2765.Оборудование для добычи нефти и газа Часть 2

Для наглядности нагрузки, возникающие в нижнем сечении колонны штанг при работе различных скважинных насосов, све­ дены в табл. 7.23. Как показали расчеты, оптимальными для при­ менения являлись следующие конструктивные условия: услов­ ные диаметры насосных ступеней — 57 и 32 мм, диаметр штока — 28 мм. При расчетах давление нагнетания принималось равным 10 МПа, давление на приеме насоса — 2 МПа.

Естественно, что подачи всех рассматриваемых насосов были приняты одинаковыми.

Зависимости нагрузок, возникающих при работе скважинных штанговых насосов специальных конструкций, представлены на рис. 7.89.

Как уже указывалось, наличие коррозионно-активных веществ и механических примесей в откачиваемой пластовой жидкости приводит к быстрому выходу из строя скважинных насосов. От­ казы скважинных поршневых или плунжерных насосов проис­ ходят либо по причине сверхдопустимого износа рабочих орга­ нов, либо из-за прихвата (заклинивания) плунжера (поршня) в цилиндре.

Рассматривая возможности устранения нежелательного воз­ действия пластовой жидкости на рабочие органы скважинных насосов, было выявлено, что одним из самых перспективных видов защиты плунжерной пары является диафрагма.

Все виды диафрагм (плоские, трубчатые, гофрированные и пр.) скважинных насосов для добычи нефти при работе подвергают­ ся сложной нагрузке: это и перепад давления, необходимый для совершения рабочего хода, и перепад давления, возникающий при работе клапанов (как рабочих - в са сы в а ю ^ х и н« диаф - тельных, так и переливных), и изгиб некоторы у рагмы.

п

21 (Л)

Рис. 7.89. Зависимости нагрузок на шток скважинного насоса при ходе плунжера вверх и вниз:

/ — для насоса а\ 2 — для насоса б\ 3 — для насоса г; 4 — для насоса д

Анализ конструктивных элементов скважинных насосных ус­ тановок для добычи нефти при их эксплуатации в осложненных условиях позволил выбрать для конструирования несколько наи­ более рациональных схем скважинных диафрагменных насосов.

Схемы этих насосов представлены на рис. 7.90.

Штанговый скважинный диафрагменный насос невставного исполнения с неподвижными плунжерами и подвижными ци­ линдрами представлен на рис. 7.90, а.

Насос состоит из корпуса <?, в котором расположены плунжер 3 со штоком 7, цилиндр 5, всасывающий 9, нагнетательный 6, клапаны [7].

Защита зазора пары плунжер-цилиндр осуществляется путем заключения ее в замкнутый объем, заполненный жидкостью гид­ розащиты. Снизу этот объем ограничен гибкой диафрагмой 7, вы­ полненной в виде гофрированной трубки или баллона, сверху телескопическими цилиндрами 2, в зазоре, между которыми нахо­ дится тяжелая жидкость 4, разделяющая жидкость гидрозащиты и перекачиваемую среду. Насос имеет вставное исполнение.

При ходе плунжера 3 вниз, жидкость гидрозащиты, находя­ щаяся под ним, заполняет внутреннюю полость диафрагмы 7, которая увеличивается в объеме, в результате чего открывается

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Рис. 7.90. Конструктивные схемы штанговых диафрагменных насосов

нагнетательный клапан 6 и откачиваемая жидкость поступает в полость выше нагнетательного клапана б, где она занимает объем, высвобождаемый плунжером 3.

При ходе вверх, нагнетательный клапан 6 закрывается, пере­ качиваемая жидкость из верней части насоса под воздействием плунжера 3 поступает на поверхность. В это же время происхо­ дит забор перекачиваемой жидкости через всасывающий клапан 9 в нижнюю полость насоса, так как диафрагма 7 уменьшается в объеме.

Был также разработан насос, в котором верхняя часть плун­ жера защищена при помощи гофрированной трубки, одним кон­ цом прикрепляемой к штоку насоса, а другим к цилиндру. Рабо­ тает этот насос аналогично описанному выше.

На рис. 7.90, б представлен насос, предназначенный преиму­ щественно для беструбной эксплуатации с установкой в сква­ жине на пакере.

Насос состоит из цилиндра 6 и плунжера 5 с перепускным клапаном 4 верхней ступени цилиндра 8 и плунжера 7 нижней ступени, всасывающе-нагнетательной камеры 10, в которой рас­ положены всасывающий 12 и нагнетательный 9 клапаны и труб­ чатая диафрагма 11, компенсационной камеры 3 с диафрагмой 2.

Объем между диафрагмами 2 и 11 заполняется маслом. Насос спускается на штангах 1. В этом насосе подвижными являются цилиндры б и 8, а плунжеры 5 и 7 неподвижны.

