В чём разница между балочным и стержневым насосом?

Введение

В мировой нефтегазовой отрасли системы искусственного подъема играют важнейшую роль в поддержании добычи нефти после снижения пластового давления. Среди всех технологий искусственного подъема выделяют такие термины, как «балочный насос» и другие.Штоковый насосИх часто упоминают вместе. Однако многие международные покупатели, дистрибьюторы и даже начинающие инженеры-нефтяники часто путают эти два понятия.

К числу часто задаваемых вопросов относятся:

• Балансный насос — это то же самое, что и стержневой насос?

• Какая система искусственного подъема нефти лучше подходит для зрелых нефтяных месторождений?

• В чём преимущества штангового насоса по сравнению с другими методами подъёма грузов?

• Как выбрать подходящий штанговый насос для моей нефтяной скважины?

В действительности, балочный и стержневой насосы тесно связаны, но это не совсем одно и то же.

Под «насосом с лучевым насосом» обычно подразумевается наземный насосный агрегат — большой «кивающий осёл», видимый над землёй.

Под штанговым насосом обычно подразумевается вся система искусственного подъема жидкости в скважине, включающая в себя штанги, плунжер, ствол, подвижный клапан и стационарный клапан.

Понимание этого различия чрезвычайно важно для:

• закупочные группы для нефтедобывающей промышленности

• Дистрибьюторы систем искусственного подъема

• Подрядчики EPC

• компании, предоставляющие услуги для нефтедобывающей отрасли

• Покупатели OEM-продукции

• Международные импортеры

В данной статье представлено подробное техническое сравнение балочных насосов иШтоковые насосыа также объясняя структуру, принципы работы, преимущества, ограничения, сценарии применения, методы выбора и особенности приобретения современных штанговых насосных систем, соответствующих стандарту API.

Понимание основных определений

Что такое лучевой насос?

Балковый насос — это поверхностный механический насосный агрегат, используемый в нефтедобыче.

Это видимая структура, расположенная над устьем скважины, и обычно она состоит из:

• Шагающая балка

• Хорсхед

• Редуктор

• Противовесы

• шатуны

• Первичный двигатель (электродвигатель или дизельный двигатель)

Балковый насос преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное вертикальное движение, приводя в движение колонну насосных штанг вверх и вниз.

Из-за характерного кивающего движения его обычно называют:

• Кивающий осёл

• Насосная установка

• Насос "Конская голова"

Балковые насосы широко используются на традиционных наземных нефтяных месторождениях по всему миру.

Что такое штанговый насос?

Штанговый насос — это скважинная система объемного насосного откачивания, приводимая в действие штангами.

Система штангового насоса включает в себя:

• бочка с насосом

• Поршень

• Ходовой клапан

• Стоячий клапан

• Присоска, стержень

• Система поверхностного привода

Его основная функция заключается в подъеме сырой нефти из пласта на поверхность, когда естественного пластового давления недостаточно.

В практической нефтепромысловой терминологии многие операторы используют термин «штоковый насос» для обозначения всей системы насосного оборудования с штанговым приводом.

Лучевой насос против штокового насоса: в чем реальная разница?

Хотя эти два термина связаны, они обозначают разные части системы искусственного подъема.

Таблица быстрого сравнения

Почему люди часто путают балочные и штанговые насосы

Путаница возникает потому, что обе системы работают вместе как единое комплексное решение для искусственного подъема нефтяных вод.

Балковый насос приводит в движение стержневой насос.

Без лучевого насоса:

Стойка стержня не может двигаться.

Поршень не может двигаться возвратно-поступательно.

Нефть поднять невозможно.

Без штангового насоса:

Балковый насос не имеет подъемного механизма для работы.

Поэтому на многих нефтяных месторождениях операторы неофициально называют всю насосную систему либо «балочным насосом», либо «штоковым насосом».

Однако с технической точки зрения и с точки зрения закупок это различие очень важно.

Как работает система штангового насоса

Основной принцип работы

Штоковый насос работает за счет возвратно-поступательного движения объемного вытеснения.

Рабочий цикл включает в себя:

1. Насос поверхностного луча создает движение.

2. Шланги насоса передают движение вниз по скважине.

