Штангова свердловинне—насосна установка

 

Суть цього способу експлуатації полягає у тому, що у свердловині розміщують плун­жерний (поршневий) насос, який приводиться у дію поверхневим приводом за допомогою колони штанг (рис. 12.1).

Для експлуатації на свердловині встановлюють штангову свердловинно-насосну уста­новку (ШСНУ)та обладнання гирла. ШСНУ включає верстат-качалку (ВК), гирловий сальник, насосно-компресорні труби (НКТ), насосні штанги (ШН), штанговий свердло­винний насос (ШСН) і різні захисні пристрої, що поліпшують роботу установки в ускладне­них умовах.

 

Рис. 12.1. Схема штангової свердловинно-насосної установки:

 

1-експлуатаційна колона; 2-всмоктуючий клапан; 3-циліндр насоса; 4-плунжер; 5-нагнітальний клапан; 6-насоснс— компре­сорні труби; 7-насосні штанги; 8-хрестовина; 9-гирловий патрубок; 10-зворотний клапан для перепуску газу; 11-зворотний клапан на викидній літі; 12-тртннк; 13-гмрповнн сальник; 14-гирловий шток; 15-канатна підвіска; 16-головка балансира; 17-балансир; 18-стояк; 19-балансирний вантаж; 20-иапун; 21-кривошипний вантаж; 22-кривошип: 23-редуктор; 24-вдений шків (з протилежної сторони гальмівний шків); 25-клинопасова передача; 26-електродвигун на поворотних полозках; 27-ведучий шків; 28-paua; 29-блок керування

 

 

Верстат-качалка - індивідуальний балансирний механічний привід ШСН. Верстати-ка-чалки випускали за стандартами 1951, 1956 та 1966 років. Тепер ВК випускають у двох ви­конаннях: типу СК другої модифікації за ГОСТ 5866-76 (7 типорозмірів) і типу СКД за ОСТ 26-16-08-87 (6 типорозмірів). Характерною особливістю ВК типу СКД є те, що кінематична схема перетворюючого механізму несиметрична (дезаксіальна), внаслідок чо­го підвищується кінематичне відношення, зменшуються габарити і маса.

Технічні характеристики ВК і області їх застосуванння наведені у таблицях 12.1 і 12.2. У шифрі, наприклад СК 5-3-250, вказано: СК - верстат-качалка; 5 - найбільше допустиме навантаження Р_тлх на головку балансира у точці підвісу штанг, помножене на 10 кН; 3 -найбільша довжина гирлового (полірованого) штока s, м; 2500 - найбільший допустимий крутильний момент М_{Кр шах} на веденому валі (осі) редуктора, помножений на 10^-2 кН· м. Додатково ВК характеризують числом п коливань балансира (подвійних ходів) за хвилину, яке змінюється у межах від 5 до 15 хв^-1.

Таблиця 12.1

Типорозмір верстата-качалки	рmax, кН	s, м	МКр шах кНм	п, хв-1	Типорозмір верстага-качалки	Р тах ,кН	s, м	МКр шах кН ·м	п, хв-1
СК 3-1, 2-630	зо	1,2	6,3	5-15	СКД 3-1, 5-7 10	ЗО	1,5	7,1	5-15
СК 5-3-2500		3,0		5-15	СКД 4-2, 1-1 400		2,1		5-15
СК 6-2, 1-2500		2,1		5-15	СКД 6-2,5-2800		2,5		5-14
СК 8-3,5-4000		3,5		5-12	СКД 8-3-4000		3,0		5-14
СК 8-3,5-5600		3,5		5-12	СКД 10-3,5-5600		3,5		5-12
СК 10-3-5600		3,0		5-12	СКД 12-3,0-5600		3,0		5-12
СК 12-2,5-4000		2,5		5-12

Таблиця 12.2

 

 

Типорозмір версгага-качалки	Довжина ходу, м	Діаметри насоса, мм
СК 3-1, 2-630     СК 5-3-2500     СК 6-2, 1-2500     СК 12-2,5-4000	0,6   1,2     1,3       0,9   2,1     1,2   2,5	1160 4,4 1050   1490 1255 23,7   1895 1600   2340 5,2 3410 18,3	1070 5,4 950   1400 11,3 1160 30,3 1715 1500   2050 7,6 2990	950 7,1 840 19,3   1270 1005 42,3   1445 10,2 1360   1740 10,2 2600 25,4	830 740 24,4   1130 870   1300 12,5 1200 40,4   1560 12,7 2260 30,2	635 15,2 570 40,3   900 30,2 700 87,1   1030 14,7 910   1250 20 1210	440 26,9 400 64,2   700 48,8 550 134,5   870 26,3 670 103,2   1110 30,6 840	405 103,7 345 256,5   500 71,3 420   840 55,3 560

