ШГН — штанговий глибинний насос: принцип роботи, види, маркування

Глибинні насоси нафтового типу, які позначаються абревіатурою ШГН, являють собою пристрої, за допомогою яких можна відкачувати рідкі середовища з свердловин, що характеризуються значною глибиною. Використання такого насосного обладнання є одним з найбільш популярних способів відкачування нафти: приблизно 70% діючих сьогодні нафтоносних свердловин обслуговують саме штангові насоси.

Нафтова свердловина, обладнана штанговим глибинним насосом

Конструктивні особливості та принцип дії

Основними елементами конструкції насоса нафтового, який розміщується в свердловині на особливій колоні, що складається з підйомних труб, є:

• циліндричний корпус, у внутрішній частині якого встановлюється пустотілий поршень (витіснювач), званий плунжером;
• нагнітальний клапан, який встановлюється у верхній частині витіснювача;
• всмоктуючий клапан кульового типу, який розміщується в нижній частині нерухомого циліндричного корпусу;
• насосні штанги, з’єднані з особливим механізмом (гойдалкою) і плунжером і повідомляють останньому зворотно-поступальний рух (сама гойдалка, яка веде в дію свердловинний штанговий насос (СШН), монтується поза свердловини — на поверхні землі).

Пристрій нафтового глибинного насоса

Принцип роботи глибинних штангових насосів досить простий.

1. При переміщенні плунжера вгору в нижній частині камери насоса створюється розрідження тиску, що сприяє всмоктуванню перекачується рідкого середовища через вхідний клапан.
2. Коли плунжер починає рух вниз, всмоктувальний клапан закривається під дією тиску перекачується рідкого середовища, і вона через порожнистий канал поршня і нагнітальний клапан починає надходити в підйомні труби.
3. В ході безупинної роботи штангового глибинного насоса перекачується їм рідке середовище починає заповнювати внутрішній обсяг підйомних труб і в підсумку направляється на поверхню.

Принцип дії ШГН

Основні різновиди

За своїм конструктивним виконанням штангові глибинні насоси можуть бути:

• вставними;
• невставнимі.

Опускання в свердловину вставних штангових глибинних насосів, як і їх вилучення з неї, здійснюється в зібраному вигляді. Для того щоб виконати таку операцію, плунжер поміщають всередину циліндра, і вся конструкція на насосних штангах опускається в шахту.

Типи насосів ШГН за способом кріплення до колони

Вставні ШГН також підрозділяються на пристрої двох видів:

• вставні насоси з верхнім розташуванням замку (НВ1);
• насоси, замок яких розташовується в їх нижній частині (НВ2).

Вставні пристрої використовують переважно для обслуговування свердловин великої глибини, що характеризуються також невеликим дебітом откачиваемой з них рідкого середовища. Використання таких насосів ШГН, для отримання яких досить здійснити підйом штанг, з якими з’єднана вся конструкція насоса, набагато спрощує ремонт свердловини, якщо в цьому виникає необхідність.

Схема роботи установки з ШГН

Для того щоб помістити в свердловину штанговий глибинний насос невставного типу, необхідно виконати більш складні дії. У свердловину спочатку поміщають циліндр, для чого використовують НКТ, а тільки потім, використовуючи штанги, в уже встановлений циліндр опускають поршень з клапанами. Витяг нафтового глибинного насоса даного типу також здійснюється в два прийоми: в першу чергу з циліндра насоса витягується плунжер з клапанами, а потім зі свердловини піднімається циліндр з НКТ.

Невставние пристрої також підрозділяються на кілька категорій:

• насосні установки без ловителя (НН);
• невставние глибинні насоси з захватним штоком (НН1);
• невставние насоси з уловлювачем (НН2).

Глибинні штангові насоси виробляються різних типорозмірів і виконань, в тому числі за спеціальними замовленнями для роботи в особливих умовах

Серед перерахованих вище видів невставного обладнання найбільш популярними стали пристрої, оснащені уловлювачем (НН2). Пояснюється висока популярність останніх тим, що механізм їх спорожнення відрізняється простотою конструкції і, відповідно, більшою надійністю в експлуатації.

