Слайд 1ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
ТТДПНГ Лекция №21
Progressing Cavity Pump (PCP)
Слайд 2ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Предназначены для добычи высоковязких и легких нефтей с
большим содержанием мех. примесей и высоким содержанием газа.
Слайд 3ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Преимущества винтовых насосов:
-обеспечивает снижение эксплуатационных расходов;
-идеален для нефти
с высокой вязкостью;
-содержание H2S до 13 %;
-содержание CO2 до 30
%;
-осушение угольных пластов для добычи метана;
-содержание ароматических соединений до 13 %;
-содержание механических примесей до 50-60%;
-температура до 1600C/320F;
-высокая объемная производительность;
-наклонные и горизонтальные скважины;
-экономия электроэнергии до 50 %;
-отсутствие газовых пробок;
- могут быть поставлены дополнительные технологические устройства (противоотворотный якорь, превентор);
- конструкция с улучшенной компоновкой (малогабаритная).
Слайд 4ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Система винтового насоса состоит из:
• погружного винтового насоса;
•
привода - приводной головки (двига-тель, редуктор) либо погружного элект-родвигателя;
• станции
управления;
• насосных штанг, НКТ;
• штанговых, трубных центраторов, яко-рей.
Слайд 5ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Скважинные винтовые насосы– это насосы объемного типа, конструкция
которых позволяет создавать постоянный напор, что обеспечивает возможность осуществлять откачку
скважинной жидкости с большим содержанием песка. По сравнению с другими способами механизированной добычи, капитальные и эксплуатационные расходы на винтовые насосы обычно ниже за счет более простого монтажа и малого энергопотребления. Винтовые насосы успешно применяются для отбора как высоковязких жидкостей, так и жидкостей с высоким содержанием механических примесей.
Слайд 6ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
9 – шламовая труба.
Комплектация установки
эксцентрикового винтового насоса
Слайд 7ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
1 – пусковая муфта;
2, 5 – эксцентриковые муфты;
3
– правый винт;
4 – правая обойма;
6 – левый винт;
7 –
левая обойма;
8 – предохранительный клапан;
9 – шламовая труба.
Слайд 8Рабочие органы одновинтового насоса (обойма и винт)
ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Слайд 9ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Винтовой насос объемного ротационного типа,
изобретенный в 1932 г. Rene Moineau, уникален по своим характеристикам,
которые делают его идеальным насосом для механизированной добычи. Винтовой насос может быть определен как геликоидальная (винтовая) зубчатая передача, состоящая из двух геликоидов, один внутри другого
Слайд 10ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Предложенный 75 лет назад новый
принцип гидравлической машины, названный «капсулизмом», позволил исключить клапапанные и золотниковые
распределители. Рабочие органы представляют собой винтовую пару с внутренним зацеплением. Подвижный элемент рабочей пары, винт (ротор), совершает планетарное движение в обойме (статоре).
Слайд 11ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Ротор - подвижная внутренняя деталь,
является геликоидом с одним заходом, то есть сформированным как простая
винтовая поверхность. Он изготавливается из высокопрочной стали и гальванически покрывается твердым хромом, чтобы противостоять абразивному износу и химическому воздействию. Ротор соединяется с колонной насосных штанг которая передает вращательное движение от поверхностного привода.
Слайд 12ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Статор - неподвижная внешняя деталь,
является геликоидом с двумя заходами. Он выполняется из отлитого в
форме эластомера, помещенного в стальную трубу и скрепленного с ней. Статор присоединяется к колонне насосно-компрессорных труб. Шаг статора равен удвоенному шагу ротора.
Слайд 13ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Винт, вращаясь, в осевом направлении
не перемещается, жидкость, заполняющая впадины винтовой полости обоймы, будет поступать
из одной впадины в другую в соответствии с шагом винта
МУЛЬТИК
Слайд 14ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Подача одновинтового насоса
Подача насоса за
сутки
Объемный К.П.Д. винтового насоса принимается равным 0,7 – 0,9. ЭВН
применяют для скважин со 140- и 146-мм обсадными колоннами, внутренние диаметры которых равны 121,7 и 130 мм соответственно
Слайд 15ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
Интерференция в системе ротор-статор
Для достижения
оптимальной производительности и длительного межремонтного периода, интерференция между ротором и
статором и отношение „d“/“D“интерференции имеют решающее значение.
Слайд 16ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Геометрия S
Витков:
1/2
Производительность:100%
Диффер. давление: 12 бар
Слайд 17ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Преимущества геометрии S
очень
плавная подача;
компактные габариты несмотря на большое число ступеней;
большая площадь сечения
входа;
низкая скорость потока/высокая всасывающая способность ;
возможна перекачка спрессованных частиц;
перекачка больших частиц.
Слайд 18ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Геометрия L
Витков:
1/2
Производительность:200%
Диффер. давление: 6 бар
Слайд 19ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Преимущества геометрии L
хорошие объёмные характеристики при длительном межремонтном периоде благодаря длинной линии
контакта между ротором и статором;
компактные габариты при высокой производительности;
меньшая скорость трения.