Продовження табл. 12.2

 

 

Типорозмір верстата-качалки	Довжина ходу.м	Діаметри насоса, мм
СК 8-3,5-4000   СК 8-3,5-5600     СК 10-3-5600   СКДЗ-1,5-710   СКД 4-2, 1-1 400     СКД 6-2,5-2800   СКД 8-3-4000     СКД 10-3,5-5600     СКД 12-3-5600	1,8   3,5   1,8   3,5     1,5     0,9   1,5   0,9   2,1     0,9   2,5   1,6       1,8   3,5     1,6	2305 1620 28 2305 1970 27,5   2610 8,3 2590 22,6 1166 7,5 1022 14,2 1484 6,7 1264 20,3   1810 5,2 1804 22,0 2187 10,2 1956 23,1   2788 11,5 2446 27,5   2689 9,1 3161 22,7	2235 1445 35,2 2235 1900 34,6   2290 10,1 2450 1078 9,4 906 18,3 1372 8,2 1127 25,8   1676 6,6 1490 28,5 2064 12,3 1843 29,1   2552 13,4 2305   2363 2989 26,6	1960 1240 49,2 1960 1670 46,8   1950 13,3 2290 35,5 870 13,5 727 25,7 1209 10,6 919 36,1   1369 8,8 1453 37,0 1867 15,5 1661 39,3   2172 17,3 2041 45,3   2011 14,3 2691 32,5	1750 22,3 1060 62,5 1750 22,3 1445 59,6   1750 16,3 2000 43,5 754 17,3 598 33,1 1045 13,8 780 46,1   1145 11,0 1251 48,0 1346 25,0 1176 53,7   1694 27,5 1389 62,7   1997 19,1 1808 50,3	1370 825 101,4 1370 1075 96,4   1400 25,4 1380 74,8 570 29,2 437 54,8 783 24,4 5 67 76,2   1065 17,7 857 82,1 1600 32,0 980 87,2   1872 35,4 1106 101,9   1733 29,4 1377 82,4	985 65,5 620 158 985 65,5 815 153,3   1240 38,6 930 125,5 427 46,3 313 84,9 583 40,5 408 118,2   751 35,7 609 129,7 976 55,9 750 131,0   1230 57,7 860 151,8   1291 41,5 1028 122,0	640 130,4 420 297,7 640 130,4 550 288,4   850 605 239,3 –   -   334 87,6 235 225,8   490 72,5 386 245,5 637 112,2 469 249,6   796 544 288,9   971 74,4 644 236,6

Примітка. В чисельнику наведені дані для глибини спуску, м, в знаменнику - для подачи, м^/добу.

Використовують також безбалансирні верстати механічної дії типу СБМ. Вони дають змогу досягнути збільшення довжини ходу гирлового штока та поліпшити умови роботи вузлів редуктора, а також колони штанг. Технічна характеристика СБМ наведена нижче:

 

Параметр	СБМЗ-1,8-700	СБМ6-3-2500	СБШ2-5-8000
Найбільше допустиме наванта-ження у точці підвісу штанг, Н
Довжина ходу точки підвісу штанг, мм:	450-1800	900-3000	2000-5000
при безсгупеневій зміні
при ступеневій зміні
Найбільший допустимий крутильний момент на веде­ному валі редуктора, Н • м
Число коливань точки підвісу штанг, хв.-1	5-15	6-15	5-10

Гирлове обладнання включає гирловий сальник, хрестовик і запірні крани. В обладнанні гир­ла типу ОУ-140-146/168-65Б і ОУ-140-146/ 168-65БХЛ колона НКТ розміщена ексцентричне відносно осі свердловини, що дає змогу спускати у міжтрубний (затрубний) простір свердловинні прилади для дослідження, а труби підвішені на конусі у хрестовині. Для перепуску газу із затруб-ного простору у викидну лінію і запобігання розливу нафти при обриві гирлового штока передба­чені зворотні клапани. В обладнанні типу ОУШ-65/50х140 і ОУШ-65/50х40 ХЛ передбачена муфтова підвіска НКТ. Обладнання розраховане на робочий тиск 14 МПа.

