Типы исполнения насосов
Выпускаются следующие типы глубинных насосов:
– трубные;
– вставные.
Изготовляются также специальные модели, предназначенные для применения в нестандартных условиях эксплуатации (например: большой дебит, высоковязкая среда, большое содержание песка).
В пределах отдельных рядов типоразмеров возможны многочисленные варианты исполнения и комбинации деталей.
Рис. 13. Схема скважинной штанговой насосной установки
Поскольку у трубных насосов цилиндр насоса является неотъемлемой частью колонны НКТ, он должен быть встроен вместе с насосно-компрессорными трубами. Плунжер и всасывающий клапан могут быть смонтированы на насосных штангах (рис. 14).
Рис. 14 Схема процесса откачки
Трубные насосы.
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 не извлекаемом исполнении. В таком случае допускается их исполнение в более крупных размерах, что имеет немаловажное значение при высоких дебитах. При применении неподвижно встроенного всасывающего клапана рекомендуется предусмотреть дополнительный дренажный клапан (сбивной палец). Ввиду того что плунжер имеет точно обработанную поверхность, не рекомендуется его вводить в длинную, необработанную внутри колонну насосно-компрессорных труб. С тех пор как появились надежные съемные соединители, на практике чаще всего сначала встраивают плунжер вместе с насосом, а соединение его с насосными штангами производится позже при помощи автосцепа. Плунжер извлекается вместе с цилиндром насоса по колонне НКТ.
Описанный выше принцип действия позволяет применять глубинные насосы, номинальный диаметр которых больше номинального диаметра НКТ. При одинаковом размере НКТ подача трубного насоса всегда будет больше подачи вставного глубинного насоса в результате более крупного диаметра цилиндра. Следовательно, трубные насосы применяются преимущественно для более крупных дебитов с небольшой глубины. Ограниченность глубины отбора обусловлена максимальной предельной нагрузкой на колонну НКТ и насосных штанг. Как правило, срок службы трубного насоса больше, чем срок службы вставного насоса, в результате больших размеров изнашивающихся деталей. Помимо ограниченности глубины отбора дополнительный недостаток заключается в том, что при каждой замене насоса необходимо извлекать всю колонну НКТ.
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 замковой опоре (якорном башмаке) колонны насосно-компрессорных труб (рис. 16). 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, проходное сечение и, следовательно, объем подачи меньше, чем у трубных насосов.
Различные виды исполнения вставных насосов отличаются:
а) по типу крепления (замка):
– насосы с замком в нижней части насоса;
– насосы с замком в верхней части насоса;
б) по типу рабочего цилиндра и плунжера:
– применяются тонкостенные и толстостенные цилиндры с металлическими плунжерами.
Рис. 15. Схема трубного насоса:
1 – клетка; 2 – грязесъемник; 3 – переходник; 4 – держатель седла; 5 – мембрана; 6 – муфта соединительная; 7 – плунжер; 8 – цилиндр; 9 – корпус клапана; 10 – муфта соединительная; 11 – шарик; 12 – седло; 13 – держатель седла; 14 – удлинитель; 15 – корпус клапана; 16 – шарик; 17 – седло; 18 – муфта соединительная; 19 – наконечник
Основные узлы ШГН
Цилиндр
Цилиндры глубинных насосов могут быть выполнены в различных конструкциях. 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.
Рис. 16. Схема вставного насоса:
1 – шток; 2 – плунжер; 3 – цилиндр