Меню Рубрики

Установка погружного поршневого насоса

Установка погружного поршневого насоса

Одним из путей решения проблемы эксплуатации глубоких, искривленных скважин является использование скважинных насосов (объемного или динамического действия), приводимых в работу потоком жидкости, нагнетаемой насосной станцией. То есть, мы используем поток жидкости для привода насоса, расположенного в скважине.

В качестве внутрискважинного насосного блока (гидродвигатель-скважинный насос) можно использовать:

— поршневой гидродвигатель – поршневой насос. Если направление потока жидкости от силового насоса в течение каждого цикла не изменяется, то такие установки называются гидропоршневыми, в противном случае – это гидроштанговые установки;

— гидравлическая турбина – центробежный насос. Системы называют турбонасосными;

— когда гидродвигатель и скважинный насос представляют собой один агрегат (струйный насос), их называют струйными установками.

Для всех установок характерно наличие двух каналов для подвода рабочей жидкости от поверхностного насоса к внутрискважинному двигателю и подъема пластовой жидкости. В качестве жидкости для привода используют очищенную нефть, поэтому нередко подъем отработанной жидкости осуществляется по одному каналу вместе с добытой пластовой жидкостью.

— по принципиальной схеме циркуляции рабочей жидкости (открытая или закрытая) 3 ;

— по принципу действия скважинного насоса (одинарного, двойного или дифференциального действия);

— по принципу работы гидродвигателя ;

— по способу спуска погружного агрегата (спускаемые на колонне НКТ – фиксированные, или свободные – сбрасываемые в скважину);

— по числу агрегатов, обслуживаемых одной наземной установкой (индивидуальные или групповые).

Гидропоршневые установки позволяют эксплуатировать скважины с динамическим уровнем до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м 3 /сут при высоком содержании в пластовой жидкости воды (до 98%), песка (2%) и агрессивных компонентов.

Положительная особенность гидропоршневых установок – это возможность с поверхности регулировать количество отбираемой из скважины жидкости, изменяя количество рабочей жидкости, закачиваемой к приводу, и, меняя таким образом, режим работы погружного агрегата.

Скважинные гидропоршневые установки хорошо приспособлены для эксплуатации наклонно направленных скважин, т.к. они не имеют движущейся возвратно-поступательно штанговой колонны, как шианговые насосы, и кабеля рядом с трубами, который при спуске агрегата может повредиться, как у установок скважинных насосов с электропрриводом. К тому же, скважинный агрегат имеет небольшие размеры, что также играет не последнюю роль.

Применение т.н. сбрасываемых глубинных гидропоршневых агрегатов позволяет значительно облегчить спуско-подъемные работы.

Сбрасываемый агрегат спускается во внутреннюю полость НКТ, заполненных жидкостью, и проталкивается рабочей жидкостью, закачиваемой с поверхности. В нижней части колонны НКТ установлено седло, в которое агрегат запрессовывается потоком рабочей жидкости. Для подъема глубинного агрегата на поверхность поток рабочей жидкости направляют в межтрубное пространство, жидкость попадает под сваб глубинного агрегата и выталкивает его до поверхности. Чтобы рабочая жидкость не уходила в полость под пакером, в нем имеется обратный шаровой клапан. Таким образом, СПО осуществляются без подъема труб: не нужен подъемник и бригада подземного ремонта.

К недостаткам установок гидропоршневых насосов относится, прежде всего, наличие сложного поверхностного оборудования (особенно при необходимости подготовки рабочей жидкости), а следовательно необходима и высокая квалификация обслуживания. Также стоит учитывать и экономичность использования ГПНУ – например, нерентабельно использовать установки, когда эксплуатируется одна скважина (обычно ими оборудуют куст скважин).

Рис. 4.1. Схема гидропоршневой установки:

1 – скважинный насос; 2 – погружной двигатель; 3 – канал для подъема скважинной продукции и отработанной жидкости; 4 – канал для подачи рабочей жидкости к погружному агрегату; 5 – поверхностный силовой насос; 6 – система подготовки рабочей жидкости.