Гирлові сальники виготовляють з одинарним (для свердловин з низьким статичним рівнем і без газопроявів; найбільший тиск при нерухомому штоці 7 МПа) і подвійним ущільненням (для свердловин з високим статичним рівнем і з газопроявами; аналогічно тиск 14 МПа), а робочий тиск для них становить 4 МПа.

Насосні штанги (ШН) виготовляють зі сталей і випускають діаметром (по тілу) 12, 16, 19, 22, 25, 28 мм і довжиною 8 м для нормальних і корозійних умов експлуатації, а також укорочені довжиною 1; 1,2; 1,5; 2 і 3 м (табл.12.3, 12.4). Муфти до штанг випускають з'єднувальні та перевідні (типи МШ і МШШ. Різьба штанги - метрична спеціальна.

Таблиця 12.3

Показник штанг	Область застосування штанг	Допустиме зведене напруження у штангах, ≤ Н/мм2 (за форму­лою Одінга)
Марка сталі	Вид термічної обробки	Умови експлуатації по корозійності продукції свердловини	Діаметр насосів, мм
	Нормалізація	Некорозійні	28-95
	Нормалізація і термообробка СВЧ		28-43
55-95
20Н2М	Нормалізація	Некорозійні	28-95
	Корозійні (з впливом H2S)
Нормалізація і термо­обробка СВЧ	Некорозійні	28-43
55-95
Корозійні (без впливу H2S)	28-95
Об'ємне загартуван­-ня і високий відпуск	Некорозійні	28-95	100 70
Корозійні

Продовження табл. 12.3

Показник штанг	Область застосування штанг	Допустиме зведе-не напруження у штангах, ≤Н/мм2 (за форму­лою Одінга)
Марка сталі	Вид термічної обробки	Умови експлуатації по корозійності продукції свердловини	Діаметр насосів, мм
30ХМА	Нормалізація і висо­кий від-пуск з наступ­ною термооб-робкою СВЧ	Некорозійні	28-43
55-93	по
Корозійні	28-95
15НЗМА	Нормалізація і термо­обробка СВЧ	Некорозійні	28-43
55-95
Корозійні (з впливом Н2S)	28-95
15Х2НМФ	Загартування і висо­кий відпуск або нор­малізація і високий відпуск	Некорозійні	28-95
Корозійні (без впливу 2S)

Таблиця 12.4

Параметри	Характеристика насосних штанг діаметром, мм
Площа поперечного перерізу
штанги (по тілу), см2	2,01	2,83	3,8	4,91
Зовнішній діаметр муфти, мм:
без зрізу
зі зрізом під ключ				-
Маса штанги (кг) при довжині,
мм:
	2,07	2,89	3,71	5,17
	2,39	3,25	4,3	5,85
	2,86	3,92	5,2	7,12
	3,65	5,03	6,7	9,08
	5,23	7,26	9,68	12,93
	12,93	18,29	24,5	31,65
Маса муфти, кг:
без зрізу	0,32	0,47	0,65	1,04
зі зрізом під ключ	0,4	0,53	0,68	- -

Сальникові гирлові штоки (типу ШСУ) - це особливі штанги, вони поліровані, їх випу­скають трьох типорозмірів. Дані наведені нижче:

	Показник сальникових штоків	ШСУ 31-2600	ШСУ 31-4600	ШСУ 36-5600
Найбільше навантаження на шток, кН
Приєднувальна різьба насосних штанг за
ГОСТ 13877-80, мм	ШН22	ШН22	ШН25
Габарити:
діаметр, мм
довжина, мм
Маса, кг

Підвіски гирлового штока дають змогу дослідити установку за допомогою гідравлічного дина­мографа, а також регулювати встановлення плунжера у циліндрі насоса. Дані наведені нижче:

Параметр підвіски сальникового штока	ПСШ-3	ПСШ-6	ПСШ-15
Найбільше допустиме навантаження, кН	зо
Діаметр гирлового штока, мм
Діаметр каната, мм		22,5	25,5

 

Штангові свердловинні насоси (ШСН) випускають для нормальних і ускладнених (ви­нос піску, абразивне середовище, висока в'язкість, велика кількість газу, форсування відбору) умов експлуатації (табл. 12.5; рис. 12.2).