3. Поршень совершает возвратно-поступательное движение внутри ствола.

4. Ходовые и стояночные клапаны попеременно открываются и закрываются.

5. Пластовые флюиды поднимаются на поверхность.

Процесс восходящего движения

Во время движения вверх:

• Перемещающийся клапан закрывается

• Стоячий клапан открывается

• Жидкость поступает в насосную камеру.

• Масло над поршнем поднимается вверх.

Процесс нисходящего движения

Во время движения вниз:

• Стоячий клапан закрывается.

• Ходовой клапан открывается

• Жидкость проходит через поршень.

• Заполнение насосной камеры

Этот повторяющийся цикл обеспечивает непрерывную добычу нефти.

Основные компоненты системы штангового насоса

Поверхностные компоненты

Насосная установка для лучевого насоса

Обеспечивает механическое возвратно-поступательное движение.

Тягач

Обычно работает на:

• Электродвигатели

• Дизельные двигатели

• Системы частотно-регулируемого привода

Редуктор

Регулирует крутящий момент и скорость вращения.

Компоненты для скважин

Бочка для помпы

Камера, изготовленная методом высокоточной механической обработки, в которой происходит возвратно-поступательное движение плунжера.

Технические характеристики

Высококачественные стволы часто включают в себя:

• Прецизионная заточка

• Упрочненные внутренние поверхности

• Коррозионностойкие материалы

• Производственные допуски API

Поршень

Движется внутри ствола, создавая перепад давления.

Распространенные типы поршней

• Поршень из твердого хрома

• Металлический поршень для распыления

• Рифленый поршень

• Вантуз, устойчивый к песку

Ходовой клапан

Расположен внутри поршня.

Функции:

• Контролирует перекачку жидкости.

• Предотвращает обратный поток

Стоячий клапан

Расположен в нижней части насоса.

Функции:

• Обеспечивает поступление жидкости в резервуар.

• Поддерживает давление в камере.

Присоска на леске

Передает возвратно-поступательное движение от поверхностного насоса к скважинному насосу.

В состав материалов входят:

• Углеродистая сталь

• Легированная сталь

• Коррозионностойкая сталь

Основные преимущества систем с стержневыми насосами

Высокая надежность

Системы стержневых насосов используются уже несколько десятилетий благодаря своей простой механической конструкции.

К преимуществам относятся:

• Низкая зависимость от электроники

• Стабильная работа

• Простое устранение неполадок

• Зрелые технологии

Благодаря этому штанговые насосы идеально подходят для удаленных нефтяных месторождений.

Снижение эксплуатационных расходов

По сравнению с другими системами искусственного подъема нефти, такими как электростатические насосы, штанговые насосы часто обладают следующими преимуществами:

• Более низкое энергопотребление

• Снижение затрат на техническое обслуживание

• Более низкая стоимость замены

Это особенно важно для зрелых нефтяных месторождений и скважин с низкой рентабельностью.

Простота в обслуживании

Компоненты штокового насоса имеют модульную конструкцию.

В число преимуществ входят:

• Более простой ремонт

• Более быстрое обслуживание

• Сокращение времени простоя

• Снижение затрат на капитальный ремонт скважины.

Штоковые насосы вставного типа особенно просты в обслуживании.

Отличная адаптивность

Штоковые насосы могут перекачивать:

• Высокий уровень воды

• Сырая нефть средней вязкости

• Резервуары низкого давления

• Умеренные газовые помехи

Специализированные конструкции также могут обеспечивать:

• производство песка

• Коррозионные жидкости

• Глубокие скважины

Стандартизация API

Штоковые насосы, соответствующие стандарту API, обеспечивают:

• Глобальная взаимозаменяемость

• Упрощенная процедура закупок

• Улучшенная совместимость

• Упрощенное управление запасными частями

Это имеет огромную ценность для международных покупателей и дистрибьюторов.

Технические характеристики, наиболее важные для покупателей B2B.

Для профессиональных команд по закупкам технические детали напрямую влияют на срок службы оборудования и его эксплуатационные характеристики в полевых условиях.

Прецизионное производство стволов

Зазор между плунжером и стволом имеет решающее значение.

