Оборудование скважины наземное и подземное при добыче нефти нештанговыми глубинными насосами

Главной отличительной особенностью бесштанговых скважинных насосов
(БШГН), позволяющей выделить их в самостоятельную группу, является отсутствие механической связи между приводом и самым насосом, как это имеет место в установке штангового глубинного насоса. Наиболее обширную группу в классе БШНГ составляют установки электроцентробежных насосов (УЭЦН).

В качестве привода УЭЦН применяют погружной электродвигатель, спускаемый в скважину совместно с насосом на заданную глубину.

Подземное оборудование

Уста­новка погружного центробежного электронасоса со­стоит из погружного электронасоса, спускаемого в скважину на насосно-компрессорных трубах, погружного электродвига­теля, специального круглого и плоского бронированного ка­беля, питающего электродвигатель электроэнергией, протек­тора, станции автоматического управления, автотранс­форматора. В собранном виде электродвигатель располагается внизу, над - насос. Поэтому насос имеет боковой прием жидкости, которая поступает в него из кольцевого (межтрубного) пространства между эксплуатаци­онной колонной и электродвигателем через фильтр-сетку. Электрический ток для питания погружного электродвигателя подводится к нему по специальному круглому кабелю, который спускается в скважину вместе с насосно-компрессорными трубами и крепится к ним металличе­скими поясами. Наземное оборудование скважин состоит из устьевой арма­туры, ролика, барабана со стойками для кабеля, автомати­ческой станции управления и автотрансформатора. С помо­щью автоматической станции управления вручную или автома­тически включают или отключают погружной насосный агрегат и контролируют его работу. Автотрансформатор предназначен для компенсации падения напряжения в кабеле, подводящем ток к погружному электродвигателю. Устьевая арматура служит для направле­ния продукции скважины в выкидную линию, герметизации затрубного пространства. Ролик предохраняет кабель от перегибов при спускоподъемных операциях. Барабан служит для перевозки кабеля, а также для бо­лее легкого разматывания и сматывания его при спуске и подъеме насосной установки из скважины.

ЭЦН насос работает следую­щим образом. Электрический ток от промысловых электроподстанций че­рез автотрансформатор и станцию управления поступает по кабелю к погружному электродвигателю (ПЭД), в результате чего электродвигатель начинает вращаться и одновременно вра­щает вал насоса и проводит электроцентробежный насос в дейст­вие. Во время работы агрегата жидкость всасывается центробеж­ным насосом через фильтр-сетку, установленным на приеме на­соса, и нагнетает ее по насосно-компрессорным трубам на поверх­ность. Для того чтобы жидкость при остановках насосного агрега­та не протекала из насосно-компрессорных труб в скважину, в НКТ над погружным насосом устанавливается обратный клапан. Над насосом устанавливается также спусковой клапан, через который жидкость из насосно-компрессорных труб во время их подъема сливается в скважину.

Наземное оборудование

Крестовина или тройник устьевой на нижнем конце имеет трубную резьбу, а на остальных - фланцы для присоединения задвижек. Верхняя бу­ферная задвижка монтируется для производства очистки труб от парафина. Боковые задвижки, предназначенные для направ­ления газонефтяного потока. Для отвода газа из затрубного простран­ства в верхнюю муфту обсадной колонны завинчивается колон­ный патрубок с боковым отводом и задвижкой, которая соеди­няется с одной из выкидных линий. Эту задвижку от­крывают периодически или оставляют постоянно открытой. При этом в обвязке затрубной задвижки устанавливается обратный клапан, не допускающий переток нефти из выкидной линии обратно в скважину. Насосные трубы с насосным агрегатом подвешиваются на фланце обсадной колонны с помощью специальной планшайбы. Планшайба состоит из основной части, представляющей неполный круг, и дополнительной - сегмента, крепящегося к первой двумя шпильками. Зазор между этими двумя частями уплотняется прокладкой. В середине разъема имеется отверстие для пропуска в скважину силового кабеля. В колонне насосно-компрессорных труб над электроцентробежным насосом устанавливаются обратный и сливной клапаны. Обратный клапан используется для заполнения насосно-компрессорных труб жидкостью перед пуском насоса. Во время работы насоса обратный клапан находится в открытом положе­нии под действием давления снизу. Сливной клапан монтируется над обратным клапаном, и пользуются им для спуска жидкости из НКТ перед подъемом их из скважины. Перед подъемом насосного агрегата из скважины в насосно-компрессорные трубы сбрасывают металлический стержень (ло­мик). Этот металлический стержень, проходя через трубы, ударя­ет по удлиненному концу сливного клапана, в результате чего открывается отверстие для стока жидкости из насосно-компрессорных труб. Это позволяет производить подъем насос­но-компрессорных труб без разлива жидкости на устье скважины, а сломанный штуцер заменяют новым.

