НАЗНАЧЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ

СШН являются оборудованием нефтяных скважин, предназначенным для подъема скважинной (пластовой жидкости) на поверхность.

УСЛОВИЯ ЭКПЛУАТАЦИИ ШСНУ

Таблица 12

СШН выпускаются следующих типов:

НВ-1 – вставные с замком наверху

НВ-2 – вставные с замком снизу

НН – невставные (трубные) со сбивным клапаном

НН-2 – невставные с ловителем

Однако приведенное соответствие не является абсолютным, т.к. СШН имеют значительные отличия по конструкции, исполнению, размерам (условный диаметр и длина), узлам крепления, клапанам и т.д.

ИСПОЛНЕНИЯ СШН

По конструкции (исполнению) цилиндра:

Б – с толстостенным цельным цилиндром (безвтулочный);

С – с составным цилиндром (втулочный).

По конструктивным особенностям, определяемым функциональным назначением (область применения).

Т – с полым (трубчатым) штоком, обеспечивающим подъем жидкости по каналу колонны трубчатых штанг;

А – со сцепляющим устройством (только для насосов типа НН), для сцепления колонны насосных штанг с плунжером насоса.

Д1 – одноступенчатые, двухплунжерные, обеспечивающие откачку высоковязкой жидкости;

Д2 - одноступенчатые, двухплунжерные с двухступенчатым сжатием откачиваемой жидкости;

У – с разгруженным цилиндром (только для насосов НН 2), снимающим циклическую нагрузку при работе.

По стойкости к среде:

Без обозначения – нормальные, т.е. стойкие к среде с содержанием механических примесей до 1,3 г/л.

И – абразивостойкие (износостойкие), т.е. стойкие к среде содержащей механические примеси более 1,3 г/л.

ОБОЗНАЧЕНИЯ СШН

В условное обозначение штанговых насосов входят:

§ тип насоса;

§ исполнение по цилиндру;

§ условный размер;

§ ход плунжера в мм, уменьшенный в 100 раз;

§ напор в метрах, уменьшенный в 100 раз;

§ группа посадки.

Таблица 13

Таблица соответствия насосов по ОСТ и API

Таблица 14

Таблица соответствия насосов ГОСТ, ОСТ и API

Кроме СШН стандартного исполнения на объектах нефтедобычи также используются специальные насосы – НРП. В данном случае, НРП-44 предназначен для добычи эмульсионных нефтей и обводненной жидкости с высоким газосодержанием на приёме насоса. НРП-44 обеспечивает раздельный приём воды и нефтегазовой смеси от пласта до насоса и раздельный ввод указанных компонентов в цилиндр насоса.

Применение СШН НРП позволяет увеличить отбор жидкости за счет обеспечения раздельного ввода и вывода нефти и воды из цилиндра, что устраняет условия образования стойких водонефтяных эмульсий в лифте.

Пример обозначения СШН: НРП -44-30-15-2-1500

§ насос с раздельной подачей;

§ условный размер насоса – 44 мм.;

§ ход плунжера – 3 м.;

§ напор – 1500 м.;

§ группа посадки -2.;

§ расстояние между приёмными клапанами 1500 мм.

КОНСТРУКЦИЯ НАСОСА

Скважинные штанговые насосы состоят из следующих основных частей:цилиндра 1, плунжера 2, нагнетательного 3 и всасывающего 4 клапанов и замковой опоры 5.

Рис. 6 – Схема насоса плунжерн

Вставные насосыхарактеризуются тем, что монтаж комплектного насоса в колонну НКТ, а также его демонтаж осуществляется вместе с насосными штангами; при установке насос крепится в опоре (якорном башмаке) колонны НКТ.

При использовании автосцепа первый спуск насоса в скважину производится совместно с колонной НКТ (без насосных штанг) с последующим спуском и автоматическим сцеплением колонны штанг с плунжером насоса.

По виду исполнения вставные насосы отличаются:

§ по типу рабочего цилиндра – с тонкостенным или толстостенным цилиндром.

§ по типу крепления – с замком в нижней или верхней части насоса.

По стандарту АРISPEC 11AX крепление различается на механическое и манжетное.

