2.2. Оборудование скважынных штанговых насосных установок для добычи нефти

С точки зрения экономических возможностей СШНУ могут обеспечить высокий напор в ограниченном диапазоне подач от 5 до 50 м³/сут. В области подач от 1 до 40 м³/сут СШНУ имеет более высокий КПД по сравнению с другими способами добычи нефти и при подаче, равной 35 м³/сут, он может достигать мак­симального значения (37%). Таким образом, СШНУ хорошо приспособлена для работы в условиях малого и среднего дебита скважин. Однако, в некоторых случаях подача может достигать 200 м³/сут и глубины подвески насосов достигают 2500 м [15].

Независимо от конструкций основных узлов, для всех СШНУ характерны следующие особенности: 1) значительное удаление гидравлической части насоса от механической, т.е. плунжера с цилиндром от кривошипно-шатунного механизма; 2) вертикаль­ное расположение основных элементов установки; 3) малый поперечный (диаметральный) размер деталей, входящих в гид­равлическую (подземную) часть установки. Все это в свою оче­редь обусловливает следующие явления, неблагоприятные для работы СШНУ.

1. Суммарная деформация колонны штанг и насосно-компрессорных труб достигает значительных величин и соизмерима с длиной хода плунжера.

2. Закон движения точки подвеса штанг отличается от закона движения плунжера, фактическая длина хода плунжера на 200—500 мм меньше длины хода точки подвеса штанг. Поэтому при выборе режима работы установки стараются обеспечить макси­мальную длину хода плунжера.

3. Усилие в точке подвеса штанг постоянно направлено вниз и отличается при ходе вверх и вниз на 30—50%. Постоянство на­ правления нагрузки в точке подвеса штанг, обусловленное весом колонны штанг и столба жидкости под плунжером глубинного на­соса, обусловливает неравномерную загрузку приводного двигателя за время полного оборота кривошипа, т.е. за время одного цикла работы глубинного насоса, происходит подъем и опуска­ние штанг. При этом при ходе штанг вверх двигатель привода должен затратить дополнительную работу по подъему штанг — увеличению их потенциальной энергии. Полезная работа двига­теля при ходе вверх расходуется на подъем жидкости.

Для обеспечения хода штанг вниз не нужно совершать допол­нительной работы — колонна опускается вниз силой собственно­го веса, а приводной двигатель при этом работает вхолостую.

Для обеспечения равномерной нагрузки двигателя за время двойного хода и уменьшения его мощности привод СШНУ снаб­жают уравновешивающим устройством (в данном случае — гру­зы на правом плече балансира), назначение которого аккумули­ровать энергию, получаемую от приводного двигателя и штанг, при ходе плунжера вниз и отдавать ее при ходе штанг вверх.

2.2.1. Механические приводы скважинных штанговых насосных установок. Классификация, области применения Общая классификация приводов штангового скважинного насоса

Приводы штангового глубинного насоса могут быть класси­фицированы: 1) по роду используемой энергии в передаче; 2) по числу обслуживаемых одним приводом скважин; 3) по виду пер­вичного двигателя [8].

По роду используемой энергии различают приводы: механи­ческие, гидравлические и пневматические. В механическом при­воде глубинного насоса основные функции выполняют механи­ческие передачи, в качестве передаточного звена в гидравличес­ких приводах применяются жидкости, а в пневматических — воздух.

Наиболее распространенными являются механические при­воды штанговых насосов. Определенное применение имеют гид­равлические приводы насосов. Пневматические устройства в качестве привода глубинного насоса имели незначительное при­менение из-за многих существенных недостатков.

В механических и гидравлических приводах насосов пневма­тическое устройство применяется как уравновешивающая сис­тема. Любой вид привода штангового насоса имеет первичный двигатель, в качестве которого применяются электрические или тепловые двигатели: электрические двигатели питаются от про­мысловой электросети. Роль теплового двигателя в основном выполняют двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе, или газовые двигатели, работающие на про­мысловом газе.

В зависимости от числа обслуживаемых, скважин одним при­водом последние могут быть: индивидуальные или, так называе­мые на практике, групповые. В первом случае у каждой скважи­ны устанавливается свой индивидуальный привод с двигателем, а ведомое звено привода соединяется с колонной насосных штанг.

При наличии на промысле большого числа близко располо­женных друг от друга скважин с примерно одинаковой характе­ристикой и небольшой глубины (особенно малодебитных) эксп­луатация их раньше осуществлялась от одного привода, обслу­живающего от 2—4 до 40 и более скважин.

На рис. 2.3 представлена общая классификация приводов штанговых насосов [8].

Рис. 2.3. Общая классификация приводов штанговых насосов