Вторую группу составляют установки электровинтовых насосов (УЭВН). Их доля в общем балансе добычи нефти незначительна. Приводом винтового насоса тоже служит погружной электродвигатель, спускаемый вместе с насосом на заданную глубину.

Погружной винтовой насос состоит из следующих основных узлов и деталей: пусковой муфты, с помощью которой вал насоса через вал протектора соеди­няется с валом погружного электро­двигателя; эксцентриковых муфт и; правых и левых обойм и с вин­тами и; предохранительного клапана и трубы. Жидкость на прием насоса поступает через фильтровые сетки. Винты соединены между собой эксцентриковой муфтой. Между винтом и обоймой образуются свободные полости, или камеры. Мри вращении винта, они заполняются перекачиваемой жидко­стью, которая при последующем вращении винта герметически замыкается и поступает вдоль оси винта в насосно-компрессорные трубы.

При вращении винта непрерывно открываются и замыкают­ся полости, образуемые винтом и обоймой. Сумма заполненных жидкостью выходных площадей попе­речного сечения винта с обоймой остается постоянной, и поток жидкости всегда непрерывен и пропорционален частоте враще­ния винта. Винтовые насосы выполнены с двумя рабочими органами, имеющими правое и левое направления спирали винта, благодаря чему во время работы они взаимно гидравлически разгружаются, и тем самым опорный подшипник или пята предохраняются от больших осевых усилий. Один и тог же погружной винтовой насос позволяет эффек­тивно эксплуатировать скважину при различных динамических уровнях. Погружной винтовой электронасос, обеспечивает плавную, непре­рывную подачу жидкости без пульсации, с постоянным высоким к.п.д. Особенно­стью винтовых насосов является значительное улучшение параметров с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости. Эти насосы наиболее эффективны при добыче вязкой нефти. Большим преимуществом винтового насоса является то, что он обеспечивает стабильные параметры при добыче нефти с вы­соким газовым фактором и попадание свободного газа па прием насоса не приводит к срыву подачи насоса.

Третью группу составляют установки гидропоршневых насосов (УГПН). И хотя их в настоящее время почти не встретите на промыслах, по технико- технологическим особенностям, а также по очередности разработки и применения в прошлом на промыслах, они могут быть выделены в третью группу.
Приводом УГПН является специально спускаемый вместе с поршневым насосом гидравлический двигатель.

Современные УГН позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м³/сут. при высоком содержании в скважинной продукции воды.

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. Откачиваемая жидкость кинематической вязкостью не более 15×10^-6 м2/с (15×10^-2 Ст) с содержанием механических примесей не более 0,1 г/л, сероводорода не более 0,01 г/л и попутной воды не более 99%. Наличие свободного газа на приеме гидропоршневого насосного агрегата не допускается. Температура откачиваемой жидкости в месте подвески агрегата не выше 120^оС.

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

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

К БШНГ следует отнести струйные насосы. Разработанные и испытываемые в настоящее время на промыслах союза. Они основаны на принципе подъема нефти за счет эжекционного эффекта, создаваемого потоком подаваемой в скважину жидкости.

Применяются и электродиафрагменные насосы, в которых подача жидкости производится перемещающейся диафрагмой.

При всех способах эксплуатации скважин подъём жидкости и газа на поверхность происходит обычно по насосно-компрессорным трубам (НКТ), которые спускают в скважины перед началом их эксплуатации. Эти трубы применительно к способам эксплуатации ещё называют фонтанными, компрессорными, насосными, подъёмными, лифтовыми. Трубы всех типов исполнения А изготовляют длиной 10 м, а исполнения Б - двух длин: от 5,5 до 8,5 м и свыше 8,5 до 10 м. В основном применяют трубы с условным диаметром (округлённым наружным) 60 и 73 мм. Предельная глубина спуска НКТ в фонтанную скважину в зависимости от диаметра и группы прочности составляет 1780 - 4250 м, а допускаемый минимальный зазор между внутренней стенкой обсадной колонны и наружной стенкой муфты НКТ - 12-15 мм.

Это значит, что максимальный диаметр НКТ не должен превышать при 146-мм эксплуатационной колонне 73 мм, при 163-мм - 89 мм и при 194–мм - 114 мм (взято по условным диаметрам обсадных труб и НКТ).