3ФЕД

43. Особенности конструкции штанговых скважинных насосов для откачки вязких жидкостей.

Для отбора из скважин высоковязкой жидкости выпускаются стандартные насосы с двумя плунжерами по схеме. Поскольку в скважинах с вязкой жидкостью при ходе штанг вниз возникают значительные гидравлические сопротивления, вызывающие изгиб штанги, такая конструкция позволяет «утяжелить» колонну при ходе вниз. При движении вниз в межплунжерном пространстве вследствие разности площадей нижнего и верхнего плунжеров возникает разрежение и туда устремляется жидкость через нижний клапан 3. Верхний клапан 4 при этом закрыт давлением столба жидкости в НКТ. При ходе вверх жидкость, заполнившая межплунжерное пространство, вытесняется через клапан 4 и полый нагнетательный шток в НКТ.

Подача такого насоса определяется длиной хода и разностью площадей цилиндра 1 нижней насосной части (с плунжером 2) и цилиндра 7 верхней насосной части.

Схема насоса для откачки высоковязкой жидкости.

1, 2 – цилиндр и плунжер нижней насосной части; 3, 4 – всасывающий и нагнетательный клапаны; 5 – полый шток; 6, 7 цилиндр и плунжер верхней насосной части; 8 – автосцеп; 9 - штанги.

Вставной насос такого типа для откачки вязкой жидкости отличается по конструкции от невставного лишь наличием замкового узла, выполняемого в верхней части насоса вместо автосцепа.

44.Особенности конструкции штанговых скважинных насосов для откачки газированных жидкостей.

Для снижения вредного влияния свободного газа на работу скважинного штангового насоса в настоящее время используются следующие способы:

-увеличение давление на приеме насоса за счет его большего погружения под динамический уровень, что снижает количество свободного газа на приеме насоса;

-снижение коэффициента мертвого пространства за счет использования насосов специальной конструкции;

-увеличение коэффициента сепарации свободного газа у приема насоса благодаря использованию специальных глубинных устройств, называемых газовыми якорями или газовыми сепараторами и устанавливаемых, как правило, ниже всасывающего клапана насоса.

К якорю присоединяется заглушенная колпаком труба НКТ, а в приемное отверстие насоса ввинчивается внутренняя труба всасывания, выходящая в нижнюю (заглушенную) трубу НКТ. Через отверстия в якорь поступает пластовая жидкость с газом. Нефть с меньшей скоростью, чем всплывают пузырьки газа, движется вниз и в итоге поступает в насос через внутреннюю трубу всасывания, а газ, минуя насос, уходит в затрубное пространство.

Насос двухступенчатый (дифференцированный):

цилиндра с всасывающим клапаном, в верхней части цилиндра имеется направляющая полого штока, выполняющая роль уплотнения верхней камеры (ступени высокого давления);

плунжера с нагнетательным клапаном и полого полированного штока с дополнительным клапаном в верхней части штока. Шток соединяется с плунжером посредством переходника c боковыми отверстиями, соединяющими внутренние полости плунжера и штока с верхней камерой, образованной пространством между штоком и цилиндром.

Внутренние полости плунжера с нагнетательным клапаном, штоки с клапаном и верхняя камера создают ступень высокого давления. Подплунжерное пространство (нижняя камера) представляет собой ступень низкого давления.

Работа насоса:

при ходе плунжера вверх оба плунжерных клапана закрыты, всасывающий клапан открыт - в нижнюю камеру поступает скважинная жидкость;

при ходе плунжера вниз верхний плунжерный клапан остается закрытым, всасывающий клапан закрывается. Через открытый нижний плунжерный клапан жидкость поступает в верхнюю камеру;

при следующем ходе плунжера вверх нижний плунжерный клапан закрывается давлением жидкости за счет уменьшения объема верхней камеры;

при достижении в верхней камере давления, равного давлению столба жидкости в колонне НКТ, открывается верхний плунжерный клапан, и жидкость поступает в полость колонны НКТ. Одновременно через открытый всасывающий клапан жидкость поступает в нижнюю камеру.

45.Конструктивные особенности штанговых скважинных насосов для откачки абразивно-содержащих жидкостей.

Серьезно осложняющим работу СШНУ фактором является содержание в откачиваемой продукции механических примесей (песка). Такая продукция, попадая в глубинный насос, приводит к износу пары трения «цилиндрплунжер», клапанов, а в ряде случаев вызывает заклинивание плунжера в цилиндре и обрыв штанг. Кроме того, чрезмерное количество песка в продукции приводит к осаждению части его забое скважин, образованию песчаных пробок и снижению продуктивности.

1 – корпус-накопитель якоря; 2 – отверстия; 3 – труба; 4 – узел соединения якоря с насосом; 5 – всасывающий клапан насоса.

Методы борьбы с повышенным содержанием мехпримесей в пластовой жидкости: а) фильтр; б) песочный якорь.

46. Скважинные штанговые скважинные насосы с щелевым уплотнением пары плунжер-цилиндр. Группы посадки плунжера и области применения.

Насосы по способу уплотнения пары «плунжер-цилиндр» можно разделить на насосы с щелевым уплотнением и насосы с уплотнениями зазора.

