Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Скважинные насосные установки для добычи нефти

..pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
26.25 Mб
Скачать

Вибрационные машины широко применяются в строительной промышленности, в бурении неглубоких скважин и в других областях техники. Установки вибрационных насосов отличаются простотой конструкции скважинного оборудования, отсутствием в нем трущихся или вращающихся рабочих пар, не­ большими габаритами и достаточно вы­ сокими значениями КПД.

Многоклапанный вибрационный глубинный насос предназначен для от­ качки жидкости из нефтяных скважин, обладает относительно малой метал­ лоемкостью оборудования и длитель­ ным межремонтным периодом сква­ жин при откачке жидкости, содержа­ щей механические примеси (песок). Многоклапанный вибрационный на­ сос разработан в Я)-х годах «ВолгоградНИПИнефть» и успешно прошел ис­ пытания на нефтепромыслах объедине­ ния «Эмбанефть».

Насосная установка (рис. 3.25) со­ стоит из механического вибратора с электроприводом /, устанавливаемого на устье скважины, пружины 2, колон­ ны насосно-компрессорных труб 3, об­ ратных клапанов 4 и центраторов 5.

Принцип действия вибрационного насоса

При Работе поверхностного вибра­ тора колонна труб совершает возврат­ но-поступательное движение в верти-

Рис- 3.25. Схема многоклапанного вибрационного глубинного насоса

кальном направлении. Если ускорение, сообщаемое трубам и заполняющей их жидкости, достаточно велико, то да некоторых участках пути сила инерции жидкости превышает сумму сил тя­ жести и трения. Равнодействующая всех сил, приложенных к жидкости, будет направлена вверх, и жидкость начнет переме­ щаться относительно труб, поднимаясь на поверхность. Расчет­ ная подача установки колеблется в пределах 2—150 м3/сут.

Технические характеристики

 

вибрационного насоса

 

Подача установки м3/сут

2—150

Частота колебаний,

 

цикл/мин..............................................................................................

600—1100

Амплитуда колебаний, м м ........................................................................

3—8

Максимальное усилие,

 

развиваемое генератором вибрации

 

при 1000 цикл/мин., к г...............................................................................

800

Предельная глубина спуска насоса

 

на трубах марки Д с высаженными

 

концами, м ......................................................................................................

600

ЛИТЕРАТУРА

1.Ивановский В.Н. Научные основы создания и эксплуатации сква­ жинных насосных установок для добычи нефти в осложненных условиях из мало- и среднедебитных скважин. Диссертация на соискание ученой степени д-ра техн. наук. — М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999.

2.Нефтегазовая вертикаль. №2, 2002.

3.Международный каталог-справочник. Установки погружных цен­ тробежных насосов для добычи нефти/Под ред. акад. РАЕН В.Ю. Алекперова и акад. РИА В.Я. Кершенбаума. — М.: Нефть и газ, 1998. - 611 с.

4.Каталог ОАО «Новомет». — Пермь: ОАО «Новомет», 2001.

5.Каталог ОАО «АЛНАС». — Альметьевск: ОАО «АЛНАС», 2001.

6.Каталог ОАО «ЛЕМАЗ». — М.: Международный выставочный центр, 2001.

7.Каталог ОАО «Борец». — М.: ОАО «Борец», 2001.

8.Каталог фирмы REDA. — М.: Международный выставочный центр, 2001.

9.Каталог Нефтяной электронной компании. — Пермь, 2001.

10.Каталог ОАО «Электон». — М.: Международный выставочный центр, 2002.

11.Материалы VIII Всероссийской технической конференции «Про­ изводство и эксплуатация УЭЦН». — Альметьевск, 1998.

12. Дарищев В.И., Ивановский Н.Ф., Ивановский В.Н. и др. Комплекс работ по исследованию и снижению самопроизвольных расчле­ нений (PC-отказов) скважинных насосных установок. — М.: ВНИИОЭНГ, 2000, 84 с.

13.Каталог ООО «Привод — ПЗУ». Пермь, 2001.

