Продовження таблиці – 3..5

1	2	3	4	5	6	7
ЕД90-123В ЕД90-123Н в зборі	ЕДК90-123В ЕДК90-123Н в зборі	90 90 180	1075 1075 2150	66
ЕД83-123В ЕД83-123С ЕД83-123Н в зборі	ЕДК83-123В ЕДК83-123С ЕДК83-123Н в зборі	83,5 83,5 83,5 250	750 750 750 2250	88	85	0,86
ЕД90-130В ЕД90-130Н в зборі	ЕДК90-130В ЕДК90-130Н в зборі	90 90 180	1150 1150 2300	61	85	0,87
ЕД125-130В ЕД125-130Н в зборі	ЕДК125-130В ЕДК125-130Н в зборі	125 125 250	1150 1150 2300	85
ЕД120-130В ЕД120-130С ЕД120-130Н в зборі	ЕДК120-130В ЕДК120-130С ЕДК120-130Н в зборі	120 120 120 360	767 767 767 2300	122,5

Рисунок 3.3 – Характеристика насосів ЕВНМ5, ЕВНМК5 на подачу 50 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.4 – Характеристика насосів ЕВНМ5, ЕВНМК5 на подачу 80 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.5 – Характеристика насосів ЕВНМ5, ЕВНМК5 на подачу 125 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.6 – Характеристика насосів ЕВНМ5, ЕВНМК5 на подачу 200 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.7 – Характеристика насосів ЕВНМ5А, ЕВНМК5А на подачу 160 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.8 – Характеристика насосів ЕВНМ5А, ЕВНМК5А на подачу 250 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Рисунок 3.9 – Характеристика насосів ЕВНМ6, ЕВНМК6 на подачу 250 м³/добу на воді густиною 1000 кг/м³.

Кількість ступеней –100

Практичне заняття № 4 Вибір обладнання штангової свердловинної насосної установки для видобутку нафти

1ОМета заняття

Набуття навиків вибору обладнання штангових свердловинних насосних установок для заданих умов експлуатації.

2ОЗавдання заняття

2.1оВибір свердловинного насоса і підбір режимів відкачування.

2.2аПідбір та розрахунок колони насосних штанг.

2.3оРозрахунок колони насосно-компресорних труб.

2.4оПідбір приводу штангового свердловинного насоса.

3оТривалість заняття

Заняття розраховано на 4 години.

4ООсновні теоретичні відомості

Близько 80% нафтових свердловин експлуатується штанговими свердловинними насосними установками (ШСНУ). В основному це пояснюється економічністю, гнучкістю і широкими можливостями застосування даної системи. До основних переваг ШСНУ слід віднести: технічно нескладний і швидкий монтаж; наявність великої гами типорозмірів свердловинних насосів, що дає можливість експлуатувати свердловини в широкому діапазоні дебітів і агресивності пластових флюїдів; можливість адаптації до змінних умов притоку рідини в свердловину за рахунок зміни частоти ходів плунжера, довжини ходу плунжера і ефективної поверхні плунжера свердловинного насоса; невимогливість до технічного обслуговування та інші.

ШСНУ для експлуатації одного пласта складається з приводу (верстата–качалки), устьового сальника, колони насосних штанг і насосно-компресорних труб, а також вставного або невставного свердловинного насоса. Для закріплення в колоні насосно-компресорних труб вставного свердловинного насоса, який опускається на колоні насосних штанг, застосовують замкову опору. Циліндр невставного насоса опускається в свердловину на колоні насосно-компресорних труб, а плунжер – на колоні насосних штанг.

Призначення приводу штангового насоса – перетворення обертового руху вала електродвигуна у зворотно-поступальний рух точки підвісу штанг. Привід може бути механічним, гідравлічним і пневматичним. На даний час найбільшого поширення набули саме балансирні індивідуальні механічні приводи штангових свердловинних насосів – верстати-качалки (рис. 4.1). Основні вузли верстата-качалки: рама, стійка, балансир з поворотною головкою, траверса з шатунами, шарнірно підвішена до балансира, редуктор з кривошипами і противагами. Верстат-качалка комплектують набором змінних шківів для зміни числа коливань балансира. Для швидкої зміни шківів і натягу пасів електродвигун встановлюють на поворотних салазках.

Верстати – качалки виготовляють у двох виконаннях: СК (аксіальні) – випускаються семи типорозмірів, СКД (дезаксіальні) – шести типорозмірів.

