Рисунок 5 - Поверхностное оборудование скважины
Краткая характеристика поверхностного оборудования скважины рассмотрены в таблице.

Таблица 2 - Поверхностное оборудование скважины¹⁹

Станок-качалка (СК) – балансирный индивидуальный механический привод ШСН. Станки-качалки обычно имеют балансир. В данных указаниях рассматриваются только балансирные станки-качалки.

Подвески сальникового устьевого штока Головка балансира станка-качалки двигается вертикально вверх и вниз. Ограничение положения самой верхней и нижней точки положения головки балансира накладывает длина хода головки балансира. Длина хода головка балансира регулируется, о чём будет написано ниже.

Оборудование устья скважин. Устьевое оборудование устанавливают на верхний фланец колонной головки . Назначение оборудования устья: - герметизация затрубного пространства; - отвод продукции скважины; - подвешивание колонны НКТ20

На нефтепромыслах России и стран СНГ наибольшее применение нашли ШСНУ с механическим приводом – балансирными станками-качалками (рис).



Рисунок 6 - Типовая конструкция балансирного станка-качалки:
1 – канатная подвеска; 2 – головка балансира; 3 – опора балансира;
4 – балансир; 5 – балансирные противовесы; 6 – опора траверсы; 7 – верхняя головка шатуна; 8 – шатун; 9 – нижняя головка шатуна; 10 – редуктор;
11 – клиноременная передача; 12 – ручка управления тормозом;
13 – электродвигатель; 14 – кривошип; 15 – кривошипные противовесы;
16 – рама; 17 – стойка; 18 – траверса.
Данные установки представляют собой консервативный комплекс оборудования, конструкция которого принципиально не меняется на протяжении последних 40 лет. К основным достоинствам ШСНУ с механическим приводом следует отнести длительные периоды эксплуатации, простоту устройства и обслуживания, а также возможность использования штанговых насосов на малодебитных скважинах при осложненных геологических условиях (высокая обводненность, значительное содержание абразива, серы, парафина в пластовой жидкости и т.д.)

---

²¹.

Подземная часть обеспечивает «захват» жидкой среды и её подачу на поверхность. Состоит из ключевых элементов:

цилиндрический корпус (обеспечивает защиту от повреждений основным элементам);

пустотелый поршень или плунжер (отвечает за передачу жидкости по шлангам);

нагнетательный и всасывающий клапаны («захватывают» и передают жидкую среду на поверхность);

насосные шланги (соединены с наружной частью ШГН – качалкой, которая обеспечивает движение всей конструкции).

Оборудование можно разделить на два вида: вставные и невставные (трубные). 


Рисунок 7 - Виды глубинных штанговых насосов
Конструкции вставного плана погружаются в скважину в уже собранном виде, к преимуществам их эксплуатации относят лёгкость ремонта при неисправности, обслуживания. Предварительный разбор СШН перед извлечением из скважины так же не требуется. Среди недостатков использования – возможность перекачивания жидкой среды с минимальным дебитом.

Вставные насосы разделяются на два вида:

• 
  с верхним расположением замка (НВ1);
  
• 
  с нижним расположением замка (НВ2).
  

Конструкция невставного типа погружается в скважину поэтапно: сначала на нужную глубину опускается цилиндр, после чего в него при помощи штанги монтируется пустотелый поршень (плунжер) с клапанами.

Основной недостаток – сборная конструкция, что усложняет ремонт, обслуживание: для устранения неисправностей требуется разобрать оборудование, после чего достать его на поверхность.

Трубные насосы разделяются на:

• 
  установки без ловителя (НН);
  
• 
  установки с ловителем (НН1);
  
• 
  установки с захватным штоком (НН2).
  

Выбор СШН для перекачивания жидкости зависит от нескольких факторов. От условий эксплуатации: глубины скважины, её типа (горизонтальная, вертикальная, скважина с наклоном), температуры внутри. Стоит учитывать характеристики жидкой среды, для откачивания которой будет использоваться. Сюда относится степень вязкости, содержание примесей и процент газа.

Независимо от вида СШН и характеристик перекачиваемой жидкости, принцип работы выглядит схожим образом:

1. 
   Блок управления, расположенный на поверхности, после движения качалки обеспечивает действие подземных элементов.
   
2. 
   Пустотелый поршень (плунжер) начинает движение вверх – открывается всасывающий клапан, через который внутрь поступает жидкость из скважины. Разрежение давления, вызванное движением плунжера, снижает силу трения, позволяет перекачивать нефть с содержанием газового фактора.
   
3. 
   При смене положения качалки пустотелый поршень опускается, способствуя движению жидкости по подъёмным трубам к поверхности. Всасывающий клапан при этом закрывается.
   
4. 
   Через нагнетательный клапан нефть поступает наружу.
   

---

Смена положения качалки обеспечивает равномерные движения пустотелого поршня вверх-вниз в едином темпе, за счёт чего перекачиваемая жидкость постепенно заполняет внутренний объём²².

Рассмотрим более подробно принцип работы ШГНУ. На рисунке 8 представлена принципиальная схема глубиннонасосного способа добычи нефти.