Преимущества прецизионной обработки:

• Сниженная утечка

• Повышенная эффективность насоса

• Улучшенные объемные характеристики

Технология нанесения поверхностных покрытий

Современные покрытия повышают износостойкость.

К распространенным технологиям относятся:

• Твердое хромирование

• Термонапыляемое металлическое покрытие

• Никелевое покрытие

Эти технологии значительно увеличивают срок службы.

Эффективность герметизации клапанов

Качество клапанов напрямую влияет на эффективность насоса.

Высокоэффективные клапаны обеспечивают:

• Более эффективная герметизация

• Сниженная утечка

• Более длительный срок службы

Коррозионная стойкость

В скважинах с коррозионно-активными средами качество материалов имеет первостепенное значение.

К распространенным коррозионностойким материалам относятся:

• Нержавеющая сталь

• Никелированные сплавы

• Специальные закаленные стали

Проектирование системы контроля заноса песка

Песчаная эрозия является одной из основных причин выхода из строя штанговых насосов.

Профессиональные стержневые насосы для борьбы с песком могут включать в себя:

• Закаленные поршни

• Песчаные канавки

• Улучшенный зазор клапанов

Распространенные типы штанговых насосов

Для разных условий нефтедобычи требуются разные конструкции штанговых насосов.

Трубчатый насос

Устанавливается непосредственно внутри трубки.

Преимущества

• Большое смещение

• Более высокая эффективность

• Лучше подходит для глубоких скважин.

Ограничения

• Более высокие затраты на капитальный ремонт

Вставной стержневой насос

Устанавливается внутри труб с помощью насосных штанг.

Преимущества

• Более лёгкое извлечение

• Снижение затрат на техническое обслуживание

• Более быстрое обслуживание

Приложения

• Скважины, подверженные заносу песка

• Коррозионные скважины

• Условия частого технического обслуживания

Штоковый насос для тяжелой нефти

Предназначен для вязкой сырой нефти.

Функции

• Улучшенная герметизация

• Увеличенный зазор клапана

• Износостойкие поверхности

Коррозионностойкий штоковый насос

Подходит для:

• скважины CO₂

• H₂S среды

• Водохранилища с высокой соленостью

Штанговый насос для глубоких скважин

Предназначен для более высоких нагрузок на штанги и более глубоких зон добычи.

В число функций входят:

• Высокопрочные стержни

• Повышенная устойчивость к усталости

• Усовершенствованная металлургия

Штанговый насос против других систем искусственного подъема

Штоковый насос против ESP

Штоковый насос против PCP

Типичные области применения в нефтедобыче

Зрелые нефтяные месторождения

Штоковые насосы широко используются на стареющих нефтяных месторождениях со снижающимся пластовым давлением.

Краевые скважины

Для скважин с низкой производительностью необходимы экономически эффективные решения по искусственному подъему нефти.

Штоковые насосы отличаются превосходными экономическими показателями.

Добыча тяжелой нефти

Специальные конструкции штанговых насосов позволяют перекачивать нефть средней вязкости.

Отдаленные нефтяные месторождения

Штоковые насосы требуют менее сложной инфраструктуры.

К преимуществам относятся:

• Упрощенный ремонт в полевых условиях

• Снижение операционной зависимости

• Лучшая адаптация к окружающей среде

Как выбрать правильный штанговый насос

Оцените темпы производства.

Ежедневное производство жидкости влияет на:

• диаметр насоса

• Длина хода

• водоизмещающая способность

  
  

Анализ состояния жидкости

К важным факторам относятся:

• вязкость масла

• Содержание песка

• Водоотвод

• Уровень коррозии

• Газовые помехи

Учитывайте глубину скважины.

Для бурения глубоких скважин требуется:

• Стержни повышенной прочности

• Повышенная устойчивость к усталости

• Оптимизированные расчеты нагрузки

Оборудование для подбора оптимальной поверхности

Штоковый насос должен соответствовать следующим характеристикам:

• Размеры лучевого насоса

• Конструкция удара

• Мощность двигателя

• Технические характеристики стержня

  
  

Распространенные ошибки при покупке

Выбор цены вместо качества

Недорогие нестандартные насосы часто приводят к следующим проблемам:

• Преждевременный износ

• Сниженная эффективность

• Более высокая частота замены

Игнорирование стандартов API

Продукция, соответствующая стандартам API, улучшает:

• Совместимость

• Надежность

• Поиск поставщиков запасных частей

Игнорирование условий коррозии

Неправильный выбор материалов значительно сокращает срок службы.

