Электровинтовые насосные установки

Установки винтовых насосов обладают рядом преимуществ перед насосами других типов:

1. По сравнению с УЭЦН при эксплуатации УВН имеет место весьма малое перемешивание перекачиваемой жидкости, что предотвращает образование стойких эмульсий из нефти и воды.

2. Отсутствие клапанов и сложных проходов определяет простоту конструкции и снижает гидравлические потери.

3. Насосы обладают повышенной надежностью (особенно при откачке жидкостей с механическими примесями) вследствие того, что имеют минимальное число движущихся деталей, просты в изготовлении и эксплуатации, более экономичны. Они являются более износоустойчивыми при добыче нефти, содержащей механические примеси, так как твердые частицы, проходя через насос, вдавливаются в эластомер обоймы (статора), который деформируется, но не истирается.

4. При перекачке жидкости повышенной вязкости снижаются перетоки через уплотняющую контактную линию между винтом и обоймой, что улучшает характеристику насоса.

5. Благодаря нечувствительности к свободному газу винтовые насосы идеальны для перекачки высокогазированныхнефтей.

В настоящее время на нефтяных промыслах используют винтовые насосные установки с погружным электродвигателем, а также с поверхностным приводом как отечественного (ОКБ БН), так и импортного производства (фирма "Родемип", Франция; фирмы "CORODMANUFACTURING" и "AMOCOCANADAPETROLEUMLTD", "GRIFFINPUMPS", "ROTALIFT", Канада; фирма "Scheller-Blekman", Австрия).

Применение винтовых насосов в добыче нефти началось в 1960 г. По данным источника, в НГДУ "Туймазанефть" (Башкортостан) были испытаны с положительным эффектом опытные экземпляры различных вариантов винтовых насосов, разработанные ОКБ БН (Москва). Показатели работы опытных экземпляров насосов выглядели так: коэффициент подачи 0,76-0,91; межремонтный период – 169-255 сут. Скважинный насос оснащался приводом, аналогичным погружному центробежному насосу. Конструкция винтового насоса представляла собой два главных узла: стальной винт (ротор) с однозаходной винтовой поверхностью и двухзаходную резиновую обойму (статор), запрессованную в стальную трубу. В процессе вращения ротор совершал планетарное движение — вокруг собственной оси и оси статора. Впоследствии промышленность освоила погружные насосы типа УЭВН5 производительностью 16, 25, 100, 200 м³/сут с напором соответственно 1200, 1000, 1000, 900 м столба жидкости. Однако, насосы не получили широкого применения из-за очень частого выхода из строя обоймы (статора), что приводило к заклиниванию винта и его слому, разрушению опорных подшипников и пяты.

В настоящее время на зарубежном и российском рынках появились винтовые насосы, повторяющие основные технические решения отечественных конструкторов, но более надежные в применении.

ОАО "Оренбургнефть" приобрело партию насосов этой конструкции у фирмы "Scheller-Blekman" и с 1996 г. проводит их промышленное внедрение на Тананыкском месторождении, характеризующемся крайне трудными условиями эксплуатации.

Винтовой штанговый насос включает в себя узлы, назначение и конструкция которых следующие.

Газовый сепаратор (рис.3.27) обеспечивает частичную сепарацию газа из жидкости, поступающей в насос, за счет изменения направления ее движения в прием. Он состоит из системы труб, оборудованных приемными и выпускными каналами (рис. 3.27).

Якорь (в спецификации фирмы - торсионный анкер) обеспечивает надежную фиксацию насоса в обсадных трубах и тем самым предупреждает произвольное вращение насосно-компрессорных труб в процессе работы насоса.

Винтовой насос состоит из статора 3 и ротора (винта) 4. Статор представляет собой металлическую трубу, в которую запрессован эластомер - материал, устойчивый к воздействию механических примесей, нефти и коррозионно-активной жидкости. Однако углекислоты и свободный диоксид углерода вызывают разрушение эластомера, поэтому вводится ограничение на содержание этих компонентов в добываемой жидкости, количество которых не должно превышать 1000 мг/л. Ротор представляет собой хромированный однозаходный винт, обработанный с соблюдением весьма малых допусков. Как и у отечественных винтовых насосов, ротор в статоре совершает планетарное движение, что обеспечивает создание между винтом и обоймой отсеченных друг от друга камер, заполненных жидкостью и перемещающихся при движении винта от приема к выкиду.

Насосные штанги 5 предназначены для передачи крутящего момента от наземного электропривода ротору насоса. Конструктивно они не отличаются от отечественных. Размеры и компоновка колонны рассчитываются по специальной методике. Приближенно можно считать, что при дебите скважины свыше 150 м³/сут и глубине спуска более 1000 м следует применять штанги диаметром 25,4 мм.

Устьевое оборудование состоит из фланца 9, на котором монтируются превентор10, второй сальник 11, полированный шток 12, взрывозащищенный электродвигатель 13 с приводной головкой 14.

Превентор является противовыбросовым устройством, перекрывающим колонну НКТ при фонтанных проявлениях. Он приводится в действие вручную.

Второй сальник 11 встраивается между устьевой арматурой 17 и приводом 13и обеспечивает техническое обслуживание основного сальника приводной головки без отключения насоса. Такая необходимость возникает при низких температурах, вызывающих при остановках скважины замерзание добываемой жидкости в области устья. Конструктивно он выполнен в виде корпуса и набора уплотнительных колец, на которые воздействует грундбукса.

Приводом скважинного винтового насоса является взрывозащищенный электродвигатель, монтируемый на раме и передающий крутящий момент через систему шкивов и клиноременную передачу на приемную головку колонны штанг.