Лекция 8 насосы скважинные нефтяные штанговые (сшн)

8.1 Применяемые конструкции сшн

Несмотря на довольно большую гамму типоразмеров СШН, их можно разделить на 2 большие группы: а) невставные насосы типа НСН (невставной скважинный насос); б) вставные глубинные насосы НСВ (насос скважинный вставной).

Отдельно можно выделить специальные СШН: а) манжетные; б) телескопические; в) двухступенчатые ; г) насосы двойного действия.

Рассмотрим устройство СШН.

8.2 Невставные скважинные сшн

В невставных насосах (трубных) можно выделить следующие основные узлы (рисунок 48).

Ц илиндр: непосредственно присоединяется к колонне НКТ; выполняется из втулок длинной 300 мм, изготовленных из стали 38ХМЮА для невставных и вставных насосов; сталей 45, 40Х (ГОСТ 1050-60, ГОСТ 4543-60) и чугуна СЧ-28-48 (ГОСТ 1412-54).

1-муфты; 2-кожух; 3-втулки;

Рисунок 48- Схема невставного скважинного штангового насоса

Втулки цилиндра упрочняют токами высокой частоты (ТВЧ), азотированием, цементированием, нитрованием.

Втулки 3 собираются в кожухе 2 и по торцам сжимаются специальными муфтами 1.

Количество втулок определяет длину насоса, а значит и его техническую характеристику.

Узел цилиндра выполняют с патрубком – удлинителем или без него. В малогабаритных цилиндрах концевые муфты ввинчиваются внутрь кожуха. Отклонения диаметра не более 0,03 мм, плоскости торцов не мене 2/3 толщины стенок.

Цельнотянутые цилиндры лишены многих недостатков. Промышленность начала выпуск безвтулочных цилиндров – НСН2Б с ловителями.

Плунжер (рисунок 49) – стальная труба с внутренней резьбой на концах и длиной 1200 мм. Изготавливают из стали 45, 40Х, 38ХМЮА. По способу уплотнения зазора между цилиндром и плунжером различают металлические и гуммированные.

2-прямоугольная канавка; 3- винтовые канавки

Рисунок 49- Конструкции плунжеров

Конструктивно плунжеры выполняют: а) с гладкой поверхностью; б) с кольцевыми канавками; в) с винтовой канавкой; г) с кольцевыми канавками и скошенным концом в верхней части (пескобрей); д) гладкий плунжер с углубленными на поверхности в форме пирамиды, расположенными в шахматном порядке; е) манжетные плунжеры; ж) гуммированные.

Винтовые 3 и прямоугольные 2 канавки обеспечивают вынос песка и соскребания его со стенок цилиндра, углубления на поверхности обеспечивают лучшую смазку пары. Плунжер цементируют, хромируют или обрабатывают ТВЧ.

По величине зазора между цилиндрами и плунжером насосы подразделяются на 3 группы: 1 – тугая посадка, зазор 20-70 мкм; рекомендуют для подъема маловязкой нефти; с невысоким содержанием песка, с высоким газосодержанием;

П – средняя посадка: 79-120 мкм; рекомендуют для добычи нефти с высоким газосодержанием и средней вязкости;

Ш – слабая посадка: более 120 мкм; рекомендуют для добычи обводненных, очень вязких нефтей.

Клапаны выполняют шариковыми, т.к. в условиях применения их в СШН они обладают большей работоспособностью по сравнению с коническими и другими.

Состоит (рисунок 44) из седла и собственно клапана – шарика. Седла могут изготавливаться буртом 1 и гладкой наружной поверхностью 2. Последние применяют в основном в качестве нагнетательных.

1-бурт; 2-гладкая наружная поверхность

Рисунок 50- Клапан с седлом

Седла симметричны и при износе верхней кромки его переворачивают. Шарик и седло притирают.

Твердость шарика 59-79 единиц по Роквеллу, седла – 40-50. Изготавливают из высокоуглеродистой стали, для коррозионных сред – из бронзы.

Шарик с седлом помещают в специальную конструкцию – клапанный узел (рисунок 51), который и вставляют в цилиндр насоса. Большим разнообразием конструкции клапанных узлов не отличаются. Они состоят их корпуса 1, конуса 2, седла 3, шарика 4, захватного приспособления 5. Иногда корпус (стакан) увеличивают по высоте, чтобы шарик имел большую свободу вращения (конструкция Костыченок).

1-корпус; 2-конус; 3-седло; 4-шарик; 5-захватное приспособление

Рисунок 51- Схема клапанного узла

В нагнетательных клапанах вместо конуса 2 присоединяют плунжер, вместо приспособления 5 – штангу. Конус 2 вставляется в седло, устанавливаемое на патрубке-удлинителе или непосредственно в цилиндр.

Насос, который мы рассмотрели соответствует ГОСТ 6444-78 и обозначается НСНГ: невставной, одноступенчатый, одноплунжерный с втулочным цилиндром и захватывающим штоком.

Техническая характеристика насосов типа НСН:

диаметр внутренней втулки – 28, 32, 43, 55, 68, 82, 93 мм;

ход плунжера: от 600 мм до 6000 мм;

производительность при 10 ходах в минуту – 5,5 – 587 м³/сут;

число втулок: 6-24 штук;

предельная глубина спуска- 1500-650;

габаритные размеры: диаметр – 56-133 мм;

длина - 2785-8495 мм;

масса – 23,5 – 400 кг.

Имеются НСН2 (НГН2) с ловителем на цилиндре и наконечником на клапане.

Все СШН одинарного действия, принцип их работы не отличается от работы обычного поршневого насоса: ход вверх – всасывание, нагнетание; ход вниз – холостой (переток жидкости).