Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Станок-качалка; 2 – устьевое оборудование; 3 – колонна НКТ; 4 – колонна насосных штанг; 5 – замковая опора; 6 – вставной штанговый насос; 7 – невставной штанговый насос





Рисунок 10.41 – Штанговая насосная установка

Обычные скважинные насосы по принципу действию относятся к плунжерным насосам простого действия. Ниже приводится схема процесса работы скважинного насоса (рисунок 10.42).

Исходная ситуация: насос и насосно-компрессорная труба заполнены пластовой жидкостью; плунжер находится в верхней мертвой точке О.Т; нагнетательный клапан закрыт. Нагрузку столба жидкости над насосом принимают на себя насосные штанги.

При прекращении потока жидкости снизу через всасывающий клапан, последний закрывается под действием силы тяжести. Цилиндр полностью или частично заполнен жидкостью. При погружении плунжера в эту жидкость нагнетательный клапан открывается, вес жидкости воспринимается всасывающим клапаном и, следовательно, колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) (рисунок 10.42, а). При дальнейшем ходе плунжера вниз (рисунок 10.42, б) верхняя штанга погружается в столб жидкости, вытесняя соответствующий ее объем, который подается во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб.

В случае применения плунжеров, диаметр которых равен диаметру верхней штанги или меньше его, подача жидкости в НКТ производится только во время хода плунжера вниз, в то время как при ходе плунжера вверх вновь набирается столб жидкости.

Как только плунжер начинает двигаться вверх, нагнетательный клапан закрывается, нагрузка жидкости снова передается на насосные штанги. Если пластовое давление превышает давление в цилиндре, всасывающий клапан открывается в момент отхода плунжера от нижней мертвой точки U.T. (рисунок 40.42, в). Поступление жидкости из пласта в цилиндр продолжается, пока ход плунжера вверх не закончится в позиции О.Т. (рисунок 10.42, г). Одновременно с поднятием столба жидкости над плунжером происходит всасывание равного количества жидкости.



На практике, однако, рабочий цикл насоса обычно сложнее, чем указано на этой упрошенной схеме. Работа насоса зависит в значительной мере от размера вредного пространства, содержания свободного газа в пластовой жидкости и от вязкости откачиваемой среды.

Кроме того, вибрации колонны насосно-компрессорных труб и насосных штанг, возникающие в результате непрерывной перемены нагрузки столба жидкости, и вибрации клапанов также влияют на цикл откачки.

Классификация по стандарту Американского

нефтяного института (АРI)

 

Трубные штанговые скважинные насосы и вставные штанговые скважинные насосы классифицированы по API согласно стандарта 11АХ в зависимости от исполнения цилиндра и плунжера, а также от расположения замковой опоры, и имеют соответствующее условное обозначение. На рисунке 10.43 и в таблице 3 дается система обозначения по API. Также приводятся дополнительные объяснения и пример спецификации.

 

Полное обозначение скважинного насоса включает:

1. номинальный диаметр НКТ;

2. номинальный диаметр плунжера;

3. тип насоса, тип рабочего цилиндра, расположение и тип замка;

4. длину цилиндра в футах, или, соответственно, число втулок;

5. номинальную длину плунжера в футах (1 фут = 0,3048 м);

6. общую длину удлинителей, если такие применяются.

X XX X XXXXXXXX

1 2 3 4 5 6 7 8 9

 

1. Номинальный диаметр НКТ:

15 – 1,900"; 20 – 23/8"; 25 – 27/8"; 30 – 31/2".

 

2. Диаметр насоса (номинальный размер):

106 – 11/16" (27,0 мм); 125 – 11/4" (31,8 мм); 150 – 11/2" (38,1 мм);

175 – 13/4" (44,5 мм); 178 – 125/32" (45,2 мм); 200 – 2" (50,8 мм);

225 – 21/4" (57,2 мм); 250 – 21/2" (63,5 мм); 275 – 23/4" (69,9 мм).

 

3. Тип насоса: R – вставной насос;

T – трубный насос.

4. Рабочий цилиндр:

– с металлическими плунжерами: W – тонкостенный;

H – толстостенный;

L – втулка;

– с плунжерами с мягким уплотнением: S – тонкостенный;

P – толстостенный.

 

5. Расположение замка: А – верхнее;

В – нижнее;

Т – нижнее с неподвижным плунжером.

