3. 2. Поршневые и плунжерные штанговые насосы с механическим уплотнением
Поршневые насосы новой конструкции отличаются от серийных тем, что вместо длинномерного плунжера в них используется короткий поршень с механическим уплотнением. Такие насосы имеют обозначение соответственно НВ – 2СП и НН – 2СП.
Сборные поршни типа 2СП (рис.22) включают в себя механическое уплотнение, состоящее из двух резиновых обойм, на эксцентричных буртах которых размещено 24 стальных уплотнительных кольца. Обоймы вместе с кольцами монтируются на полый корпус поршня, в верхней части которого имеется переходник для соединения с колонной штанг. Нижняя часть корпуса поршня на резьбе соединяется с корпусом шарикового клапана отечественной конструкции [1].
Рис. 22 Схема Сборного поршня типа 2СП:
1 – резиновая обойма; 2 – уплотнительные кольца; 3 – опорное кольцо; 4 – корпус поршня; 5 – кольцо круглого сечения; 6 – корпус клапана; 7 – шариковый клапан; 8 – штуцер.
Преимущества насоса:
Минимальные утечки через механическое уплотнения конструкции Захарова Б.С;
Повышенный ресурс работы колонны штанг за счёт растягивающих усилий в нижней части колонны;
Повышенный коэффициент подачи насоса за счёт уменьшения потерь хода колонны штанг и за счёт принудительного закрытия-открытия всасывающего клапана;
Не требуется сливное устройство;
Имеется возможность прямой промывки лифтовой колонны и насоса;
Длина насосов в 2,5 раза меньше длины стандартных 2-х цилиндровых дифференциальных насосов.
Наработка цилиндро – поршневой группы насосов с поршнями типа 2СП повысилась для изношенных цилиндров в среднем на 10-20%, а для новых цилиндров в 2-3 раза. При этом следует учесть, что при ремонте насосов с использованием сборных поршней типа 2СП не требуется механическая обработка цилиндра. Это дает значительный экономический эффект. Так, стоимость ремонта штангового насоса таким способом составляет примерно 30% от стоимости нового насоса (замене подлежит только плунжер и клапаны), а ремонт с механической обработкой цилиндра около 85%. Кроме функциональных преимуществ насосов с поршнем типа 2СП, имеются также и технологические преимущества. Стоимость изготовления, ремонта и эксплуатации этих насосов значительно ниже, чем стоимость аналогичных серийных насосов. Во-первых, ввиду того, что механическое уплотнение значительно короче серийного плунжера, то и сам насос более чем на 1 метр короче стандартного при той же длине хода. Конструкция цилиндра упрощается, так как нет необходимости в удлинителях. Отпадает необходимость в прецизионных (импортных) трубах для изготовления цилиндров. Требования по точности изготовления наиболее трудоемких цилиндров и поршней так же могут быть снижены. Следует отметить, что режимы работы скважин бывают достаточно напряженными. Длина хода на большинстве насосах составляет 3 м, а среднее число качаний – до 5 в минуту. Средняя глубина спуска насоса равна 1200 м, максимальная – 1400 м. Интенсивный отбор жидкости из скважины приводит к высокой депрессии пласта и значительному выносу песка. В стандартных насосах песок попадает в зазор между цилиндром и длинномерным плунжером и приводит к заклинивает последнего. Насосы с механическим уплотнением практически не клинят. Но в условиях перекачки маловязкой жидкости с песком при большом давлении у них происходит гидроабразивный промыв. В начале работы, когда уплотнительные металлические кольца не притерлись, в уплотнении имеется достаточно большой зазор. На вязких жидкостях, даже при большом содержании песка, промыва не происходит. Следовательно, для того, чтобы не было промыва, необходимо создать в уплотнительной щели достаточно большое гидравлическое сопротивление. Это достигается следующим образом: увеличение количества уплотнительных колец;
применение металлических колец с мягким покрытием, например, цинком;
применение части колец из латуни или бронзы;
изготовление части колец из износостойкой пластмассы.
увеличение количества уплотнительных колец;
применение металлических колец с мягким покрытием, например, цинком;
применение части колец из латуни или бронзы;
изготовление части колец из износостойкой пластмассы.
В плунжерном насосе механическое уплотнение, через которое проходит плунжер, установлено в неподвижном корпусе, который соединяется с колонной НКТ. Для того чтобы уменьшить длину плунжера, в корпусе устанавливается не одно, а два или три механических уплотнения, расстояние между которыми должно быть меньше длины плунжера. В насосах с приводом от станка – качалки и длинной хода до 3-х метров длина плунжера принята 1200 мм. Корпус насоса состоит из отрезков НКТ, соединенных между собой тремя муфтами, в которых размещены механические уплотнения. Плунжер проходит последовательно одно за другим механические уплотнения не нарушая процесса всасывания или нагнетания. Таким образом, в плунжерном насосе отсутствует наиболее трудоемкая деталь – цилиндр. Поэтому такие насосы названы бесцилиндровыми – насосы типа НСБ (рис. 23).
Секционная конструкция позволяет создавать насосы типа НСБ практически с любой длинной хода. Для длинноходовых установок с ленточным приводом (ДГУ).