Погружной агрегат ГПНУ состоит из трех основных элементов: поршневого гидравлического двигателя, плунжерного (поршневого) насоса, соединенных между собой штоком, и золотникового управляющкего устройства, привод которого осуществляется от соединительного штока. Действие ГПНУ основано на преобразовании энергии рабочей жидкости в возвратно-поступательное движение исполнительного механизма.

Назначение основных элементов (к которым, помимо вышеперечисленных, также относятся – колонны НКТ, блок подготовки рабочей жидкости и насосный блок): насосный блок преобразует механическую энергию приводного двигателя (электродвигатель или ДВС) в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости; гидропоршневой погружной насосный агрегат преобразует энергию рабочей жидкости в механическую энергию движения плунжеров двигателя и насоса, которая затем снова преобразуется в гидравлическую энергию потока откачиваемой пластовой жидкости. Колонны НКТ являются каналами для рабочей и пластовой жидкостей, а блок подготовки служит для очитки жидкости от газа, песка и воды перед использованием ее в качестве рабочей.

Скважинный погружной агрегат – принципиальная схема:

Погружной агрегат (рис. 4.2) является сложной гидравлической машиной, которая состоит из поршня и цилиндра двигателя 1, штока 2, соединяющего поршень двигателя с поршнем насоса, золотника 3, поршня и цилиндра насоса 4.

Рис. 4.2. Схема дифференциального погружного агрегата.

В агрегатах с насосом одинарного действия (рис. 4.2, а) шток с двумя поршнями совершает возвратно-поступательное движение в результате попеременной подачи жидкости из напорного трубопровода то в полость 3, то в полость 4. Жидкость направляется распределительным устройством – в результате, в насосе одинарного действия при ходе поршня вверх пластовая жидкость попадает через всасывающий клапан 1 в полость 6, а при ходе поршня вниз вытесняется через нагнетательный клапан 2 в напорный трубопровод. Клапаны 1 и 2 – самодействующие (чаще всего – шарикового типа). Полость 5 соединена с затрубным пространством с помощью отверстия, и при перемещении поршня вверх и вниз жидкость может свободно циркулировать.

В агрегатах двойного действия (рис. 4.2, б) при перемещении поршня насоса вверх пластовая жидкость попадает через клапан 1 в полость и вытесняется из полости 5 через клапан 2’. При ходе поршня вниз пластовая жидкость вытесняется из полости 6 через клапан 2 и поступает в полость 5 через клапан 1’. Таким образом, при каждом ходе поршня жидкость подается в напорный трубопровод.

Читайте также:  Установка автономный подогреватель для маз

В агрегатах с насосом дифференциального действия (рис. 4.3, в) поршень насоса выполнен сквозным с расположенным в нем нагнетательныим клапаном 2. При ходе поршня вниз всасывающий клапан 1 закрыт, из полости 5 и 6 в напорный трубопровод вытесняется объем жидкости, равный объему штока, находящегося в полостях, при ходе поршня вверх нагнетательный клапан 2 закрыт, а всасывающий 1 открыт. В результате пластовая жидкость вытесняется из полости 5 в напорный трубопровод и поступает в полость 6. Объемы пластовой жидкости, вытесняеиой в напорный трубопровод при ходе вверх и вниз, будет определяться соотношением площадей поперечного сечения поршня и штока насоса.

Рис. 4.3. Схемы насосов погружных агрегатов (а – насос одинарного действия; б – двойного действия; в – дифференциального действия)

1 – всасывающий клапан; 2 – нагнетательный клапан; 1’, 2’ – клапаны; 3, 4, 5, 6 – полости.

источник

Установка погружного поршневого насоса

Монтаж поршневых насосов

В целях надлежащего выбора размера насоса и глубины его погружения, до начала монтажа следует выяснить дебит и размеры скважины, глубину до поверхности воды (статический уровень) и до дна, а также рабочий (динамический) уровень. Эти сведения можно найти в акте сдачи артезианской скважины буровой бригадой. В шахтных колодцах эти данные определяют путем промеров и пробной откачкой.

Определив глубину погружения насосного оборудования, приступают к подготовке водоподъемных и всасывающих труб, а также штанг.

Подготовив трубы и штанги, проверив их целость и качественность резьбы на концах, производят замер каждой трубы по длине и подсчитывают требуемую общую длину насосной колонны и штанг.

