Штангові свердловинні насоси
За способом кріплення насосів до колони НКТ розрізняють вставні (НСВ) і не вставні (НСН) насоси свердловинні (Малюнок 4.5, 4.6).
У не вставних (трубних) насосів циліндр з сідлом клапана, що всмоктує, опускають у свердловину на НКТ. Плунжер з нагнітальним клапаном, що всмоктує, опускають у свердловину на штангах і вводять всередину циліндра. Плунжер за допомогою спеціального штока з'єднаний з кулькою клапана, що всмоктує. Недолік НСП - складність його складання в свердловині, складність і тривалість вилучення насоса на поверхню для усунення будь-якої несправності.
Малюнок 4.5 - Насоси свердловинні вставні
1- впускний клапан;2- циліндр;3- нагнітальний клапан;4- плунжер;5- штанга;6- замок.
Вставні насоси повністю збирають на поверхні землі і опускають у свердловину всередину НКТ на штангах. НСВ складається з трьох основних вузлів: циліндра, плунжера та замкової опори циліндра.
У НСН для вилучення циліндра із свердловини необхідний підйом всього обладнання (штанг із клапанами, плунжером та НКТ). У цьому корінна відмінність між НСН та НСВ. При використанні вставних насосів у 2…2.5 рази прискорюються спускопідйомні операції при ремонті свердловин, і суттєво полегшується праця робітників. Однак продуктивність вставного насоса при трубах даного діаметра завжди менша за продуктивність не вставного.
Рисунок 4.6 - Невставні свердловинні насоси
1- всмоктуючий клапан;2- циліндр;3- нагнітальний клапан;4- плунжер;5- захватний шток;6- уловлювач
Насос НСВ спускається на штангах. Кріплення (ущільнення посадками) відбувається на замковій опорі, яка попередньо опускається на НКТ. Насос витягується зі свердловини під час підйомутільки колони штанг. Тому НСВ доцільно застосовувати у свердловинах з невеликим дебітом і за великих глибин спуску.
Невставний (трубний) насос є циліндром, приєднаним до НКТ і разом з ними спускається в свердловину, а плунжер спускають і піднімають на штангах. НСН доцільні у свердловинах з великим дебітом, невеликою глибиною спуску та великим міжремонтним періодом.
Насосна штанга призначена для передачі зворотно-поступального руху плунжер насоса. Штанга є стрижнем круглого перерізу з потовщеними головками на кінцях (Малюнок 4.7). Випускаються штанги з легованих сталей діаметром (по тілу) 16, 19, 22, 25 мм та довжиною 8 м – для нормальних умов експлуатації.
Малюнок 4.7 - Насосна штанга та сполучна муфта
Для регулювання довжини колон штанг з метою нормальної посадки плунжера в циліндр насоса є укорочені штанги (футівки) довжиною 1; 1.2; 1.5; 2 та 3 м.
Штанги сполучаються муфтами. Є також трубчасті (зовнішній діаметр 42 мм, товщина 3.5 мм).
Почали випускати насосні штанги зі склопластику, що відрізняються більшою корозійною стійкістю і дозволяють знизити енергоспоживання до 20%.
Застосовуються безперервні штанги «Корід» (безперервні на барабанах, перетин напівеліпсний).
Особлива штанга - гирловий шток, що з'єднує колону штанг з канатною підвіскою. Поверхня його полірована (полірований шток). Він виготовляється без головок, а на кінцях має стандартне різьблення. Для захисту від корозії здійснюють фарбування, цинкування тощо, а також застосовують інгібітори.
Устьове обладнання насосних свердловин призначене для герметизації затрубного простору, внутрішньої порожнини НКТ, відведенняпродукції свердловин та підвішування колони НКТ (Малюнок 4.8).
Рисунок 4.8 - Типове обладнання гирла свердловини для штангової насосної установки
1 - колонний фланець; 2 - планшайба; 3 - НКТ; 4 - опорна муфта; 5 - трійник, 6 - корпус сальника, 7 - полірований шток, 8 - головка сальника, 9 - сальникове набивання
Гирлове обладнання типу ОУ включає гирловий сальник, трійник, хрестовину, запірні крани та зворотні клапани.
Устьовий сальник герметизує вихід гирлового штока за допомогою сальникової головки та забезпечує відведення продукції через трійник. Трійник вкручується в муфту НКТ. Наявність кульового з'єднання забезпечує самоустановку головки сальника при неспіввісності сальникового штока з віссю НКТ, виключає одностороннє зношування набивання ущільнювача і полегшує зміну набивання.
Верстат-гойдалка (Малюнок 4.9) є індивідуальним приводом свердловинного насоса.
Основні вузли верстата-качалки - рама, стійка у вигляді усіченої чотиригранної піраміди, балансир з поворотною головкою, траверса з шатунами, шарнірнопідвішена до балансиру, редуктор з кривошипами та противагами. СК комплектується набором змінних шківів зміни числа коливань, тобто. Регулювання дискретне. Для швидкої зміни та натягу ременів електродвигун встановлюється на поворотній рамі-салазках.
Малюнок 4.9 - Верстат-качалка типу СКД
1- підвіска гирлового штока;2- балансир з опорою;3- стійка;4- шатун;5- кривошип;6- редуктор;7- ведений шків;8- ремінь;9- електродвигун;10- провідний шків;11- огородження;12- Поворотна плита;13- рама;14-противагу;15- траверса;16- гальмо;17-канатна підвіска
Монтується верстат-гойдалка на рамі, що встановлюється на залізобетонну основу (фундамент). Фіксація балансу в необхідному (крайньому верхньому) положенні головки здійснюється за допомогою гальмівного барабана (шківа). Головка балансу відкидна або поворотна для безперешкодного проходу спускопідйомного та глибинного обладнання при підземному ремонті свердловини. Оскільки головка балансира здійснює рух дугою, то зчленування її з гирловим штоком і штангами є гнучка канатна підвіска17. Вона дозволяє регулювати посадку плунжера в циліндр насоса або вихід плунжера з циліндра, а також встановлювати динамограф дослідження роботи устаткування.
Амплітуду руху головки балансиру (довжина ходу гирлового штока) регулюють шляхом зміни місця зчленування кривошипу з шатуном щодо осі обертання (перестановка пальця кривошипа в інший отвір).
За один подвійний хід балансу навантаження на СК нерівномірне. Для врівноважування роботи верстата-качалки поміщають вантажі (противаги) на балансир, кривошип або на балансир і кривошип. Тоді врівноважування називають відповідно балансирним, кривошипним (роторним) чи комбінованим.
Блок управління забезпечує керування електродвигуном СК в аварійних ситуаціях (обрив штанг, поломки редуктора, насоса, порив трубопроводу тощо), а також самозапуск СК після перерви у подачі електроенергії.
Випускають СК із вантажопідйомністю на головці балансиру від 2 до 20 т.