Файл: Халилов А.А. Техника подземного ремонта нефтяных скважин.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.07.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
монте применяют новую современную технику, которая позволила максимально механизировать тяжелые ручные работы, увеличить долговечность подземного оборудова ния, повысить производительность труда.
В этой книге мы опишем состояние современной техни ки, предназначенной для подземного ремонта нефтяных скважин.
Г Л А В А II
ПОДЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
При эксплуатации нефтяных скважин глубиннонасос ным способом применяется комплекс наземного и подзем ного оборудования.
К наземному оборудованию относятся:
1)станки-качалки;
2)групповые приводы;
3)сальники, полированный шток и т. д. К подземному оборудованию:
1)глубинные насосы;
2)глубиннонасосные защитные приспособления;
3)глубиннонасосные штанги;
4)насосно-компрессорные трубы.
1. ГЛУБИННЫЕ НАСОСЫ
Основным узлом в глубиннонасосной установке явля ется глубинный насос, который предназначен дЛя подъ ема жидкости из скважины на дневную поверхность.
Глубинный насос снабжен Цроходным поршнем. Насос состоит из цилиндра, рабочая поверхность которого обра зована чугунными или стальными втулками, в нижней части цилиндра неподвижно укреплен открывающийся кверху всасывающий клапан. В цилиндре насоса движет ся стальной плунжер, который получает прямолинейное возвратно-поступательное движение от станка-качалки при помощи насосных штанг. Внутри плунжера распола гаются один или два нагнетательных клапана, также от крывающихся вверх.
При ходе плунжера вверх при помощи насосных штанг всасывающий клапан открывается и жидкость (нефть), поступающая из скважины, заполняет освобождающееся
10
под плунжером пространство в. цилиндре насоса. Одно временно весь столб жидкости над плунжером по насос но-компрессорным трубам движется вверх и происходит выброс жидкости на устье скважины. При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, нагнетательный открывается и плунжер перемещается в исходное положе ние. При следующем ходе плунжера вверх описанный процесс повторяётся.
Следовательно, жидкость глубинными насосами отка чивается при ходе плунжера вверх, а ход его вниз явля ется холостым.
Таким образом, жидкость из забоя скважины по ко лонне насосно-компрессорных труб поднимается на днев ную поверхность и затем вытесняется в выкидную линию, ведущую к отстойнику.
На промыслах применяются глубинные насосы с диа метром плунжера 28—120 мм.
В зависимости от способа спуска в скважину насосы делятся на две группы: невставные (трубные) и вставные. Спуск и подъем невставного (трубного) насоса значи тельно труднее, чем вставного. Невставной насос присое диняют к концу эксплуатационной трубы и постепенно наращивают всю колонну; затем плунжерный узел насоса на конце колонны штанг спускают в скважину и устанав ливают в цилиндре насоса.
.Так же длительна и трудоемка замена старого насоса новым. Для этого требуется поднять и разобрать сперва всю колонну штанг, извлечь плунжерный узел насоса из скважины, а затем разобрать всю колонну насосных труб и достать .насос.
Подъем и спуск в скважину насосных труб длителен и трудоемок, отнимает примерно в 4—5 раз больше вре мени, чем подъем и спуск насосных штанг.
С целью ускорения и удешевления ремонта нефтяных скважин были разработаны конструкции вставных на сосов.
Подъем и спуск вставного насоса производится бы стрее; операция эта не так трудоемка, монтаж прост. На сосы спускают в скважину в конце колонны насосных штанг и затем сажают на специальную муфту в конце эксплуатационной колонны. В случае необходимости ре монта или замены насос нетрудно выдернуть из муфты. *
Ниже приводим краткие сведения об основных типах
11
глубинных насосов — невставных НГН1 и НГН2 и встав ных НГВ1, выпускаемых отечественными машинострои тельными заводами в массовом количестве и нашедших широкое применение на нефтепромыслах СССР.
Насос НГН1 вертикальный плунжерный невставной одинарного действия с двумя шариковыми клапанами— всасывающим и нагнетательным. Этот насос предназна чен для эксплуатации нефтяных скважин, в жидкости, которых содержится небольшой процент песка и незна чительное количество свободного г§за.