14.Каталог фирмы «КБ Нефтемаш». — М.: Международный выста­ вочный центр, 2001.

15.Чичеров Л .Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. — М.: Недра, 1984, 308 с.

16.Ивановский В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа,

ц 1 _ м.; Нефть и газ, 2002. — 768 с.

17. Pamoe А.М., Хейфец Я.С. Одновинтовые скважинные насосы в

Советском Союзе и за рубежом. — М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. - 56 с.

18.Балденко Д.Ф., Зорин В.Н. Исследование влияния зазора и натяга в рабочих органах одновинтового насоса на его характеристику. — М.: ВНИИОЭНГ, РНТЖ «Машины и нефтяное оборудование», 1968, N°8.

19.Установки винтовых и диафрагменных насосов для добычи нефти. Каталог. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988.

20.Совершенствование техники и технологии добычи нефти в НГДУ «Покачевнефть». — М.: Нефть и газ, 1993. — 354 с.

21.Патент ФРГ N° 1095123, НКИ 59а.

22.Каталог Pleuger Erdoltauchpumpe фирмы Pleuger Underwasserpumpe GmbH-BRD, 1976.

23. Говберг А.С. О применении погружных диафрагменных насо­

сов для эксплуатации малодебитных нефтяных скважин. — М.: ВНИИОЭНГ, 1987, О.И. Серия Машины и нефтяное оборудова­ ние. Вып. 13 (83).

24.Каталог Ижевского электромеханического завода. — Ижевск, 2001.

25.Аливердизаде К.С. Приводы штангового глубинного насоса. — М.: Недра, 1973. — 193 с.

26.Аливердизаде К.С. Балансирные индивидуальные приводы глуби­ нонасосной установки. Азнефтеиздат, 1951 г.

27.Аливердизаде К.С. Влияние кинематики балансирного привода глу­ бинного насоса на величины динамических усилий в штангах. Труды АзИНМАШа. Вып. 1, Азнефтеиздат, 1956 г.

28. Адонин А.Н. Добыча нефти штанговыми насосами. — М.: Недра.

1979 г.

29.Касьянов В.М. Аналитический метод контроля работы глубин­ ных штанговых насосов. — М.: ВНИИОЭНГ, 1973 г.

30.Касьянов В.М. Расчет глубинных величин по данным наземных измерений (для штанговых насосов с балансирным приводом). — М. 1986 г.

31.Касьянов В.М., Муленко В.В. Расчет динамограмм штанговой на­ сосной установки с балансирным приводом. — М., 1987 г.

32.Снарев Л.И., Папировский В.Л., Пушкин В.Ю. Анализ состояния станков качалок методами вибродиагностики. — М.: ВНИИОЭНГ №5, 1995 г.

33.Трахтман Г.И. Состояние штанговой глубинонасосной эксплу­ атации нефтяных скважин за рубежом. Сер. Нефтепромысло­ вое дело. - М.: ВНИИОЭНГ, 1976 г.

34.Ваттметрограммы. Методические указания по использованию ваттметрограмм для диагностики и уравновешивания ШГНУ. — Тюмень: СибНИИНП, 1993 г.

35.Gibbs S.I. and Neely А.В. Computer Diagnosis of Down Hole

Conditions in Sucker Rod Pumping Wells. Journal of Petroleum Technology. Januar 1966.

36.Белое И.Г. Исследование работы глубинных насосов динамог­ рафом. Диссер. канд. техн. наук. — Баку, 1963 г.

37.Багиров М.М. Исследование штанговой глубинонасосной уста­ новки обычного типа и с амортизатором в точке подвеса штанг. Диссер. канд. техн. наук. — Баку, 1971 г.

38.Лепехин Ю.Н. Совершенствование расчетных методов оценки надежности штанг с целью улучшения компоновок штанговых колонн, работающих в наклонно направленных скважинах. Диссер. к.т.н. — М., 1997 г.