 

6. Тип крепления: С – манжетное крепление;

М – механическое крепление.

 

7. Длина цилиндра в футах или число втулок.

 

8. Номинальная длина плунжера в футах.

 

9. Общая длина удлинителей.

 

Пример:

Вставной глубинный насос с толстостенным цилиндром длиной 16', металлическим плунжером длиной 4', Ø 11/4", удлинителями 2', нижним замком манжетного типа, работающий в НКТ 23/8", обозначается следующим образом:

20-125 RHBC 16-4-2.

 

Дополнительно следует указать:

а) тип материала цилиндра;

б) тип материала плунжера;

в) вид исполнения плунжера – ниппельного или муфтового типа;

гладкого типа или с пазами;

зазор;

посадочный комплект (у насосов с втулками);

г) вид исполнения и тип материала корпусов клапанов;

д) материал седел клапанов и шариков;

е) материал разборных деталей;

ж) длину каждого удлинителя;

з) соединительные резьбы насосных штанг и насосно-компрессорных труб.

 

 

Таблица 3 – Система обозначения глубинных штанговых насосов по АPI

  металлический плунжер плунжер с мягким уплотнением
цилиндр цилиндр. втулки цилиндр
тонко-стенный толсто-стенный тонко-стенный толсто-стенный
вставные насосы неподвижный рабочий цилиндр, верхнее крепление   RWA   RHA   RLA   RSA   –
неподвижный рабочий цилиндр, нижнее крепление RWB RHB RLB RSB
неподвижный плунжер, нижнее крепление RWT RHT RLT RST
трубные насосы TH TL TP

 

Классификация по ОСТ 26-16-06-86

 

Скважинные насосы по ОСТ 26-16-06-86 выпускаются следующих типов: НВ1 – вставной с замком наверху; НВ2 – вставной с замком внизу; НН – невставной без ловителя; НН1 – невставной с захватным штоком; НН2 –невставной с ловителем.

 

Пример обозначения насосов по ОСТ 26-16-06-86:

 

X X XXX XX XX XX

1 2 3 4 5 6

 

1. Тип насоса: НВ1, НВ2, НН, НН1, НН2.

 

2. Исполнение насоса по конструкции цилиндра и конст­руктивным особенностям самого насоса:

Б – безвтулочный, толстостенный цельный цилиндр;

С – втулочный, составной цилиндр;

И – износостойкое исполнение. Буква И ставится в конце обозначения насоса и означает, что насос предназначен для работы в средах с содержанием механических примесей от 1,3 до 3,5 г/л; если этой буквы нет, то насос предназначен для работы в средах с содержанием механических примесей до 1,3 г/л;

Т – насос с полым штоком. Данные насосы предназначены для работы с полыми штангами, причем подъем откачиваемой жидкости осуществляется по внутреннему каналу полых штанг; А - насос с автосцепом колонны штанг с плунжером. При­меняется только для насосов НН;

Д1, Д2 – специальные двухплунжерные насосы для откачки высоковязких, газированных жидкостей или для утяжеления низа штанговой колонны при ходе плунжера вниз.

 

 

3. Условный диаметр насоса в миллиметрах. Стандарт пре­дусматривает выпуск насосов условным диаметром 29, 32, 38, 44, 57, 70, 95 и 102 мм. Условный диаметр насоса определяется диаметром плунжера и может не совпадать с фактическим его значением. Например, насосы условным диаметром 32 мм будут иметь разброс фактических диаметров плунжеров от 31,9 до 32,425 с шагом 0,025 мм.

 

4. Максимальный ход плунжера в миллиметрах, уменьшен­ный в 100 раз.

 

5. Напор в метрах водяного столба, уменьшенный в 100 раз.

 

6. Группа посадки 0, 1, 2, 3 по степени увеличения зазора между плунжером и цилиндром.

 

Пример:

Насос НН2Б-44-30-12-1 – насос невставной с ловителем, цилиндр цельный безвтулочный, условный диаметр 44 мм, максимальный ход плунже­ра 3000 мм, напор 1200 м, 1 группа посадки, нормальное исполнение.

Насос НВ1БТ-32-30-15-0И – насос вставной с замком наверху, цилиндр цельный безвтулочный, полый шток для подъема жидкости по полым штан­гам, условный диаметр 32 мм, максимальный ход плунжера 3000 мм, напор 1500 м, 0 группа посадки, износостойкое исполнение.