Насос НГН2 вертикальный плунжерный невставной одинарного действия с тремя шариковыми клапанами— одним всасывающим и двумя нагнетательными. Насос предназначен для эксплуатации нефтяных скважин, в жидкости которых содержится небольшой процент песка и значительное количество свободного газа.
Нижний нагнетательный клапан предназначен для уменьшения вредного влияния газа. Для посадки и подъ ема узла всасывающего клапана с корпусом в насосе предусмотрено вместо обычного штока лбвильное приспо собление байонетного типа.
Насос НГВ1 представляет собой вертикальный плун жерный вставной насос одинарного действия с замковой опорой наверху. Он предназначен для эксплуатации неф тяных скважин, в жидкости которых содержится песок и незначительное количество свободного газа. Насос опу скается в скважину и устанавливается в жидкости на не которой высоте от забоя. Глубина спуска насосов обычно колеблется в пределах от 100 до 2500 м, иногда и более; дебит жидкости, извлекаемой из скважины глубинным насосом,—от; 100 кг до 400 тв сутки.
Качество глубинных насосов определяется продолжи тельностью их работы в скважине при сохранении удо влетворительного коэффициента наполнения. Степень износа устанавливается по работе пар: плунжер-втулка и седло-шарик. Средний срок службы насосов—два ме сяца. Срок службы насосов, работающих в песочных скважинах, нередко уменьшается до 10—15 дней; в сква жинах с чистой нефтью насосы иногда работают 6—12 месяцев и более.
Заводы-поставщики (машзавод им. Ф. Дзержинско го) изготавливают глубинные насосы невставные и встав ные нормального ряда по отраслевым техническим уело-
12
виям. Следует отметить, что в нормальный ряд глубин ных насосов под шифром НГН входят и другие их модификации.
2. КОНСТРУКЦИИ ГЛУБИННОНАСОСНЫХ ЗАЩИТНЫХ
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Срок службы глубинного насоса может быть значи тельно удлинен путем применения защитных приспособ лений, служащих для предотвращения (или уменьшения) попадания в насос вместе с нефтью песка и газа. Такими приспособлениями являются фильтры и газопесочные якоря.
Фильтры бывают самой различной конструкции, чаще в виде патрубка с многочисленными мелкими отверстия ми, либо заполненного гравием, либо обмотанного мешко виной. Они имеют недостатки: часто засоряются и пре пятствуют продвижению нефти к насосу, что сильно сни жает отбор жидкости.
Более совершенными являются якоря, применяемые для защиты глубинных насосов от песка и газа. Для устранения вредного влияния газа применяют газовые якоря.
Принцип работы газовых и песочных якорей одинаков, он основан на уменьшении скорости движения и измене нии направления струи жидкости перед поступлением ее через всасывающий клапан в насос. Уменьшение скоро сти и изменение направления жидкости создают условия для отделения газа и песка от пластовой жидкости.
Конструкция якорей проста. Якорь состоит из двух кон центрических труб. Жидкость из забоя скважины попа дает в якорь через приемные отверстия и спускается по кольцевому пространству между трубами якоря, из жид кости пузырьки газа всплывают вверх и выделяются через верхние отверстия в затрубное пространство сква жин, откуда отсасываются.
Дегазированная нефть проходит во внутреннюю труб ку якоря и поднимается по ней к приемному клапану насоса.
Для того, чтобы якорь работал, средняя скорость дви жения струи по кольцевому пространству при ходе плун жера вверх должна быть меньше скорости всплывания
13
пузырьков газа в жидкости, с тем чтобы газ успел вы делиться.
В зависимости от производительнбсти якорей (ско рости движения жидкости) они бывают двух-, трех-, че тырехкорпусными. Трех- и четырехкорпусные якоря гро
моздки, поэтому на промыслах широко применяют двух корпусные.
Газовый якорь любой конструкции-может быть ис
пользован и как песочный, так как в нем предусмотрен поворот струи.
Поэтому в нижней части газовых якорей имеются кар маны также для осаждения песка.
В нефтепромысловой практике известны и другие ме тоды борьбы с песком. В настоящее время разработан ряд эффективных мероприятий в этой области. Правиль ное проведение этих мероприятий может значительно
уменьшить число неполадок при'работе глубинных на сосов.
В борьбе с песком проводятся мероприятия, как умень шающие поступление песка из пласта в скважину, так и
обеспечивающие бесперебойный вынос из скважины в е ет поступающего в нее песка.