Свердловинні штангові насоси призначені для відкачування із нафтових свердловин рідини обводненістю до 99%, температурою не більше 130^оС, вмістом сірководню до 0,1 % (в об’ємі), твердих механічних домішок до 0,5 %, Їх поділяють на дві основні групи: вставні і невставні (трубні).

Вставні насоси характерні тим, що їх основні вузли (циліндр і плунжер) опускають в свердловину в зібраному стані на колоні насосних штанг і піднімають на поверхню також в зібраному стані шляхом підйому цих штанг.

Невставні насоси характерні тим, що їх основні вузли опускають в свердловину окремо: циліндр – на насосних трубах, а плунжер в зборі зі всмоктувальним і нагнітальним клапанами – на штангах. Підйом їх також здійснюють за два прийоми: спочатку піднімають штанги з плунжером і клапанами, а потім труби з циліндром.

Свердловинні насоси виготовляють таких типів:

НВ1 – вставний, одноступінчастий,із замком вверху;

НВ2 – вставний, одноступінчастий, із замком внизу;

НН1–невставний, одноступінчастий, із захоплювальним штоком;

НН2 – невставний, одноступінчастий, із уловлювачем.

Випускають насоси таких конструктивних виконань:

-аза конструкцією циліндра: Б – із товстостінним суцільним (безвтулковим) циліндром; С – зі складеним

1 – привід ШСН (верстат-качалка), 2 – фундамент, 3 – підвіска устьового штока, 4 – устьовий шток, 5 – обладнання устя, 6 – планшайба, 7 – муфта штангова, 8 – колона штанг, 9 – колона НКТ, 10 – колона експлуатаційна, 11 – опора замкова, 12 – ШСН

Рисунок 4.1 – Схема штангової свердловинної насосної установки

(втулковим) циліндром;

- за конструктивними особливостями, що визначають функціональне призначення (область застосування): Т – із сідлами клапанів із твердих сплавів і порожнинним (трубчастим) штоком, який забезпечує підняття рідини по каналу колони трубчастих штанг тільки для насосів НН2); А – із щіпним пристроєм (тільки для насосів типу НН), який забезпечує з’єднання колони насосних штанг з плунжером насоса; Д1 – одноступінчастий, двоплунжерний, який забезпечує створення гідравлічного важкого низу; Д2 – двоступінчастий, двоплунжерний, який забезпечує стиснення відкачуваної рідини;

-аза стійкістю до середовища: без позначення – стійкі до середовища з вмістом механічних домішок до 1,3 г/л; З – стійкі до середовища з вмістом механічних домішок більше 1,3 г/л.

Відповідні типи насосів випускаються і за стандартами АНІ. Система позначення свердловинних штангових насосів наведена в таблиці 4.15.

Свердловинний штанговий насос – гідравлічна машина об’ємного типу, де ущільнення між плунжером і циліндром досягається за рахунок високої точності їх робочих поверхонь і регламентованих зазорів. Залежно від розміру зазору в парі „циліндр – плунжер” випускають насоси п’яти груп посадок.

Залежно від призначення і області застосування свердловинних насосів плунжери і пари „сідло – кулька” клапанів випускають різних конструкцій, виконань із різними видами зміцнення їх робочих поверхонь.

Плунжери насосів випускають в чотирьох виконаннях:

П1Х – з кільцевими канавками, циліндричною розточкою на верхньому кінці і з хромовим покриттям зовнішньої поверхні;

П2Х – теж саме без циліндричної розточки на верхньому кінці;

П1И – з кільцевими канавками, циліндричною розточкою на верхньому кінці і зміцненням зовнішньої поверхні напиленням зносостійкого порошку;

П2И – теж саме без циліндричної розточки на верхньому кінці.

Пари „сідло – кулька” клапанів насосів мають три виконання:

К – з циліндричним сідлом і кулькою із нержавіючої сталі;

КБ – теж саме з сідлом із буртиком;

КИ – з циліндричним сідлом із твердого сплаву і кулькою із нержавіючої сталі.

Тривала і безвідмовна робота насоса можлива тільки при умові правильного вибору його типу і конструктивного виконання у відповідності до умов видобутку на кожній конкретній свердловині.

Вибір насоса включає визначення:

-атипу насоса (вставний чи невставний), залежно від умов експлуатації (об’єм відкачуваної рідини, глибина спуску, діаметр НКТ);

-азазору між циліндром і плунжером (залежно від в’язкості і вмісту механічних домішок у відкачуваній рідині);

-адіаметра насоса, довжини циліндра, плунжера, подовжувачів (залежно від в’язкості відкачуваної рідини, зазору і глибини відбору);

-аматеріалів циліндра, плунжера, клапанів (залежно від корозійності і абразивності відкачуваної рідини).

