2.3 Эксплуатация скважин бесштанговыми глубинными насосами

Главной отличительной особенностью бесштанговых скважинных насосов (БШГН), позволяющей выделить их в самостоятельную группу, является отсутствие механической связи между приводом и самим насосом, как это имеет место в установке штангового глубинного насоса.

Широкое распространение получили установки с погружными центробежными электронасосами, позволяющие при большей подаче развивать высокий напор достаточный для подъема нефти с больших глубин. Отличительная черта таких установок – перенос двигателя непосредственно к месту работы насоса и отсутствие штанг.

Оборудование для эксплуатации скважин с помощью УПЦН включает погружной электродвигатель 2, центробежный насос 5, станцию управления 11 с автотрансфор матором. К нижней части погружного электродвигателя присоединен компенсатор 1. Вал электродвигателя соединен шлицевыми муфтами через протектор 3 с валом насоса. Жидкость всасывается через боковой прием 4 и откачивается насосом по колонне насосно-компрессорных труб 6 на поверхность. Для питания двигателя электроэнергией предназначен бронированный трехжильный кабель 7, который крепится во время спуска насоса к трубам поясками 8. При подъеме насоса кабель наматывается на барабан 10. Устье герметизируется арматурой 9 фонтанного типа.

Принципиальная схема УПЭЦН

1 – автотрансформатор; 2 – станция управления; 3 – кабельный барабан; 4 – оборудование устья скважины; 5 – колонна НКТ; 6 – бронированный электрический кабель; 7 – зажимы для кабеля; 8 – погружной многоступенчатый центробежный насос; 9 – приемная сетка насоса; 10 – обратный клапан; 11 – сливной клапан; 12 – узел гидрозащиты (протектор); 13 – погружной электродвигатель; 14 – компенсатор.

По конструктивному исполнению УЭЦН подразделяются на три группы:

а) насосы исполнения 1 предназначены для эксплуатации нефтяных и обводненных скважин с содержанием механических примесей до 0,1 г/л;

б) насосы исполнения 2 (износостойкое исполнение) предназначены для эксплуатации сильно обводненных скважин с содержанием механических примесей до 0,5 г/л;

в) насосы исполнения 3 предназначены для откачки жидкости с водородным показателем pH=5-8,5 и содержанием до 1,25 г/л сероводорода.

По величине поперечного габарита УЭЦН подразделяются на группы:

а) группа 5 – насосы с наружным диаметром корпуса 92 мм;

б) группа 5А - насосы с диаметром корпуса 103 мм;

в) группы 6 и 6А - насосы с диаметром корпуса 114 мм.

Погружной центробежный электронасос – многоступенчатый, секционный. Каждая ступень состоит из направляющего аппарата и рабочего колеса, насаженного на общий вал. Рабочие колеса закреплены на валу общей шпонкой, а направляющие аппараты – в корпусе насоса, представляющем трубу от 92 до 114 мм. Число ступеней может достичь 400. Давление, развиваемое насосом, определяется числом ступеней и частотой вращения колес, диаметром насоса и другими факторами.[3.60]

Компенсатор – устройство для регулирования объема масла в погружном электродвигателе, которое расширяется вследствии нагрева двигателя во время его эксплуатации.

Станция управления обеспечивает контроль и регулирование работы установки, автоматическое включение, выключение ее в зависимости от давления в коллекторе.

Разработан безтрубный метод эксплуатации скважин, который предусматривает спуск агрегата в скважину на кабель-канате, что значительно упрощает и ускоряет спуско-подъемные операции.

Для разделения в скважине пространства нагнетания от полости всасывания насоса применяют специальные разделительные пакеры. Погружной агрегат применяют с верхним расположением электродвигателя. По этой схеме, спущенный в скважину насосный агрегат опирается на заранее установленный в эксплуатационной колоне - пакер, который отделяет фильтровую зону эксплуатационной колонны от ее верхней части. Насос отбирает жидкость из под пакера и нагнетает в эксплуатационную колонну. Для спуска агрегата в скважину применяют специальную лебедку, смонтированную на автомобиле. Такая схема позволяет применять максимальные диаметры двигателя и насоса, последовательно, повысить подачу и напор. Погружные центробежные насосы не рекомендуются в скважинах с большим содержанием песка, свободного газа, мало эффективны для извлечения нефти высокой вязкости.

К бесштанговым погружным насосам относятся также винтовые, гидропоршневые вибрационные, диафрагменные и струйные насосы. Особенно широко используются для добычи вязкой нефти винтовые насосы.

Схема установки винтового насоса в скважине ничем не отличается от центробежного, за исключением самого насоса.

Рабочей частью винтового насоса является однозаходный стальной винт, вращающийся в резиновой обойме специального профиля, внутренняя полость которой представляет собой двухзаходную винтовую поверхность с шагом в два раза большим шага винта.

Винтовой насос – насос объемного действия, подача которого прямо пропорциональна частоте вращения винта. При вращении винт и его обойма образуют по всей длине ряд замкнутых полостей, которые передвигаются от приема к его выкиду. Вместе с ними перемещается и откачиваемая жидкость.

Получили широкое распространение винтовые насосы с верхним электроприводом, расположенным у устья скважины. Вращательный момент винту передается посредством колонны штанг, оборудованной специальными центраторами и размещенной внутри колонны насосно-компрессорных труб.

На необорудованных скважинах извлекать жидкость возможно методом свабирования, аналогично технологиям вызова притока из пласта.

У диафрагменного насоса резиновая диафрагма разделяет откачиваемую жидкость от приводной части насоса.

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.

Вибрационный насос предназначен для подъема жидкости из скважины под воздействием упругих деформаций жидкости и колонны труб, генерируемых вибратором.