Насос перед спуском очищают от грязи и проверяют на герметичность клапанов и поршня.

Для проверки разрежения при ходе поршня (с манжетами) закрывают ладонью нижнее отверстие цилиндра и перемещают поршень вверх. По силе и степени присасывания ладони к кромкам отверстия судят о качестве разрежения и плотности пригонки поршня.

Чтобы проверить герметичность всасывающих клапанов, необходимо вывернуть муфту из цилиндра, поставить ее в вертикальное положение и наполнить пространство над клапаном водой; точно так же проверяют храпок. По просачиванию воды сквозь клапаны судят о плотности их притирки. Герметичность нагнетательного клапана проверяют таким же способом, но при вставленном в цилиндр поршне.

Манжеты пропитывают животным жиром или парафином. Манжеты должны плотно прилегать к стенкам насосного цилиндра. Поршень с надетыми манжетами должен туго входить в цилиндр.

Насосный цилиндр необходимо тщательно осмотреть и устранить шлифованием все риски на внутренних стенках.

Сборку насосного оборудования начинают с цилиндра насоса, к которому с одного конца привертывают всасывающую трубу с храпком, а с другого конца — водоподъемную трубу с навернутой соединительной муфтой. Под низ этой муфты закрепляют хомут, который обхватывают тросовой петлей и при помощи грузовой лебедки всю секцию поднимают через блок и затем осторожно опускают в скважину до тех пор, пока хомут не станет на ее оголовок.

Грузоподъемную лебедку устанавливают вблизи треноги. Грузовой трос, сходя с барабана лебедки, огибает специально смонтированный у основания треноги направляющий ролик, а затем — ролик блока, укрепленного в вершине треноги. На конце троса прикреплен вертлюг, который позволяет трубе вращаться при соединении ее с колонной. Спуск насосной колонны ветронасосной установки производят точно таким же образом, но только блок подвешивают к бревну, лежащему на балконе и прочно привязанному к отсекам башни.

Опустив первую секцию, наращивают вторую трубу, для чего отсоединяют строп от хомута первой трубы, захватывают им хомут второй трубы, приподнимают ее и соединяют с первой трубой. Таким способом производят последовательно наращивание колонны отдельными трубами.

Если в процессе спуска насосная колонна остановится (не опускается), то причиной этому может быть искривление скважины или задержка муфты насосной колонны в местах соединения обсадных труб. В этом случае насосную колонну следует «расходить», т. е; повернуть ее и расшатать, причем трос, удерживающий колонну, в это время должен быть натянут.

Опустив в скважину последнюю водоподъемную трубу, присоединяют к ней распределительную коробку, а затем приступают к опусканию таким же способом поршня со штангами. Распределительную коробку устанавливают на оголовке скважины, на швеллерах или на бутовом фундаменте.

При монтаже переходной коробки необходимо предусмотреть устройство для спуска воды из нагнетательного трубопровода. Для этой цели в отверстии переходной коробки имеется спускная пробка. Но чтобы предохранить от загрязнения и размыва водой колодезный сруб, фундамент и шахту (особенно при установке переходной коробки в «ложной» шахте), необходимо устройство специального спускного приспособления. Вместо пробки ввинчивают трубу, конец которой направлен в водоем; на этой трубе монтируют проходной вентиль.

При опускании поршня надо двигать его только вниз, так как при движении вверх могут завернуться манжеты. Наращивая металлические штанги, между ними устанавливают направляющие ролики для предохранения штанг от изгиба. В основном изгиб происходит по всей длине штанг до какой-то точки выше поршня, потому что вес штанг до этой точки не в состоянии преодолеть сопротивление поршня. Вследствие этого штанги выше поршня на расстоянии до этой точки должны быть защищены от изгиба, для чего по этой длине и устанавливают направляющие ролики. Поскольку обычно штанги применяют из труб диаметром 38 и 32 мм., то при диаметре насоса 95 мм. достаточна установка выше поршня 3-х направляющих роликов. Первый из них устанавливают на расстоянии 1,5-2 м. от поршня, 2-й-5-8 м. от поршня, 3-й-10-12 м. от поршня. Если диаметр и вес штанг меньше, то число направляющих роликов увеличивают и ставят их столько, сколько требуется в соответствии с длиной штанг, чтобы последние своим весом преодолевали сопротивление поршня. При установке направляющих роликов нужно учитывать, чтобы; при работе насоса они не попадали в места соединения водоподъемных труб.

