Замковые опоры

Замковые опоры предназначены для закрепления насоса вставного типа в трубках НКТ с герметизацией полости вса­сывания от полости нагнетания. Замковые опоры встраиваются в колонну НКТ на глубине подвески и взаимодействуют с зам­ком насоса, опускаемого на штангах, обеспечивая его фикса­цию (рис. 5.15).

По ОСТ 26-16-06-86 предусмотрен выпуск замковой опоры пружинного типа как для верхнего, так и для нижнего крепле­ния насоса. Основными элементами замковой опоры (рис. 5.16) являются пружинный якорь 3 и опорное кольцо 2. Пру­жинный якорь предназначен для удержания насоса в замковой опоре в начальный момент, когда уровни жидкости в затрубном пространстве и трубах НКТ равны. По мере работы насоса уровень жидкости в трубах начинает расти, и насос сильнее прижимается к опорному кольцу весом столба жидкости в тру­бах. Функция опорного кольца - это восприятие осевой на­грузки, действующей на насос, и разобщение области всасыва­ния от области нагнетания. Опорное кольцо выполняют из коррозионно-стойкой стали и с конической фаской под углом 15°, которая взаимодействует с ответной конической поверхнос­тью замка насоса (рис. 5.17). Замковые опоры выпускают для НКТ диаметром 60, 73, 89 мм. Минимально необходимое уси­лие срыва замка насоса с замковой опоры 3-3,5 кН.

Замок (см. рис. 5.17) является элементом штангового насоса вставного типа. Замок включает конус 4, обеспечивающий с конической фаской опоры герметичное соединение, и упорную поверхность, в которую упирается пружинный якорь замковой опоры с целью удержания насоса в начальный момент. Во внутренней полости направляющей клетки 1 установлена за­щитная втулка 2, которая препятствует осаждению песка на пару плунжер - цилиндр при длительных остановках. В верх­ней части направляющей клетки выполнен паз, который взаи­модействует со специальной втулкой с соответствующим вы­ступом. Втулка жестко связана со штоком плунжера. В верх­нем положении плунжера втулка выходит из зацепления с

пазом направляющей клетки, и при вращении штанги со што­ком в ращается плунжер. В крайнем нижнем положении про­исходит фиксация штока в пазе направляющей клетки, и п р и вращении штанговой колонны крутящий момент передается на

Рис. 5.17. Замок насоса:

1. - направляющая клетка; 2 - защитная втулка; 3 - клетка; 4 - конус; 5 - упорный ниппель

нее, что позволяет развинтить колонну п р и необходимости. На верхнем конце направ­ляющей клетки выполнена резьба для за­хвата насоса при ловильных операциях в случае аварии. Конус замка обычно изго­товляют из коррозионно-стойкой стали марки 30Х13 и подвергают термической обработке до HRC 40-45.

5.3.2. Штанговые скважинные насо­сы зарубежного производства

В отличие от ОСТ 26-16-06-86 стандарт АНИ11АХ “Спецификация на глубинные штанговые насосы и соединительные дета­ли” (издание 1983 г.) не предусматривает выпуск втулочных насосов. Втулочные на­сосы не приводятся в стандартах АНИ, на­чиная с 7-го издания 1978 г. Однако многие фирмы вследствие популярности втулоч­ных насосов оставили их в своих произ­водственных программах. Стандарт пере­сматривается каждые 5 лет или продляет­ся, но не более чем на 2 года.

Стандарт предусматривает выпуск штан­говых насосов классического типа и типов “неподвижный цилиндр - подвижный плун-жер” и “неподвижный плунжер - по­движный цилиндр”, у которых плунжер крепится в трубах НКТ, а цилиндр, жестко связанный со штангами, осуществля­ет возвратно-поступательное движение. Насосы могут быть вставные и невставные. По месту крепления вставные насосы могут быть с замком наверху и замком внизу. По типу цилинд­ра - с толстостенным и тонкостенным цилиндром. По типу плунжера - с металлическим плунжером и плунжером с мяг­ким уплотнением (рис. 5.18, табл. 5.14).

Смысл обозначения следующий.

Первая буква R или Т означает тип насоса: вставной, т.е.