При виборі типу свердловинного насоса для заданих умов експлуатації необхідно враховувати наступні рекомен-дації.

Вставні насоси рекомендовано застосовувати при експлуатації свердловин великої та середньої глибини (висота підйому рідини не більше 2500 м), а також при експлуатації свердловин, в яких для заміни насоса доводиться часто проводити спуско - підйомні операції. Для заміни вставного насоса не потрібно піднімати із свердловини колону НКТ. Цим самим збільшується термін експлуатації НКТ, скорочується тривалість підземного ремонту свердловини.

Насоси з верхнім розміщенням замкової опори рекомендовано використовувати в свердловинах з:

-асереднім і високим вмістом піску;

-асереднім вмістом газу з глибиною, що не перевищує 1500 м;

-анаявністю сірководню з глибиною, що не перевищує 1500 м;

-анаявністю двоокису вуглецю з глибиною до 2000 м.

Використання насосів у свердловинах з глибиною спуску більше 2100 м не рекомендується.

Насоси з нижнім розміщенням замкової опори рекомендовано використовувати в свердловинах з:

-ависоким дебітом з глибиною, що не перевищує 900 м;

-анизьким рівнем відкачуваної рідини з глибиною свердловини 900-2000 м;

-анаявністю соленої води при глибині свердловини до 1500 м;

-асереднім вмістом газу при глибині до 1500 м;

-ау викривлених свердловинах.

Невставні насоси доцільно використовувати переважно для значних дебітів на свердловинах з невеликою глибиною, коли вставні насоси не забезпечують необхідного відбору рідини.

Перевагою невставних насосів є їх використання із НКТ меншого діаметра, і при цьому забезпечення підйому великих об’ємів пластової рідини завдяки великому умовному діаметру. Застосування труб меншого діаметра сприяє кращому виносу піску завдяки великій швидкості висхідного потоку .

Невставні насоси можуть застосовуватися також при експлуатації свердловин в яких часто забруднюється вибій.

Обмеженість глибини спуску насоса зумовлена гранично максимальним навантаженням на колону НКТ.

Діаметр НКТ, опущених у свердловину, також накладає певні обмеження при виборі типу і розміру насоса. Рекомендації по вибору типу і розміру насоса в залежності від умовного діаметру НКТ наведені в таблиці 4.3.

Рекомендації по вибору групи посадки в залежності від глибини спуску насоса і в’язкості пластової рідини наведені в таблиці 4.4.

Основним фактором при виборі довжини плунжера насоса є створюваний ним напір. Рекомендації для виконання даного вибору приведені в таблиці 4.5.

Насосні штанги виконують роль проміжної ланки між наземним індивідуальним приводом і свердловинним насосом. Призначені для передачі зворотно-поступального руху плунжеру насоса.

Насосна штанга - це стальний стержень круглого перерізу діаметром 13-28 мм і середньою довжиною 8000 імм з висадженими кінцями. На кінцях штанги мають висаджені потовщення для з’єднувальної різьби та ділянки з квадратним перерізом для для захоплення штанговими ключами, також відповідні бурти у перехідній зоні для установки штанги в елеватор при спуско-підйомних роботах. З’єднувальна різьба – метрична спеціальна, яка накатується.

штанги виготовляються в основному із наступних марок сталей: 40, 20Н2М, 15Н3МА, 15Х2НМФ, 30ХМА, 15Х2ГМФ. Випускають штанги довжиною 8000 або 9000 мм та укорочені – 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 мм як для легких , так і для важких умов експлуатації. Укорочені штанги застосовують для регулювання довжини колони штанг з метою нормальної посадки плунжера свердловинного насоса. Вони виготовляються із стали тієї ж марки і піддаються такій же термообробці, що і штанги нормальної довжини.

При виборі матеріалу штанг і виду термообробки, у залежності від умов експлуатації, можна скористатися інформацією приведеною у таблиці 4.12.

Насосні штанги з’єднують в колону за допомогою муфт, діаметр яких залежить від діаметра штанги . Випускають штангові муфти типу МШ для з’єднання штанги одного діаметра і перевідні типу МШП для з’єднання штанг різного діаметра.

Залежно від глибини свердловини та режимів експлуатації насосної установки колона насосних штанг може бути одно-або багатоступеневою, кожна ступінь якої складається виключно із штанг одного типорозміру, виготовлених із однієї марки сталі ідентичної термічної обробки. Довжину ступені підбирають з таким розрахунком, щоб всі ступені колони були рівно навантажені за величиною приведеного напруження.