Штанговые глубинные насосы: устройство и принцип действия
Штанговый глубинный насос (установка) – это устройство, которое предназначено для откачки жидкости из особо глубоких скважин.
Штанговая насосная глубинная установка состоит из надземного и подземного оборудования. К подземному оборудованию относятся:
- Штанговый скважинный насос.
- Всасывающий клапан.
- Нагнетательный клапан.
- Насосные штанги.
- Трубы.
- Защитные устройства (хвостовики или якоря).
К наземному оборудованию штанговых глубинных установок относятся:
- Станок-качалка.
- Электродвигатель.
- Кривошип.
- Шатун.
- Балансир.
- Устьевый сальник.
- Устьевая обвязка.
- Тройник.
Общая принципиальная схема штанговой насосной установки изображена на рисунке ниже.
Рисунок 1. Общая принципиальная схема штанговой насосной установки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Станок-качалка выполняет возвратно-поступательные движения, которое напоминает синусоидальное. У станка-качалки имеется гибкая канатная подвеска, которая предназначена для сочленения с верхним концом полированного штока, либо поворотную головку балансира для свободного прохода спускоподъемных механизмов. Балансир качается на поперечной оси и соединен с двумя кривошипами при помощи шатунов. На кривошипах также есть противовесы, которые служат для уравновешивания станка-качалки.
Все составляющие станка-качалки (электродвигатель, редуктор, пирамида) присоединяются к единой раме, которая монтируется на бетонном фундаменте. Станки-качалки в обязательном порядке оборудуются тормозными устройствами, которые предназначены для удержания балансира, а также кривошипов в заданном положении в пространстве. Точка, где соединяются шатун и кривошип может изменять свое местоположение относительно центра вращения. Благодаря этой функции, возможно изменять амплитуду качания балансира или длину хода штанг.
Штанговый скважинный насос состоит из цилиндра, на нижнем конце которого расположен всасывающий клапан, который открывается при ходе вверх. Сам цилиндр крепится на трубах, в его помещен поршень плунжер, на конце которого располагается нагнетательный клапан. Сам плунжер вешается на штанги. При движении плунжера пластовая жидкость через всасывающий клапан наполняет цилиндр, которая открывает нагнетательный клапан. Таким образом плунжер выполняет роль поршня, который поднимает жидкость наверх. Потом накопленная жидкость, достигая устья скважины, отправляется в нефтесборную сеть через тройник.
Плунжер – это вытеснитель жидкости в виде цилиндра, длина которого значительно больше его диаметра.
Эффективность штанговых глубинных насосов
Эффективность применения штанговых насосов на том или ином месторождении в первую очередь зависит от условий залегания продуктивных пород, схемы разработки, объема и глубины добычи, физико-химических свойств горных пород и полезного ископаемого. Поэтому все характеристики штангового глубинного насоса должны оптимально соответствовать вышеперечисленным условиям. Также эффективность штангового глубинного насоса должна быть оценена по его преимуществам и недостаткам по сравнению с другими видами насосных установок.
Одним из преимуществ штангового насоса является его повышенная надежность, которая обусловлена простотой его конструкции, монтажа. Также глубинным штанговым насосам свойственен продолжительный период эксплуатации, которые нередко превышает срок разработки всего нефтяного месторождения. Штанговые насосы относительно просты в техническом обслуживании, в данном случае их эффективность выражена в отсутствии необходимости затрат на дорогостоящие детали, а также высокой оплаты труда сотрудников. Оборудование глубинных штанговых насосов имеет небольшие габариты, что существенно снижает срок их сооружения на скважине и металлоемкость.
Глубинные штанговые насосы обладают высокими эффективностью и коэффициентом полезного действия. Согласно результатам анализа работы штанговых глубинных насосов на месторождениях нефти в Российской Федерации, установлено, что процент извлекаемости при их использовании в среднем на 15 – 20 процентов больше, чем у других видов насосных установок. Штанговый насос может работать на электродвигателях различного типа, что позволяет исключить необходимость в покупке нового оборудования.
Недостатками использования глубинных штанговых насосов является: невозможность их использования на скважинах с часто изменяющейся глубиной добычи (из-за риска обрыва штанг), низкий уровень подачи, невозможность использования на наклонных скважинах, невозможность использования на источниках горизонтальных типа.
Анализируя всю вышеизложенную информацию, можно сделать вывод, что глубинные штанговые насосы эффективно применять на месторождениях, в которых разработка не ведется наклонными скважинами, глубина добычи сильно не изменяется с течением времени, а также там, где для выполнения ежедневной плановой производительности месторождения не требуется высокий напор.