Насос работает следующим образом. При ходе штанг 1 вниз происходит сжатие диафрагмы 11, так как увеличивается объем между цилиндром б и плунжером 7, куда через отверстия в плун­ жере поступает масло, а также происходит расширение диаф­ рагмы 2, в результате осуществляется забор пластовой жидкости через всасывающий клапан 12 во внутреннюю полость всасыва- юще-нагнетательной камеры 10 и вытеснение пластовой жидко­ сти, находящейся над клапанами 9, на поверхность. При ходе вниз, диафрагма 11 расширяется, пластовая жидкость, забран­ ная в предыдущем цикле в камеру всасывания-нагнетания 10, поступает через клапаны 9 в кольцевой зазор между обсадной колонной и насосом, где занимает объем, освобождаемый в ре­ зультате сжатия диафрагмы 2.

Кроме представленных в настоящей книге конструкций сква­ жинных штанговых насосов имеется огромное количество тех­ нических решений, направленных на решение проблемы эффек­ тивной эксплуатации штанговых насосных установок в ослож­ ненных условиях эксплуатации [7, 12, 17, 18, 24].

Стандартные скважинные штанговые насосы возвратно-по­ ступательного действия предназначены для добычи нефти из скважин при обводненности продукции скважин до 99%, тем­ пературе до 403 К <130 °С), содержании механических примесей до 1,3 г/л, содержании H2S и С 0 2 до 200 мг/л, минерализации воды до 200 мг/л и водородном показателе pH 4,0—8,0.

Скважинные штанговые насосы следует применять для эксп­ луатации скважин в умеренном и холодном климатических рай­ онах по ГОСТ 16350. Категория изделий — 5 по ГОСТ 15150.

Базовые типы насосов и обозначения конструкций должны соответствовать спецификации, приведенной в табл. 7.24.

Полное описание конструкции насоса включает:

—номинальный диаметр колонны НКТ, мм;

—тип насоса с указанием типа уплотнения плунжера и фик­ сирующего (якорного) устройства;

—условный диаметральный размер цилиндра насоса, мм;

—длину хода плунжера насоса в мм, уменьшенная в 100 раз;

—длину плунжера в мм, уменьшенная в 100 раз;

—группу посадки плунжера в цилиндре;

—исполнение насоса по стойкости к перекачиваемой среде.

Примеры обозначения насосов

Вставной насос с верхним расположением замковой опоры (якоря) гидравлического типа, дифференциальный для откачки сильногазированной жидкости с тонкостенным цилиндром и условными диаметрами плунжеров насоса 44 и 32 мм, с длиной хода плунжера 3500 мм, длиной плунжеров по 1200 мм, второй группы посадки, износостойкого исполнения для работы с ко­ лонной НКТ условным диаметром 73 мм будет обозначаться:

73-НВ1Д2Т-Г-44/32-35-12-2-И

Невставной (трубный) насос с ловителем всасывающего кла­ пана, толстостенным цилиндром, манжетным уплотнением плун­ жерной пары, условным диаметром 32 мм, длиной хода плунже­ ра 3000 мм, длиной плунжера 1500 мм, коррозионностойкого исполнения для работы с колонной НКТ условным диаметром 60 мм будет обозначаться:

60-НН 2Бм-32-30-15-К

При заказе насосов, указанных выше необходимы уточнения

вчасти:

1)материала и исполнения цилиндров;

2)материала и исполнения плунжера;

3)материала и исполнения клапанов;

4)использования одинарных или сдвоенных клапанов. Конструктивное исполнение насосов и их элементов пред­

ставлены ниже.

Насосы типа НВ1С — насосы вставные с верхним располо­ жением опоры и втулочным цилиндром (рис. 7.91).

Насосы типа НВ1Б — насосы вставные с верхним располо­ жением опоры и толстостенным цилиндром (рис. 7.92).

Насосы типа НВ2С — насосы вставные с нижним располо­ жением опоры и втулочным цилиндром (рис. 7.93).

Насосы типа НВ2Б — насосы вставные с нижним расположе­ нием опоры и толстостенным цилиндром (рис. 7.94).

я и т г о н э с 1э и —oi : H B U E I D I и и г п о ш ш ч о с о н — о ^H C I J U I O I и и н я ITЭ1 В1 ЭН J B H — 8 ! с !э ж н Л 1ш — / М э ж н Х 1Ш

M H H ir o a a d a u — р ^ H B J d i H O M — д !с1г г н и 1/ и п — р t d o u A — £ ! м о 1 Ш — z ! ю о о и н э и н э н к ш и Л и л о и с е — /

ОШН вии± эоэвн 16 L *эи<1

Г)>n

i

ГУ/7У УУУ УУЛГ\УУУ УУУУУУУУУ УУУУУУУУУ УУУУУУУУУ УУУУУУ УУ УУУ УУУ УУУУУУУУУ