Вибір обладнання тієї чи іншої моделі здійснюється в залежності від конкретних умов експлуатації, а також від характеристик рідкого середовища, яку планується відкачувати з його допомогою.

Свердловинний штанговий насос виконання НН2Б

Як читати маркування

Для того щоб визначити, до якої категорії відноситься глибинний штанговий насос, а також дізнатися, якими характеристиками має такий пристрій, досить розшифрувати його маркування. Таке маркування, розшифровка якої не представляє великих складнощів, виглядає наступним чином:

XХХ Х — ХX — ХХ — ХX — Х

Букви і цифри, присутні в такому маркіруванні, послідовно позначають наступні параметри:

• тип штангового насоса, який, як уже говорилося вище, може відноситися до однієї з наступних категорій: HB1, НВ2, НН, HH1, НН2;
• тип конструктивного виконання циліндра і конструктивні особливості пристрою в цілому;
• умовний діаметр плунжера, вимірюваний в мм (сучасні моделі штангових глибинних насосів по даному параметру можуть ставитися до пристроїв наступних категорій: 29, 32, 38, 44, 57, 70, 95 і 102 мм);
• максимальний хід, який може здійснювати плунжер (для того щоб дізнатися, на яку відстань в мм переміщається плунжер, значення в маркуванні необхідно розділити на сто);
• натиск в м вод. ст., який здатний забезпечити представлений глибинний насос (це значення в маркуванні також необхідно розділити на сто);
• група посадки (за ступенем збільшення відстані, наявного між плунжером і внутрішніми стінками циліндра, що розглядаються пристрої можуть відповідати одній з наступних груп посадки: 0, 1, 2, 3).

Групи посадок насоса в залежності від величини зазору між циліндром і плунжером

конструктивні елементи

Працездатність і ефективність використання глибинних насосів нафтового типу визначають наступні елементи, присутні в їх конструкції:

1. циліндри, які можуть бути цільними або складовими;
2. плунжери (звичайні або типу пескобрей);
3. клапанні вузли кулькового типу, запірними елементами яких виступають сідло і кулька;
4. якірні черевики, які використовуються для закріплення в трубах НКТ штангових глибинних насосів вставного типу (при установці таких елементів необхідно забезпечити герметизацію всмоктуючої порожнини насоса від нагнітальної).

Звичайно, обов’язковим елементом конструкції штангового глибинного насоса є штанга — виготовлений зі сталі круглий стрижень з висадженими кінцями. Основне призначення штанг, які можуть мати різний діаметр (12, 16, 18, 22 і 25 мм), полягає в тому, щоб повідомляти плунжеру зворотно-поступальний рух.

Насосна штанга і сполучна муфта

Оскільки в ході роботи глибинного насоса штанги відчувають серйозні навантаження, для їх виробництва використовують високоякісні стали, а після виготовлення піддають нормалізаційного відпалу і загартування ТВЧ.

Штангові насосні пристрої в залежності від конструктивних особливостей плунжера і циліндра, а також від того, як розташований їх якірний башмак, можуть належати до однієї з 15 категорій.

На фото видно всмоктувальний клапан кульового типу, розміщений в циліндричній корпусі

Гідності й недоліки

У глибинних штангових насосів є цілий ряд переваг перед іншими насосними пристроями:

1. високе значення коефіцієнта корисної дії;
2. можливість виконання техобслуговування і ремонту в польових умовах;
3. застосування двигунів різного типу;
4. можливість використання для обслуговування пескопроявляющіх свердловин, а також для перекачування нафти, в якій є газова складова і велика кількість нафтового воску.

Як і у будь-яких інших технічних пристроїв, є у штангових насосів і мінуси:

1. обмеження по глибині свердловин, для обслуговування яких вони можуть бути використані (ризик обриву штанг тим вище, чим глибше свердловина, в яку опускається насос);
2. невисоке значення подачі, яку забезпечують дані насоси;
3. неможливість застосування для обслуговування свердловин, що характеризуються значним нахилом і викривленнями шахти;
4. неможливість відкачування за допомогою таких глибинних насосів рідкого середовища з свердловин горизонтального типу.

І на закінчення невелике відео з улаштування та експлуатації штангових глибинних насосів.