3. ГЛУБИННОНАСОСНЫЕ ШТАНГИ
Глубиннонасосные штанги представляют собой сталь ные прутья с утолщенными концами, имеющими соедини тельную резьбу и квадрат под ключ.
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Разме |
|
t |
а |
|
Ü |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
ч |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
(— |
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ій |
|
|
|
ТипоразмерI штанги |
|
.редп .откл 1і 1 |
1 номин. |
.пред .откл |
О |
с? |
Q |
н |
.НОМИН |
е о |
|
Q о |
Qo* |
||||||||
|
|
|
|
|
ч |
|
|
о |
|
|
|
Я |
|
|
|
й> |
|
|
ч |
|
|
|
|
|
|
о. |
|
|
о |
|
|
|
|
я |
|
|
|
с |
|
|
а. |
|
Ч Ч |
|
5 |
|
|
|
-ЗО4 |
|
|
''“"тГ |
|
|
|
.§ |
|
|
|
|
|
|
<ь ^ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О- н |
|
ШГ12 |
12 |
|
19,049 I |
|
26 |
24 |
14 |
15,0 |
17 |
|
ШГ16 |
16 |
+ 0,3 |
23,824 —0,055 |
35 |
32 |
18 |
20,0 |
22 |
|
|
Ш 1 ІУ 1 |
19 |
—0,5 |
26,999 —0,335 |
38 |
37 |
21 |
23,G |
27 |
-1,5 |
|
ШГ22 1 |
22 |
+0,4 |
30,174 —0,060 |
43 |
38 |
24 |
26,0 |
|
|
|
Г2 |
25 |
—0,5 |
34,936 —0,335 |
51 |
46 |
28 |
30,5 |
32 |
|
П р и м е ч а н и е . Штанги размером 16 мм, поставляемые с муф-
14
Глубиннонасосная штанговая колонна состоит изштанг, соединенных между собой, муфтами. Штанговая колонна соединяет головку балансира станка-качалки с плунжером глубинного насоса и является средством для передачи поступательно-возвратного движения от балай-
сира к плунжеру. |
п |
Насосные штанги работают в тяжелых условиях. |
Во |
время работы они испытывают переменную нагрузку. Поэтому выбору материала для штанг и их обработке
уделяют особое внимание.
В глубиннонасосной эксплуатации применяют штанги различных размеров, изготовленные из стали разных
МЭРОбщий вид глубиннонасосных штанг с муфтой и голо вок штанг показан на рис. 1, размеры приведены в тао-
ЛИЦКроме4обычных штанг, изготовляются укороченные
(«метровки») длиной 1000, 1200, 1500, 3000 мм. С их по
мощью удлиняют штанговые колонны. ^ Большое значение имеют прямолинейность и соосность
головки и тела штанги. .Кривизна участка штанги, при
мыкающего к головке на длине 1 м, не должна |
превы |
|
шать |
1 мм, а на остальной длине—6 мм на 1 пог. |
м. - |
В |
настоящее время заводы-поставщики изготовляют |
по ГОСТу 13877—68 насосные штанги с соединительными
муфтами (таблица 4).
Таблица 3
* ры в мм
15
1
Резьбу на головке штанг можно получить двумя спо собами: нарезанием и накатыванием. Размер d0 при на катывании резьбы уточняется заводом-изготовителем в зависимости 6т пластических свойств металла штанг.
Г—головка штанги; Т—тело штанги; М—муфта соединительная
Таблица 4
|
|
|
|
d , мм |
|
|
|
Длина штанги (пред, |
12 |
. |
16 |
19 |
22 |
25 |
' |
откл. ±50), мм |
|||||||
|
|
|
|
Вес, кг |
|
|
|
100 |
1,20 |
|
2,07 |
2,92 |
3,71 |
6,90 |
; |
1200 |
1,41 |
|
2,39 |
3,37 |
4,30 |
7,67 |
|
1500 |
1,69 |
|
2,86 |
4,08 |
5,20 |
8,82 |
|
2000 |
2,16 |
|
3,65 |
5,14' |
6,70 |
10,75 |
|
3000 |
3,08 |
|
5,23 |
7,37 |
9,68 |
14,61 |
|
16