Таблиця 12.5

Штанговий насос	Умовний розмір, мм	Довжина ходу, мм	Вміст ме­ханічних домішок, г/л	В'язкість видобува-льної рідини, Па-с, не більше	Об'ємний вміст вільного га­зу, %, не більше	рН
НВ1Б	29; 32; 38; 44; 57	1200-6000
НВ2Б	32; 38; 44; 57	1800-6000
НН2Б	32; 44; 57; 70; 95	1200-4500
НВ1С	29; 32; 38; 44; 57	1200-3500	До 1,3
НН2С	32; 44; 57; 70; 95	1200-3500				4,2-6.8
НН1С	29; 32; 44; 57			0,025
НН2БУ	44; 57	1800-3500
ННБА	70; 95; 102	2500-4500
НВ1Б...И	29; 32; 38; 44; 57	1200-6000
НН2Б...И	32; 44; 57; 70; 95	1200-4500	Більше			6-8
НВ1БТ...И НН2БТ...И	44; 57	1200-3000	1,3
НВ1БД1	38/57; 57/44	1800-3500	До 1,3	0,3		4,2-6,8
ННБД1	44/29; 57/32; 70/44	1800-3000
НВ1БД2	38/57	1800-3500		0,025

 

Для всіх насосів також рекомендується допускати обводненість продукції до 99 %, тем­пературу не вище 403 К, мінералізацію води не більше 200 мг/л, вміст сірководню не має перевищувати 0,1 об. %.

Розрізняють вставні (НВ) і невставні (НН) свердловинні насоси. Вставний насос у зібраному вигляді спускається у свердловину на колоні штанг і кріпиться у колоні НКТ за допомогою замкової опори типу ОМ (табл. 12. 6). Циліндри невставних насосів спускають у свердловину на кінці колони НКТ, а плунжер - на кінці насосних штанг. Насоси типу НН рекомендується використовувати при малих глибинах спуску, а типу НВ - при великих (орієнтовна границя 1200 м). Технічні характеристики насосів подані в табл. 12.7 і 12.8.

 

Таблиця 12.6

Замкова опора	Різьба труб за ГОСТ 633-80	Робо- чий тиск. МПа	Мак-си- мальне зусилля зриву замка, кН	Габаритні розміри, мм	Маса, кг	Застосовність з насосами
діа-метр	дов-жи­на
ОМ-60			3,0				НВ1С-29: НВ1С-32: НВ1Б-29
							НВ1Б-32: НВ2Б-32, НВ1Б-29,
							НВ1Б-32
ОМ-73		ЗО	3,5				НВ1С-38, НВ1С-44, НВ1Б-38,
							НВ1Б-44, НВ2Б-38, НВ2Б-44,
							НВ1БТ-44, НВ1Б-38,
							НВ1Б-44
ОМ-89			3,5				НВ1С-57, НВ1Б-57, НВ2Б-57,
							НВ1БД1 -38/57, НВ1БД1 -57/44,
							НВ1БД2-38/57, НВ1БТ-57,
							НВ1Б-57

Таблиця 12.7

Насос	Діаметр насоса, мм	Дов-жи­на ходу плун-же­ра, мм	Ідеаль-на подача при п =10хв-1, м3/добу	На-пір, м	Довжина плун­жера, мм	Приєдну­вальна різьба до штанг (ГОСТ 13877-80)	Габаритні розміри, мм, не більше	Маса, кг, не більше
діа-метр	дов-жина
НВ1С-29-12-15			11,4			Ш19	48,2
НВ1С-29-18-15		17,1				42,3
НВ1С-29-18-25
НВ1С-29-25-15		23,8
НВ1С-29-25-25				53,5
НВ1С-29-30-15		28,5
НВ1С-29-30-25				59,5
НВ1С-32-12-15
НВ1С-32-18-15
НВ1С-32-18-22
НВ1С-32-25-15
НВ1С-32-25-22
НВ1С-32-30-15
НВ1С-32-30-22				53,5
НВ1С-38-12-15					59,7
НВ1С-38-18-15		29,5				62,5
НВ1С-38-18-20		64,5

Продовження табл. 12.7

 

 

Насос	Діа-метр на-соса, мм	Дов-жи­на ходу плунже­ра, мм	Ідеаль-на подача при п =10хв-1, м3/добу	Напір, м	Дов-жина плун­жера, мм	Приєдну­вальна різьба до штанг (ГОСТ 13877-80)	Габаритні розміри, мм, не більше	Маса, кг, не більше