---

Рисунок 8 - Принципиальная схема штанговой глубинно-насосной установки
На рисунке обозначено: 1 – станок-качалка; 2 – насосно-компрессорные трубы (НКТ); 3 – эксплуатационная колонна; 4 – штанговый глубинный насос; 5 – фильтр, устанавливаемый на входе в насос; 6 – перфорационные отверстия в эксплуатационной колонне; 7 – устьевой шток, соединённый с колонной насосных штанг; 8 – устьевой сальник; 9 – выкидная линия для отвода продукции скважины; Нst – высота столба жидкости в скважине – статический уровень, м; Н – высота подъёма жидкости, м; h – глубина погружения насоса под статический уровень жидкости в скважине; Нd – высота жидкости в подъёмных трубах; А – точка подвеса колонны насосных штанг на головке балансира; О – ось качания балансира; О1 – ось вращения кривошипа; В – точка сочленения шатуна и балансира; С – точка сочленения кривошипа и шатуна; D – точка приложения центра тяжести уравновешивающего груза.

На поверхности возле устья скважины устанавливается индивидуальный привод – станок-качалка 1, в передней части балансира в точке А на гибкой связи подвешивается устьевой шток, соединённый с колонной насосных штанг 7, в нижней части которой крепится плунжер глубинного насоса 4. В верхней (или в нижней) части плунжера установлен нагнетательный шаровой клапан. Корпус глубинного насоса, представляющий собой цилиндр, внутри которого перемещается плунжер, крепится к нижней части насосно-компрессорных труб 2, спускаемых в скважину.

В нижней части цилиндра установлен всасывающий шаровой клапан, аналогичный нагнетательному, но больший по размеру. На входе насоса встраивается фильтр 5, предохраняющий от попадания в него механических примесей из перфорационных отверстий забоя 6. Насос погружается в скважину под статический уровень жидкости на величину h. Необходимо указать, что подбирается такой режим работы скважины, при котором динамический уровень по мере отбора жидкости не падал ниже статического уровня. При спуске НКТ в скважину уровень жидкости в самих трубах будет таким же, как уровень в самой скважине, т. е. в эксплуатационной колонне 3. Работа глубиннонасосной установки происходит следующим образом. Балансир относительно точки О совершает колебательные движения вверх-вниз. При этом точка подвеса насосных штанг А благодаря наличию гибкой связи перемещается строго по вертикали, описывая ход станка-качалки. Вместе с точкой А перемещается плунжер глубинного насоса, подвешенный к штангам. При перемещении его из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее из-за разрежения в корпусе цилиндра насоса под плунжером открывается всасывающий клапан, и жидкость под напором Нs начинает поступать во внутреннюю полость насоса. При обратном ходе плунжера сверху вниз всасывающий клапан закрывается, а через открытый нагнетательный клапан жидкость начинает поступать в подъёмные трубы, в полость над плунжером, т. е. насос пропускает жидкость через себя. Описанные признаки характеризуют глубинный штанговый насос как плунжерный насос одинарного действия.

---

При каждом последующем ходе плунжера в цилиндр поступает одно и то же количество жидкости, которое затем переходит в НКТ и постепенно поднимается к устью скважины. Таким образом, после многократных перемещений плунжера постепенно заполняются подъёмные трубы на высоту Нd и в итоге жидкость из скважины начинает поступать на поверхность через выкидную линию на пункты подготовки нефти к дальнейшему транспортированию либо в товарный парк, терминал, либо непосредственно на нефтеперерабатывающие заводы.

Очень важно отметить, что поступление жидкости будет осуществляться не только при ходе плунжера вверх, но и при ходе плунжера вниз, при этом подаваемый объём жидкости по закону Архимеда будет равен объёму жидкости, вытесняемой штангами в течение хода. ²³

Современные комплексы нефтедобычи имеют тенденцию к увеличению своей автономности²⁴. Главной обособленной единицей нефтедобывающего комплекса является нефтяное месторождение. Для его эффективной эксплуатации требуется увеличение интегральности и интеллектуализации всех входящих в него систем. Одним из направлений такого развития является создание системы автоматического управления операциями по добыче нефти, которые призваны оптимизировать как интегральную модель месторождения, так и модель управления добычей.
2 Возможности автоматизации систем для штанговых скважинных насосных установок

2.1 Виды контроллеров для штанговой скважинной насосной установки российского и иностранного производства
Современный подход к автоматизации процессов нефтедобычи диктует жесткие требования к программно-аппаратным комплексам контроля и управления штанговыми глубинными насосами (ШГН). Это связано с истощением ресурсов нефтяных пластов, высокой стоимостью электроэнергии, стремлением нефтяных компаний снизить затраты на ремонт скважин и более эффективно использовать свой персонал. Если раньше технические средства позволяли лишь эпизодически измерять технологические параметры на скважинах операторами с помощью переносных комплектов оборудования, то стационарно установленные на месторождениях современные микропроцессорные контроллеры позволяют осуществлять непрерывный автоматический контроль.

Применительно к скважинам, эксплуатируемым штанговыми глубинными насосами, это означает измерение таких технологических параметров, как динамограмма (зависимость усилия на полированном штоке от перемещения точки подвеса штанг), динамический уровень, ваттметрограмма (зависимость потребляемой мощности от перемещения точки подвеса штанг), влияние газового фактора, давление на устье скважины, суточная производительность скважины и других. При этом функции управления должны обеспечивать дистанционное включение и отключение приводного электродвигателя, аварийное отключение установки, периодический режим эксплуатации, плавное регулирование скорости вращения при помощи преобразователя частоты

---

Смотрите также файлы

• Сценарий праздника Посвящение в кадеты Ведущий 1.docx

• Контрольная работа дисциплина Номер варианта Тема Автор обучающийся.doc

• Жаанды зыреттіліктер курсыны таырыбы 5 сынып.docx

• Мамед Елизавета Назовите и поясните способы обеспечения исполнения обязательства. Обеспечение обязательств.docx

• Проблемы функционирования системы обеспечения экономической безопасности.doc