Насос НВ1БД 1-38/57-25-12-2 – насос вставной с замком наверху, цилиндр цельный безвтулочный, насос двухплунжерный специальный, один плунжер – верхний с условным диаметром 57 мм, другой – нижний 38 мм, максимальный ход плунжера 2500 мм, напор 1200 м, 2 группа посадки, нормальное исполне­ние.

Насос ННБА-95-45-08-2 – насос невставной, цилиндр цельный безвтулоч­ный, с автосцепом и сливным устройством, условный диаметр 95 мм, макси­мальный ход плунжера 4500 мм, напор 800 м, 2 группа посадки, нормальное исполнение по стойкости к среде.

Типы и виды исполнения скважинных насосов

Выпускаются следующие типы скважинных насосов:

– трубные;

вставные;

– обсадные.

Изготовляются также специальные модели, предназначенные для применения в нестандартных условиях эксплуатации (например, высокое газонефтяное отношение, большой дебит, высоковязкая среда, большое содержание песка).

В пределах отдельных рядов типоразмеров возможны многочисленные варианты исполнения и комбинации деталей.

 

Трубные насосы

 

Поскольку у трубных насосов цилиндр насоса является неотъемлемой частью колонны НКТ, он должен быть встроен вместе с насосно-компрессорными трубами. Плунжер и нагнетательный клапан могут быть смонти­рованы на насосных штангах позже (рисунок 10.44). Вса­сывающий клапан устанавливается в нижней части насоса при помощи соответствующих устройств. Для разборки всасывающий клапан может быть захвачен и извлечен, в результате чего насосно-компрессорные трубы опо­рожняются. Всасывающие клапаны изготовляются также в неизвлекаемом исполнении. В таком случае допускается их исполнение более крупного размера, что имеет немаловажное значение при высоких дебитах. При применении неподвижно встроенного всасы­вающего клапана рекомендуется предусмотреть до­полнительный дренажный клапан для НКТ. Ввиду того, что плунжер имеет точно обработанную поверхность, не разрешается его вводить в длинную, внутри необра­ботанную колонну насосно-компрессорных труб.

Технология установки трубных насосов позволяет применять скважинные насосы, номинальный диаметр которых больше номинального диаметра НКТ. При одинаковом размере НКТ подача трубного насоса всегда будет больше подачи вставного скважинного насоса из-за большего диаметра цилиндра. Следовательно, трубные насосы применяются преимущественно для более крупных дебитов с небольшой глубины. Ограниченность глубины отбора обусловлена максимальной предельной нагрузкой на колонну НКТ. Как правило, срок службы трубного насоса больше, чем срок службы вставного насоса из-за больших размеров изнашивающихся деталей. Помимо ограниченности глубины отбора дополнительный недостаток заключается в том, что при каждой замене насоса необходимо извлекать всю колонну.

 

Втулочные трубные насосы (TL)

 

У втулочных трубных насосов (TL) в кожухе соосно зажаты втулки длиной в 1 фут каждая, по хонингованной поверхности которых перемещается плунжер. Втулки центрируются в кожухе при помощи калибра и фиксируются с обеих сторон кожуха навинченными стяжными муфтами. Одно из преимуществ данного типа насоса заключается в том, что имеется возможность доработки втулок и удобной их замены в случае необходимости.

Оптимальные антифрикционные свойства достигаются при применении стандартной комбинации твердохромированных плунжеров с втулками центробежного литья. Кроме того, имеются также закаленные и коррозионностойкие втулки и плунжеры с дополнительным твердым покрытием, которые пригодны для применения в условиях повышенной коррозии или абразива.

Указанные преимущества компенсируют незначительно большую стоимость втулочного насоса по сравнению с цилиндровым насосом.

 

Насосы с толстостенным цилиндром (ТН)

 

Насосы типа ТН – это трубные насосы, оснащенные металлическим плунжером и толстостенным хонингованным цилиндром с цилиндрической наружной резьбой. Зазор между цилиндром и плунжером у насоса ТН больше, чем у насоса TL. Антифрикционные свойства цельнометаллического стального цилиндра хуже, чем антифрикционные свойства втулок центробежного литья у насосов типа TL. Однако эта менее оптимальная комбинация материалов влияет на износ лишь при значительном содержании воды в обводненной нефти. Все остальные части, как, например, плунжер или клапан, соответствуют исполнению насоса типа TL.

