Принцип роботи
Устаткування підтримує постійний потік - на відміну від пульсуючого ритму перекачується у відцентрових варіантів техніки - ця характеристика важлива для роботи на великій глибині. Особливості роботи і конструкційні складові самоусмоктувальних об'ємних насосів з використанням принципу багатоступеневої структури:
- У конструкції передбачений один вертикальний вал, це сприяє скороченню поперечних розмірів до мінімальних показників. Через отриманої конфігурації насоси застосовують в свердловинах і абиссинских колодязях.
- В якості ємності для рідини використовується насосний корпус, що виготовляється для експлуатації в умовах свердловин з високоякісного металу, так як полімери не витримують створювані навантаження.
- Рух рідини забезпечується за рахунок дії шнекового гвинта (ротора), при обертанні якого рідина забирається з свердловини, розганяється, їй надається натиск і далі вона рухається по шлангу.
- Ротор працює від електричного двигуна, рух його інформують через жорсткий вал. Стабільність дії установки забезпечується за допомогою підшипникового комплекту і інших вузлів, які підбираються конструкторами в залежності від класу агрегату.
- Ротор являє собою сталевий гвинт (однозаходний шнек) круглого перетину, у якого широкий різьбовій крок. Статор представлений в конструкції тим же перетином, але у нього крок різьби більше в два рази. Своїм обертанням всередині статора ротор захоплює воду від всмоктуючого патрубка і направляє його до відводить проходу.
- Якість насоса залежить від складності внутрішнього устрою, чим вище показник, тим більше продовжується термін експлуатації через мінімізацію зносу приводів і шнека.
- У трансмісійних насосів на відміну від заглибних двигун розташовується на поверхні, поруч з водозабірної свердловиною, з насосним пристроєм з'єднаний проміжним валом. Такі агрегати здатні піднімати нафту з глибини на поверхню з глибини 125-130 м при подачі 1 200 м³ на годину.
- У трансмісійних пристроїв насосна частина складається з декількох чавунних секцій, з'єднаних шпильками. Кожна камера містить робоче відцентрове колесо і вал, всі секції підходять до однієї сітці, пропускає воду.
- Кілька робочих секцій дозволяють встановлювати необхідний натиск і регулювати його, при цьому з напірним трубопроводом вузол взаємодіє через фланець, що знаходиться на верхньому корпусі секції. Трансмісія розташовується всередині захисної труби з маслом. Збирають секції поступово, збільшуючи їх кількість у процесі входження в свердловину.
Занурювальні конструкції насосів відрізняються жорстким з'єднанням двигуна і вала, тому немає необхідності використовувати трансмісійний вал, що сприяє спрощенню конструкції. Занурювальні агрегати успішно встановлюють в криві стовбури, а робоча споруда для обладнання над гирлом свердловини менше за обсягом. Насоси погружной конструкції відрізняються великим експлуатаційним терміном в порівнянні з іншими варіантами, так як завдяки надійній конструкції значно зменшується вібрація.
види
У заглибних насосів є позитивні характеристики, але є й недоліки. Залежно від типу встановленого обладнання різняться їх експлуатаційні показники і терміни роботи.
З занурювальним двигуном (ЕВН)
Ця конструкція лежить в основі використання одногвинтових гідратаційних машин в нафтовій галузі і відноситься до ефективних засобів механізованої видобутку нафти з високими показниками в'язкості. У деяких варіантах використання подібного обладнання є єдино придатним варіантом. До складу погружного насосного агрегату входять наступні вузли і запчастини:
- електричний двигун, наповнений маслом;
- система водяний захисту;
- насос, що включає графітову осьову п'яту, приводний Сальникова вал, дві пари з гвинтовою різьбою в різних напрямках, з'єднані ротори між собою і за допомогою шарнірних муфт з приводним валом.
У насосний комплект додатково входить клапан з передбаченим набором функцій, що захищає від коливань тиску і зворотного надходження води через РО в разі непередбаченої зупинки, передбачена обгону муфта. Надходження забирається рідини здійснюється назустріч по каналах РВ, що веде до врівноваження осьових зусиль в нижній і верхній парі.
Потоки змішуються в напірної камері і надходять в НКТ по зазору між корпусом і статором, в цьому випадку осьова насосна опора розвантажується, і надійність обладнання підвищується. За допомогою насосів ЕВН добувають з надр нафту високої в'язкості з вмістом механічного сміття (до 0, 8 г / л) і газу (до 50%) на стадії прийому. У серійному випуску представлено близько 13 типорозмірів насосів, які передбачають тиск 9-16 МПА і подачу на добу 15-200 м3.
Конструкторські новаторства по збільшенню надійності і термінів експлуатації передбачають зниження частоти обертів приводного валу, для цього застосовують регульований електропривод і редукторні вставки. Змінюється загальна компоновочная схема агрегату, розташування окремих деталей і вузлів, спрощення умов ремонту і обслуговування.
Штангового типу (ВШНУ)
Початок експлуатації для відбору нафти з великих глибин почалося в 80-і роки в Америці і Франції, з тих пір конструкції установок удосконалювалися багато разів, створювалося багато типорозмірів з розкидом подач від 0, 5 до 1 тис. М3 за добу, тиск становив в середньому 30 Мпа.
