7. 4.Эксплуатация скважин установками винтовых насосов

Рабочий орган винтового насоса — однозаходный червячный винт, вращающийся в неподвижной обойме. Винт изготовлен из стали или титанового сплава; обойма резиновая в стальном корпусе. Внутренняя поверхность обоймы представляет двухзаходную винтовую поверхность, соответствующую однозаходному винту. Шаг винтовой поверхности Т_пв 2 раза больше шага винта t_B, то есть T_п=2t_B.Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковы, но повернуты относительно друг друга вокруг оси обоймы. Через расстояние вдоль оси, равное Т_п, эти сечения совпадают. Любое поперечное сечение винта есть круг диаметром D. Центры этих кругов лежат на винтовой линии. Ось винтовой линии является осью вращения всего винта. Расстояние, на котором центр поперечного сечения (круга) винта отстоит от его оси, называют эксцентриситетоме. Во время работы насоса винт совершает сложное движение. Винт вращается вокруг своей оси. Одновременно ось винта (ось винтовой линии) совершает планетарное движение в обратном направлении. Картина движения винта становится понятной, если представить себе неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением по окружности диаметром D = 4e, по которому катится шестерня диаметромd=2eпричем сама шестерня вокруг своей оси катится в обратном направлении. Винт и обойма по своей длине образуют ряд последовательных замкнутых полостей, так как гребень спирали винта по всей длине находится в непрерывном соприкосновении с обоймой. Эти полости при вращении винта передвигаются от приема насоса к его выкиду. Поскольку при вращении винт в осевом направлении не движется, то жидкость будет перемещаться вдоль оси на расстояние одного шага при повороте винта на один оборот. Площадь сечения, занятого откачиваемой жидкостью, при любом положении винта равна 4eD. Тогда теоретическая подача за один оборот

q_теор = 4еDT_п

минутная теоретическая подача

q_min = 4еDT_пn

и суточная фактическая подача

Q=1440 · 4еDT_пnα_п =5760еDT_пnα_п

где n— частота вращения вала, мин^-1;α_п— коэффициент подачи (объемный коэффициент полезного действия) насоса (α_п= 0,7—0,9). Коэффициентα_пучитывает утечки через линию соприкосновения гребня спирали винта с внутренней поверхностью обоймы, наличие газа в смеси, усадку жидкости. По принципу действия винтовой насос является объемным, а по способу сообщения энергии жидкости-ротационным. Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает использование двух уравновешенных винтов с правым 7 и левым 4 направлениями спирали (рис. 12.7). Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте 5, расположенной между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор 10, эксцентриковую пусковую муфту 9 и вал 8. Эксцентриковые муфты обеспечивают необходимое вращение винтов 4 и 7. Пусковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе его из строя, предотвращает движение винта в противоположную сторону при обесточивании двигателя или неправильном подключении кабеля. Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые приемные сетки 2, расположенные вверху верхнего и внизу нижнего винтов. Общий выход жидкости происходит в пространстве между винтами, дальше она проходит по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожухом насоса к многофункциональному предохранительному клапану 1 поршеньково-золотникового типа. Обойдя по сверлению предохранительный клапан, жидкость проходит в шламовую трубку и попадает в нкт. Предохранительный клапан пропускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ — при подъеме, а также перепускает жидкость из НКТ в затрубное пространство при остановках насоса, недостаточном притоке из пласта, содержании в жидкости большого количество газа, повышении устьевого давления выше регламентированной величины (объемный насос не может работать при закрытом выкиде). Шламовая труба представляет собой заглушенный сверху патрубок с боковыми отверстиями и предохраняет насос от попадания в него механических твердых частиц с поверхности и из откачиваемой жидкости при остановках. Шлам собирается между внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью шламовой трубы. Подбор насосов аналогичен подбору ЭЦН. В настоящее время разработаны установки типа УЭВНТ 5А на подачу 16-200 м³/сут при напоре 1200-900 м, гдеТозначает тихоходный двигатель (частота вращения 1500 мин^-1). Их подача меньше зависит от напора. Они оказались эффективными при работе на вязких жидкостях (до 6·10^-4м²/с) и расходном газосодержании на приеме до 0,5. Область применения их ограничена температурой до 30-70 °С. Вследствие теплового расширения это определяет различный натяг или зазор - посадку винта в обойме. Слабым звеном пока является резиновая обойма.