Читайте также:  Установка криптопро для альфа

Поршень опускают до тех пор, пока он не дойдет до дна цилиндра. Потом приподнимают все штанги вместе с поршнем на 50 — 100 мм. и присоединяют к кривошипному механизму, палец которого установлен в крайнее нижнее положение. Излишнюю длину штанг укорачивают до необходимого размера.

При монтаже насосного оборудования ветродвигателя «ТВ-8», после того как поршень дойдет до дна цилиндра, штанги приподнимают на 50-100 мм. и в таком положении временно закрепляют.

После этого монтируют кривошипный направляющий механизм насоса, закрепляя его на корпусе переходной коробки. Затем надевают шатун на палец приводной лебедки, установленной для хода 450 мм., а второй конец шатуна соединяют с вилкой каретки. Повернув палец лебедки в положение нижней мертвой точки, присоединяют шток и измеряют, сколько надо отрезать от верхней штанги, чтобы после всех соединений поршень не доходил до дна цилиндра на 50-100 мм.

При правильной установке приводной лебедки ось главного вала, на котором насажена большая насосная шестерня, должна пересекать вертикальную линию, проходящую через центр скважины, а ось шатуна при его крайних мертвых положениях во время работы должна совмещаться с этой вертикальной линией.

Подшипник балансира крепят на швеллере, концы которого заделаны в стенки насосной шахты. Рычаг балансира крепят на подшипнике. Один конец его входит под ролик вилки направляющего механизма. На другой конец рычага навешивают контргруз. На этом монтаж насосного оборудования заканчивают.

Спуск насосной колонны в шахтный колодец производят тем же способом. В отличие от буровых скважин, переходную коробку устанавливают на швеллерах или уголках, вмонтированных в фундамент колодца.

Для нормальной работы насоса необходимо соблюдать при монтаже следующие правила:

1. Основание переходной коробки устанавливают строго горизонтально. Швеллеры под переходную коробку и под балансир должны быть параллельными друг другу и находиться под прямым углом к стенкам фундамента (фундаментным болтам).

2. Приводную лебедку устанавливают на фундаменте строго горизонтально, а направляющий механизм должен быть параллелен плоскости вращения насосной шестерни.

3. Высота всасывания не должна превышать 4-5 м. от динамического уровня воды в скважине или колодце. Желательно, чтобы цилиндр всегда был погружен в воду, так как при этом поршень, цилиндр и седла клапанов меньше ржавеют, а клапаны лучше работают.

4. Фильтр обсадных труб скважины должен иметь хорошую сетку, иначе в скважину могут попадать частицы песка, что ускорит износ манжет и клапанов. При наличии скважины с песком или колодца, куда может попадать сор, приемную сетку необходимо обмотать частой медной сеткой.

5. Клапаны должны быть хорошо притерты к своим гнездам, а высоту их подъема нужно точно отрегулировать, — только тогда насос может работать с полной производительностью.

6. Чтобы предотвратить утечку воды, все резьбовые соединения трубопровода нужно производить на льняной пряди с свинцовым суриком, разведенным вареным маслом. Закрепляя трубы в муфтах, надо следить, чтобы не происходил срез ниток резьбы.

7. Кожаные манжеты насоса необходимо перед сборкой размочить в теплой воде и смазать говяжьим салом, чтобы поршень легко и плотно ходил в цилиндре. Не рекомендуется смазывать кожаные манжеты керосином или нефтяными жирами, так как они разрушают кожу. При правильной сборке и хорошем состоянии зеркала цилиндра нормальный срок службы манжет около 3-4 месяцев; при наличии в воде песка — 1-2 месяца.

8. Сальник распределительной коробки не должен пропускать воду. Набивкой для сальника может служить канатик, сплетенный из льняного жгута, проваренный в говяжьем сале.

