Материал: Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений.

погружаются штанги, связанные с плунжером. Таким образом, ШСН — поршневой насос одинарного действия, а в целом ком­ плекс из насоса и штанг — двойного действия. Жидкость из НКТ вытесняется через тройник 11 в нефтесборный трубопровод.

Станки-качалки

Станки-качалки — индивидуальный балансирный механический привод ШСН. Их выпускали по стандартам 1951, 1956 и 1966 гг. В настоящее время на станки-качалки типа СК второй модифи­ кации действует ГОСТ 5866—76, который предусматривает 13 типоразмеров СК (табл. 9.1). В шифре, например, СК5-3-2500,

больший допускаемый крутящий момент Мкршах на ведомом валу редуктора, умноженный на 10-2 кН • м. Дополнительно СК характеризуют числом п качаний балансира (двойных ходов), которое изменяется от 5 до 15 мин-1.

Смонтирован СК на раме, устанавливаемой на железобетон­ ное основание (фундамент). Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель установлен на поворотной салазке. Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) поло­ жении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для бес­ препятственного прохода спуско-подъемного и глубинного обо­ рудования при подземном ремонте скважины. Поскольку го­ ловка балансира 15 совершает движение по дуге, то для сочленения ее с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска 14. Она позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса для предупреждения ударов плун­ жера о всасывающий клапан или выхода плунжера из цилиндра, а также устанавливать динамограф для исследования работы оборудования. Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока 13) регулируют путем изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). Частота движения головки балансира (число качаний п) изменяется сме­ ной ведущего шкива на валу электродвигателя на другой (боль­ ший или меньший) диаметр, т. е. регулирование работы СК дис­ кретное.

За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравно­ мерная. Для уравновешивания работы СК помещают грузы (противовесы) на балансир (СК 2), кривошип (СК 4-СК 20) или на балансир и кривошип (СК 3). Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (ротор­ ным) или комбинированным.

тора, насоса, порыв трубопровода и т. д.), а также, самозапуск СК после перерыва в подаче электроэнергии.

Известны другие индивидуальные механические приводы, включающие также двигатель, трансмиссию и преобразующий механизм. Для привода с одноплечным балансиром характерно расположение опоры на закрепленном конце балансира, а точки соединения шатуна с балансиром — между головкой балансира и опорой. Уравновешивание может быть как грузовым, так и пневматическим за счет сжатия воздуха в пневмоцилиндре с гидравлическим затвором. Подкачка воздуха в систему урав­ новешивания обеспечивается небольшим компрессором. В ба­ лансирных СК с- увеличением длины хода точки подвеса штанг возрастают габаритные размеры отдельных узлов и всей уста­ новки. Значительные массы качающегося балансира создают большие инерционные нагрузки, ухудшающие устойчивость станка.

В безбалансирных приводах возвратно-поступательное дви­ жение штанг осуществляется с помощью цепи или, как правило, канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины стойке-опоре, т. с. в них отсут­ ствует качающийся балансир. Безбалансирный станок позво­ ляет увеличить длину хода устьевого штока. Он работает в от­ личие от балансирного СК по симметричному циклу, что улуч­ шает условия работы узлов редуктора станка, а также колонны насосных штанг. Безбалансирные станки выпускаются серийно под шифрами СБМ 3-1, 8-700; СБМ 6-3-2500 и СБМ 12-5-800.

Здесь С — станок; Б — безбалансирный; М — механического действия; цифры обозначают то же, что и в шифре балансир­ ного СК (см. выше). Частота движения точки подвеса штанг для них соответственно составляет 5—15; 6—15 и 5—10 мин-1.

В СССР разработаны ШСНУ с гидроприводом типа АГН (А. Г. Молчанов). Отличительная особенность АГН — исполь­ зование НКТ в качестве уравновешивающего груза в сочетании с объемным гидроприводом высокого давления. Установка мон­ тируется в виде моноблока непосредственно на фланце колонны обсадных труб, т. е. без сооружения специального фундамента. В качестве силового органа используются длинные гидравличе­ ские цилиндры с движущимися в них поршнями. Поршень од­ ного цилиндра соединен с колонной НКТ, а другого — с колон­ ной штанг. Возвратно-поступательное движение поршней дости­ гается путем переключения золотниковым устройством нагне­ таемой поверхностным силовым насосом жидкости в полости цилиндров. При движении плунжера вниз цилиндр скважинного насоса перемещается вверх и происходит всасывание жидкости. Колонны НКТ и ШН перемещаются в противоположных направ­ лениях, а для этого требуется устанавливать два сальниковых уплотнения на устье.