Выпускаются также насосы специального исполнения, например, для большой растягивающей нагрузки от длинной хвостовой трубы. Проходное сечение насоса ТН соответствует проходному сечению насоса TL.

 

Трубные насосы с мягким уплотнением (ТР)

 

Насосы типа ТР представляют собой трубные насосы, оснащенные плунжером с мягким уплотнением, движущимся в толстостенном цилиндре с конической наружной резьбой.

Применяются плунжеры с мягким уплотнением в различном исполнении, как например:

– со шлицевыми пластмассовыми кольцами;

– с пластмассовыми кольцами, наполненными графитом;

– манжетные плунжеры (с манжетами различных типов);

– комбинации вышеназванных уплотняющих элементов.

При выборе уплотняющих элементов необходимо учитывать температуру, глубину посадки и степень обводнения откачиваемой среды.

Насосы ТР пригодны для применения в эксплуатационных скважинах с повышенной степенью обвод­ненности при одновременном содержании незначительных количеств тонкозернистого песка в откачи­ваемой жидкости. Крупнозернистый песок, скапливающийся на уплотнительных элементах (мягких уплотнениях), приводит к быстрому износу цилиндра.

Применение плунжеров с мягким уплотнением не ограничивается лишь насосами типа ТР; такие плунжеры устанавливаются также в насосах других типов, в некоторых случаях также в сочетании с безнапорными пескосъемными комплектами.

Вставные насосы

 

Вставные насосы характеризуются тем, что монтаж комплектного насоса в колонну НКТ, а также демонтаж его осуществляется вместе с насосными штангами; при установке насос находится в стопорном седле (якорном башмаке) колонны насосно-компрессорных труб.

Благодаря разнообразию типов и многочисленным вариантам материалов, используемых для изготовления элементов насоса, вставные насосы могут быть оптимально адаптированы к условиям скважины. При одинаковом размере НКТ у вставных насосов диаметр плунжера меньше, проходное сечение меньше и, следовательно, объем подачи меньше, чем у трубных насосов.

В зависимости от того, осуществляется ли откачка перемещением плунжера или же перемещением цилиндра, различают следующие типы вставных насосов:

1. насосы с неподвижным цилиндром и подвижным плунжером;

2. насосы с неподвижным плунжером и подвижным цилиндром.

Насосы с подвижным плунжером и неподвижным цилиндром (RWA, RWB) по компоновке клапанов (большой всасывающий клапан, малый нагнетательный клапан) и по режиму потока отличаются более выгодными показателями выделения и интерференции газа. Они обеспечивают хорошие условия сжатия и этим самым высокий объемный коэффициент полезного действия.

Насосы с неподвижным плунжером и подвижным цилиндром (RWT) всегда имеют нижнее крепление, неподвижный плунжер и перемещающийся цилиндр.

По типу конструкции этих насосов неизбежны нижнее расположение замка, наличие длинного всасывающего канала (через полый плунжер и соединительный трубопровод к замку) и невыгодные размеры клапанов (малый всасывающий клапан, большой плунжерный клапан).

Насосы с подвижным цилиндром непригодны для применения в усложненных газовых условиях. Потери давления на стороне всасывания способствуют интерференции газа, в результате чего уменьшается объемный коэффициент полезного действия.

Установкой второго всасывающего клапана в зоне замка можно уменьшить проблемы всасывания, в особенности при низком уровне жидкости.

Различные виды исполнения вставных насосов отличаются:

а) по типу крепления (замка);

б) по типу рабочего цилиндра и плунжера.

 

По типу крепления

– насосы с замком в нижней части насоса, рисунок 5, а;

– насосы с замком в верхней части насоса, рисунок 5, б;

– насосы с замками в нижней и верхней частях насоса, рисунок 5, в (редко).

Все три указанных замка выполняются в виде манжетных или механических замков. В некоторых случаях применяются также комбинации этих двух вариантов.

 

По типу рабочего цилиндра и плунжера

Применяются тонкостенные и толстостенные цилиндры с металлическими плунжерами или плунжерами с мягким уплотнением. Возможно также исполнение с кожухом и цилиндрическими втулками. Речь идет о вставных насосах типа RLA, RLB и RLT.