Ці насоси відрізняються перевагами в порівнянні з іншими типами обладнання, наприклад, від верстатів-качалок їх відрізняє:
- проста конструкція, невелика маса і габарити, нескладне періодичне обслуговування і управління;
- відсутність потреби в будівництві несучої основи або фундаменту;
- зменшення витрат на перевезення обладнання;
- успішна робота з рідинами, що мають різні показники в'язкості і газоутворення;
- відсутність відкату РВ, постійних навантажень на штанги;
- рівномірність надходження рідини;
- зниження енергетичних витрат і потужності двигуна.
Від роботи насосів з занурювальним електричним приводом вони різняться:
- простотою збірки пускових муфт, осьових і радіальних підшипників, відсутністю рухомих сполук на шарнірах;
- наземний пристрій двигуна робить непотрібною влаштування водяної захисту, спрощує контроль технічного стану агрегату;
- через наземної установки двигуна з'являється можливість роботи з низькобюджетними свердловинами, так як організовувати додаткове відведення тепла від двигуна не потрібно.
Устаткування ВШНУ експлуатується на свердловинах з напором від 1 тис. До 1 тис. 500 м³ з високов'язкими середовищами з п'ятдесяти процентним вмістом газу в складі. Свердловинний агрегат складається з стаціонарної колони, внизу якої кріпиться статор, палець упору, проти відворотного якір, фільтр і газовий сепаратор. У порожнині колони розташована обертається штанга, поєднана нижньою частиною з насосним ротором. Основними вузлами насосів ВШНУ є такі деталі:
- приводная головка;
- для відтоку рідини використовується трійник;
- остов для закріплення двигуна;
- трансмісія обертального руху;
- регульований приводний двигун;
- пристрій для розташування полірованого штока.
Насос просуває пластову рідину в зазорі між колонами і штангами, далі через бічний патрубок відводить її в колектор. Штангові насоси випускають в трубному та вставному варіанті, популярність завойовують агрегати другого типу, що дозволяють від'єднувати насос для обслуговування або ремонту без його підйому на поверхню.
Гідроприводні (ГПНА)
Ці агрегати працюють за принципом зворотно-поступального руху поршня, в зв'язку з цим машини мають ряд переваг:
- немає штанговий або кабельного зв'язку енергетичного джерела з насосом;
- успішно працюють в свердловинах малого діаметра, розташованих під нахилом;
- дозволяють регулювати подачу погружного пристрої, плавний старт, підтримують потрібну інтенсивність забору нафти;
- спрощують обслуговування обладнання без підйому і спуску.
Як гидромоторов, які незначно змінені, застосовують ВЗД з діаметром 86-109 мм і частотою обертання 100-350 оборотів, витрата рідини передбачений 4-11 л / с, тиск в проміжку 6-8 МПа. Використовують насосні гвинтові багатозахідні пари в якості РВ, це дозволяє розвинути великої різноманітності прийнятих рідин з діапазоном надходження від 6 до 110 м³ за добу. При оптимальної довжини пари 1, 5-2, 0 м агрегат розвиває тиск 10-15 МПа.
Наземна частина по типу насосів ГПНА включає плунжерний силовий насос, пристрій підготовки рідини (для поділу емульсій, сепаратори, відстійники), регулюючі прилади та обладнання для облаштування гирла підйомної щілини. Гідроприводні гвинтові насоси відрізняться перевагами, від гідропоршневих варіантів їх відрізняє:
- простота збірки і експлуатації через відсутність золотникових розподільників і клапанів;
- використання технічних вод в якості робочої рідини, що виключає складний процес очищення;
- робота з в'язкою нафтою і збільшеним вмістом газу;
- немає гідравлічних і динамічних навантажень через відсутність зворотного руху робочих органів.
Порівняння з нафтовими насосами показує такі переваги:
- експлуатуються в кривих свердловинах із значним ухилом стовбура;
- відсутня штанговое обладнання;
- наземний силовий насос регулює технологічні режими шляхом зміни інтенсивності подачі;
- можна змінювати погружной агрегат і проводити ремонт в зручних умовах.
Від роботи з електропогружного пристроями їх відрізняє:
- немає необхідності підключати електричний кабель і робити його захист від вологості;
- пускові властивості агрегату покращені.
Нафтові двох гвинтові (НДПН)
Агрегат розроблений для роботи в свердловинах з малим фінансування робіт. У складі має погружной двигун електричного типу, протектор, компенсатор, захист від навколишнього вологи, зворотний і спускний клапан, компенсаторні труби, трансформатор і кабель. Для збільшення напору використовується складовою варіант з декількох модулів.
Щоб забезпечити пропуск в'язких рідин передбачені різні варіанти виготовлення проточної частини, які розрізняються зазорами між корпусом і робочими гвинтами. У зв'язку з цим перед вибором насоса і його монтажем розраховуються необхідні параметри зазорів.
Використання в побутових умовах
Застосовувати гвинтові заглибні насоси для видобутку води з приватних свердловин стали давно. З їх допомогою знижують загазованість води. Якщо ведеться газова розробка, то агрегати використовують для зневоднення корисного природного викопного. Гвинтові заглибні пристрої застосовують для видобутку теплих вод з глибоких надр при створенні альтернативного опалення, насоси такого типу легко позбавляють власника свердловини від різних механічних домішок у воді, при цьому не виходять з ладу. Використання саме цього типу обладнання зумовлено наступними показниками:
- насоси працюють тихо, що відрізняє їх від вібраційного обладнання або відцентрових агрегатів;
- обладнання показує високий коефіцієнт корисної дії;
- структура води зберігається на відміну від відцентрового устаткування;
- тільки одна рушійна деталь в конструкції збільшує термін роботи в побутових умовах.