Експлуатація свердловин гвинтовими штанговими насосними установками

Ще одним видом штангових насосних установок для видобутку нафти є гвинтові насосні штангові установки (ВШНУ) з поверхневим приводом. Їх історія починається в 50-і роки XX століття від установок, що випускалися в СРСР, гвинтових артезіанських насосів типу ВАН для відкачування води з неглибоких (до 100 м) свердловин з приводом через зібраний зі штанг трансмісійний вал, що обертається в радіальних гумометалевих опорах всередині напірного трубопроводу.

ВШНУ для відбору пластових рідин з глибоких нафтових свердловин з'явилися на нафтопромисловому ринку на початку 80-х років у США та Франції. В даний час створено велику кількість типорозмірів ВШНУ з діапазоном подач від 0,5 до 1000 м3/добу та тиском від 6 до 30 МПа.

Причиною досить широкого застосування ВШНУ є їх техніко-економічні переваги в порівнянні з іншими механізованими способами видобутку нафти:

порівняно зі СШНУ:

• простота конструкції та мала маса приводу;

• відсутність необхідності у зведенні фундаментів під привод установки;

• простота транспортування, монтажу та обслуговування;

• широкий діапазон фізико-хімічних властивостей пластових рідин, що відкачуються (можливість відкачування рідин високої в'язкості та підвищеного газовмісту);

• врівноваженість приводу, сталість навантажень, що діють на штанги, рівномірність потоку рідини, зниження енерговитрат і потужності приводного двигуна, мінімальний емульгуючий вплив на рідину, що відкачується;

• відсутність клапанів у свердловинному насосі;

порівняно з установкою електрогвинтового насоса (УЕВН):

• простота конструкції насоса (відсутні шарнірні з'єднання, пускові муфти, радіальні та осьові підшипники);

• наземнерозташування приводного електродвигуна, що призводить до зниження його вартості та до відсутності дорогих гідрозахисту та довгого броньованого кабелю.

Раціональною сферою застосування ВШНУ євертикальні свердловини або свердловини з малими темпами

Наземне обладнання ВШНУ встановлюється на трубній головці свердловини і призначене для перетворення енергії приводного двигуна в механічну енергію колони, що обертається штанг.

Наземне обладнання складається з:

- Трійника для відведення пластової рідини;

- Рами для кріплення приводного двигуна;

- Привідного двигуна з пристроєм управління;

- Пристрої для затиску (підвіски) полірованого штока.

Привідна головкапризначена для передачі моменту, що крутить, колоні штанг, сприйняття осьових навантажень від ваги штанг і гідравлічної сили в робочих органах насоса, ущільнення гирла свердловини. Для ущільнення приводного валу, що обертається, або полірованого штока служить одинарний або здвоєний сальниковий пристрій з використанням ущільнювальних кілець або м'якого набивання.

В окремих компонуваннях ВШНУ для зручності обслуговування установки під приводною головкою встановлюється додатковий сальник або плашковий превентор. Перший служить для заміни основного сальника без зупинки насоса, що є особливо актуальним у зимових умовах експлуатації ВШНУ, другий — для герметизації гирла свердловини при ремонті поверхневого обладнання.

Свердловинне обладнання ВШНУ складається з колони НКТ, в нижній частині якої встановлюється статор насоса, і колона штанг, що обертається в центраторах, нижній кінець якої з'єднаний з ротором насоса.

Компонування низу колони НКТ в залежності від умов експлуатації свердловинивключати такі елементи: фільтр; газовий та пісочний сепаратори; динамічний якір (анкер); центратор чи ліхтар статора; зворотний та циркуляційний клапани; завзятий палець насоса.

Динамічний якір, що встановлюється нижче статора, фіксує НКТ щодо експлуатаційної колони в радіальному напрямку, припускаючи їх вертикальне переміщення. Включення в свердловинне обладнання ВШНУ якоря обумовлено тим, що при правому (за годинниковою стрілкою) обертанні штангової колони реактивний момент, що виникає на корпусі насоса статора, працює на відворот різьблення статора і НКТ.

Завзятий палець у насосі служить для правильного припасування довжини колони штанг при монтажі гвинтового насоса. Штангові центратори, що не обертаються, виконують функцію проміжних радіальних опор.

При роботі установки ВШН пластова рідина, що піднімається, рухається в кільцевому зазорі між колонами НКТ і штанг і далі через бічний відвід трійника надходить у промисловий колектор.

У ВШНУ найбільшого поширення набули НКТ та насосні штанги діаметром відповідно 73 та 22 мм.

---