Игнорирование добычи песка

Песчаная эрозия является одной из основных причин выхода из строя штанговых насосов.

Правильное проектирование систем защиты от песка имеет решающее значение.

Неспособность оценить техническую поддержку поставщика.

Профессиональные производители должны обеспечить:

• Рекомендации по выбору насоса

• инженерные рекомендации

• Анализ материалов

• Послепродажная поддержка

Что обычно спрашивают покупатели о штанговых насосах?

Подходят ли штанговые насосы для глубоких скважин?

Да. Специализированные штанговые насосы для глубоких скважин рассчитаны на более высокие нагрузки на штанги и более глубокие зоны добычи.

Могут ли штанговые насосы перекачивать коррозионно-активные жидкости?

Да. Коррозионностойкие материалы и покрытия значительно повышают долговечность.

Что проще обслуживать: трубчатый насос или вставной насос?

Вставные насосы, как правило, проще и быстрее обслуживать.

Что влияет на срок службы штокового насоса?

К основным факторам относятся:

• Условия жидкости

• производство песка

• Коррозия

• Качество клапанов

• Рабочие параметры

Почему стандарты API важны?

Стандарты API обеспечивают:

• Стабильность качества

• Глобальная совместимость

• Упрощенная процедура закупок

• Упрощенное техническое обслуживание

Почему штанговые насосы остаются доминирующими на мировых нефтяных месторождениях

Несмотря на развитие передовых технологий искусственного подъема нефти, штанговые насосы остаются одной из наиболее широко используемых систем подъема в мире.

Основные причины включают:

• Доказанная надежность в полевых условиях

• Снижение эксплуатационных расходов

• Упрощенное техническое обслуживание

• Надежная глобальная цепочка поставок

• Отличная адаптивность

• Зрелые производственные технологии

Для многих традиционных наземных нефтяных месторождений системы штанговых насосов по-прежнему обеспечивают наилучший баланс между стоимостью и эффективностью добычи.

Часто задаваемые вопросы

В чём основное различие между балочным и стержневым насосом?

Под балочным насосом понимается наземный насосный агрегат, а под штанговым насосом — подземный насосный механизм, поднимающий жидкость.

Штоковый насос — это то же самое, что и вакуумный штанговый насос?

Да. В нефтяной промышленности термины «штоковый насос» и «винтовой насос» часто используются как синонимы.

Какая система искусственного подъема нефти является наиболее экономичной?

Для скважин с низкой и средней производительностью штанговые насосы зачастую являются наиболее экономичным решением.

Могут ли штанговые насосы использоваться в добывающих песчаных скважинах?

Да. Конструкции штоковых насосов для пескоотделения специально разработаны для работы в условиях абразивного грунта в скважинах.

Как долго может прослужить стержневой насос?

Срок службы зависит от состояния скважины, качества технического обслуживания и выбора материалов, но высококачественные штанговые насосы API могут работать в течение длительного времени при надлежащих условиях.

Заключение

Хотя термины «балочный насос» и «стержневой насос» часто используются как синонимы, они обозначают разные компоненты системы искусственного подъема нефти. Балочный насос — это механизм поверхностного привода, а стержневой насос — это система подъема жидкости в скважине, отвечающая за фактическую добычу нефти.

Для покупателей B2B, нефтепромысловых подрядчиков, дистрибьюторов и OEM-заказчиков понимание этого различия имеет важное значение при выборе оборудования, оценке поставщиков и оптимизации производственных систем.

Современный стандарт APIШтоковый насосБлагодаря своей надежности, низким эксплуатационным расходам, гибкости в обслуживании и адаптивности к различным производственным условиям, эти системы продолжают доминировать на мировых нефтедобывающих месторождениях.

По мере расширения зрелых нефтяных месторождений по всему миру,Штоковый насосостается одной из самых надежных и коммерчески ценных технологий искусственного подъема нефти, доступных сегодня.