опускаемый на штангах (Rod - штанга), или невставной, т.е. опускаемый на трубах (Tube - труба). Вторая буква Н, W или S означает тип цилиндра; толстостенный Н (Hard - тя­желый), тонкостенный W (Weak - слабый); буква S означает тип плунжера с мягким уплотнением (Soft - мягкий). Третья буква А или В означает расположение замка для вставных на­сосов: А - верхнее расположение замка, В '- нижнее распо­ложение замка. Буква Т означает, что насос вставной типа “неподвижный цилиндр” с нижним расположением замка. Их применение наиболее целесообразно в тех случаях, когда глу­бина подвески насоса большая, в продукции скважины содер­жится большое количество механических примесей и скважина работает в периодическом режиме. В подобных условиях при­менение классических вставных насосов с нижним креплением приводит к тому, что механические частицы попадают в коль­цевую щель между корпусом насоса и НКТ и вызывают его прихват. В данном же случае движение цилиндра в трубах не позволяет механическим примесям прихватить цилиндр в тру­бах.

Обозначение штангового насоса по стандарту АНИ11АХ (рис. 5.19) включает в себя:

оптимальный условный диаметр НКТ для данного насоса;

условный диаметр насоса;

тип насоса (вставной или невставной);

тип цилиндра насоса и плунжера (толсто- или тонкостен­ный цилиндр, металлический плунжер или плунжер с мягким уплотнением);

расположение замковой опоры (верхнее или нижнее), если насос вставной;

тип замковой опоры насоса (манжетная или механическая); длину цилиндра в футах или число втулок, если насос вту­лочный;

номинальную длину плунжера в футах;

общую длину удлинителей в полных футах, если есть уд­линители цилиндров.

Пример. Насос 20-125-RHBC10-4-2.

20 (2³/₈) - номинальный диаметр НКТ; 125 (1¹//) - диаметр насоса (номинальный размер); RHBC - насос штанговый вставного типа, с толсто­стенным цилиндром, металлическим плунжером, с нижним креплением, с замковой опорой манжетного типа, для работы в трубах 2³/₈" (60,3 мм), условный диаметр насоса 1¹/₄" (31,8 мм); 10 - длина цилиндра 10 футов (3,048 м); 4 - длина плунжера 4 фута (1,22 м); 2 - общая длина удлинителей

1. фута (0,61 м).

Пример. Насос 120-125RHAM-12-4-3.

20(2³/₈) - номинальный диаметр НКТ; 125 (¹/₄") - диаметр насоса (номи­нальный размер); RHBC - насос штанговый вставного типа, с толстостенным цилиндром, металлическим плунжером, с верхним креплением, с замковой опорой механического типа, для работы в трубах 2³/₈" (60,3 мм), условный диаметр насоса 1¹/₄" (31,8 мм); 12 - длина цилиндра 12 футов (3,658 м); 4 - длина плунжера 4 фута (1,22 м); 3 - общая длина удлинителей 3 фута (0,914 м).

В технической документации к насосам должны быть сле­дующие сведения:

материал цилиндра;

материал плунжера;

зазор в паре плунжер - цилиндр;

материал клапана;

длина каждого удлинителя.

Сведения о материалах деталей глубинных штанговых насо­сов, предназначенных для работы в нестандартных условиях окружающей среды, указаны в соответствии со стандартом NACE (Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов) MR-01-76.

На рис. 5.20 - 5.23 представлены типичные штанговые насо­сы фирмы SBS (Австрия), широко распространенные в Рос­сии. В производственной программе этой фирмы представлены популярные у потребителей втулочные насосы. Анализ конст­рукции насосов, выполненных по стандарту АНИ11АХ, показы­вает, что узел крепления вставных насосов унифицирован с узлом крепления всасывающего клапана невставного насоса. Если в ОСТ 26-16-06-86 всасывающий клапан невставного насоса крепится лишь за счет силы трения, то у насосов, вы­полненных по стандарту АНИ11АХ, крепление осуществляется с помощью манжетного или механического замка (см. рис. 5.22).

Интересно отметить, что механизм захвата и освобождения узла всасывающего клапана стандартом АНИ11АХ не регла­ментируется (так называемая факультативная конфигурация) и он может быть разработан фирмой-производителем самостоя­тельно. Так, у насоса SBS (см. рис. 5.23) данный узел выпол­нен байонетного типа.

Рассмотрим более подробно особенности конструкции штан­говых насосов по стандарту АНИ11АХ.