Гидропоршневые насосные установки

Современные УГН позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 м, с максимальным дебитом до 1200 м³/сут при высоком содержании в скважинной продукции воды.

Область применения установок:

- для добычи нефти из глубоких кустовых наклонно направленных скважин в заболоченных и труднодоступных районах Западной Сибири и других районах;

- внутренние диамет­ры эксплуатационных колонн скважин 117,7-155,3 мм.

Установки выпускаются для скважин с условным диаметром обсадных колонн 140, 146 и 168 мм.

 

Рисунок 3.28 - Установка гидропоршневых насосов:

1 – замерное устройство; 2 – технологический блок; 3– блок управления; 4– оборудование устья скважины; 5 – НКТ; 6 – гидропоршневой насосный агрегат; 7 – пакер

 

Характеристики откачиваемой жидкости:

- плотность 870 кг/м³

- кинематическая вязкость не более 15×10^-6 м²/с (15×10^-2Ст);

- содержание механических примесей не более 0,1 г/л;

- сероводорода не более 0,01 г/л;

- попутной воды не более 99%;

- наличие свободного газа на приеме гидропоршневого насосного агрегата не допускается;

- температура откачиваемой жидкости в месте подвески агрегата не выше 120^оС.

Установка УГН состоит из скважинного и назем­ного оборудования.

Скважинное оборудование включает:

- гидропоршневой насосный агрегат;

- однорядная или двухрядная колонна НКТ;

- пакер;

- устьевую арматуру;

- вспомогательные устройства: ловильную камеру, мачту с подъемным устройством и переключателем по­тока рабочей жидкости.

В состав наземного оборудования входят:

- устройства для под­готовки рабочей жидкости,

- насосы высокого давления,

- распре­делительная гребенка,

- силовое и контрольно-регулирующее электрооборудование.

 

Гидропоршневой агрегат (ГН) (рис. 3.29) разде­ляется на три части: собственно ГН, седло, сбрасываемый об­ратный клапан. Седло укрепляется на конце насосно-компрессорных труб (НКТ) и служит для посадки клапана и ГН при сбрасывании в НКТ.

ГН включает поршень насоса, жестко соединенный сило­вым штоком с поршнем двигателя, управляющее золотниковое устройство и клапаны — всасывающий и нагнетательный.Рабочая жидкость поступает в одну из полостей двигателя, создавая усилие, увлекающее поршень двигателя и соответст­венно поршень насоса вверх или вниз.При подходе поршня двигателя к крайнему положению золотник под механическим или гидравлическим воздействием поршня двигателя перемещается в противоположное положение, меняя направление движения рабочей и отработанной жидко­стей в гидродвигателе. Это приводит к изменению направления поршневой группы.

Рисунок 3.29 - Схема гидропоршневого агре­гата: 1 — колонна НКТ; 2 — гидропоршневой насос; 3 — золотник; 4 — седло насоса; 5 — поршень двигателя; 6 — узел рас­пределения; 7 — поршень насоса; 8 — сбрасывае­мый клапан; 9 —пакер

Конструкцией ГН определяются основные параметры уста­новки: подача, давление, расход рабочей жидкости, рабочее давление, к. п. д., глубина спуска в скважину, размер и кон­струкция лифта, надежность.

Насос, сбрасываемый в трубы, садится в седло, где уплотняется в посадочном конусе под воздействием рабочей жидкости, нагнетаемой в скважину по центральному каналу.

Установки УГН могут выполняться как с однорядным подъёмником, позволяющим использовать в ка­честве канала для подъёма жидкости кольцевое пространство меж­ду колонной НКТ и обсадной колонной, так и двухрядным, использующим кольцевое пространство между рядами НКТ.

Нефть из скважин всасывается через обратный клапан, направляется в кольцевое пространство. В это же пространство из двигателя поступает отработанная жидкость (нефть). Смесь добытой и отработаннойжидкостей поступает в систему емкостей, где происхо­дит отделение газа, воды, механических примесей. Очищенная рабочая жидкость под высоким давлением силового насоса направляется на гре­бенку для распределения по напорным наземным трубопрово­дам, а затем—в оборудование устья скважин, откуда при по­ложении устьевого переключателя «работа»—в НКТ и далее в ГН, приводя его в действие.