При щелевом уплотнении происходит минимизация утечки в зазоре. Принцип работы уплотнений этого типа заключается в дросселировании давления в цилиндрических щелях.Чем меньше зазор, тем меньше утечка.

Уплотнение содержит притертые одно к другому и поджимаемые к уплотняемым поверхностям эксцентричные металлические кольца из антифрикционного материала, которые расположены в упругой обойме

Все насосы с металлическим плунжером и цилиндром имеют унифицированные детали. В зависимости от величины зазора между плунжером и цилиндром, выпускаются насосы пяти групп посадок (зазоров между плунжером и цилиндром насоса):

1 группа посадки — от 0 до 0,063 мм;2 группа посадки — от 0,025 до 0,078 мм;3 группа посадки — от 0,050 до 0,113 мм;4 группа посадки — от 0,075 до 0,138 мм;5 группа посадки — от 0,100 до 0,163 мм.

При оснащении скважины насосом группа посадки выбирается в зависимости от вязкости откачиваемой жидкости, содержания в ней песка, размера его частиц и т.д.

47. Оборудование устья при эксплуатации скважин ШСНУ.

1)Подвески устьевого штока ПСШ предназначены для соединения устьевого штока с приводом штангового скважинного насоса. Позволяют исследовать работу скважинного штангового насоса с помощью динамографа, а также регулировать установку плунжера в цилиндре насоса.

2)Штанговращатель — механическое приспособление, закрепляемое на устьевом штоке для медленного проворачивания колонны штанг и плунжера «на заворот» при каждом ходе головки балансира.

3)Штоки сальниковые устьевые ШСУ Предназначены для соединения колонны насосных штанг с канатной подвеской станка-качалки.

4)Сальники устьевые СУС предназначены для уплотнения сальникового штока скважин, эксплуатируемых штанговыми насосами.

5)Оборудование устьевое предназначено для герметизации устья и регулирования отбора нефти в период фонтанирования, при эксплуатации штанговыми скважинными насосами, а также для проведения различных работ.

1 – станция управления; 2 – балансир; 3 – головка балансира; 4 – стойка балансира; 5 – шатун; 6 – кривошип; 7 – редуктор;8 – приводной двигатель; 9 – тормоз;10 – противовесы (контргруз); 11 – металлическая рама; 12 – бетонный фундамент; 13 – канатная подвеска;14 – траверсы; 15 – полированный шток; 16 – устьевая арматура; 17

– колонна штанг; 18 – колонна НКТ; 19 – плунжер насоса; 20 – нагнетательный клапан (подвижный); 21 – всасывающий клапан (неподвижный); 22 – цилиндр насоса; 23 – хвостовик.

48.Экстримальные нагрузки, действующие на привод ШСНУ. Факторы оказывающие преимущественное влияние.

Максимальные и минимальные нагрузки в точке подвеса штанг:

Pmax Ршт Рж Рвиб Рин Рж.тр Рмех.тр

Pmin Ршт Рвиб Рин Рж.тр Рмех.тр

Ршт qiLigKарх ; где qi - масса 1-го метра штанг; Li - длина ступени штанг; i=1 и 2; Kарх 1 ж / ст - коэффициент Архимеда;

Рж ж Ндинg Рбуф Fнас ,

где Hдин - динамический уровень; Pбуф - буферное давление; Fнас - эффективные площади плунжеров рассматриваемого насоса.

2 n / 60 , где n – частота ходов в минуту;

шт / шт тр ;

где шт - деформация штанг; тр - деформация труб;

Факторы влияющие на экстримальную нагрузку:1)глубина спуска

2)диаметр плунжера

3)число двойных ходов(частота).

50.Насосные штанги, условия работы и требования к ним.

Насосные штанги, соединенные в штанговую колонну, передают возвратнопоступательное движение от ТПШ к плунжеру насоса.

Штанга представляет собой стальной стержень круглого сечения с высаженными концами. На концах штанги имеется участок квадратного сечения для захвата под ключ при свинчивании-развинчивании, и выполнена накаткой резьба. Штанги соединяются между собой муфтами. Предусматривается изготовление штанг номинальной длиной 8000 мм. Для подбора необходимой длины подвески колонны изготавливаются также укороченные штанги длиной 1000, 1200, 1500, 2000 и 3000 мм. Для соединения штанг одинаковых размеров выпускают соединительные муфты, а разных – переводные.

Условия работы насосных штанг:

1.Наличие статических и динамических нагрузок;

2)Наличие трения о стенки НКТ.

3)Коррозионное воздействие откачиваемой среды.

4)Наличие изгибающих моментов в наклонно-направленных скважинах.

51.Насосные штанги, основы расчета.

Основы расчета:

прив max амплит

берется привиденное напряжение так как при ходе вверх и вниз нагрузка различна

max Pmax / fштанг

амплит (Pmax Pmin ) / fштанг

Длина ступеней колонн подбирается так, чтоб наибольшие напряжения приведенных напряжений для верхних сечений ступеней были равны.

т.е. площадь поперечного сечения штанг по мере их спуска уменьшается.

52.Насосные штанги, конструкция, материалы и методы повышения прочностных характеристик.

Штанги и муфты изготавливаются из сталей следующих марок:-) для легких условий работы из стали 40, нормализованные; -) для средних