Материал: Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений.

ния. В клетку всасывающего клапана ввинчен шпиндель (уко­ роченный шток) с двумя утолщенными шпильками. После по­ садки всасывающего клапана в седло корпуса поворотом ко­ лонны штанг на 1—2 оборота против часовой стрелки добива­ емся того, что шпильки шпинделя скользят по канавкам ловителя и всасывающий клапан отсоединяется от плунжера. Захват осуществляется после посадки плунжера на шпиндель при повороте колонны штанг по часовой стрелке.

Насос НСН2 выпускается с верхним и нижним креплением цилиндра к НКТ. Во втором случае цилиндр насоса нижним концом устанавливается в муфте НКТ посредством перевод­ ника, а верхний конец его свободен, т. е. цилиндр разгружен. Максимальная глубина спуска насосов НСН2 с нижним креп­ лением по сравнению с насосами НСН1, а также НСН2 с верх­ ним креплением, увеличивается соответственно с 1200 и 1500 м до 2200 м.

Вставной скважинный насос в собранном виде спускается внутрь НКТ на штангах. Крепление (посадка и уплотнение) НСВ происходит на замковой опоре, которая предварительно спускается на НКТ (замковые опоры изготовляют с пружин­ ными или малогабаритными якорями). Насос извлекается из скважины при подъеме только колонны штанг. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом при больших глубинах спуска.

Насос НСВ1 включает цилиндр, плунжер, замок, нагнета­ тельный, всасывающий и противопесочный клапаны. Всасываю­ щий клапан ввернут в нижний конец цилиндра, а нагнетатель­ ный — плунжера. Для повышения надежности и долговечности насоса эти клапаны выполнены сдвоенными парами «седло — шарик». Вверху плунжера имеется шток с переводником под штанги. Замок и противопесочный клапан размещены в верхней части цилиндра.

Насос НСВ2 в отличие от насоса НСВ1 имеет замок в ниж­ ней части цилиндра. Насос сажается на замковую опору ниж­ ним концом. Это освобождает цилиндр насоса от циклической растягивающей нагрузки и позволяет значительно увеличить глубину подвески насосов. Если максимальная глубина спуска насосов НСВ1 не превышает 2500 м, то для насосов НСВ2 она составляет 2500—3000 м.

Для эксплуатации скважин при наличии осложненных усло­ вий разработаны насосы специальных типов или исполнений.

личие от насоса НСВ1 одинарные клапаны с седлами из твер­ дого сплава ВК6-В. Для откачки жидкости с объемным содер­ жанием песка более 0,2 % предназначен насос исполнения НСН2Т с использованием трубчатых штанг (откачиваемая

жидкость из плунжера поступает в полые штанги и по ним под­ нимается на поверхность).

насосы исполнения НСВ1В и НСН2В. В них установлены узлы верхней и нижней защиты с эластичными воротниками, которые предотвращают попадание песка в зазор между плунжером и цилиндром. Внутри плунжера установлен сепаратор для отделе­ ния нефти из откачиваемой жидкости и смазки ею трущихся по­ верхностей плунжерной пары. Для откачки высоковязкой (до 300 мПа-с) жидкости предназначен дифференциальный насос одностороннего действия НСВГ, состоящий из двух спаренных насосов, один из которых (верхний) является рабочим, а другой создает дополнительное усилие для проталкивания плунжера в цилиндре при ходе вниз.

Насос НСВД в отличие от насоса НСВГ на нижнем конце нижнего цилиндра имеет еще один всасывающий клапан, что создает дополнительную камеру для сжатия газированной жид­ кости. При ходе плунжеров вверх заполняется объем нижнего цилиндра и в кольцевом пространстве дожимается газированная жидкость. При ходе вниз часть жидкости из нижнего цилиндра перетекает в подъемные трубы, а часть заполняет кольцевое пространство. Такая конструкция обеспечивает работу насоса при объемном содержании свободного газа на приеме не более 25 %, а для остальных конструкций допустимое объемное со­ держание свободного газа не должно превышать 10 %.

Насос НСНА позволяет осуществлять форсированный отбор жидкости из скважин через НКТ, диаметр которых меньше диа­ метра плунжера. Это достигнуто особой его конструкцией — на­ личием автосцепа, включающего сцеп и захват, и сливного уст­ ройства.

