2.6 Гідроприводні штангові насосні установки
На рис. 2.12 показані схеми гідроприводних насосних установок. Привідний циліндр 3 з поршнем кріпиться на фланці свердловини. До поршня під’єднаний устьовий шток, який проходить через сальник 1. На штоці підвішена колона штанг. В установці є система гідроприводу А, яка подає рідину поперемінно в робочу порожнину циліндра і у зрівноважувальний пневмогідроакумулятор 5.
Зрівноважувальний акумулятор у гідроприводі дозволяє створити рівномірне завантаження привідного електродвигуна і зменшувати споживану потужність. Насос системи гідроприводу подає робочу рідину під поршень, піднімаючи колону штанг.
Рисунок 2.12 – Схеми гідроприводних штангових насосних установок
Робоча рідина при цьому поступає на прийом насоса під напором із акумулятора, де підтримується постійний тиск. Тиск підтримується стисненим газом, який знаходиться над рівнем рідини в акумуляторі. В кінці ходу вверх елементи керування 4 установкою переключають систему гідроприводу на подачу робочої рідини із робочого циліндра в акумулятор. При цьому штанги, які опускаються тягнуть поршень 3 вниз і він створює тиск рідини в циліндрі, подаючи її на прийом силового насоса системи гідроприводу. Таким чином, насос працює з підпором і при подачі робочої рідини в акумулятор. Тиск рідини в акумуляторі підбирається в таких межах, щоб двигун працював з постійною потужністю при ході штанг вверх і вниз.
Для забезпечення стабільності роботи системи зрівноваження в схемі установки є компресор 7 для підтримання постійного тиску в акумуляторі і поповнення втрат газу. Втрати робочої рідини поповнюються допоміжним насосом 6.
Схема (рис. 2.12, б) для зрівноваження використовує вагу НКТ. Для цього на свердловині є зрівноважувальний циліндр 8, в якому на поршні 9 підвішені НКТ. Система гідроприводу подає рідину поперемінно в робочий і у зрівноважувальний циліндри, а вага штанг або НКТ створює підпір на прийомі насоса системи гідроприводу.
Застосування гідроприводу вимагає значно більшої уваги при обслуговуванні установок ніж балансирні верстати-качалки. Особливої уваги вимагають ущільнення рухомих частин і насос системи гідроприводу. Тому установки з гідроприводом, не дивлячись на малу металоємкість, не конкурентноздатні з балансирними верстатами-качалками малої потужності при довжинах ходу до 2,5 - 3,5 м.
Контрольні запитання
1 За якими ознаками класифікуються приводи ШСНУ?
2 Назвіть типи приводів ШСН.
3 Назвіть принципові відмінності аксіальних і дезаксі-альних балансирних приводів ШСН.
4 Перелічіть основні параметри індивідуальних приводів ШСН.
5 Опишіть особливості конструкцій основних типів індивідуальних приводів ШСН.
6 Які переваги і недоліки безбалансирних верстатів качалок?
7 Які переваги і недоліки гідроприводних штангових насосних установок?
3 Штангові свердловинні насоси
Штангові свердловинні насоси (ШСН) призначені для відкачування пластової рідини з обводненістю до 99 %, температурою до 130 0С та вмістом сірководню не більше 0,1 % по об’єму.
ШСН виготовляються різних конструктивних виконань. Загальною особливістю їхньої конструкції є те, що вони мають вертикальну плунжерну конструкцію з кульковими всмоктувальними і нагнітальними клапанами, циліндрами і плунжерами. Для ускладнених умов експлуатації (високий газовий фактор, наявність механічних домішок, високов`язка рідина) розроблені спеціальні насоси та пристрої (газові якорі, пісочні фільтри, тощо), якими комплектується насосна установка. Нестандартні види виконань ШСН, як правило, виготовляються за індивідуальними замовленнями і мають специфічне застосування. Для окремих типорозмірів насосів є багато варіантів і комбінації деталей.
Якщо насос і НКТ заповнені рідиною, то в момент, коли колона насосних штанг починає переміщатися вверх, нагнітальний клапан закривається.
При умові, що пластовий тиск більший від тиску в циліндрі, виникає перепад тисків, в результаті якого всмоктувальний клапан відкривається. При переміщенні плунжера вверх рідина, що знаходиться над плунжером, витісняється з циліндра, піднімається по колоні НКТ і подається в пункти збору продукції. Одночасно з процесом нагнітання рідина через відкритий всмоктувальний клапан заповнює циліндр.
Навантаження від ваги стовпа рідини, яка знаходиться в колоні НКТ, передаються на насосні штанги.
Коли плунжер досяг верхнього положення, циліндр насоса повністю або частково заповнюється рідиною. При переміщенні плунжера вниз нагнітальний клапан відкривається, всмоктувальний клапан під дією власної ваги і ваги стовпа рідини, що знаходиться над ним, закривається. Переміщаючись вниз устьовий шток занурюється в колону НКТ, яка заповнена рідиною, і витісняє відповідний йому об’єм у трубопроводі пункту збору. Навантаження від ваги рідини сприймається всмоктувальним клапаном і передається колоні НКТ.