39.Пирвердян А.М. Вопросы гидромеханики техники нефтедобы­ чи. Диссер. доктр. техн. наук. — Баку, 1971 г.

40.Руководство по эксплуатации скважин штанговыми насосами. Ч. 1. — Альметьевск, 1992 г.

41.Архипов К.И., Попов В.И., Попов И.В. Справочник по станкамкачалкам. — Альметьевск, 2000 г.

42.Инструкция по эксплуатации глубинонасосных скважин. — Аль­ метьевск, 1970 г.

43.Муравьев В.М. Эксплоатация нефтяных скважин. — Ленинград:

ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1947 г.

44.Совершенствование техники и технологии добычи нефти в НГДУ «Покачевнефть»/Сб. трудов под. ред. В.Н. Ивановского и В.И. Даришева. — М.: Нефть и газ, 1993 г.

45.Андреев В.В., Уразаков К.Р., Далимов В.У. Справочник по добы­

че нефти. — Уфа, 2001 г.

46.Кушеков А.У , Ермеков М.М., Ажикенов Н.С. Скважинные на­

сосные установки. Книга 1. Штанговые скважинные насосные установки с механическим приводом. — Алматы: Эверо, 2001 г.

47.Кушеков А.У., Ермеков М.М., Ажикенов Н.С. Скважинные на­

сосные установки. Книга 2. Длинноходовые скважинные на­ сосные установки. — Алматы: Эверо, 2001 г.

48.Аливердизаде КС . Вопросы механики и техники длиноходового

режима откачки при штанговом глубинонасосном способе до­ быче нефти. — Баку, 1958 г.

49.Мухаметзянов А.К., Чернышов И.Н., Липерт А.И. Добыча нефти

штанговыми насосами. — М.: Недра, 1993 г.

50.Молчанов А.Г., Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и ме­

ханизмы. — М.: Недра, 1976 г.

51.Чичеров Л.Г., Молчанов Г.В., Рабинович А.М. и др. Расчет и кон­

струирование нефтепромыслового оборудования. — М.: Недра, 1987 г.

52.Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. — М.:

Недра, 1983 г.

53.ГОСТ-Р 51896-2002. Скважинные штанговые насосы. Общие технические требования.

54.Spec. 11 АХ API. Well Rod Pumps.

55.Захаров Б.С., Богомольный Е.И., Драчук В.Р., Шариков Г.Н. Мо­ дернизация штанговых насосов. Нефтяное хозяйство. 8. 2000.

С. 59 -66 .

56.ГОСТ 13877-87. Насосные штанги. Общие требования.

57.Добыча нефти глубинными штанговыми насосами. S&B GmbH, Viena, Austria.

58.Corod Manufacturing Ltd. Catalog. Canada, 1997.

59.Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. Мо­

нография — М:. Недра, 2000, 476 с.

60.Пчелинцев Ю.Н. Эксплуатация часторемонтируемых наклонно

направленных скважин. Научно-производственное издание — М.: ВНИИОЭНГ, 2000, 451 с.

61.Уразаков К.Р. и др. Нефтепромысловое оборудование для кус­

товых скважин. — М.: Недра, 1999, 268 с.

62.Каталог фирмы Baker Hughes (США).

63.Каталог фирмы Griffin (Канада).

64.Каталог фирмы Kudu (Канада).

65.Каталог фирмы R&M (США).

66.Каталог фирмы Netzsch (ФРГ).

67.Каталог фирмы Schoeller — Bleckmann (Австрия).

68.БалденкоД.Ф., Балденко ФД., ВласовА.В., Хабецкая ВА, Шардаков М.В.

Параметрический ряд многозаходных скважинных винтовых насо­ сов. НТЖ Нефтепромысловое дело. — М.: ВНИИОЭНГ, 2001, №8.

69.Казак А.С., Росин И.И., Чичеров Л.Г. Погружные бесштанговые

насосы для добычи нефти. — М.: Недра, 1973, 230 с.

