Материал: 2518
Принцип действия насоса следующий. При движении плунжера вверх всасывающий клапан 13 под давлением жидкости открывается, в результате чего жидкость поступает в цилиндр насоса. Нагнетательный клапан 10 в это время закрыт, так как на него действует давление
столба жидкости, заполнившей насосные трубы. При движении |
||
плунжера 11 |
вниз всасывающий клапан 13 |
И |
под давлением жидкости, |
||
находящейся под плунжером, закрывается, а нагнетательный клапан 10 открывается, и жидкость из цилиндра переходит в пространство над плунжером.
|
Д |
|
а |
Выход |
|
нефти |
|
|
б |
Рис. 3.10. Оборудование штанговой насосной эксплуатации: а – схема УШСН; б – станок-качалка
96
Станок-качалка – балансирный индивидуальный механический привод штангового скважинного насоса. Станок-качалка (рис. 3.10, б) состоит из следующих основных узлов: рамы 1 со стойкой 2, балансира 3 с головкой 4, редуктора 5 с кривошипами 6, на которых закрепляются противовесы 7 и траверса 8 с двумя шатунами 9. Приводом станкакачалки является электродвигатель 10. Вращение вала электродвигателя при помощи клиноременной передачи 11 передается ведущему валу редуктора. Некоторые модели станков-качалок представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Модели станков-качалок
|
|
Номинальная |
Длина |
Число качаний |
Мощность |
|
|
Станок- |
нагрузка на |
электро- |
Масса, |
||
|
устьевого |
балансира в |
||||
|
качалка |
устьевом |
двигателя, |
кг |
||
|
штока, м |
минуту, мин-1 |
||||
|
|
штоке, кН |
|
|
кВт |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
СКБ80-3-40Т |
80 |
1,3 ÷ 3,0 |
1,8 ÷ 12,7 |
15 ÷ 30 |
12000 |
|
СКС8-3,0-4000 |
80 |
1,4 ÷ 3,0 |
4,5 ÷ 11,2 |
22 ÷ 30 |
11900 |
|
ПФ8-3,0-400 |
80 |
1,8 ÷ 3,0 |
4,5 ÷ 11,2 |
22 ÷ 30 |
11600 |
|
ОМ-2000 |
80 |
1,2 ÷ 3,0 |
5 ÷ 12 |
30 |
11780 |
|
|
|
|
Д |
|
|
|
ОМ-2001 |
80 |
1,2 ÷ 3,0 |
2 ÷ 8 |
22 ÷ 33 |
12060 |
|
ПНШ 60-2,1-25 |
80 |
0,9 ÷ 2,1 |
1,36 ÷ 8,33 |
7,5 ÷ 18,5 |
8450 |
|
ПНШ 80-3-40 |
80 |
1,2 ÷ 3,0 |
4,3 ÷ 12 |
18,5 ÷ 22 |
12400 |
|
|
|
А |
|||
|
Штанговые |
скважинные |
насосы по конструкции и способу уста- |
|||
|
новки разделяются на две группы: невставные (трубные) и вставные. |
|||||
|
Невставные насосы характерны тем, что их основные узлы спус- |
|||||
|
каются в скважину раздельно: цилиндр – на НКТ, а плунжер в сборе с |
|||||
|
|
б |
|
|
|
|
|
всасывающими клапанами – на штангах. Подъем невставного насоса из |
|||||
|
скважины также осуществляется в два приема: сначала извлекают |
|||||
|
штанги с плунжером и клапанами, а затем– трубы с цилиндром. |
|
||||
|
Вставные насосы спускают в скважину и извлекают на поверх- |
|||||
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
ность в собранном виде (цилиндр вместе с плунжером) на насосных штангах. Насос устанавливают и закрепляют при помощи специального замкового приспособления, заранее спускаемого в скважину на трубах. В результате этого для смены вставного насоса достаточно поднять на поверхность только насосные штанги, а насосные трубы остаются постоянно в скважине, за счет чего снижается время смены насоса и износ насосных труб.
97
Недостаточно высокая подача штанговых насосов, необходимость установки громоздкого оборудования, опасность обрыва штанг при больших глубинах скважин и другие причины ограничивают область применения штанговых насосов.
Наряду с этим в нефтяных скважинах некоторых районов с вязкой нефтью необходима большая мощность привода относительно подачи. В связи с этим в последние годы при эксплуатации нефтяных скважин стали применять установки электроцентробежных насосов (УЭЦН) и установки электровинтовых насосов (УЭВН).
