1.11.6. Установки погружных винтовых насосов зарубежного производства

Зарубежные фирмы выпускают разные модификации погружных винтовых насосов в зависимости от назначения, но рабочие органы практически во всех насосах одного и того же типа. Они состоят из резиновой обоймы и стального типа. Винт, как правило, имеет однозаходную спираль, обой­ма — двухза­ход­ную. Значительно реже встречаются насосы с двухзаходным винтом и трех­за­ход­ной обоймой.

Благодаря увеличению числа заходов рабочих органов соответственно уве­ли­чивается и производительность насоса, и напор при одной и той же длине обой­мы.

Фирма «Sigma Olomouc» (Чехия) выпускает одновинтовые погружные на­со­сы (рис. 1.188) для подъема воды из сква­жин. Насос вместе с погружным дви­га­телем на трубах спускайся в скважину под уровень жидкости. Насос снабжен обрат­ным шариковым клапаном.

Фирма «Robbins and Myers» (США) создала погружной одновинтовой на­сос для добычи нефти из скважин преимущественно с повышенным содер­жа­нием механических примесей. Приводом насоса служит погружной элект­род­ви­га­тель. Электроэнергия с поверхности подается по специальному кабелю.

В 1972 г. фирма «Нusky Oil Ltd.» (Kaнада) получила патент на насосную уста­новку для добычи из скважин вязкой нефти, преимущественно с меха­ни­чес­кими примесями. В каче­стве насоса в этой установке применен одновин­то­вой насос с одним рабочим органом, состоящим из резинометаллической обой­мы и стального винта. В состав всего погружного агрегата входят погружной дви­гатель, редуктор, компенсатор и насос. Ком­поновка составных частей уста­нов­ки такая же, как и в установ­ках, работающих в России. Отличие состоит лишь в том, что в установках фирмы «Husky Oil Ltd.» для снижения частоты вра­­щения вала насоса используется планетарный редуктор. Приме­нение ре­дук­то­ра позволяет получить оптимальную частоту вра­щения вала насоса в зави­си­мос­ти от рода откачиваемой жидко­сти. Такое устройство обеспечивает срав­ни­тель­но высокую из­носоустойчивость рабочих органов при откачке пластовой жид­­кости с большим содержанием механических примесей за счет значи­тель­но­го снижения частоты вращения.

Рис. 1.188. Скважинный одновинтовой насос фирмы «Sigma»

С помощью редуктора, встроенного в погружной агрегат и установленного меж­ду двигателем и компенсатором, частоту вращения вала насоса можно сни­зить с 3600 до 600 об/мин. Ком­пенсатор, установленный над редуктором, снаб­жен упругой диа­фрагмой и заполнен жидким маслом, которое служит смазкой для редуктора и электродвигателя.

Фирма «Pompes et Compresseurs MOINEAU» и Французский ин­ститут неф­ти разработали погружной винтовой насос для добы­чи нефти из скважин с мак­си­мальным давлением 80 кгс/см². Установка состоит из насоса, элект­род­ви­га­те­ля с протектором, кабеля и наземной системы электропитания двигателя. Насос вы­полнен в двух вариантах.

На рис. 1.189, а показан вариант насоса, в котором четыре одинаковых ра­бо­чих органа соединены последовательно, что по­зволяет получить общий на­пор насоса, равный сумме напоров, развиваемых каждым рабочим органом в отдель­ности. Подача насоса равна подаче отдельного рабочего органа.

На рис. 1.189, б показан вариант насоса, в котором два оди­наковых ра­бо­чих органа с правым направлением спирали вин­товой линии соединены между со­бой последовательно, а с дву­мя другими рабочими органами с левым нап­рав­ле­нием спирали, соединенными между собой также последовательно, сое­ди­не­ны параллельно. При такой схеме соединения рабочих органов по­дача и напор удваи­ваются по сравнению с подачей и напором каждого рабочего органа в от­дель­ности.