Цилиндры насосов бывают втулочные (собранные из корот­ ких стальных или чугунных втулок в кожухе) и безвтулочные (из цельной стальной трубы). Плунжеры изготавливают из стальных труб длиной 1,2; 1,5 и 1,8 м. Наружная поверхность плунжера и внутренняя поверхность втулок отполированы. В за­ висимости от содержания механических примесей в откачивае­ мой жидкости применяют гладкие или с кольцевыми канавками на наружной поверхности (типа «пескобрей») плунжеры. На­ сосы изготавливают четырех групп посадок (0; 1; 2; 3) с зазо­ ром между плунжером и цилиндром соответственно не более 0,045; 0,02—0,07; 0,07—0,12 и 0,12—0,17 мм. Чем больше вяз­ кость жидкости, тем принимается выше группа посадки. Для откачки жидкости с высокой температурой или повышенным со­ держанием песка и парафина рекомендуется использовать на­ сосы третьей группы посадки. При большой глубине спуска ре­ комендуется применять насосы с меньшим зазором.

Условный размер насосов (по диаметру плунжера) и длина хода плунжера соответственно приняты в пределах: для НСВ — 28—55 мм и 1,2—6 м, а для НСН — 28—93 мм и 0,6—4,5 м. В целом отечественная промышленность выпускает широкого ассортимента насосное оборудование для добычи нефти в раз­ нообразных условиях.

Насос выбирают с учетом состава откачиваемой жидкости (наличие песка, газа и воды), ее свойств, дебита и глубины его спуска, а диаметр НКТ — в зависимости от типа и условного размера насоса.

§9.2. ПОДАЧА ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

ИФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НЕЕ

Подача

Поскольку при ходе плунжера вниз штанги входят вовнутрь цилиндра насоса, то из цилиндра при этом вытесняется объем

Однако действительная (фактическая) подача Q насоса, из­ меренная на поверхности, как правило, меньше QT. Отношение действительной подачи к теоретической называют коэффициен­ том подачи штангового насоса an = Q/QT, тогда действительная подача

Коэффициент подачи ап может изменяться от 0 до 1. В сква­ жинах, в которых проявляется так называемый фонтанный эф­ фект, т. е. в частично фонтанирующих через насос скважинах, ап>1. Работа насоса считается нормальной, если ап = 0,6—0,8. На величину ап и, как следствие, на Q влияет много факторов: деформация штанг и труб, усадка жидкости, степень наполне­ ния насоса жидкостью и утечки жидкости. Характеризуя влия­ ние этих факторов соответствующими коэффициентами и учиты­ вая независимость их совместного действия, можно записать:

Влияние деформаций штанг и труб

Длинные крлонны штанг и труб при сообщении колонне штанг возвратно-поступательного движения в процессе работы уста­ новки ведут себя как упругие стержни. За счет упругих дефор­ маций штанг и труб уменьшается длина хода плунжера по сравнению с длиной хода устьевого штока 5, что непосред­ ственно влияет на подачу. Тогда можно записать'выражение ко­ эффициента, характеризующего влияние деформаций штанг и груб

Величина S задается при проектировании эксплуатации сква­ жины ШСНУ. Для расчета 5 ПЛ необходимо определение нагру­ зок, вызывающих деформации. Эти вопросы рассмотрены от­ дельно.

Влияние усадки жидкости

Цилиндр насоса заполняется жидкостью (нефтью и водой) при температуре Твс ц и давлении всасывания рвсц (на приеме на­ соса). При этих условиях подача составляет Q (рвсц). На по­ верхности жидкость дегазируется и охлаждается, ее объем уменьшается, т. е. происходит усадка жидкости. Фактически по­ дача равна Q. Тогда коэффициент, учитывающий усадку жидко­ сти, можно записать

где b — объемный коэффициент жидкости, равный отношению объемов (расходов) жидкости при условиях всасывания и при поверхностных условиях. Для водонефтяной смеси записываем, пренебрегая относительным движением фаз,

где Q„ (Рвсц), QB (Рвсц) — раСХОДЫ Нефти И ВОДЫ При УСЛОВИЯХ всасывания; QH, QB— дебит (подача) нефти и воды при поверх­

ность продукции (доля воды).

Влияние степени наполнения насоса жидкостью

Степень наполнения насоса жидкостью зависит от содержания свободного газа в ней. Его влияние на наполнение и подачу на­ соса учитывают коэффициентом наполнения цилиндра насоса