 

На рисунке 10.46 показана схема насоса с подвижным цилиндром.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ шсн

 

1 Цилиндр

 

Цилиндры скважинных насосов выполняются самых различных конструкций.

Толстостенные цилиндры для всех длин хода изготовляются из холоднотянутых бесшовных труб различных материалов. Благодаря большой толщине стенок они почти не деформируются, но их внутренний диаметр меньше, чем у тонкостенных цилиндров, что отрицательно сказывается на эффективной площади плунжера.

Тонкостенные цилиндры изготовляются из цельнотянутых труб или сварных труб с продольным швом. Из-за небольшой устойчивости к деформации длина цилиндров ограничена. Кроме того, этот вид исполнения с тонкой стенкой чувствителен в отношении высоких перепадов давления. Для повышения износостойкости рекомендуется закалка или твердое хромирование рабочих поверхностей.

 

Рабочие цилиндры трубных насосов

 

У трубных насосов применяются рабочие цилиндры следу­ющих видов исполнения:

– кожух с цилиндрическими втулками;

– толстостенный хонингованный цилиндр;

– толстостенный хонингованный цилиндр, предназначенный
для применения в комбинации с плунжером с мягким уплотнением.

 

Кожух с цилиндрическими втулками

Этот вид исполнения одинаковый для насосов TL (трубных насосов) и RL (вставных насосов).

Принципиально различают цельные втулки (употребляются редко) – рисунок 10.47 – и секционные втулки. Секционные втулки представляют собой соосно расположенные в кожухе цилиндрические втулки (длиной в 1 фут каждая), фиксируемые стяжными муфтами с обоих концов кожуха. Преимущество данной конструкции заключается в том, что в таких цилиндрах имеется возможность доработки или замены отдельных втулок. Имеются также специаль­ные втулки с увеличенной толщиной стенки. Втулки изго­товляются из термически улучшенных или закаленных труб центробежного литья. Внутренняя поверхность (ра­бочая поверхность плунжера) точно хонингована с очень узкими допусками.

Отличные антифрикционные свойства дает комбинация втулки центробежного литья с твердохромированным плунжером, в особенности при откачке некорродирующих и неабразивных смесей.

 

Толстостенный прецизионно хонингованный цилиндр для трубных насосов (ТН)

Цилиндр интегрирован в колонну НКТ. Учитывая общую нагрузку на глубине установки насоса (собственный вес, температура, винтообразный изгиб, изменение длины, растягивающее напряжение от соответствующих пакеров или трубных якорей), толщина стенок должна быть больше (11/4"), чем у вставных насосов. Внутренняя (рабочая) поверхность цилиндра точно хонингована, потому что для металлического плунжера жела­тельно иметь минимальные допуски. У цилиндра наружная цилиндрическая резьба по АНИ спец. 11 АХ, тип С31 (рисунок 10.48, а).

Толстостенный хонингованный цилиндр для трубных насосов (ТР)

Данный цилиндр применяется в комбинации с плунжером с мягким уплотнением. Поскольку для плунжеров данного вида требуются менее узкие допуски, чем для металлического плунжера, поверхность цилиндра достаточно подвергать простому хонингованию.

В этом случае соединительные резьбы цилиндра – конические, по АНИ спец. 11 АХ, тип В1 (рисунок 10.48, б).

 

Рабочие цилиндры вставных насосов

 

Для вставных насосов применяются:

– кожух с цилиндрическими втулками;

– толстостенные прецизионно хонингованные цилиндры;

– тонкостенные прецизионно хонингованные цилиндры;

– тонкостенные хонингованные цилиндры, сочетаемые с плунжером с мягким уплотнением.

 

Толстостенный прецизионно хонингованный цилиндр для вставных насосов (RH)

При диаметре 11/4" и 11/2" толщина стенки составляет 3/16", при более крупном диаметре – 1/4". На торцах цилиндрических резьб цилиндр имеет металлическую уплотняющую поверхность (опреде­ленный вращающий момент!). Длину хода плунжера можно увеличить при помощи навинчиваемых удлинителей (рисунок 10.48, в).

Тонкостенный прецизионно хонингованный цилиндр для вставных насосов (RW).

