34. Установки гвинтових штангових насосів. Призначення, склад обладнання, область застосування, технічні показники.
По експлікаціі:5а- колонна головка, 6- трубна головка, 7-привентор,12-устьовий сальник, 13-затиск.
Установки гвинтових штангових насосів призначенні для відбору рідини з експлуатаційної колони.
Висока ефективність гвинтових насосів підтверджена при екслуатації свердловин з вязкою нафтою.
Слід надати перевагу в таких районах де експлуатація іншого обладнання мало ефектиана або зовсім не можлива. Це в основному відновиться до родовищ з важкими умовами експлуатації наприклад з вязкою нафтою, великим вмістом газу при високих тисках насичення, з низким коф. продуктивності. Також ефективно використовувати у викривлених свердловинах. ЕГН – пристасовані для перекачування пластової рідини с підвищеним вмістом механічних домішок (400 мг/л).
Установка складається с здвоєнного насоса, електро двигуна з гідрозахистом, трансформатора, станцій керування.
Насос складається із пускової кулачкової муфти (відцентрового типу), основи з привідним валом, сітчастих фільтрів, на прийомі насоса, робочих органів з лівими і правими двохзахідними обоймами і однозахідними гвинтами, двохесентрикових муфт, запобіжного клапана. Крок обойми в два рази більше ніж крок гвинта.
Принцип дії: гвинт і його обойма утворює по всій довжені ряд замкнутих порожнин, які при обертання гвинтів пересуваються від прийому насоса до його викиду. Гвинт створює складний планетарний рух. Вибір вузлів установки проводиться в такій послідовності, як і електровідцентрового насоса.
Область застосування:
- вертикальні свердловини;
- з пластовими рідинами високої вязкості підвищіним вмістом газу та механічних домішок.
Тех.показники: подача, тиск, потужність, частота обертання.
35. Умови роботи, діючі навантаження та особливості розрахунку насосних штанг в комплекті обладнання установки гвинтових штангових насосів.
В установках ГШН використовуються насосні штанги, які застосовуються і ШСНУ, але умови роботи штангової колони, яка приводить в обертання ротор гвинтів суттєво відрізняється від умов роботи в складі ШСНУ. На відміну від ШСНУ пружна колона штанг ГШНУ піддається дії не тільки повздовжніх деформацій за рахунок власної ваги і гідравлічного навантаження, але і деформації кручення.
Кут закручування верхнього перерізу штангової колони залежить від крутного моменту, довжини колони штанг, модуля зсуву матеріалу штанг і полярного моменту.
φ = Kφ∙M∙L/G∙Іp,
де Kφ – коефіцієнт, який враховує відхилення осі свердловини від вертикалі і тертя штанг в центраторах (5 – 10), якщо не враховувати тертя і вертикальність свердловини, то Kφ=1;
М – крутний момент насоса (в нижньому перерізі штанг);
L – довжина колони штанг;
G – модуль зсуву матеріалу штанг, G = 0,8 – 105 МПа;
Іp – полярний момент інерції перерізу, Іp = πd4/32;
d – діаметр штанг.
Верхній переріз колони штанг на початок роботи ГШНУ зазнає попередньої деформації кручення (10 – 30 обертів на всю довжину колони штанг) і знаходиться в пружно-деформованому стані, що обумовлює необхідність оснащення приводу ГШНУ гальмівним пристроєм та підвищені вимоги безпеки при демонтажі установки чи при підйомі устьового штока.
Деформація розтягу колон штанг і НКТ після виведення насоса на робочий режим враховується при початковому встановленні ротора відносно статора при монтажі установки. Розрахунок деформації колони НКТ та штанг ведеться аналогічно до розрахунку для відповідних елементів ШСНУ.
Розрахунок колони штанг на статичну міцність може вестися з метою:
- визначення необхідного діаметра d чи границі плинності σу матеріалу штанг;
- визначення коефіцієнта запасу міцності в заданих умовах експлуатації насоса;
- визначення граничної глибини спуску насоса.
Умова статичної міцності має вигляд:
де σекв – еквівалентні напруження в перерізі штанги;
σ – сумарні нормальні напруження.
Допустимий коефіцієнт запасу міцності при розрахунку колони штанг приймається рівним 1,3-1,5.