61. Штанговые глубинные насосы, их конструкции и способы спуска в скважину.

по конструкции и способу установки ШГН разделяются на 2 основные группы:

1 Втавные

Вставной насос спускается в скважину в собранном виде на штангах и извлекается на поверхность также в собранном виде путём подъёма насосных штанг. Насос устанавливают и закрепляют при помощи специального замкового приспособления, которое заранее спускается в скважину на заданную глубину на НКТ.

Состоит из 3-х основных узлов:

1) цилиндра

2) плунжера

3) замковой опоры

Цилиндр насоса на нижнем конце имеет закреплённый наглухо всасывающий клапан, а на верхнем конце конус, который служит опорой насоса. поверх опорного конуса на цилиндре монтируется направляющий ниппель штока плунжера. Плунжер подвешивается к колонне штанг при помощи штока, конец которого выступает из насоса.

С целью уменьшения объёма вредного пространства нагнетательный клапан установлен на нижнем конце плунжера. Насос в скважине устанавливается на замковую опору, предварительно спущенную на НКТ, на нижнем конце который смонтирована направляющая труба.

Вставные насосы подразделяются на:

1) НСВ-1 сконструирован такио образом, что его можно устанавливать на одних и тех же опорах и спускать насосные трубы одинакового диаметра, например насос Ø32мм. можно посадить в замковую опору насоса Ø28 мм. и наоборот

2) НСВ-2 предназначен для эксплуатации скважин с глубиной подвески насоса от 2500 до 3500м. Имеют замковую опору в нижней части, что позволяет разгрузить кожух от растягивающих усилий при ходе плунжера вниз.

3) НСВГ предназначен для откачки высоковязких жидкостей. (вставной одноступенчатый двухплунжерный с втулочным цилиндром и замком сверху)

4) НСВД (вставной двухступенчатый двухплунжерный с втулочным цилиндром и замком наверху)

2 Невставные

Невставные насосы характеризуются тем, что их основные узлы (цилиндр и плунжер) спускаются в скважину раздельно. Цилиндр на насосных трубах, а плунжер в сборе с всасывающим и нагнетательным клапанами на штангах. Подъём невставного насоса из скважины осуществляется в 2 приёма: сначала извлекается плунжер с клапанами, затем НКТ с цилиндром.

Невставные насосы подразделяются на 2 типа:

1) насосы 2-х клапанные НСН-1 (насос скважинный невставной первого типа) с захватным штоком, с верхним нагнетательным и нижним всасывающим шариковыми клапанами и цилиндром, собранным из стальных или чугунных втулок, предназначен для эксплуатации нефтяных скважин при глубине подвески насоса 1200мю насос состоит из цилиндра и плунжера. Стальные или чугунные втулки цилиндра стянуты по концам цилиндра переводниками.

Верхний переводник соединяется к колонне НКТ. на которых цилиндр спускается в скважину. Нижний узел цилиндра изготавливают в 2-х исполнениях: с патрубком-удлиннителем и без него.

В первом исполнении к нижнему переводнику присоединён патрубок-удлиннитель с седлом конуса на конце, а во втором случае- непосредственно к седлу конуса.

К верхнему концу плунжера присоединён узел нагнетательного клапана. Клетка клапана присоединена к насосным штангам, на которых плунжер спускается в скважину и при необходимости извлекается из неё.

К нижнему концу плунжера присоединён узел всасывающего клапана.

При спуске плунжера в цилиндр насоса он устанавливается в седло конуса, установленного в патрубке удлинителя. При нормальной работе 2-х клапанного насоса плунжер перемещается в цилиндре, а узел всасывающего клапана остаётся неподвижным.

При извлечении из цилиндра плунжер закрепляется за голову захватного штока и поднимает за собой узел всасывающего клапана, открывая нижний конец цилиндра насоса. В результате этого жидкость, заполняющая подъёмные трубы может перетекать из насоса в скважину. Это исключает разлив нефти на устье скважины при подъёме НКТ, кроме того скважину можно периодически промывать.

Существенный недостаток 2-х клапанного насоса- слишком большой объём вредного пространства (объём внутренней полости плунжера удлинителя). Этот объём можно уменьшить путём установки дополнительного нагнетательного клапана на нижнем конце плунжера, что осуществлено в 3-х клапанном насосе.