В данных цилиндрах работают плунжеры максимального диаметра, чем достигается максимальный дебит. Но малая толщина стенки (1/8") ограничивает глубину посадки насоса. Цилиндр имеет внутренние цилиндрические резьбы (рисунок 10.48, г).

 

Тонкостенный хонингованный цилиндр для вставных насосов (RS)

Аналогично типу ТР в этом цилиндре работает плунжер с мягким уплотнением, благодаря чему расширяется диапазон внутреннего допуска. Толщина стенки и исполнение резьбы – как у насоса RW.

 

Для обеспечения наиболее экономичного режима эксплуатации скважин в отношении коррозии и износа необходимо выбрать наиболее подходящий по качеству материал и наиболее выгодную комбинацию материалов, из которых изготовлены цилиндры и плунжеры.

 

2 Плунжер

 

Плунжеры скважинных насосов выполняются:

– металлическими;

– с мягким уплотнением.

 

Металлические плунжеры

 

Металлические плунжеры выполняют уплотня­ющую функцию без дополнительных уплотня­ющих элементов за счет выбора минимальных зазоров между плунжером и цилиндром.

Плунжеры выпускаются:

– ниппельного типа (рисунок 10.49, a; 10.49, б);

– муфтового типа (рисунок 10.49, в);

– с гладкой или желобковой поверхностью.

Скопление жидкости в кольцевых пазах желоб­чатых плунжеров служит для улучшения смазки плунжера. Наличие кольцевых пазов не влияет на уплотняющую функцию. При осаждении в пазах значительного количества песка или метал­лических частиц, не уносимых смазывающей откачиваемой нефтью, имеет место повышен­ный износ или, в аварийных случаях, закли­нивание плунжера.

Зазор между плунжером и рабочим цилиндром выбирается в зависимости от свойств откачи­ваемой среды.

 

Плунжеры с мягким уплотнением

 

В зависимости от вида употребляемых элемен­тов уплотнения различают плунжеры:

– с уплотнительными кольцами;

– с манжетами;

– с комбинацией из уплотнительных колец и манжет.

В зависимости от свойств откачиваемой жид­кости применяются уплотняющие элементы из кожи, прорезиненной ткани, различных пласт­масс. Плунжеры с мягким уплотнением, как правило, применяются до глубины подвески максимум 1500 м. Перепады давления, действую­щие на плунжер и повышающиеся с увеличе­нием глубины установки насоса, приводят к деформациям, которые в свою очередь увеличивают износ уплотняющих элементов. Кроме того, оседание песка в уплотняющих элементах также может привести к преждевременному износу этих элементов или же к повреждению рабочего цилиндра. При выборе материала плунжера и цилиндра необходимо следить за тем, чтобы выбираемые для них материалы соответствовали условиям эксплуатации.

 

Клапаны

 

Клапаны скважинных насосов в большинстве случаев выполнены в виде шариковых клапанов.

В зависимости от откачиваемой среды применяются клапаны из различных комбинаций материалов, различных классов твердости и различных конструкций.

 

Корпуса клапанов

 

По виду исполнения различают „открытые” (рисунок 10.50, a; 10.50, в) и „закрытые” корпуса (рисунок 10.50, б).

 

„Открытый” корпус обозначает, что 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. Корпуса клапанов стандартного исполнения изготовляются цельнометаллическими; для абразивных условий эксплуатации имеются резиновые направляющие шарика или коррозионностойкие вставки.

Все детали изготовлены из коррозионностойкой легированной стали. Сменная вставка подвергается специальной термической обработке, благодаря чему ее срок службы удлиняется.

 

Седла клапанов и шарики

 

На рисунке 10.51 представлены основные виды исполнения седла клапана. Применяемые ранее седла с ребрами теперь заменены седлами АНИ с гладкими кольцами.

Седла еще различают по диаметру шарика:

– седла с нормальным диаметром шарика;

– седла с уменьшенным диаметром шарика.

Седла с гладкими кольцами и уменьшенным диаметром шарика применяются преимущественно во вставных корпусах клапанов; в некоторых случаях такие седла применяются также в клапанах традицион­ного исполнения для повышения пропускной способности клапана. Седла с ребрами могут быть поставлены также со вставками из карбида вольфрама с обеих сторон.