Приводом служит серийный погружной электродвигатель с частотой вра­ще­ния 2950 — 3500 об/мин, снабженный пре­образователем частоты, что обес­пе­чивает снижение частоты вра­щения вала насоса до 500 об/мин. Планируется вы­пуск таких на­сосов с частотой вращения вала насоса 700 и 1000 об/мин. Мак­си­мально возможная подача насо­са 400 м³/сут. таким образом мак­симальная по­дача отдельной ра­бочей пары 200 м³/сут. Попереч­ный габарит корпуса на­со­са в за­висимости от подачи 82—160 мм.

Фирма «REDA PUMP COMPANY» выпускает винтовые насосные уста­нов­ки, которые имеют погружной электродвига­тель, обеспечивающий привод вин­то­­вого насоса, редуктор с гибким приводом, предназначен­ный для уменьшения час­­тоты вращения электродвигателя и преобразования вращатель­но­го дви­же­ния ротора насоса в кон­центрическое вращение [9].

Рис. 1.189. Схемы насосов Р.С.М. (Франция):

а — последовательное расположение винтов; б— последовательно-параллельное соединение винтов

В редукторе используется планетарная редукционная систе­ма. Для восп­рия­тия осевой нагрузки насоса введена секция осевой опоры. Имеются ре­дук­то­ры с передаточными отношениями 4:1 и 16:1. Между погружным электрод­вига­те­­лем и редуктором установлен протектор для уплотнения и выравнивания дав­ле­­ния. Вследствие особых требований к электродвигателю и ре­дуктору, каж­дый из них содержит различные жидкости. Эти жидкости разделяются протек­то­ром и позволяют выровнять дав­ление со скважинным давлением. В случае неисп­равности в ре­дукторе или электродвигателе, загрязненная жидкость не про­ник­нет в другой компонент и не вызовет дальнейшего повреждения.

Для привода редуктора используется 4-полюсный погружной электрод­ви­га­тель. Выходная частота вращения электродвигателя составляет 1700 об/мни при 60 Гц. Применение 4-полюсного электродвигателя понижает сложность ре­дук­тора, требуя только одну понижающую ступень.

Выходная частота вращения системы с передаточным отно­шением 4:1 сос­тав­ляет 425 об/мин при 60 Гц. Установка может работать при частоте тока 30—70 Гц.

Фирмой REDA разработаны установки винтового насоса трех различных диа­метров:

Диаметр 4,2" — Спуск в обсадную колонну диаметром 5½" (140 мм).

Мощность приводного электродвигателя — 10—50 л.с.

- Первая установка установлена в августе 1996 года.

- С тех пор система установлена более чем в 20 скважинах.

- До сих пор самый продолжительный непрерывный период работы составлял 300 дней.

Диаметр 5,25" — Спуск в обсадную колонну диаметром 7" (178 мм).

Мощность приводного электродвигателя — 10—70 л.с.

- Первая установка запущена в работу в мае 1994 года.

- Системы установлены более чем в 40 скважинах.

- До сих пор самый продолжительный непрерывный период работы составлял 730 дней.

Диаметр 6,87" — Спуск в обсадную колонну диаметром 8⅝" (219 мм),

Мощность приводного электродвигателя — 80—100 л.с.

- Первая установка запушена в работу в сентябре 1997 года.

Также фирмой REDA выпускаются погружные винтовые установки с изв­ле­каемыми с помощью канатной техники рабочи­ми органами «винт — обой­ма». В данных установках погружной электродвигатель, кабель, протектор и ре­дуктор устанавливают­ся на эксплуатационную колонну. Винтовая пара уста­навлива­ется и извлекается при помощи одножильного каната. Это обес­печивает за­мену рабочих органов без использования агрегата для подземного ремонта скважин. Замену рабочих органов можно произвести с использованием луб­ри­ка­тора, постоянно контролируя давление в скважине.

В современной конструкции применяются НКТ4½" (114 мм), которые исполь­зуются в качестве лифтовой колонны внутри обсадной трубы диаметром 7" (178 мм). Имеется система с НКТ диаметром 3½" (89 мм), способная обес­пе­чить дебит до 500 барр/сутки.

На сегодняшний день практически все зарубежные фирмы проводят опыт­но-конструкторские и экспериментально-промыш­ленные работы по созданию установок ЭВН, однако ни одна из фирм не наладила до сих пор серийного производства УЭВН (полностью) из-за недостаточной работоспособности раз­рабатываемого оборудования.