источник

Установка погружного поршневого насоса

Конструктивно гидропоршневая насосная установка (ГПНУ) представляет собой: скважинный насос и гидродвигатель, объединенные в один агрегат – гидропоршневой погружной насосный агрегат (ГПНА), колонны насосно-компрессорных труб, блок подготовки рабочей жидкости и насосный блок.

Назначение этих элементов: насосный блок преобразует энергию приводного двигателя (электродвигатель или ДВС) в механическую энергию потока рабочей жидкости, гидропоршневой погружной насосный агрегат преобразует энергию рабочей жидкости в энергию откачиваемой пластовой жидкости, система колонн НКТ является каналами для рабочей и пластовой жидкостей, а блок подготовки рабочей жидкости служит для очистки пластовой жидкости от газа, песка и воды перед использованием ее в качестве рабочей в силовом насосе.

Гидропоршневые установки позволяют эксплуатировать скважины с динамическим уровнем до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м 3 /сут при высоком содержании в пластовой жидкости воды (до 98 %), песка (до 2 %) и агрессивных компонентов.

Установки гидропоршневых насосов – блочные автоматизированные, предназначены для добычи нефти из двух – восьми глубоких кустовых наклонно направленных скважин в заболоченных и труднодоступных районах Западной Сибири и других районах.

Установки выпускаются для скважин с условным диаметром обсадных колонн 140, 146 и 168 мм.

Климатическое исполнение – У и ХЛ, категория размещения наземного оборудования – 1, погружного – 5 (ГОСТ 15150-69).

Гидропоршневая насосная установка (рисунок 8.1) состоит из поршневого гидравлического двигателя и насоса 13, устанавливаемого в нижней части труб 10, силового насоса 4, расположенного на поверхности, емкости 2 для отстоя жидкости и сепаратора 6 для её очистки. Насос 13, сбрасываемый в трубы 10, садится в седло 14, где уплотняется в посадочном конусе 15 под воздействием струй рабочей жидкости, нагнетаемой в скважину по центральному ряду труб 10. Золотниковое устройство направляет жидкость в пространство над или под поршнем двигателя, и поэтому он совершает вертикальные возвратно-поступательные движения.

Нефть из скважин всасывается через обратный клапан 16, направляется в кольцевое пространство между внутренним 10 и наружным 11 рядами труб. В это же пространство из двигателя поступает отработанная жидкость (нефть), т.е. по кольцевому пространству на поверхность поднимается одновременно добываемая рабочая жидкость.

Читайте также:  Установка автоматов в общественных местах

Рисунок 8.1 – Схема компоновки оборудования гидропоршневой насосной установки

а – подъем насоса; б – работа насоса; 1 – трубопровод; 2 – емкость для рабочей жидкости; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – силовой насос; 5 – манометр; 6 – сепаратор; 7 – выкидная линия; 8 – напорный трубопровод; 9 – оборудование устья скважины; 10 – 63 мм трубы; 11 – 102 мм трубы; 12 – обсадная колонна; 13 – гидропоршневой насос (сбрасываемый); 14 – седло гидропоршневого насоса; 15 – конус посадочный; 16 – обратный клапан; I — рабочая жидкость; II — добываемая жидкость; III — смесь отработанной и добытой жидкости.

При необходимости подъема насоса изменяют направление нагнетания рабочей жидкости — её подают в кольцевое пространство. Различают гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой жидкости и рабочей и т.д.

В настоящее время выпускаются установки:

Обозначения: УГН – установка гидропоршневых насосов; цифры после УГН – подача одного гидропоршневого насосного агрегата (м 3 /сут.); цифры после первого тире – суммарная подача установки (м 3 /сут.); цифры после второго тире – давление нагнетания агрегата (МПа); в конце указывается ТУ.

Гидропоршневые насосные установки различаются:

по типу принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости (открытая или закрытая);

по принципу действия скважинного насоса (одинарного, двойного действия или дифференциальный);

по принципу работы гидродвигателя (дифференциального или двойного действия);

по способу спуска погружного агрегата (спускаемые на колонне НКТ – фиксированные или свободные – сбрасываемые в скважину);

по числу ГПНА, обслуживаемых одной наземной установкой (индивидуальные или групповые).