70.Дарищев В.И., Ивановский В.Н., Мерициди И.А. и др. Состояние

и перспективы разработки и применения бесштанговых насос­ ных установок в СССР и за рубежом. Обзорная информация, вып. 6. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989, 52 с.

71.Розанцев В.Р. Особенности конструкции и эксплуатации ус­

тановок гидропоршневых насосов для добычи нефти. О.И., вып. 5. - М.: ВНИИОЭНГ, 1987, 50 с.

72.Яремийчук Р.С., Кифор Б.М., Лотовский В.Н. и др. Примене­

ние струйных аппаратов при освоении скважин. О.И. — М.: ВНИИОЭНГ, 1988, 55 с.

73.Зайцев Ю.В., Чичеров Л.Г., Ивановский В.Н. и др. Гидроштан­

говые насосные установки для добычи нефти. О.И. — М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1987, 50 с.

74.Дарищев В.И. Состояние и перспективы разработки и внедре­

ния насосных установок для добычи нефти из наклонных скважин. О.И. — М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1990, 30 с.

СОДЕРЖ АН ИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................

3

Классификация скважинных насосных установок

 

для добычи нефти..............................................................................................

7

ГЛАВА I. УСТАНОВКИ СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ

 

С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ................................................................................

13

1.1. Скважинные центробежные насосы......................................................

13

1.1.1. Осевые опоры и радиальные подшипники вала насоса.......

18

1.1.2. Погружные центробежные насосы зарубежных фирм

66

1.2. Газосепараторы центробежных насосов для добычи нефти........

101

1.3. Погружные электродвигатели и их гидрозащита.............................

113^

1.4. Система токоподвода установофк Э Ц Н ...............................................

148

1.4.1. Устройства управления и защиты................................................

149

1.4.2. Комплектные устройства зарубежных ф ирм ............................

177

1.4.3. Оборудование для регулировки частоты вращения валов

 

погружных двигателей..................................................................................

183

1.4.4. Оборудование для диагностики УЭЦН.......................................

191

1.4.5. Трансформаторы для УЭЦН ..........................................................

205

1.4.6. Кабельные линии установок Э Ц Н ..............................................

213

1.4.6.1. Выбор конструкций кабелей

 

для кабельных линий УЭЦН...............................................................

254

1.4.6.2. Технологическое и вспомогательное оборудование

 

для эксплуатации кабельных линий.................................................

257

1.4.6.3. Приборы и устройства контроля состояния изоля­

 

ции кабельных линий и кабелей установок УЭЦ Н ....................

260

1.5. Оборудование устья скважины и вспомогательное оборудо­

 

вание для эксплуатации У ЭЦ Н ......................................................................

262

1.5.1. Оборудование устья скважины для экксплуатации

 

УЭЦН.................................................................................................................

262

1.5.2. Узлы вывода кабеля через устьевую арматуру скважины....

263

1.5.3. Пункты подключения кабельных линий...................................

269

1.5.4. Приспособления для подвески и направления кабеля

 

при спуско-подъемных операциях..........................................................

270

1.5.5. Установки для намотки и размотки кабелей

 

(кабельных линий)........................................................................................

271

1.5.6. Оборудование для монтажа и заправки маслом узлов

 

УЭЦН на устье скважин.............................................................................

276

1.6. Основные направления усовершенствования установок

 

погружных центробежных насосов................................................................

280

1.7. Конструктивные особенности деталей установок центро­

 

бежных насосов и материалы для их изготовления................................

294

1.8. Подбор оборудования и выбор узлов установки ЭЦН

 

по условиям добычи нефти из скважины...................................................

309

1.8.1. Основные положения методики подбора УЭЦН

 

к нефтяной скважине...........................................................................

310

1.8.2. Алгоритм «ручного» подбора УЭЦН к скважине.............

313

1.8.3. Алгоритм «машинного» подбора УЭЦН к скважине.....

328

1.8.4. Сравнение экономических показателей вариантов

 

установки ЭЦН .......................................................................................

338

1.9. Обслуживание и ремонт установок погружных центробежных

 

насосов....................................................................................................................