Практика показала, что различные материалы седел и шариков, а также их комбинации обеспечивают оптимальный срок службы в любых условиях эксплуатации.

 

Материал, применяемый для изготовления седел клапанов, выбирается на основе долголетнего опыта в области разработки и производства коррозионностойких специальных сплавов со специальной термо­обработкой и твердых металлов „BOHLERIT” (вольфрам-карбидных сплавов). Каждое отдельное седло перед поставкой подвергается заключительным гидравлическим испытаниям и испытаниям в вакууме.

 

Крепление штанговых скважинных насосов

 

Смонтированный на насосных штангах вставной насос вводится в НКТ и устанавливается в предусмо­тренной для этой цели гильзе колонны насосно-компрессорных труб.

Применяются крепления следующих типов, состоящие из посадочного элемента (на корпусе насоса) и гильз, относящихся к колонне НКТ – так называемого башмака:

а) крепление манжетами;

б) крепление механического типа;

в) комбинированное крепление фрикционным кольцом и манжетами;

г) комбинированное крепление фрикционным кольцом и механическим замком;

д) комбинированное крепление манжетного и механического типа.

 

Крепление извлекаемых всасывающих клапанов в трубных насосах

 

Посадка и извлечение всасывающих клапанов трубных насосов осуществляется при помощи насосных штанг и байонетного соединения на плунжере (рисунок 10.52).

По виду крепления всасывающего клапана трубных насосов различают:

механическое крепление

Механический замок передает удерживаю­щие силы насоса за счет силового и гео­метрического замыкания.

Всасывающий клапан, оснащенный многосекционной или односекционной оправкой, сидит в конической расточке в верхней части
якорного башмака, причем пружинящие пальцы нижней части оправки, заскакиваю­щие в расточку нижней части якорного башмака, удерживают всасывающий клапан в нужном положении.

Конструкция и принцип действия механического замка трубного насоса соответствуют конструкции и принципу действия нижнего механического замка вставного насоса.

манжетное крепление

Две манжеты, смонтированные на якорной оправке, фиксируют всасывающий клапан в якорном башмаке. Для извлечения всасы­вающего клапана в комплекте с замком через цилиндр насоса (или втулки) на­ружный диаметр манжет меньше номиналь­ного диаметра плунжера.

 

Крепления (замки) вставных скважинных насосов

 

Вставные глубинные насосы с неподвижным цилиндром выпускаются с замками:

– в верхней части насоса;

– в нижней части насоса;

– в верхней и нижней частях насоса.

Насосы с подвижным цилиндром выпускаются исключительно с замками в нижней части насоса.

По виду крепления вставных глубинных насосов различают:

верхнее механическое крепление (рисунок 10.53)

При встройке насоса пружина замка проталкивается через уплотнительное кольцо якорного башмака, пока якорная оправка не будет прижата к конусу уплотнительного кольца. Пальцы разжимаются, и насос зафиксирован.

При разборке насоса пальцы снова сжимаются аксиальным натяжением, в результате чего пружину замка можно извлечь через уплотнительное кольцо.

 

 

нижнее механическое крепление (рисунок 10.54)

Исполнение этого типа замка соответствует исполнению верхнего механического замка (причем якорная оправка имеет не переходник, а наконечник), или же исполнению механического нижнего замка трубных насосов.

манжетное крепление (рисунок 10.55)

У вставных насосов функция удерживания выполняется тремя манжетами. Якорная оправка сталкивается при встройке насоса в якорный башмак до упора. Якорный башмак одинаковый для верхнего и нижнего замков. У верхнего замка на рабочий цилиндр или удлинительный ниппель навинчен переходник, у нижнего замка на якорную оправку навинчен наконечник. Манжетные замки трубных и вставных насосов отличаются друг от друга только количеством манжет.

крепление фрикционным кольцом

Фрикционное кольцо применяется в качестве якорного элемента в комбинации с манжетным или механическим замком. Замок, как правило, оснащен 1 – 3 (или больше) фрикционными кольцами. Этот вид крепления дает наиболее высокие значения удерживающей силы. В скважинах с коррозийными жидкостями его применение не рекомендуется. Дело в том, что для обеспечения необходимого фрикционного замыкания фрикционное кольцо изготовляется из деформируемого материала (латуни), непригодного для применения в условиях коррозии.