Трубные насосыприменяются преимущественно для откачки больших объемов жидкости с небольшой глубины. Ограниченность глубины отбора обусловлена максимальной предельной нагрузкой на колонну НКТ.

Таблица 15

Штанговые насосы по ОСТ 26-16-06-86

Условные обозначения насосов расшифровываются следующим образом:

Первая группа букв и цифра указывают тип насоса, следующие буквы – исполнение по цилиндру и специальное использование; далее следует условный размер насоса (мм), для двухплунжерных насосов условный размер указывается дробью (в числителе – верхнего плунжера, в знаменателе – нижнего).

Следующие цифры обозначают:

§ длина хода плунжера S(мм), уменьшенная в 100 раз;

§ напор Н (м), уменьшенный в 100 раз. И группа посадки;

§ номер отраслевого стандарта

Пример:

Насос НВ1Б-44-35-15-0 ОСТ 26-16-06-86

Насос типа НВ1, исполнение цилиндра – Б (безвтулочный), условный диаметр 44 мм., Длина хода плунжера 3500 мм, напор 1500 м, группа посадки – 0, нормальное исполнение по стойкости к среде, соответствует отраслевому стандарту ОСТ 26-16-06-86.

Тот же насос специального использования Т и абразивостойкого исполнения: НВ1БТ-44-35-15-0-И ОСТ 26-16-06-86

Таблица 16

Применения штанговых насосов в зависимости от параметров откачиваемой жидкости

Все насосы, кроме исполнения Д1 и Д2, одноступенчатые, одноплунжерные.

Насосы имеют четыре группы посадки, в зависимости от размера зазора между плунжером и цилиндром. В зависимости от величины зазора между плунжером и цилиндром предусмотрены группы посадок (Таблицы 17,18).

Таблица 17

Размеры зазора между плунжером и цилиндром (мм)

Группы посадки плунжера в цилиндре насоса по стандарту АРI Spec 11AX

Таблица 18

Группа посадки насоса в зависимости от величины зазора между плунжером и цилиндром

Таблица 19

Теоретическая производительность скважинных штанговых насосов

Цилиндры глубинных насосов выполняются двух конструктивных исполнений: толстостенные и тонкостенные. Размеры цилиндров приведены в таблице 20 (по АРI) и таблице 21 (по ОСТ).

Длины цилиндров по АРI: 8, 9, 10, 11, 12 футов (соответственно 2,4383; 2,743; 3,048; 3,353;3,6576 м).

Для изготовления цилиндров используются углеродистые и легированные стали, адмиралтейская латунь, монель-металл и др.

Наиболее распространены цилиндры из углеродистой стали с жестким хромовым покрытием СR(67…71 НRC), толщина покрытия не менее 0,076 мм), толстостенные цилиндры из легированной стали 38Х2МЮА с упрочнением внутренней поверхности ионным азотированием до твердости, 66…72 НRC с глубиной азотирования 0,2-0,4 мм.

Толстостенные цилиндры используются в насосах с удлинителями:

§ вставные – с удлинительными муфтами;

§ трубные – с удлинительными ниппелями.

Стандартные длины удлинителей по АРISpec11AX (в футах):

§ удлинительные муфты: ½ (15,24см); 1 (30,48см); 1½ (45,72см); 2 (60,96см); 3 (91,44см).

§ удлинительные ниппели: 2 (60,96см), 3 (91,44см).

Максимальная разность размеров внутреннего диаметра одного цилиндра 0,03 мм.

Допуск прямолинейности оси канала цилиндра – 0,1 мм на длине 1 м.

Таблица 20

Основные размеры цилиндров штанговых насосов по APISpec 11AX

Таблица 21

Основные размеры цилиндров штанговых насосов по ОСТ 26-16-06-86

ПЛУНЖЕРЫ ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ

Плунжеры глубинных насосов изготавливаются из углеродистой, нержавеющей и высоколегированной сталей с твердохромированным, твердосплавным покрытием или азотированными в зависимости от геолого-технических условий добычи.

