В операциях по добыче нефти глубинное насосное оборудование для добычи нефти является основным оборудованием, открывающим подземный канал подачи сырой нефти в землю, а балочный типштанговый насос-штанговый насосБлагодаря своей исключительной надежности и высокой адаптивности к окружающей среде, устройство занимает важное место в различных типах оборудования для добычи нефти и стало одним из наиболее широко используемых. В состав рабочей системы этого устройства для добычи нефти входят насосный агрегат, насосная штанга иштанговый насосОни играют центральную роль. Все три системы тесно взаимодействуют, образуя систему «три насосных агрегата», которая участвует во всех этапах – от подземной добычи нефти до наземной транспортировки. Можно сказать, что уровень производительности этих трёх систем и эффективность их взаимодействия напрямую связаны с конечной производительностью нефтяной скважины и, одновременно, играют решающую роль в экономическом контроле затрат на добычу.
Theштанговый насос(также известный как глубинный насос) — это скважинный привод трёхнасосного оборудования. Он располагается на определённой глубине ниже динамического уровня жидкости в стволе скважины (обычно на 50–100 м ниже динамического уровня жидкости). Его работа основана на использовании мощности, передаваемой насосной штангой, для извлечения сырой нефти. Он является ключевым компонентом, определяющим фактическую производительность нефтяной скважины.
Ⅰ. Классификация：
Классификацияштанговый насосс В основе их лежит подземный метод установки, и они подразделяются на две основные категории: трубчатые и штанговые насосы. Они существенно различаются по конструкции, производительности и условиям применения и должны выбираться в соответствии с условиями нефтяной скважины.
1. Трубчатый насос: Цилиндр насоса трубчатого насоса соединен с насосно-компрессорной трубой с помощью резьбы, и вся конструкция спускается в скважину. Конструкция проста, диаметр насоса большой (обычно 56-114 мм), рабочий объем высокий (за один ход может достигать 50-200 л), а стоимость производства и обслуживания низкая. Его преимущество заключается в том, что он подходит для высокодебитных нефтяных скважин. В то же время, поскольку внутренняя стенка цилиндра насоса гладкая и канал потока свободен, он подходит для нефтяных скважин с большим количеством песка и меньшим количеством газа. Однако операция проверки насоса трубчатого насоса требует снятия всех нефтяных труб, а рабочий цикл длительный, поэтому он больше подходит для условий работы неглубоких нефтяных скважин, обеспечивая стабильную производительность и низкий уровень отказов.
2. Штанговый насос: корпус штангового насоса соединен с насосной штангой, которая опускается в скважину. Осмотр насоса можно выполнить без подключения выпускного трубопровода (рабочий цикл занимает всего 8-12 часов). Эффективность осмотра насоса высокая. Однако диаметр насоса небольшой, а производительность низкая. Он подходит для глубоких и сверхглубоких скважин с низкой производительностью и большой глубиной, а также для нефтяных скважин с сильным парафинообразованием, требующих частых осмотров.
Ⅱ. Принцип работы：
Рабочий процессштанговый насосРабота насоса основана на принципе «всасывания под отрицательным давлением и нагнетания под положительным давлением». Непрерывное извлечение сырой нефти достигается за счёт возвратно-поступательного движения поршня. Полный рабочий цикл (один ход) включает две фазы: всасывание и нагнетание.
1. Стадия всасывания: Когда насосный агрегат поднимает насосную штангу вверх, поршень синхронно поднимается, объем в цилиндре насоса увеличивается, давление уменьшается и образуется отрицательное давление. В это время скважинная сырая нефть под действием подземного давления открывает всасывающий клапан (запорный клапан) насоса, поступает в цилиндр насоса и завершает всасывание сырой нефти.
2. Стадия нагнетания: когда насосная штанга приводит поршень в движение вниз, поршень сжимает сырую нефть в цилиндре насоса, что приводит к повышению давления в цилиндре насоса, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан (плавающий клапан) открывается, и сырая нефть через нагнетательный клапан поступает в нефтепровод. Столб сырой нефти по нефтепроводу транспортируется вверх к земле.
В идеальном состоянии теоретическое смещениештанговый насосТеоретический объём Q можно рассчитать по формуле: Q = π × (D/2) × S × n × 60 (где D — диаметр насоса, S — ход поршня, n — ход поршня). Однако в реальных условиях добычи, под воздействием различных факторов, фактический объём жидкости в нефтяной скважине значительно ниже теоретического. Отношение этих двух величин называется «КПД насоса» (η = фактический объём жидкости/теоретический объём × 100%). КПД насоса — это основной показатель, используемый для измерения эффективности работы насоса.штанговый насос, а также является важным параметром оценки для управления добычей на нефтяных месторождениях.
Ⅲ. Факторы, влияющие на эффективность насоса:
Эффективность насосаштанговый насосНа эффективность работы насоса влияет множество факторов, таких как геологические условия, качество оборудования и рабочие параметры. Для повышения эффективности работы насоса необходимо принять целенаправленные меры. К наиболее распространенным факторам влияния относятся:
1. Геологические факторы: это основной внешний фактор, который влияет на эффективность насоса. Вынос песка из нефтяной скважины приводит к износу цилиндра и поршня насоса, что приводит к утечке; воздействие газа приводит к образованию «воздушной пробки» в цилиндре насоса, что снижает эффективный объем перекачки; парафин из нефтяной скважины забивает клапан насоса и проточный канал, увеличивая сопротивление перекачки; высокая вязкость сырой нефти снижает ее текучесть и затрудняет перекачку; коррозионная вода и газ в сырой нефти вызывают коррозию компонентов корпуса насоса и сокращают срок службы.
2. Качество изготовления и монтажа оборудования: зазор между цилиндром насоса и поршнем слишком большой, что приводит к утечке сырой нефти; износ или деформация уплотнительной поверхности клапана насоса ухудшают герметичность; наклон корпуса насоса во время монтажа увеличивает трение между поршнем и цилиндром насоса, что снижает КПД насоса.
3. Выбор рабочих параметров: ход слишком мал, что приведет к недостаточному объему единичной перекачки; ход слишком велик, что приведет к тому, что сырая нефть будет «слишком поздно всасываться» в цилиндр насоса, образуя «воздушный насос»; неправильная глубина подвески насоса (слишком малая не позволит насосу опуститься ниже уровня движущейся жидкости, а слишком большая увеличит нагрузку на насосную штангу) также повлияет на КПД насоса.
Справочные материалы：
[1] "Газовая промышленность" Том 43, Выпуск 5, 2023 "Применение и оптимизация штанговых насосов в глубоких скважинах сланцевой нефти"
[2] "Нефтяное машиностроение" 2022, Том 3, Выпуск 2, "Принцип работы и анализ моделирования поля потокаСштанговый насосддддххх.
[3] "Технология разработки нефтяных и газовых месторождений дддххх Том 8, Выпуск 3, 2023 "Исследования факторов влияния и мер по улучшениюСштанговый насосЭффективностьддддд
[4] "Нефтепромысловая химия" 2022, Том 39, Выпуск 2, "Механизм влияния геологических факторов нефтяных скважин на эффективностьСштанговый насосддддххх
[5] "Нефтегазовое машиностроение" Том 49, Выпуск 1, 2023 "Оптимизация рабочих параметров насосов и практика повышения эффективности насосов"