Скважинный штанговый насос

Скважинные насосы под­разделяются

1) по спо­собу соединения с колонной насосно-компрессорных труб на две группы: вставные и невставные (трубные).

- невставные (трубные)насосы типа НН, спускаются в скважину частями – цилиндр насоса спускается в скважину на трубах, а плунжер и клапаны – на штангах;

- вставные насосы типа НВ – спускаются в скважину в собранном виде на штангах и фиксируются в колонне НКТ замком (анкером).

Трубные насосы( рисунок 2.6 б).

По конструкции устройства для съема всасывающего клапана они подразделяются на насосы с захватным штоком (тип НН1), со специальным захватом (тип НН2) и без захватного устройства с автосцепом штанг с штоком плунжера и сливным устройством (тип ННА).

Преимуществом невставных насосов по сравнению с вставными является бÓльший объем рабочей камеры за счет максимального использования диаметра скважины.

Недостатком насосов типа НН является увеличение времени на проведение спускоподъемных операций и низкая их надежность. Это выражается, в частности, в нарушении рабочей поверхности плунжера о стенки подъемных труб (НН1, НН2), особенно при наличии механических примесей.

Вставные насосы(рисунок 2.6 а).

Особенностью конструкций данной группы насосов является установка насоса внутри колонны НКТ с помощью замковой опоры, содержащей седло-конус и, в некоторых случаях, захватную пружину. Для предохранения от попадания песка в цилиндр насоса при его остановках, предусмотрен обратный клапан. Всасывающий и нагнетательный клапаны во вставных насосах выполняют сдвоенными. Такое дублирование клапанов принято потому, что вставные насосы предназначены для спуска на бÓльшую глубину, чем трубные.

Современные вставные насосы выпускаются с установочным замком в верхней части насоса (тип НВ1) и с замком в нижней части (тип НВ2).

Вставные насосы НВ 2 по схеме работы бывают:

- с неподвижным цилиндром и подвижным плунжером;

- с неподвижным плунжером и подвижным цилиндром (в маркировке насоса обозначается буквой «Ц»).

Достоинствами вставных насосов являются:

- простота и уменьшение времени при проведении спускоподъемных операций - насос опускают и поднимают на поверхность земли на штангах без спуска и подъема колонны НКТ;

- расположение нагнетательного клапана в нижней части колонны позволяет уменьшить объем мертвого пространства.

К недостаткам насосов типа НВ можно отнести:

- при одинаковых по значению диаметрах насосно-компрессорных труб, вставные насосы имеют меньший диаметр плунжера, чем трубные насосы, так как они расположены внутри колонны. Это ограничивает их подачу и снижает скорость течения жидкости в НКТ;

- снижение скорости ухудшает вынос потоком песка.

2) По конструкции цилиндра насосы могут быть:

- с составным (втулочным) цилиндром (обозначается буквой «С» - составной) .

- с безвтулочным цельным цилиндром Цельные цилиндры могут быть толстостенными (обозначаются буквой «Б») и тонкостенными (обозначаются буквой «Т»). Отношение наружного и внутреннего диаметров для толстостенных цилиндров составляет 1,15…1,5, для тонкостенных – 1,1.

- с дифференциальным (ступенчатым) цилиндром, отличающимся ступенчатым изменением диаметра цилиндра и, соответственно, диаметра плунжера (плунжер сдвоенной конструкции). В маркировке насоса вводится буква «Д».

Использование цельнометаллического цилиндра позволяет уменьшить его наружный диаметр, а также снизить трудоемкость сборки насоса и изготовления цилиндра. Устраняется возможность сдвига втулок цилиндра при транспортировке, монтаже и эксплуатации насоса. На концах цилиндра предусматривается резьба. К резьбе подсоединяются переводники. К нижнему переводнику крепится узел всасывающего клапана, а к верхнему – ограничитель хода плунжера.

Ступенчатые цилиндры используют для отбора вязкой жидкости (насосы типа НВ1Д1, ННБД1 и др.) и отбора жидкости с большим содержанием свободного газа (насосы типа НВ1Д2).

В частности, схема насоса со ступенчатым цилиндром для отбора вязкой жидкости приведена на рисунке 2.7. Принцип работы заключается в следующем. При ходе сборки плунжеров вниз давление столба жидкости в НКТ будет передаваться на верхний плунжер 6 и нагнетательный клапан 5. При этом под плунжером 6 и клапаном 5 будет давление всасывания, так как жидкость из скважины будет поступать через открытый клапан 3 в полость 4. Таким образом, при ходе плунжеров и штанг вниз создается сила, действующая сверху вниз и растягивающая шток 8 и штанги, что предупреждает зависание штанг в вязкой жидкости и их продольный изгиб. При отборе высоковязкой жидкости и обычных схемах штанговых насосов трение штанг о жидкость не позволяет штангам опускаться достаточно быстро, головка балансира опускается вниз быстрее штанг, что приводит к рассогласованию движения головки балансира станка-качалки и колонны штанг, возникновению значительных ударных нагрузок и снижению работоспособности установок

3) По конструкции уплотнения зазора между плунжером и цилиндром различают насосы :

- с щелевым уплотнением (поверхность плунжера при этом металлическая);

- с упругим уплотнением зазора - поверхность плунжера при этом неметаллическая или со специальными поршневыми кольцами (обозначается в маркировке буквой «м»).

Насосы с металлическим плунжером и цилиндром, в свою очередь, подразделяются в зависимости от величины зазора между плунжером и цилиндром на пять групп посадок:

- 1 группа посадки – 0…0,063 мм;

- 2 группа посадки – 0,025…0,078 мм;

- 3 группа посадки – 0,050…0,113 мм;

- 4 группа посадки – 0,075…0,138 мм;

- 5 группа посадки – 0,100…0,163 мм.

В соответствии с конструкцией уплотнения насосы имеют соответствующую конструкцию плунжеров.

4) По конструкции плунжеранасосы бывают:

- с металлической рабочей поверхностью плунжера;

- с неметаллической рабочей поверхностью - гуммированный плунжер;

- плунжер со ступенчатым изменением диаметра – применяют в насосах с дифференциальными цилиндрами.

5) По конструкции клапана насосы могут быть:

- с клапаном, имеющим цилиндрическое седло (рисунок 2.8 а);

- с клапаном, имеющим цилиндрическое седло с буртом (рисунок 2.8 б).

Оба исполнения могут иметь нормальный и уменьшенный диаметры шара. Материалами шара и седла клапана могут быть нержавеющая закаленная сталь, твердый сплав (карбит вольфрама), стеллит (сплав кобальта, никеля и хрома) и др.

Рисунок 2.9 — Типы скважинных штанговых насосов