Плунжеры насосов изготавливаются следующих исполнений:

§ П1Х – гладкий, с твёрдым хромовым покрытием наружной поверхности;

§ П2Х – с кольцевыми канавками, с твёрдым хромовым покрытием наружной поверхности;

§ П1А – гладкий, с азотированной наружной поверхностью;

§ П2А – с кольцевыми канавками, с азотированной наружной поверхностью;

§ П1И – гладкий, с упрочнением наружной поверхности наплавкой порошком из износостойкого сплава;

§ П2И - с кольцевыми канавками, с упрочнением наружной поверхности наплавкой порошком из износостойкого сплава.

Плунжер, смазанный маслом, должен без заеданий перемещаться по всей длине цилиндра с усилиями, не превышающими указанными в таблице 22.

Усилие перемещения плунжера в цилиндре проверяется, без всасывающего и нагнетательного клапанов.

Таблица 22

Распределение усилий перемещения плунжера в цилиндре

Таблица 23

Длина плунжера в зависимости от напора

Допуск прямолинейности плунжеров 0,05 мм на длине 1200 мм.

3.2.7 КЛАПАНА ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ

Клапаны глубинных насосов выполнены в виде шариковых клапанов и состоят из корпуса, седла и шарика, и предназначены для запирания обратного прохода жидкости из цилиндра и плунжера насоса.

Корпусы клапанов по виду исполнения делятся на открытые и закрытые. В открытых корпусах жидкость всасывается в открытый сбоку корпус и затем вытекает через эти же отверстия, в то время как при закрытом корпусе жидкость выходит из корпуса не сбоку, а сверху. Шарики изготавливаются из стеллита.

Седла изготавливаются из стеллита, твердого сплава.

Герметичность пары «седло – шарик» испытывается на вакуум–приборе. Пара считается герметичной, если в течение 10секунд не наблюдается падение давления.

ЗАМКОВЫЕ ОПОРЫ

Замковые опоры для вставных насосов изготавливаются механического типа:

- ОМ – с цанговым якорем,

- НМ – под цанговый якорь,

- «Арланского» типа.

В условное обозначение замковой опоры входят тип опоры, условный размер, номер отраслевого стандарта. Например, опора типа ОМ-60 ОСТ 26-16-06-86:

§ ОМ – тип опоры;

§ 60 – условный размер (мм);

§ ОСТ 26-16-06-86 – отраслевой стандарт, в соответствие с которым она изготовлена.

Таблица 24

Основные параметры замковых опор

НАСОСНЫЕ ШТАНГИ

Насосные штанги предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса. Выпускают штанги диаметром 12; 16; 19; 22; 25; 28 мм и длиной 8 м. Для подбора длины колонны штанг при подгонке плунжера выпускаются штанги длиной 1; 1,2;1,5; 2 и 3 м. Для изготовления штанг применяются стали марок 40(углеродистая); 20НМ (никель – молибденовая); 30ХМА (хромисто-марганцовистая).

Штанговая колонна – элемент ШСНУ, служащий для передачи возвратно-поступательного движения от станка-качалки к плунжеру скважинного штангового насоса. Штанговая колонна является основной составной частью штанговой глубинно-насосной установки.

Насосная штанга – составная часть колонны насосных штанг, имеющая на концах соосную резьбу для последовательного соединения с другими насосными штангами, преимущественно с помощью штанговых муфт.

Соединительная штанговая муфта – штанговая муфта с одинаковыми резьбами на обоих концах, предназначена для соединения насосных штанг между собой.

Переводная штанговая муфта – муфта с резьбами для соединения штанг разных условных диаметров.

Основные параметры насосных штанг и штанговых муфт идентифицированы ГОСТ 13877 (Таблицы 25, 26).

Штанги стандартной длины – 7620; 8000; 9140 мм.

Укороченной длины- 610; 915;1000;1220; 1500; 1830; 2000;2440;3050;3660мм.

Таблица 25

Конструктивные длины штанг при стандартной длине

Таблица 26

Масса штанг

Муфты каждого типа изготавливаются исполнений:

1- полноразмерные с лысками под ключ;

2- полноразмерные без лысок;

3- уменьшенного диаметра.

Муфты в зависимости от вида термообработки и наличия покрытия подразделяются на классы в соответствии с табл.27:

Таблица 27

Класс изготовления муфт