§ 9. Другие виды бесштанговых насосов, используемых при эксплуатации нефтяных скважин

К бесштанговым насосам также относятся винтовые, гидро­поршневые, вибрационные, днафрагменные, струйные.

Гидропоршневые насосные установки (рис. VIII.21) состоят из поршневого гидравлического двигателя и на­соса 13, устанавливаемого в нижней части труб 10, силового на­соса 4, расположенного на поверхности, емкости 2 для отстоя жидкости и сепаратора 6 для ее очистки. Насос 13, сбрасывае­мый в трубы 10, садится в седло 14, где уплотняется в посадоч­ном конусе 15 под воздействием струй рабочей жидкости, наг­нетаемой в скважину по центральному ряду труб 10. Золотнико­вое устройство направляет жидкость в пространство над или под поршнем двигателя и поэтому он совершает вертикальные воз­вратно-поступательные движения. Нефть из скважины, всасы-

Рис. VIII.21. Схема компонов­ки -оборудования гидропорш­невой насосной установки:

а — подъем насоса; б — работа насоса; / — трубопровод; 2 — емкость для рабочей жидкости: 3 — всасывающий трубопровод; 4 — силовой насос; 5 — манометр; 6 — сепаратор; 7 — выкидная линия; 8 — напорный трубопровод; 9 — оборудование устья скважины; 10 — 63-мм трубы; // — 102-мм трубы; 12 — обсадная колонна; 13 — гпдропоршиевой насос (сбра­сываемый); 14 — седло гияропорш-невого насоса; 15 — конус" "поса­дочный; 16 — обратный клапан; / — рабочая жидкость; // — добы­ваемая жидкость; /// — смесь от­работанной и добытой жидкостей

ваемая через обратный клапан 16, направляется в кольцевое пространство между внутренним 10 и наружным // рядами труб. В это же пространство из двигателя поступает отрабо­танная жидкость (нефть), т. е. по кольцевому пространству на поверхность поднимается одновременно добываемая рабочая жидкость.. При необходимости подъема насоса изменяется на­правление нагнетания рабочей жидкости — ее подают в кольце­вое пространство (рис. VIII.21).

Различают гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой

жидкости с рабочей и т. д. Такие насосы обеспечивают подъем жидкости с больших глубин (4000—4500 м) при к.п.д. до 0,6. Преимущество гидропоршневых насосов — возможность авто­матизации и дистанционного управления спуско-подъемных работ при замене насоса. Недостатки их связаны с необходи­мостью обустройства промысла громоздкой системой снабже­ния скважин рабочей жидкостью при тщательной ее очистке, которая требуется для успешной работы гидравлического дви­гателя.

Винтовые насосы развивают напор вследствие враще­ния металлического винта / (рис. VIII.22) в эластичной (рези­новой) обойме 2. При этом по их длине образуются замкнутые полости, заполненные откачиваемой жидкостью, передвигаю­щиеся от входа в насос к его выкиду, где жидкость выталки­вается в нагнетательную линию. Нарезка винта / однозаход-ная плавная с большим отношением длины витка к глубине его нарезки (15—30), а поверхность эластичной обоймы соот­ветствует поверхности двухзаходного винта с шагом, равным двойному шагу винта. Движение винта сложное: он враща­ется вокруг своей оси и по окружности *с радиусом, равным эксцентриситету е (см. рис. VIII.22). Для уравновешивания на­грузки предусмотрены два винта, вращающиеся в одну и ту же сторону, но имеющие разные (правое и левое) направле­ния спиралей, которые создают встречное движение потоков от двух приемов насосов к одному выкиду. Жидкость далее под­нимается в НКТ по кольцевому зазору между корпусом на­соса и его обоймой. Заполнение НКТ жидкостью при спуске на­соса и сброс ее в скважину во время подъема осуществляются с помощью специального клапана. Для привода насоса пред­назначен погружной электродвигатель (ПЭД) с уменьшенной частотой вращения, питающийся по кабелю от трасформатора и оборудованный гидрозащитой. Для контроля его работы слу­жит станция управления.

Винтовые насосы способны откачивать высоковязкие нефти, менее чувствительные к наличию газа в жидкости. Электро­винтовой насос (тихоходный) ЭВНТ5А-100-1000 имеет подачу 100 м³/сут при напоре 1000 м.

Рис. VIII.22. Схема элемента винт —обойма винтового насоса

Рис. VII 1.23. Схема струйного на- Рис. VIII.24. Схема вибрационного

СОСа .А-,,у; * Г= М V'- t- :\,i.".> ... НаСОСЭ: - г w»p\

Струйный насос (рис. VI 11.23) приводится в действие под влиянием напора рабочей жидкости (воды или нефти), нагнетаемой в НКТ /, соединенные с соплом 2. При прохожде­нии узкого сечения сопла струя перед диффузором 4 приобре­тает большую скорость и поэтому в каналах 3 снижается дав­ление. Эти каналы соединены через полость насоса 5 с подпа-керным пространством 6 и пластом, откуда пластовая жидкость всасывается в насос и смешивается в камере смешения с рабо­чей. Смесь жидкостей далее движется по кольцевому прост­ранству насоса и поднимается на поверхность по межтрубному пространству (насос спускают на двух концентрических рядах труб) под давлением нагнетаемой в НКТ рабочей жидкости. Насос не имеет движущихся частей, может откачивать высоко­вязкие жидкости и эксплуатироваться в осложненных условиях (высокие температуры пластовой жидкости, содержание зна­чительного количества свободного газа и песка в продукции и т. д.).

Вибрационный насос (рис. VIII.24) предназначен для подъема жидкости из скважин под воздействием упругих де­формаций жидкости и колонны труб, генерируемых вибрато­ром /. Последний состоит из эксцентрично насаженных на вал грузов, при вращении которых верхняя часть подъемных труб «?, подвешенных на пружинах 2, приводится в возвратно-по­ступательное движение. На каждой трубе установлен тарель­чатый клапан 4, открывающийся вверх. При вибрации колонны труб по периодическому закону инерционные силы жидкости совместно с силой тяжести приводят в движение клапаны. Если силы инерции, направленные вверх, превышают силы тяжести жидкости, то клапаны открываются и пропускают жидкость вверх, если же результирующая сила направлена вниз — кла­пан закрывается. Так происходит подъем продукции по трубе от клапана к клапану. Амплитуда колебаний обычно состав­ляет от 5 до 20 мм, а частота их — от 600 до 1200 в 1 мин.