Каковы преимущества и недостаткисштанговый насос(СРП)? Именно об этом я сегодня и расскажу.
В предыдущей статье я рассказал о фонтанном и газлифтном методах добычи нефти. Эти два метода обычно применяются на начальных этапах разработки нефтяных месторождений, когда для подъёма нефти достаточно внутренней энергии или небольшого притока внешней энергии в виде газа.
Однако после истощения внутренней энергии единственный способ извлечь нефть из пласта — использовать глубинный насос. Существует множество типов глубинных насосов, но на практике обычно используется один из следующих трёх основных типов:
1. Система штанговых глубинных насосов (ШГН).
2. Система винтового насоса со штанговым приводом (PCP).
3. Система электропогружного насоса (ЭПН).
Начну с наиболее распространенного типа глубинных насосов:
Насосный агрегат является одним из символов нефтедобычи. Однако сам насосный агрегат представляет собой только надземную часть. Вся система состоит из надземной и подземной частей. Надземная часть включает в себя насосный агрегат и насосно-компрессорные трубы (фонтанную арматуру), а подземная часть включает в себя колонну насосно-компрессорных труб, подвеску насосных штанг и сам насос. Насосный агрегат состоит из балансира с откидной головкой, кронштейна, к которому прикреплен балансир, большой рамы, закрепленной на железобетонном основании, и приводного узла балансира, состоящего из электродвигателя, клиноременной передачи, шатунов и кривошипа. Привод приводит в действие балансир, заставляя его двигаться по дуге. К балансирной головке прикреплен подвесной трос, к которому прикреплен первый шток (называемый полированным штоком). Движение балансирной головки приводит в движение узел подвески штанг вверх и вниз. Устьевое оборудование используется для герметизации полированного штока, герметизации трубчатого и кольцевого пространств, перенаправления потока жидкости и подвешивания насосно-компрессорной трубы (нефтяной скважинной трубы).
Насосная штанга для нефтяных скважин представляет собой трубу с резьбой внизу и соединительным элементом вверху. Эти цельнокатаные трубы скручиваются в колонну, в нижней части которой устанавливается различное оборудование (насосы, пакеры, многопакерные компоновки, стыковые соединения, стыковые соединения, стингеры и т.д.). Насосные штанги для нефтяных скважин выпускаются различных типов (гладкие, утолщенные, различных классов прочности и т.д.), и выбор зависит от геолого-технических характеристик скважины, а иногда просто от наличия имеющегося оборудования и насосно-компрессорных труб. Часто используются комбинированные колонны, например, с более прочной утолщенной трубой вверху и гладкой трубой внизу. Или с трубой диаметром 73 мм вверху и трубой диаметром 60 мм внизу. Если типы насосно-компрессорных труб разные, для их соединения требуются специальные фитинги.
Внутри трубы размещается ряд стержней. Эти стержни представляют собой стальные прутки с резьбой на обоих концах. Диаметр стержней варьируется от 9 до 36 мм. Для соединения стержней одного диаметра используются соединительные фитинги, а для соединения стержней разных диаметров — адаптеры.
Насосные штанги передают энергию от привода к насосу. Они несут наибольшие нагрузки, и большинство аварий связано с повреждением штанг. Постоянное движение штанги может привести к механическим повреждениям в месте контакта с насосно-компрессорной трубой, иногда прокалывая её и образуя отверстия. Для предотвращения этого на насосную штангу устанавливаются специальные стабилизаторы и протекторы из износостойкого пластика или резины.
Насосная штанга со стабилизатором:
Theштанговый насосСам насос расположен в нижней части колонны НКТ. Его конструкция проста: полый цилиндр с плунжером. Плунжер также полый и содержит выпускной клапан.
Колонна штанг перемещает плунжер вверх и вниз. Внутри корпуса насоса также расположены два клапана: нагнетательный клапан расположен в верхней части плунжера, а всасывающий шаровой клапан — в нижней.
При движении плунжера вверх под насосом создаётся разрежение, позволяющее жидкости поступать в насос через всасывающий клапан. При движении плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, и жидкость поступает в колонну насосно-компрессорных труб через полый поршень.
Существует два типа насосов: вставного типа.штанговые насосыСобираются и спускаются. Плунжер находится в корпусе насоса и после спуска фиксируется в специальном замке (якоре). Если штанговый насос не является штекерным, корпус насоса просто опускается на насосно-компрессорные трубы (НКТ), а плунжер с клапаном – на штангу. Этот тип штанговых насосов имеет больший диаметр и более высокий дебит. Однако для подъёма насоса необходимо полностью поднять НКТ.
Плагинштанговый насос, диаметр которых не превышает внутреннего диаметра НКТ, имеют меньшую производительность, но насос можно легко снять непосредственно со штанги для проведения технического обслуживания.
Преимущества и недостатки штанговых глубинных насосов:
Главное преимущество штанговый насосПростота конструкции, практически исключающая повреждения. Не требует погружной электроники или телеметрического оборудования. Большие объёмы газа снижают подачу, но штанговый насос не перегорает. Он также подходит для скважин малого диаметра.
Недостаткиштанговые насосыВключают сложное и частое техническое обслуживание. Штанга почти всегда ломается, падает или ломается. Более того, ремонт занимает много времени, поскольку и трубу, и штангу приходится поднимать одновременно. Кроме того, на штангу налипает воск, что делает работу грязной и неприятной. Ход плунжера также сложно отрегулировать. Кроме того, низкая скорость подачи делает их непригодными для скважин глубиной более 3000 метров и наклонных скважин — штанга просто прорезает трубу в месте изгиба.
Именно поэтому штанговые глубинные насосы активно вытесняют электрофильтры (ЭЦН). Но о них я напишу в другой раз, а пока кратко опишу устройство и принцип работы винтовых насосов.
Винтовые насосные агрегаты также имеют поверхностную часть, но вместо насосного механизма они оснащены отдельным двигателем и трансмиссией, которая вращает приводную головку, к которой прикреплена колонна штанг.
Однако шток совершает не возвратно-поступательное, а круговое движение. Сам насос представляет собой пару винтов. Подвижным элементом является архимедов винт, а статором – внутренняя спираль. Непрерывное зацепление между фланцем и спиралью создаёт множество независимых полостей.
При вращении рабочего элемента объём пазуховой полости со стороны всасывания увеличивается, создавая разрежение, которое заполняет полость перекачиваемой жидкостью. Дальнейшее движение ротора перемещает жидкость в сторону напорной магистрали. Благодаря создаваемому разрежению жидкость забирается из скважины и поступает в напорный трубопровод.
Преимущество винтового насосного агрегата заключается в том, что частота отказов насоса значительно ниже, чем у плунжерного, и он наиболее экономичен. Однако сам насос значительно дороже.штанговый насоссистема.