Тип принципиальной схемы циркуляции рабочей жидкости предопределяет способ возврата рабочей жидкости на поверхность. В установках с закрытой схемой жидкость после совершения ею полезной работы из гидродвигателя по отдельному каналу поднимается на поверхность. Продукция пласта, выходящая из скважинного насоса, поднимается по своему отдельному каналу.

В установках с открытой схемой жидкость, выйдя из гидродвигателя, смешивается с жидкостью, выходящей из скважинного насоса, и поднимается на поверхность по общему каналу.

Недостатком первой схемы является большая металлоемкость, поскольку от устья к погружному агрегату необходимо спустить три герметичных трубопровода: для подачи рабочей жидкости к агрегату, для ее отвода и для подъема пластовой жидкости. Достоинством этой схемы являются незначительные потери рабочей жидкости, определяемые только лишь утечками из системы привода. Следует заметить, что производительность системы подготовки рабочей жидкости всей установки в значительной степени зависит от качества подготовки рабочей жидкости.

Установки с открытой схемой обладают меньшей металлоемкостью, так как предполагают каналы только для двух потоков жидкости – сверху вниз – рабочей, а снизу вверх – смеси рабочей и пластовой жидкости. Соответственно проще и оборудование устья. Недостатком этой системы является необходимость обработки большого количества рабочей жидкости, что требует применения сложных и высокопроизводительных систем для ее подготовки.

В состав наземного оборудования установок входят силовой насос с приводом, оборудование устья скважины и блок очистки рабочей жидкости.

Наиболее ответственной частью наземного оборудования является силовой насосный агрегат, от его параметров в прямой зависимости находятся параметры ГПНА. Как правило, применяются трех- и пятиплунжерные горизонтальные или вертикальные насосы, мощность привода которых в большинстве случаев составляет от 14 до 300 кВт.

Для подбора агрегата, соответствующего требуемому режиму эксплуатации скважины, выпускаются насосы многих типоразмеров, причем каждый из них имеет наборы плунжеров с уплотнениями различных диаметров (от 30 до 95 мм), позволяющими ступенчато изменять подачу насосов (от 130 до 1700 л/мин) и обеспечивать максимальное давление до 35,0 МПа. Число ходов плунжеров составляет 300 – 450 в минуту. Для уменьшения числа оборотов вала насоса применяются понижающие редукторы.

Наземный насосный агрегат может применяться как для привода одного ГПНА, так и для нескольких, расположенных в различных скважинах. Для распределения жидкости между ними используются распределительные гребенки со стабилизаторами расхода рабочей жидкости.

Блок подготовки рабочей жидкости имеет параметры, обусловленные, прежде всего, типам гидравлической схемы установки: закрытой или открытой. В первом случае его производительность составляет 1 – 3% от подачи силового насоса, во втором – до 50 %.

Как правило, в качестве рабочей жидкости используется сырая нефть, после того как из нее удалены свободный и растворенный газ, вода, абразив. Если подготовка рабочей жидкости в малых количествах при использовании закрытых схем не вызывает трудностей, то очистка ее для установок с открытой схемой достаточно сложна.

Высокие требования к качеству рабочей жидкости предопределяются в конечном счете долговечностью, которой должны обладать и силовой насос и ГПНА. Невыполнение этого требования, например, в отношении содержания абразива будет приводить к интенсивному изнашиванию пар трения; плунжер – уплотнение в насосе, поршень –цилиндр, детали золотника и клапанов в ГПНА, увеличение содержания коррозиониоактивных компонентов – к коррозии внутренних полостей, в том числе и рабочих поверхностей, гидросистемы.

На энергетические показатели установок большое влияние оказывает вязкость нефти – превышение определенного ее значения приводит к резкому снижению к. п. д., что обусловливается повышением потерь давления на жидкостное трение.

В настоящее время в установках ГПНА для добычи высоковязких нефтей в качестве рабочей жидкости используется вода со специальной присадкой, обеспечивающей хорошие смазывающие свойства и являющейся ингибитором коррозии. Применение ее приводит кувеличению к. п. д., но одновременно повышает требования к герметичности резьбовых соединений колонн насосно-компрессорных труб.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector