Глава 3. Скважинные штанговые насосы – основные виды и области применения
Скважинный
штанговый насос представляет собой
одноплунжерный насос с длинным цилиндром,
шариковыми клапанами и длинным проходным
плунжером (рис. 19) При ходе плунжера
вверх он нагнетает жидкость, находящуюся
между стенками цилиндра и штангами, а
в полость под плунжером поступает
жидкость из скважины. При ходе вниз
насос нагнетает (выжимает) объем
жидкости, равный объему опускающегося
в цилиндре штока, т.е. это насос
дифференциального действия [1].
Рис. 19 Конструктивные схемы невставных (трубных) насосов:
1 – нагнетательный клапан; 2 – цилиндры; 3 – плунжеры; 4 – патрубки- удлинители; 5 – всасывающие клапаны; 6 – седла корпусов; 7 – захватный шток; 8 – второй нагнетательный клапан; 9 – ловитель; 10 – наконечник для захвата клапана.
По конструкции насосы бывают с щелевым уплотнением зазора между металлическим плунжером и цилиндром и с упругим уплотнением этого зазора – с неметаллической рабочей поверхностью плунжера или со специальными поршневыми кольцами. Скважинные штанговые насосы делятся на трубные и вставные. У первых цилиндр в скважину спускается на трубах, а плунжер и клапаны - на штангах. Вставные насосы спускаются в скважину в собранном виде на штангах и фиксируются в нижней части колонны НКТ замком (анкером).
В отличие от остальных насосов к основным параметрам скважинных штанговых насосов относится номинальный диаметр плунжера (или цилиндра) и длина хода плунжера. Схемы насосов и их основные параметры установлены с 2002 года государственным стандартом Российской Федерации (ГОСТ – Р 51896 – 2002).
Условные диаметры скважинных насосов (плунжеров и цилиндров) выбираются из следующего стандартного ряда: 27 (29 – по ОСТ и ТУ), 32, 38, 44, 50, 57, 63, 70, 95, 120 мм.
Длина плунжера скважинного штангового насоса выбирается в зависимости от требуемого напора насоса (глубины расположения динамического уровня, с которого насос должен обеспечить подъем пластовой жидкости). Плунжеры длиной 1200 мм рекомендуется применять до динамического уровня с глубиной до 1200 м, 1500 мм – до 1500 м, 1800 мм – 1800 м и более.
Современные скважинные штанговые насосы, широко применяемые на промыслах, имеют составной (втулочный) или безвтулочный (цельнометаллический) цилиндр.
Рис. 20 Втулочный насос НВ1С:
2 – муфты; 3 – втулки; 4 – кожух; 5 – плунжер; 6 – нагнетательный клапан; 7 – захват клапана; 8 – крестовина; 9 – всасывающий клапан
Втулочный насос (например – НВ1С) имеет цилиндр, набранный из втулок 3 длинной по 304 мм, размещенных в кожухе 4 и зажатых концевыми муфтами 2. К нижней муфте подсоединен узел всасывающего клапана 9. В цилиндре движется плунжер 5, имеющий узел нагнетательного клапана 6 (см. рис. 20).
Насос с безвтулочным цилиндром (НВ1Б, НВ2Б, НН2Б и др.) имеет цельный цилиндр с концевыми резьбами. К резьбе подсоединены переводники. К нижнему переводнику подсоединен узел всасывающего клапана, к верхнему – ограничитель хода плунжера. В цилиндре находится плунжер с нагнетательным клапаном, Цельнометаллический цилиндр представляет собой цилиндрическое тело, внутренняя поверхность которого является рабочей. Эта поверхность имеет малую шероховатость, высокую точность обработки и большую твердость, такую же, как и у втулок втулочного цилиндра.
Переход от втулочного к цельнометаллическому цилиндру позволяет уменьшить наружный диаметр цилиндра, а также снизить трудоемкость сборки насоса и изготовления цилиндра. Устраняется возможность сдвига втулок цилиндра при транспортировке, монтаже и эксплуатации насосов. Насосы с цилиндром без втулок изготавливаются трубными (насосы НН2Б, ННБА и др.) и вставными (насосы НВ1Б, НВ2Б).