметизации устья. В первом столбце второй строки находится устьевой сальник со сплошным полированным штоком, во втором — с полым полированным штоком, в третьем — с заглубленным сальником, в четвертом — со скважинным сальниковым уплотнителем, в пятом — с использованием ленточных или реечных подвижных элементов. Другие виды уплотнений колонны насосных штанг на устье скважины могут быть представлены в остальных блоках данной строки.
В третьей строке расположены блоки, представляющие виды штанговых колонн. Первый вид — обычная стальная колонна штанг, отдельные элементы которой соединяются друг с другом с помощью резьбы, во втором блоке — комбинированная колонна штанг, включающая металлические и неметаллические штанги, в третьем блоке — непрерывные стальные эллипсообразные штанги, в четвертом — непрерывные стальные канатные штанги, в пятом — стальные ленточные штанги и т.д.
В четвертой строке расположены скважинные насосы. Плунжерные одноступенчатые насосы расположены в первом блоке, насосы для откачки высоковязких жидкостей расположены во втором блоке, в третьем — насосы для работы с сильно газированными жидкостями, в четвертом — насосы для откачки жидкости со значительным содержанием механических примесей и т.д.
Различные виды рабочих органов скважинных насосов представлены в пятой строке, в шестой строке размещены разные виды клапанных узлов насосов.
Представленная на рис. 5.6. морфологическая матрица может быть продолжена как по вертикали (вплоть до видов крепежных элементов и конструктивного исполнения их резьбы), так и по горизонтали в каждой строке. Причем, даже если на сегодняшний день какая-либо строка или столбец могут казаться заполненными, то из-за непрекращающегося научно-технического прогресса уже завтра в указанных столбцах и строках могут появиться десятки новых элементов и новых свободных ячеек.