УЭЦН (рис. 3.11, а) состоит из насосного агрегата, бронированного кабеля 6, устьевой арматуры 7, кабельного барабана станции управления 10 и автотрансформатора 9. Погружной насосный агрегат, в собранном виде спускаемый в скважину на подъемных трубах 5, состоит из центробежного многоступенчатого насоса 4, погружного
|
электродвигателя 1 и протектора 2. Все эти узлы соединены между со- |
|||||||
|
бой фланцами. Валы двигателя, протектора и насоса имеют на концах |
|||||||
|
|
|
|
|
И |
|||
|
шлицы и соединяются шлицевыми муфтами. Так как электродвигатель |
|||||||
|
расположен непосредственно под насосом, последний имеет боковой |
|||||||
|
прием жидкости, которая поступает в него из кольцевого пространства |
|||||||
|
между эксплуатационной колонной и электродвигателем через фильтр- |
|||||||
|
сетку 3. Некоторые модели установок УЭЦНДпредставлены в табл. 3.2. |
|||||||
|
Модели установок электроцентробежных насосов |
Таблица 3.2 |
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Модель |
Минимальный (внутренний) |
Подача, |
Напор, м |
Мощность |
|
||
|
установки |
диаметр эксплуатационнойА3 |
двигателя, |
|
||||
|
колонны, мм |
м /сут |
|
кВт |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭЦНМ5-50 |
|
|
50 |
990 ÷ 1980 |
32 |
÷ 45 |
|
|
УЭЦНМ5-80 |
|
121,7 |
80 |
900 ÷ 1950 |
32 |
÷ 63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭЦНМ5-125 |
б |
125 |
745 ÷ 1770 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
УЭЦНМ5-200 |
|
|
200 |
640 ÷ 1395 |
45 |
÷ 90 |
|
|
УЭЦНМ5А-160 |
|
|
160 |
790 ÷ 1705 |
32 |
÷ 90 |
|
|
УЭЦНМ5А-250 |
|
130,0 |
250 |
795 ÷ 1800 |
45 |
÷ 90 |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭЦНМ5А-400 |
|
|
400 |
555 ÷ 1255 |
63 ÷ 125 |
|
|
|
УЭЦНМ6-250 |
|
144,3 |
250 |
920 ÷ 1840 |
63 ÷ 125 |
|
|
|
УЭЦНМ6-320 |
|
320 |
755 ÷ 1545 |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
УЭЦНМ6-500 |
|
148.3 |
500 |
800 ÷ 1425 |
|
- |
|
|
УЭЦНМ6-800 |
|
148,3 |
800 |
725 ÷ 1100 |
125 |
÷ 250 |
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УЭЦНМ6-1000 |
|
148,3 |
1000 |
615 ÷ 1030 |
180 |
÷ 250 |
|
|
|
|
98 |
|
|
|
|
|
|
а |
в |
9 |
8 |
|
||
|
|
|
|
10 |
|
7 |
9 |
|||
|
|
8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
H, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1000 |
|
|
H |
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
η, % |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
60 |
|
|
600 |
|
|
N |
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
40 |
|
|
400 |
|
|
η |
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
20и200 |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
100 200 |
300 Q, м3/сут |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
Рис. 3.11. Оборудование безштанговой насосной эксплуатации: |
|
|
||||||||||||||||
Са – схема УЭЦН; б – рабочие характеристики электроцентробежного насоса; |
|||||||||||||||||||||
в – принципиальная схема винтового насоса
99
К наземному оборудованию скважин относятся устьевая арматура 7, барабан со стойками для кабеля, автоматическая станция управления 10 и автотрансформатор 9. Автотрансформатор предназначен для компенсации падения напряжения в кабеле 6, подводящем ток к погружному электродвигателю 1. Устьевая арматура 7 предназначена для отвода продукции скважины в выкидную линию, герметизации затрубного пространства с учетом ввода в него кабеля и перепуска газа
приеме насоса, и нагнетается по насоснымДтрубам наИповерхность. Чтобы жидкость при остановке агрегата не сливалась из колонны труб в скважину, в трубах над насосом смонтирован обратный клапан. Кроме того, над насосом устанавливают спускной клапан, через который жидкость сливается из колонны труб перед подъемом агрегата из скважины.
из этого пространства при чрезмерном увеличении его давления.
Принцип действия установки следующий. Электрический ток из
промысловой сети через автотрансформатор 9 и станцию управления 10 поступает по кабелю 6 к электродвигателю 1, в результате чего электродвигатель вращает вал насоса и приводит его в действие. Во время работы агрегата жидкость проходит через фильтр, установленный на
К основным параметрам центробежного электронасоса относятся его подача Q и развиваемый напор Н. Величина напора характеризует высоту, на которую жидкость может быть поднята с помощью данного насоса. Напор и подача – взаимозависимые величины: чем выше раз-
виваемый данным насосом напор, тем ниже его подача. Это хорошо |
|
видно из рабочих характеристик насоса (рис. 3.11, б). |
|
|
А |
Например, насос, рабочие характеристики которого показаны на |
|
рис. 3.11, б, способен поднять воду на высоту 1150 м, но при этом он |
|
будет работать вхолостую (Q = 0). Если напор приближается к нулю, |
|
то насос способенбперекачивать до 500 м3/сут жидкости, КПД η насо- |
|
са в обоих случаях несколько снижается. |
|
Для каждого насоса имеется рабочая область, при которой дос- |
|
тигается максимальный КПД установки. В нашем примере макси- |
|
и |
3 |
|
|
мальный КПД составляет 55 % при Q = 250 м /сут и Н = 800 м. |
|
Промышленностью выпускаются насосы, рассчитанные на на- |
|
пор от 450 до 1500 м и подачу от 40 до 700 м3/сут. |
|
Приводом ЭЦН служат погружные электродвигатели трехфаз- |
|
ные, асинхронные с короткозамкнутым ротором. При частоте тока |
|
С |
|
50 Гц синхронная частота вращения их вала составляет 3000 об/мин.
100