штанговый глубинный насос

Штанговый глубинный насос (ШГН) – это механизированная система подъема жидкости из скважин, широко используемая в нефтедобывающей промышленности. Он состоит из плунжера, двигающегося внутри насосного цилиндра, который приводится в действие колонной штанг, соединенной с наземным приводом. Выбор оптимального ШГН зависит от дебита скважины, глубины залегания пласта и свойств добываемой жидкости. В этой статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы, критерии выбора и особенности эксплуатации ШГН.

Что такое штанговый глубинный насос и как он работает?

Штанговый глубинный насос (ШГН) представляет собой ключевой элемент в добыче нефти, особенно на зрелых месторождениях. Его основная задача – поднимать жидкость (нефть, воду, газожидкостную смесь) из скважины на поверхность. Рассмотрим его устройство и принцип работы более детально.

Устройство ШГН

Основными компонентами ШГН являются:

• Наземный привод (станок-качалка): Преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение головки балансира, которое передается на колонну штанг.
• Колонна штанг: Соединяет наземный привод с плунжером насоса, расположенным в скважине. Представляет собой длинную цепь стальных штанг, соединенных между собой муфтами.
• Скважинный насос: Состоит из цилиндра, плунжера, всасывающего и нагнетательного клапанов. Расположен на забое скважины и предназначен для подъема жидкости.
• Насосно-компрессорные трубы (НКТ): Трубы, по которым жидкость поднимается на поверхность. Служат направляющими для колонны штанг.

Принцип работы ШГН

Принцип работы штангового глубинного насоса основан на возвратно-поступательном движении плунжера внутри цилиндра. Цикл работы состоит из двух основных фаз: хода вверх и хода вниз.

1. Ход вверх: При движении плунжера вверх в цилиндре создается разрежение, и жидкость через всасывающий клапан поступает в цилиндр. Нагнетательный клапан при этом закрыт.
2. Ход вниз: При движении плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Жидкость из цилиндра вытесняется в НКТ и поднимается на поверхность.

Классификация штанговых глубинных насосов

Штанговые глубинные насосы классифицируются по различным параметрам, что позволяет подобрать оптимальное оборудование для конкретных условий эксплуатации.

По типу конструкции насосного узла

• Вставные насосы: Насосный узел опускается в скважину уже в собранном виде внутри колонны НКТ. Преимущества: простота монтажа и демонтажа. Недостатки: меньший диаметр плунжера по сравнению с невставными насосами, что ограничивает их производительность.
• Невставные насосы: Цилиндр насоса спускается в скважину отдельно от плунжера. Плунжер спускается в скважину на колонне штанг после установки цилиндра. Преимущества: больший диаметр плунжера, более высокая производительность. Недостатки: более сложный монтаж и демонтаж.

По типу крепления насосного узла

• Насосы с креплением на башмак: Крепятся к башмаку колонны НКТ.
• Насосы с креплением на муфту: Крепятся к муфте НКТ.

По материалу изготовления

Материал изготовления штангового глубинного насоса зависит от свойств добываемой жидкости (агрессивность, содержание абразивных частиц) и условий эксплуатации (глубина скважины, температура).

• Стандартные насосы: Изготавливаются из углеродистой стали. Применяются в скважинах с неагрессивной средой.
• Коррозионностойкие насосы: Изготавливаются из нержавеющей стали или других коррозионностойких материалов. Применяются в скважинах с агрессивной средой (высокое содержание сероводорода, углекислого газа).
• Износостойкие насосы: Имеют специальное покрытие плунжера и цилиндра для повышения износостойкости. Применяются в скважинах с высоким содержанием абразивных частиц (песка).

Критерии выбора штангового глубинного насоса

Выбор оптимального штангового глубинного насоса – это сложная задача, требующая учета множества факторов. Ошибка в выборе может привести к снижению добычи, поломкам оборудования и увеличению эксплуатационных расходов.

Дебит скважины

Дебит скважины – это основной параметр, определяющий необходимую производительность насоса. Необходимо выбрать насос, производительность которого соответствует ожидаемому дебиту скважины. Следует учитывать, что дебит скважины может изменяться со временем, поэтому рекомендуется выбирать насос с небольшим запасом по производительности.