Оборудование устья

Устьевое оборудование предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважины и подвешивания колонны НКТ. Устьевое оборудова­ ние типа СУ включает устьевой сальник 12, крестовину 8 и за­ порные краны.

Самоустанавливающиеся устьевые сальники (СУС) изготав­ ливают двух типов: с одним и двумя уплотнениями. Тип саль­ ника выбирается в зависимости от степени газопроявления и высоты положения статического уровня жидкости в скважине. Устьевой сальник состоит из самоустанавливающейся сальнико­ вой головки и тройника. Он герметизирует выход устьевого штока с помощью сальниковой головки и обеспечивает отвод продукции через тройник. Тройник ввинчивается в муфту НКТ. Отличительная особенность сальника — наличие пространствен­ ного шарового шарнира между головкой сальника и тройником. Шаровое соединение обеспечивает самоустановку головки саль­ ника при несоосности сальникового штока с осью НКТ, исклю­ чает односторонний износ уплотнительной набивки и облегчает смену набивки. Самоустанавливающиеся устьевые сальники рас­ считаны на рабочее давление 4 МПа.

Колонна НКТ подвешена на конусе в крестовине и располо­ жена эксцентрично относительно оси скважины, что позволяет спускать приборы в затрубное пространство через специальный

устьевой патрубок 9 с задвижкой. Для перепуска газа из затрубного пространства в промысловый нефтетрубопровод и для предотвращения излива нефти в случае обрыва устьевого штока предусмотрены обратные клапаны. Оборудование типа ОУШ включает и муфтовую подвеску НКТ.

Насосные штанги

Штанги предназначены для передачи возвратно-поступатель­ ного движения плунжеру насоса. Штанга представляет собой стержень круглого сечения. Выпускают штанги из легированных сталей диаметром (по телу) 12, 16, 19, 22, 25, 28 мм и длиной 8 м'для нормальных и коррозионных условий эксплуатации. Для регулирования длины колонны штанг с целью нормальной по­ садки плунжера в цилиндр насоса имеются также укороченные штанги длиной 1; 1,2; 1,5; 2 и 3 м. Штанги соединяются муф­ тами (соединительными и переводными). Для этого концы штанг имеют утолщенные головки с накатанной резьбой и квад­ ратным сечением для захвата ключами. Выпускаются также по­ лые (трубчатые) штанги из труб (наружный диаметр 42 мм, толщина стенки 3,5 мм) с приваренными к ним головками (из трубы диаметром 56 мм и толщиной стенки 12 мм). Они исполь­ зуются для эксплуатации неглубоких (до 1200 м) скважин. Осо­ бая штанга — это устьевой (сальниковый) шток (диаметр 31 и 36 мм), соединяющий колонну штанг с канатной подвеской. По­ верхность его полирована (полированный шток). Разрабатыва­ ется колонна штанг, наматываемая на барабан.

Штанговые скважинные насосы

Известны различные конструкции ШСН. Мы остановимся на конструктивных особенностях тех насосов (7 типов и 3 испол­ нения), которые выпускает отечественная промышленность для нормальных и осложненных условий эксплуатации (рис. 9.2). Они обеспечивают подачу от 5,5 до 400 м3/сут при глубине под­ вески насоса до 3500 м. По способу крепления к колонне НКТ различают вставные (НСВ) и невставные (НСН) скважинные насосы.

Цилиндр невставного (трубного) скважинного насоса при­ соединяется к колонне НКТ и вместе с ней спускается в сква­ жину. Плунжер НСН вводится через НКТ в цилиндр вместе с подвешенным к нему всасывающим клапаном на насосных штангах. Чтобы не повредить плунжер при спуске, его диаметр принимают меньшим внутреннего диаметра НКТ примерно на 6 мм. Применение НСН целесообразно в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонт-

ным периодом. Для смены насоса (цилиндра) необходимо из­ влекать штанги и трубы.

В верхней части плунжера насоса НСН-1 размещается на­ гнетательный клапан и шток с переводником под штанги. К ниж­ нему концу плунжера с помощью наконечника на захватном штоке свободно подвешивается всасывающий клапан. При ра­ боте клапан сажается в седло корпуса. Подвешивать всасываю­ щий клапан к плунжеру необходимо для слива жидкости из НКТ перед их подъемом, а также для замены клапана без подъ­ ема НКТ. Наличие захватного штока внутри плунжера ограни­ чивает длину его хода, которая в насосах НСН1 не превышает 0,9 м.

В насосе НСН2 в отличие от насоса НСН1 нагнетательный клапан установлен на нижнем конце плунжера. Для извлечения всасывающего клапана без подъема НКТ используется ловитель (байонетный замок), который крепится к седлу нагнетательного клапана. Ловитель имеет две фигурные канавки для зацепле­