Гидропоршневые насосы для добычи нефти

Гидравлические поршневые насосные установки (ГПНУ) предназначены для эксплуатации высокодебитных глубоких скважин, продукция которых не содержит механических при­месей.

В состав скважинного оборудования входят: скважинный насосный агрегат, колонны НКТ, различные скважинные устройства — пакеры, якори, центраторы, клапаны-отсекатели и др. Скважинный насосный агрегат включает в себя плунжерный или поршневой насос, плунжерный или поршневой гидравли­ческий двигатель. При этом плунжер насоса соединен штоком с плунжером гидравлического двигателя. К гидравлическому двигателю с поверхности подается силовыми насосами под давлением рабочая жидкость (это может быть подготовлен­ная добытая нефть, отделенная от воды и газа и очищенная от механических примесей). Золотник-распределитель или переключатель гидравлического двигателя направляет рабо­чую жидкость попеременно в штоковую или рабочую полости цилиндра двигателя, расположенные под и над его поршнем. Поршень двигателя приводится в возвратно-поступательное движение и через шток передает это движение плунжеру насоса. Работа золотника регулируется штоком, соединяющим поршни глубинного агрегата, или специальной системой управления.

Насос отбирает добываемую жидкость. Отработанная рабо­чая жидкость из двигателя направляется в подъемные трубы, по которым идет жидкость, отбираемая из скважины. На поверх­ность поднимается их смесь.

На поверхности располагаются насос, подающий рабочую жидкость к скважинному агрегату, и система подготовки рабо­чей жидкости. Часть жидкости, поднятая из скважины, направ­ляется в промысловую систему сбора продукции, а часть идет в открытую систему подготовки рабочей жидкости, откуда от­деленные вода и газ направляются в промысловую сеть, а чистая рабочая жидкость — в поверхностный насос, рис. 6.21. Открытая система циркуляции и подготовки рабочей жидкости имеет от­стойники, сепараторы, устройства для подачи реагентов (напри­мер, для разделения стойких эмульсий) и иногда подогреватели. Поверхностные силовые насосы обычно плунжерные, но могут применяться и высоконапорные центробежные насосы.

Применяется также схема с замкнутой циркуляцией рабо­чей жидкости. В этом случае в скважине должен быть третий трубопровод, по которому рабочая жидкость, отработавшая в двигателе, поднимается на поверхность, не смешиваясь с добы­той жидкостью. Таким образом, подготовка рабочей жидкости резко упрощается. Практически в этом случае в основном надо отделить лишь механические примеси (окалина с труб, про­дукты износа трущихся деталей). Поверхностное оборудование значительно упрощается, но требуется иметь три канала в сква­жине, что не всегда экономично, а иногда и невозможно.

Целесообразно иметь одну мощную поверхностную систему подготовки жидкости установки на несколько эксплуатируе­мых скважин (7—40 скважин). Скважинные гидропоршневые насосы при этом могут быть нескольких типоразмеров. В этом случае облегчается обслуживание и уменьшается число единиц оборудования. Такие установки называют групповыми, в отли­чие от индивидуальных, имеющих у каждой эксплуатируемой скважины поверхностный насос и систему подготовки рабочей жидкости.

ГПНУ в сравнении с другими типами бесштанговых уста­новок обладают следующими преимуществами:

- возможность регулирования в достаточно широком диа­пазоне основных характеристик;

- высокий КПД установки;

- простота управления;

- упрощение подземного ремонта, т.к. спуск и подъем по­гружного агрегата осуществляются собственным силовым насосом;

- возможность эффективной эксплуатации наклонно-направленных скважин.

В то же время этим установкам присущи и существенные недостатки:

- сложность и громоздкость наземного оборудования;

- высокая металлоемкость;

- для двухканальных схем необходима специальная под­готовка силовой жидкости, в качестве которой используется часть продукции скважин;

- при использовании нефти в качестве рабочей жидкости установка пожароопасна;

- плохая работа с газированной жидкостью;

- высокая стоимость как погружного агрегата, так и назем­ного оборудования;

- невозможность откачки продукции с механическими примесями.

Современные гидропоршневые установки способны добы­вать до 400-600 т/сут жидкости, позволяют эксплуатировать скважины с глубиной до 4500 м.