339

1.10. Охрана труда при эксплуатации установок скважинных

 

центробежных насосов......................................................................................

354

1.11. Установки электроприводных винтовых насосов для добычи

 

нефти.......................................................................................................................

355

1.11.1. Принцип действия винтовых насосов......................................

357

1.11.2. Рабочие органы и конструкции винтовых насосов.............

361

1.11.3. Влияние зазора и натяга в рабочих органах винтового

 

насоса на его характеристики...................................................................

370

1.11.4. Рабочие характеристики винтовых насосов..>........................

379

1.11.5. Погружные электродвигатели для винтовых насосов........

385

1.11.6. Установки погружных винтовых насосов зарубежного

 

производства...................................................................................................

389

1.12. Установки электроприводных диафрагменных насосов для

 

добычи нефти.......................................................................................................

393

ГЛАВА II. ШТАНГОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ НАСОСНЫЕ

 

УСТАНОВКИ.............................................................................................

417

2.1. Штанговая скважинная насосная установка. Области

 

применения............................................................................................................

417

2.1.1. Классификация скважинных штанговых насосных

 

установок.........................................................................................................

420

2.2. Оборудование скважинных штанговых насосных установок

 

для добычи нефти...............................................................................................

423

2.2.1. Механические приводы скважинных штанговых насос­

 

ных установок. Классификация, области применения....................

424

2.2.1.1. Балансирные станки-качалки..............................................

438

2.2.1.2. Станки-качалки с фигурным балансиром.......................

481

2.2.1.3. Безбалансирные станки-качалки........................................

485

2.2.2. Редукторы механических приводов скважинных штан­

 

говых насосных установок.........................................................................

486

2.2.3. Гидравлические и пневматические приводы скважинных

 

штанговых насосных установок..............................................................

495

2.2.4. Конструктивные особенности длинноходовых скважин­

 

ных насосных установок.............................................................................

500

2.2.5. Оборудование устья скважины при эксплуатации

 

СШ Н У ..............................................................................................................

511

2.2.6. Силы, действующие в точке подвеса штанг...........................

5J9

2.2.7. Уравновешивание балансирных станков-качалок.................

520

2.2.7.1. Определение усилий в шатуне при различных спо­

 

собах уравновешивания........................................................................

525

22.1.2.Определение тангенциальных усилий на пальце

кривошипа................................................................................................

529

2.2.8. Кинематика приводов скважинных штанговых насосных

 

установок..........................................................................................................

531

2.2.8.1. Кинематическая зависимость между длиной хода

 

точки подвеса штанг и размерами балансирного привода......

539

2.2.8.2. Выбор рациональных значений отношений длин

 

звеньев........................................................................................................

546

2.2.8.3. Влияние взаимного расположения узлов балансир­

 

ного привода на его габариты и вес.................................................

548

2.2.9. Методика расчета и подбора штанговых скважинных

 

насосных установок......................................................................................

552

2.2.10. Исследование скважин. Классификация неисправностей

 

в работе СШНУ. Динамометрирование.................................................

562

2.2.11. Скважинные штанговые насосы — основные виды

 

и области применения ................................................................................

590

2.2.11.1. Цилиндры скважинных штанговых насосов................

629

2.2.11.2. Плунжеры скважинных штанговых насосов................

637

2.2.11.3. Клапаны скважинных штанговых насосов....................

643

2.2.11.4. Замковые опоры, уплотнительные элементы,

 

автосцепы, сливные устройства и штоки скважинных

 

штанговых насосов.................................................................................

646

2.2.11.5. Общие требования к скважинным штанговым

 

насосам.......................................................................................................

653

2.2.12. Насосные штанги............................................................................

656

2.2.13. Вспомогательное оборудование скважинных штанговых

 

насосных установок: скребки, центраторы, скважинные доза­

 

торы, штанговые амортизаторы, газосепараторы..............................

683

2.2.14. Станции управления работой скважинных штанговых

 

насосных установок......................................................................................

695