5.7 Допоміжне обладнання штангових свердловинних насосних установок

5.7.1 Центратори та протектори

Як уже зазначалось, найбільші спрацювання колони НКТ і насосних штанг виникають при їх терті в похило-скерованих та викривлених свердловинах. Для захисту колон НКТ і насосних штанг від взаємного зносу в похило-скерованих свердловинах необхідно застосовувати центратори або протектори (рис. 5.1).

Центратори можуть виконуватися з поверхнями тертя кочення і ковзання. Центратори ковзання простіші у виготовленні, дешевші, довговічніші в роботі. Найновіші конструкції центраторів виготовляються комбінованими з стального корпуса і полімерної робочої оболонки або полімерних роликів. Гвинтові центратори ковзання в порівнянні з циліндричними мають менше гідравлічний опір. Конкретний тип центратора підбирається залежно від показників інтенсивності викривлення свердловини, розрахункових навантаження на штанги, в’язкості і інших властивостей видобутої рідини. При невеликих величинах зенітного кута достатньо використовувати центратори ковзання. При значних величинах зенітного кута на інтенсивно викривлених ділянках необхідно використовувати роликові центратори кочення, на інших ділянках – центратори ковзання.

В інтенсивно викривлених аварійних свердловинах необхідно комбінувати використання центраторів та інших запобіжних пристроїв. Центратори роликові встановлюються в інтервалі набору кривизни або коректування траєкторії свердловини, а в інших викривлених ділянках – центратори ковзання. Приклад виконання центраторів представлений на рис. 5.40.

Деякі центратори та протектори виконують таку ж роль скребків по чистці НКТ від парафіну та інших нашарувань. Вони повинні бути стійкими до зносу, ударів, змінам температури; хімічній дії нафти і пластової води; володіти низькою абразивністю до металу, створювати мінімальний гідравлічний опір, мати оптимальну вартість.

Центратор представляє собою конструкцію із чотирьох роликів, розміщених по довжині з’єднуючої муфти паралельно її осі та під кутом 45° між собою. Муфти виготовляють із сталей, які забезпечують рівноміцність колони штанг, а ролики із поліетилену. Випуск центраторів для штанг діаметром 16, 19 і 22 мм налагодила фірма «Oilfied Improvements».

Крім роликових центраторів фірма «Tellin» серійно випускає кулькові центратори, які рекомендується встановлювати на штанги в місцях дії найбільших згинаючих навантажень.

а б в

а – центратор – муфта з роликом; б – центратор – муфта ковзання; в – центратор скребка проміжний

Рисунок 5.40 – Конструкція центраторів

5.7.2 Амортизатори

Експлуатація установок ШСН пов’язана з виникненням вібраційних і пульсуючих навантажень, які різко посилюються в крайніх положеннях головки балансира. Для зменшення їх дії (гасіння пульсацій та ін.) застосовують амортизатори, які монтують як між головкою балансира і колоною штанг, так і в самій колоні. Конструктивно амортизатори виконані, як правило, у вигляді циліндричних корпусів, з гумовими або іншими пружними елементами. Схема свердловинного амортизатора, вмонтованого в колону насосних штанг представлена на рис. 5.41.

Амортизатор виконується у вигляді стакана 7 з отвором 3 в днищі 4. При цьому головка 9 верхньої штанги, зв’язаної зі стаканом 7 різьбовим з’єднанням, головка перевідника нижньої штанги 1 виконана ступінчастою. Стакан 7 встановлений днищем 4 на ступені меншого діаметра 2, а між ступінню більшого діаметра 6 і днищем 4 стакана розміщений пружний елемент 5.

Рисунок 5.41 – Свердловинний амортизатор

В процесі спуску колони насосних штанг стакан 7 забезпечує з’єднання двох штанг – верхньої і нижньої. Для регулювання зазору між двома з’єднувальними насосними штангами служить шайба 8. При ході колони насосних штанг вверх, коли має місце найбільше навантаження, спочатку зрушується верхня частина колони штанг до місця встановлення першого компенсатора. Далі у міру збільшення навантаження пройде стиснення пружного елемента 5, і тільки після цього почнеться рух наступної після компенсатора частини. Таким чином, в процесі роботи компенсатори, що встановлені в штанговій колоні через визначені інтервали, знижують інерційне навантаження на колону штанг, зменшуючи величину загального навантаження.

Існує і багато інших конструктивних схем амортизаторів, зокрема - амортизаторів, які використовують демпферувальні властивості канатів, які також знижують інерційну складову максимального навантаження. В цьому випадку канат необхідної довжини і діаметра вставляється в колону насосних штанг з допомогою спеціальних перевідників. Досвід показав, що використання двох-трьох вставок каната довжиною по 8 - 10 м чи однієї довжини 20 - 25 м достатньо для зниження динамічних навантажень на 15 - 25 %.