ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ. НАСОСЫ ТИПА ШГН И ЭЦН. ПРИНЦИП РАБОТЫ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

Глубинные насосы штангового типа, (ШГН) – это механизмы, разработанные для извлечения жидкости из скважин. (Рисунок 1).

Рисунок 1. Устройство штангового глубинного насоса

Принцип работы глубинных штанговых насосов достаточно прост и представлен на рисунке 2:

1. При движении плунжера вверх в нижней части камеры насоса открывается всасывающий клапан и жидкость поступает в корпус насоса. Нагнетающий клапан закрыт.
2. Когда плунжер начинает движение вниз, за счёт сжимания жидкости открывается нагнетающий клапан и жидкость начинает двигаться вверх по каналу нагнетательных труб. Всасывающий клапан закрыт.
3. Непрерывный цикл движения колонны штанг вверх – вниз обеспечивает подачу нефти на устье скважины.

Рисунок 2. Принцип действия ШГН

Популярность использования насосов типа ШГН в нефтяной промышленности объясняется их высокой эффективностью, удобством в обслуживании и ремонте. Однако насосы ШГН не подходят для использования в скважинах с глубиной более двух километров или со сложным профилем.[1]

Погружной электроцентробежный насос (ЭЦН) представляет собой устройство, состоящее из рабочих колёс и неподвижных направляющих аппаратов, собранных в единый стальной корпус, так называемый пакет. Пакеты закреплены при помощи шпонки на одном валу, такая конструкция обеспечивает передачу вращательного движения от вала к рабочим колёсам.

Принцип работы ЭЦН можно описать следующим образом: жидкость, поступающая через приёмную сетку, попадает на лопатки вращающегося рабочего колеса. Под действием вращения жидкость приобретает скорость и давление. Далее жидкость, покидая рабочее колесо, проходит через неподвижные каналы направляющего аппарата и попадает на лопатки рабочего колеса следующей ступени. Цикл повторяется. Центробежные насосы работают на высоких скоростях, достигающих 2910 оборотов в минуту. [2]

Несмотря на то, что количество скважин, оборудованное установками данного типа, значительно меньше по сравнению с ШГН, по объемам добываемого с помощью центробежных электронасосов сырья они намного превосходят штанговые насосы.

Установка ЭЦН — это насосный механизм, который состоит из погружного электродвигателя и самого насоса (см. рисунок 3). ЭЦН отлично зарекомендовали себя в условиях, где среда отличается высокой коррозионной активностью.

В состав таких насосных установок входят:

1. Погружной насосный агрегат, который включает в себя насос и электропривод с гидрозащитой;
2. Кабельная линия, которая соединяет электродвигатель с трансформаторной подстанцией;
3. Станция управления и регулирования работы установки.

Рисунок 3. Схема электроцентробежного насоса

ЭЦН по сравнению с ШГН имеют весомые преимущества, а именно:

• существенно большие объемы добычи (до 15 тысяч кубометров в сутки);
• работа на больших глубинах свыше 3 тысяч метров;
• межремонтный период от 500 дней до двух-трех лет и больше;
• отсутствует необходимость извлекать всю установку из скважины при проведении ремонтных и геолого-технических работ.

Электроцентробежные насосные установки позволяют везти добычу на скважинах любого профиля, с высокой степенью обводненности продукции, в кислотных или минерализованных средах. Недостатком является высокая чувствительность к процентному содержанию газа в добываемой жидкости, небольшие значения которого могут вывести насос из строя. [3]

В некоторых случаях агрегаты ЭЦН используются для закачивания в нефтяной пласт минерализованной пластовой воды, в целях поддержания необходимого уровня пластового давления.

Каждый из перечисленных насосов имеет свою область применения. ШГН благодаря своей простоте в использовании, высокой производительности и устойчивости к коррозии широко применяются в нефтедобыче. Однако на больших глубинах (более 3 км) или в сложных условиях используются насосы ЭЦН. Они способны добывать большие объёмы сырья, редко выходят из строя и легко поддаются очистке.