2) насос 3-х клапанный НСН-2

Предназначен для эксплуатации скважин при глубине подвески насосов до 1500м. Он отличается от насоса первого типа конструкцией ловильного приспособления, нижнего нагнетательного клапана и длиной цилиндра.

Второй нагнетательный клапан расположен в нижней части плунжера, поэтому не позволяет применять захватный шток. Вместо захватного штока под плунжером монтируется специальный ловитель, в нижней части корпуса которого имеются фигурные пазы для ловли узла всасывающего клапана.

Благодаря применению второго нагнетательного клапана объём вредного пространства в 3-х клапанном насосе уменьшился почти в 2 раза по сравнению с насосом первого типа, поэтому насосы второго типа рекомендуются для откачивания жидкости с повышенным содержанием газа.

3)НСН-А (с автозацепом)

4) НСН1Б (невставной одноступенчатый насос с безвтулочным цилиндром и замком наверху)

5) НСН2Б (невставной одноступенчатый одноплунжерный насос с безвтулочным цилиндром и ловителем)

Таким образом смена вставного насоса требует значительно меньшего времени, чем невставного насоса, кроме того меньше изнашиваются НКТ, т.к. нет необходимости поднимать и спускать их, а также отворачивать и заворачивать резьбовые соединения при каждой смене насоса. Эти преимущества вставного насоса имеют особое значение при эксплуатации глубоких скважин, у которых спуско-подъёмные операции занимают много времени.

В условные обозначения насосов должны входить:

- тип насоса

- исполнение

- условный размер в мм.

- длина хода плунжера в м.

- наибольшая глубина спуска насоса в м.

Например, НСВ-1-28-30-15 (два последних параметра уменьшаются в 100 раз)

подбор насосов по группам посадки осуществляется в зависимости от температурных условий, глубины подвески насоса и вязкости откачиваемой жидкости.

По посадке насосы делятся на след. группы:

1) Группа 0 зазор 0-0,045 мм (для лёгких нефтей и большой высоты подъёма, а так же при низкой температуре или пониженной вязкости жидкости)

2) Группа 1 зазор 0,020-0,070 мм

3) Группа 2 зазор 0,070-0,120 мм. (применяются в обводненных многодебитных скважинах)

Насосы Группы 1 и Группы 2 применяются при высокой температуре или повышенной вязкости

4) Группа 3 зазор 0,120-0,170 мм. (устанавливается по требованию заказчика)

В зависимости от сооб\ношения длины хода устьевого штока и длины плунжера насосы могут быть:

1) короткоходовые (Lшт/Lпл <1)

2) среднеходовые (Lшт/Lпл <2)

3) длинноходовые (Lшт/Lпл >2)

2 Коэффициент подачи насоса и его фактическая подача зависят от:

- влияния газа (выражается в том, что газ заполняет часть объёма цилиндра насоса, уменьшает его наполнение жидкостью);

- утечки жидкости через насос по причине износа поверхности плунжера, цилиндра и клапанов или неправильной подгонки плунжера и цилиндра по зазору;

- негерметичность подъёмных труб по причине плохого свинчивания муфтовых соединений, загрязнения резьбы, дефектов в резьбе или трещин в стенках труб. Негерметичность подъёмных труб может привести к полному прекращению подачи жидкости насосом на поверхность;

- число качаний и длина хода плунжера. С увеличением числа качаний подача насоса возрастает, но лишь до определённого предела. При большем числе качаний скорость перемещения плунжера увеличивается и жидкость не успевает заполнять освободившийся объём цилиндра, что не только снижает коэффициент подачи, но и отрицательно влияет на работу всей установки, т.к. движение плунжера вниз сопровождается его ударами о жидкость.

Предельным считается число качаний, равное 15-18 раз в минуту.

Целесообразнее увеличивать подачу насоса путём удлинения хода плунжера при меньшем числе его ходов, что улучшает условия работы всей установки.

За один двойной ход плунжера насос подаёт объхём жидкости, равный объёму цилиндра, описываемого плунжером:

V=F*S

F – площадь сечения плунжера

S – длина хода плунжера

V min = F*S*n

V сут = 1440*F*S*n

F = π*D² = 0?7852

4