Глубина скважины

Глубина скважины определяет нагрузку на колонну штанг. Необходимо выбрать штанги, способные выдержать эту нагрузку. Также необходимо учитывать, что с увеличением глубины скважины увеличиваются потери на трение в колонне штанг, что снижает эффективность работы насоса.

Свойства добываемой жидкости

Свойства добываемой жидкости (вязкость, плотность, содержание газа, абразивных частиц, коррозионная активность) оказывают существенное влияние на выбор материала изготовления насоса и его конструкцию. Например, при добыче высоковязкой нефти необходимо использовать насосы с увеличенным диаметром плунжера и специальной конструкцией клапанов.

Газовый фактор

Наличие газа в добываемой жидкости может существенно снизить эффективность работы штангового глубинного насоса. При высоком газовом факторе необходимо использовать специальные газосепараторы, устанавливаемые перед насосом.

Содержание абразивных частиц

Наличие абразивных частиц (песка) в добываемой жидкости приводит к интенсивному износу плунжера и цилиндра насоса. В этом случае необходимо использовать износостойкие насосы с специальным покрытием.

Температура в скважине

Высокая температура в скважине может привести к снижению прочности материала изготовления насоса и штанг. Необходимо выбирать материалы, устойчивые к высоким температурам.

Монтаж и эксплуатация штанговых глубинных насосов

Правильный монтаж и эксплуатация штангового глубинного насоса – залог его долгой и надежной работы. Несоблюдение правил монтажа и эксплуатации может привести к преждевременному выходу оборудования из строя.

Монтаж ШГН

Монтаж ШГН включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка скважины: очистка скважины от посторонних предметов, проверка состояния колонны НКТ.
2. Спуск насосного узла: спуск цилиндра насоса (для невставных насосов), затем спуск плунжера на колонне штанг.
3. Спуск колонны штанг: последовательный спуск штанг и соединение их между собой муфтами.
4. Подключение колонны штанг к наземному приводу.
5. Проверка работоспособности насоса: проведение пробного пуска и замера параметров работы насоса.

Эксплуатация ШГН

Эксплуатация ШГН включает в себя следующие мероприятия:

• Регулярный контроль параметров работы насоса: дебит, давление, ток двигателя.
• Проведение технического обслуживания: смазка узлов, проверка состояния штанг, замена изношенных деталей.
• Проведение текущего ремонта: замена плунжера, клапанов, штанг.
• Проведение капитального ремонта: замена насосного узла, колонны штанг.

Преимущества и недостатки штанговых глубинных насосов

Как и любое другое оборудование, штанговые глубинные насосы имеют свои преимущества и недостатки.

Преимущества

• Простота конструкции и эксплуатации.
• Относительно низкая стоимость.
• Возможность работы в широком диапазоне дебитов и глубин.
• Хорошая ремонтопригодность.

Недостатки

• Ограниченная глубина подъема жидкости.
• Низкий КПД (особенно на больших глубинах).
• Высокий уровень шума.
• Возможность обрыва штанг.

Альтернативы штанговым глубинным насосам

В зависимости от условий эксплуатации и требований к добыче, существуют альтернативы штанговым глубинным насосам, такие как:

• Электроцентробежные насосы (ЭЦН): Погружные насосы, приводимые в действие электромотором. Преимущества: высокая производительность, возможность работы на больших глубинах. Недостатки: высокая стоимость, сложность эксплуатации.
• Винтовые насосы: Погружные насосы, использующие винт для подъема жидкости. Преимущества: возможность работы с высоковязкими жидкостями. Недостатки: низкая производительность.
• Газлифт: Метод подъема жидкости за счет закачки газа в скважину. Преимущества: простота эксплуатации. Недостатки: низкая эффективность при низком дебите скважины.

Заключение

Штанговый глубинный насос – это проверенное временем и надежное оборудование для добычи нефти. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация ШГН обеспечивают стабильную и эффективную работу скважины. При выборе ШГН необходимо учитывать множество факторов, таких как дебит скважины, глубина залегания пласта, свойства добываемой жидкости и условия эксплуатации. В случае сомнений рекомендуется обратиться к специалистам компании Nanjing Teflong Equipment Co., Ltd., которые помогут подобрать оптимальное оборудование и обеспечить его надежную работу. Для получения дополнительной информации о подшипниках скольжения, перейдите по ссылке на наш сайт: Nanjing Teflong Equipment Co., Ltd.