После установки устьевого переключателя в положение «подъем» поток рабочей жидкости направляется в колонну, по которой при положении «работа» поднимается смесь добытой и отработанной жидкостей.Поток увлекает ГН вверх и доставляет в ловильную камеру устья. После перекрытия центральной задвижки, отсекающей камеру от внутрискважинного пространства, снимают ловиль­ную камеру и извлекают ГН, а на его место вставляют новый насос; возвращают камеру в исходное положение, открывают центральную задвижку, ставят переключатель в положение «ра­бота». Насос под действием собственного веса и потока рабо­чей жидкости двигается вниз, доходит до посадочного седла и начинает работать.

Для улучшения смазывающих свойств рабочей жидкости, борьбы с коррозией, ус­корения дегазирования и деэмульсации, в поток жидкости с помощью специального дозировочного насоса, входящего в состав наземного оборудования, добавляют при­садки, химические реагенты, ингибиторы.

Наземная станция установки УГН состоит из двух блоков: технологического и управления (рис. 3.30).

Все оборудование наземной станции располагается в двух транспортабельных блоках-боксах размерами 3х12 и 3х6 м.

В технологическом блоке располагаются:

- сепаратор, рас­полагается на «втором этаже», что обеспечивает создание сило­вым насосом гидростатического подпора около 1,5 м и позволяет разместить все остальное оборудование подгазосепарато­ром и рядом с ним;

- силовые насосы,

- центробежные насосы, позволяющие спокойно встраи­вать установку в систему сбора с давлением до 2,5 МПа,

- гидро­циклоны с циркуляцией рабочей жидкости,

- распределительная гребенка,

- многопоточный дозировочный насос,

- емкость с запа­сом химреагентов.

 

Рисунок 3.30-  Гидравлическая наземная станция установки гидропоршневых на­сосов:

1 — технологический блок, 2 — сепаратор, 3 — блок управления, 4 — комплектные устройства защиты и управления; 5 — распределительная гребенка; 6 — герметичный под­порный насос; 7 — гидроциклон; 8 — силовой насос: 9 — батарея пожаротушения;

10 — технологический блок в транспортном положении

 

Для привода гидропоршневого насоса применяются трех- или пятиплунжерные насосы высокого давления со специаль­ным исполнением гидроблока, рассчитанные на продолжитель­ную непрерывную работу с минимальным обслуживанием.

Гидропоршневая насосная установка (рис. 3.30) состоит из поршневого гидравлического двигателя и насоса 13, устанавливаемого в нижней части труб 10, силового насоса 4, расположенного на поверхности, емкости 2 для отстоя жидкости и сепаратора 6 для её очистки.

При необходимости подъема насоса изменяется направление нагнетания рабочей жидкости - её подают в кольцевое пространство. Различают гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой жидкости с рабочей и т.д.

В настоящее время выпускаются установки:

УГН25-150-25,

УГН40-250-20,

УГН100-200-18,

УГН160-380-15.

 

 

Рисунок 3.31 - Схема компоновки оборудования гидропоршневой насосной установки:

а – подъем насоса; б – работа насоса; 1 – трубопровод; 2 – емкость для рабочей жидкости; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – силовой насос; 5 – манометр; 6 – сепаратор; 7 – выкидная линия; 8 – напорный трубоопровод; 9 – оборудование устья скважины; 10 – 63 мм трубы; 11 – 102 мм трубы; 12 – обсадная колонна; 13 – гидропоршневой насос (сбрасываемый); 14 – седло гидропоршневого насоса; 15 – конус посадочный; 16 – обратный клапан; I - рабочая жидкость; II - добываемая жидкость; III - смесь отработанной и добытой жидкости

 

Обозначения: УГН - установка гидропоршневых насосов; цифры после УГН - подача одного гидропоршневого насосного агрегата (м³/сут.); цифры после первого тире - суммарная подача установки (м³/сут.); цифры после второго тире - давление нагнетания агрегата (МПа); в конце указывается ТУ. Пример: УГН 160‑380-15 ТУ 26-16-233-88. Суммарная мощность установок 185¸270 кВт; КПД 45¸47%; масса не более 50000 кг.

Климатическое исполнение - У и ХЛ, категория размещения наземного оборудования - 1, погружного - 5 (ГОСТ 15150-69).