 

 
 


 

Гидравлический расчет скважинного насоса

Он включает и определение утечек жидкости между плунжером и цилиндром, и гидравлического сопротивления нагнетательного и всасывающего клапанов.

Количество жидкости, вытекшее из полости qΣ над плунже­ром в полость под плунжером при его движении вверх, опре­деляется разностью объема утечек через зазор q1 и объема q2 жидкости, увлеченной плунжером за собой:

где с – относительный эксцентриситет с = е/δ; е –абсолютный эксцентриситет осей плунжера и цилиндра; δ – радиальный за­зор при концентричном расположении плунжера и цилиндра; D – диаметр плунжера; g – ускорение силы тяжести; Н – пе­репад напора на длине плунжера; v – кинематическая вязкость откачиваемой жидкости; l – длина плунжера; и – скорость пе­ремещения плунжера относительно цилиндра.

Поскольку при движении плунжер может занимать любое возможное положение относительно цилиндра, то обычно в рас­четах эксцентриситет принимают равным среднему возможному значению с = 0,5. Кольцевые канавки на плунжере умень­шают длину рассчитываемого зазора, а гидравлические сопро­тивления, обусловленные резким изменением профиля попереч­ного сечения клапана, практически не оказывают влияния. В то же время канавки на плунжере позволяют избежать его гидравлического заклинивания, когда гладкий плунжер при­жимается давлением откачиваемой жидкости к одной стороне цилиндра, а возникающие при этом силы сухого трения пре­пятствуют его движению. Поэтому при наличии каналов в фор­мулу следует подставлять приведенную длину плунжера 1пр = 1 – an, где а – ширина кольцевой канавки; п – число канавок.

Потери напора в клапанах определяется по формуле

где μ – коэффициент расхода, определяемый для каждого типа клапана экспериментально; f, f0 – площадь плунжера и отвер­стия седла клапана; и – скорость движения плунжера относи­тельно цилиндра.

 

 

Расчет на прочность деталей скважинного насоса

Цилиндр насоса подвергается действию внутреннего давления, изменяющегося от нуля до максимального значения, под дей­ствием которого в теле насоса возникают тангенциальные и радиальные напряжения. Максимальные напряжения можно определить в зависимости от соотношения внутреннего r2 и на­ружного r1 радиусов цилиндра:

при r1 >1,1∙ r2

где р2 – внутреннее давление; r – текущее значение радиуса.

Условие прочности цилиндра имеет вид σэкв ≤ [σ].

Величину σэкв определяют по третьей теории прочности. Расчет втулок проводят аналогичным образом, но с учетом ка­сательных напряжений, действующих при сборке насоса.

Крутящий момент, который необходимо приложить при сборке насоса, определяется исходя из условия обеспечения требуемой плотности стыков между втулками.

Плунжер насоса рассчитывается на растяжение от дейст­вия столба жидкости. Опасным сечением является впадина первого витка резьбы.

Седло и шарик клапана на прочность не рассчитываются. Как правило, их размеры определяются исходя из опыта ра­боты применяемых конструкций.

 

Заключение

Рассмотренные элементы в конструкции плунжерных насосов являются, по своему, уникальными. Технология изготовления плунжеров, цилиндров, клапанов, узла крепления в каждом конкретном случае сложная. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции скважинного насоса, она является не простой, учитывая в каких условиях и при каких нагрузках он работает. От его работоспособности зависит нормальное транспортирование скважинной жидкости к устью скважины.

 

 

Список использованных источников

1. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. Учебник для вузов. – М.: Недра, 1984. – 464 с.

 

Лекция 10.10

Введение

Необходимость увеличения отбора жидкости до 500—700 м3/сут из скважин со средней глубиной подвески 1000—1300 м при­вела к применению для этой цели центробежных насосов, кото­рые наилучшим образом обеспечивают максимальные, по срав­нению с насосами других типов, подачу и напор. Эти насосы не требуют промежуточных передач для уменьшения частоты вра­щения вала по сравнению с частотой вращения приводного дви­гателя, у них отсутствуют периодически работающие всасываю­щие и нагнетательные клапаны, нет пар трения, детали которых движутся возвратно-поступательно.

Поэтому погружные центробежные насосы находят все боль­шее применение при эксплуатации высокодебитных обводнен­ных (до 99 % воды) и наклонных скважин.









Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.