Схема штангового скважинного насоса

Глубиннонасосная эксплуатация нефтяных скважин применяется в тех случаях, когда естественной энергии пласта недостаточно для фонтанирования скважины.

Штанговый способ - наиболее распространенный способ эксплуатации нефтяных скважин не только в России, но и в целом во всем мире - охватывает около 75 % действующего фонда скважин. Отбор жидкости этим способом составляет от нескольких сот килограммов до сотен тонн в сутки, при различной глубине спуска насоса в скважину.

Скважинные насосы, применяемые при глубинно-насосной эксплуатации скважин, делятся на штанговые и бесштанговые. Штанговые скважинные насосы приводятся в движение посредством колонны насосных штанг от привода, расположенного на поверхности, а бесштанговые глубинные насосы центробежного типа – погружным двигателем, непосредственно соединенным с глубинным насосом.

Штанговая насосная установка для эксплуатации одного пласта (рисунок 3.1) состоит из станка-качалки, устьевого сальника, колонны насосных штанг и НКТ, а также вставного или невставного скважинного насоса.

Современными штанговыми насосными установками можно добывать нефть из одного или двух пластов скважин глубиной до 3500 м с дебитом жидкости от нескольких кубометров до нескольких сотен кубометров в сутки.

Возвратно-поступательное движение плунжера насоса, подвешенного на штангах, обеспечивает подъем жидкости на поверхность. При наличии парафина в продукции скважины на штангах устанавливают скребки, очищающие внутренние стенки насосно-компрессорных труб. В зависимости от глубины скважины, дебита и других факторов подбирают тип станка-качалки, диаметр насосно-компрессорных труб, штанг и скважинного насоса, устанавливают необходимую длину хода и число качаний в минуту.

Вставные скважинные насосы наиболее эффективно применять в глубоких скважинах с относительно небольшими межремонтными периодами. Невставные насосы эффективней применять в скважинах относительно небольшой глубины с большими межремонтными периодами.

Штанговый скважинный насос состоит из цилиндра, плунжера, всасывающего и нагнетательного клапанов. Цилиндр насоса крепится к насосно-компрессорным трубам (НКТ). На нижнем конце цилиндра установлен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе плунжера вверх. Плунжер пустотелый (со сквозным каналом) имеет нагнетательный шариковый клапан, открывающийся при ходе плунжера вниз.

Электродвигатель через клиноременную передачу и редуктор придает двум массивным кривошипам, расположенным с двух сторон редуктора, круговое движение. Кривошипно-шатунный механизм в целом превращает круговое движение в возвратно-поступательное движение балансира, который качается на опорной оси. Балансир сообщает возвратно-поступательное движение штангам и через них плунжеру насоса.

При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан под действием жидкости закрывается и вся жидкость, находящаяся над плунжером, поднимается вверх на высоту, равную длине хода плунжера. В это время скважинная жидкость через всасывающий клапан заполняет цилиндр насоса.

Станок-качалка (рисунок 3.1)- балансирный индивидуальный механический привод штангового скважинного насоса.

Станки-качалки выпускают двух исполнений: СК семи типоразмеров и СКД шести типоразмеров

Станок-качалка каждого типа характеризуется максимальными допустимыми нагрузками на устьевой шток, длиной хода устьевого штока и крутящим моментом на кривошипном валу редуктора.

Отличительные особенности станков-качалок типа СКД: кинематическая схема преобразующего механизма несимметричная (дезаксиальная) с углом дезаксиал 9° с повышенным кинематическим отношением 0,6; меньшие габариты и масса; редуктор установлен непосредственно на раме станка-качалки без подредукторной тумбы.

Рисунок 3.1 – Схема штангового скважинного насоса с наземным оборудованием типа СК

1 - обсадная колонна; 2 - насос; 3 - насосные штанги; 4 - арматура устьевая; 5- шток полировочный; 6- канатная подвеска; 7- головка балансира; 8 – балансир; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11- редуктор; 12 – электродвигатель; 13 – рама; 14 – фундамент; 15 – нагнетательный клапан; 16- всасывающий клапан.

В шифре станка-качалки типа СК, например СК6-2,1-2500 указано: 6 - наибольшая допускаемая нагрузка на головку балансира в точке подвеса штанг в тоннах (1т = 10 кН); 2,1 - наибольшая длина хода устьевого штока в м; 2500 - наибольший допускаемый крутящий момент на ведом валу редуктора.