Слайд 20ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Геометрия D
Витков:
2/3
Производительность:150%
Диффер. давление: 12 бар
Слайд 21ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Преимущества геометрии D
очень малые габариты при высоком давлении и производительности;
почти беспульсационная перекачка;
высокая
точность дозации.
Слайд 22ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Геометрия P
Витков:
2/3
Производительность:300%
Диффер. давление: 6 бар
Слайд 23ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Преимущества геометрии P
компактные
размеры при очень высокой производительности;
почти отсутствует пульсация;
высокая точность дозации;
хорошие объёмные
показатели, длительный межремонтный период благодаря длинной контактной линии между ротором и статором.
Слайд 24ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Принцип действия винтового насоса
СРАВНЕНИЕ ГЕОМЕТРИЙ СТАТОРОВ/РОТОРОВ
Линия контакта L
+ S - геометрии
Слайд 25ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовые насосы комплектуются наземными или погружными приводами. Использование
штангового винтового насоса (с наземным приводом) или насоса с погружным
приводом зависит от особенностей условий эксплуатации месторождений.
Слайд 26ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовой насос с погружным приводом
Слайд 27ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовой насос с погружным приводом
В этом случае приводом
насоса является стандартный погружной электродвигатель.
Слайд 28ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Преимущества винтового насоса с погружным приводом:
сокращение затрат на
техническое обслуживание наземного оборудования;
работает в наклонных и горизонтальных скважинах;
наибольшая глубина
спуска;
эффективен при добыче высоковязких нефтей с большим содержанием механических примесей;
исключает возникновение эмульсии;
не запаковывается газом;
отсутствие обрывов и отворотов колонны насосных штанг;
свободный лифт насосно-компрессорной колонны;
исключается вероятность неправильной посадки ротора в статор;
пониженная потребляемая мощность.
Слайд 29ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Наземное оборудование
системы управления, устьевое оборудование
Слайд 30ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Подвеска насоса
Слайд 31ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовой погружной насос
Слайд 32ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Эксцентриковая муфта
Обеспечивает винту возможность совершать сложное планетарное движение
в обойме
Слайд 33ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Пусковая муфта
Соединяет вал протектора и двигателя с валом
насоса, осуществляет пуск насоса при достижении ротором электродвигателяопределенной частоты вращения,
обеспечивает надежный запуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, не позволяет насосу вращаться в сторону противопопложную заданной (предохраняет насос от развинчивания резьбовых соединений), отключает насос от гидрозащиты и двигателя при аварийном выходе из строя одного из рабочих органов
Слайд 34ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Гидрозащита (Протектор)
Предотвращает попадание скважинной жидкости в редуктор и
двигатель, а также воспринимает осевую нагрузку.
Слайд 35ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Редуктор
Предназначен для уменьшения угловой скорости двигателя и увеличения
крутящего момента.
Слайд 36ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Погружной электродвигатель
Приводом винтового насоса является стандартный погружной электродвигатель.
Слайд 38ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовой насос с наземным приводом
Слайд 39ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Наземный привод
Привод штангового винтового насоса передает крутящий момент,
создаваемый электродвигателем, на колонну насосных штанг.
Слайд 40ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Преимущества винтовых насосов с наземным приводом:
низкая стоимость эксплуатации;
простота монтажа;
простота обслуживания;
простой контроль;
энергосбережение;
высокая эффективность.
Слайд 41ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Поверхностный привод ШВН
передает крутящий момент, создаваемый электродвигателем, на
колонну насосных штанг;
воспринимает осевую нагрузку, создаваемую весом колонны насосных штанг
и весом столба жидкости в насосно-компрессорных трубах;
- герметизирует устье скважины
Слайд 42ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Эксцентриковое вращающееся устье
обеспечивает возможность проведения глубинных исследований
скважины
Слайд 43ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Система герметизации устья
состоит из неподвижного и подвижного колец.
Контактная поверхность между неподвижным кольцом и движущимся кольцом совершает динамическую
герметизацию и предотвращает утечки жидкости
Слайд 44ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Установка реверсивного торможения
обеспечивает безопасное управляемое высвобождение энергии штанговой
колонны при остановке и при начале вращения штанг в обратном
направлении
Слайд 45ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Полированный шток
Слайд 46ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Шламовая труба
Предохраняет насос от попадания с поверхности механических
примесей и окалины с внутренних стенок труб
Слайд 47ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Колонна насосных штанг соединенных муфтами
Предназначены для передачи вращения
и крутящего момента от приводной головки к ротору винтового насоса.
Специальные насосные штанги для винтовых насосов обладают стойкостью к кручению колонны и
направлены на исключение отворотов насосных штанг
Слайд 48ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Межмуфтовые штанговые цент-раторы
предотвращают износ колонны НКТ и штанговых
муфт
Слайд 49ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Невращающиеся (штанговые) центраторы
предназначены для предотвращения
трения штанг о
колонну НКТ при работе
насосной установки
Слайд 50ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Поршеньково-золотниковый предохранительный клапан
Пропускает жидкость в колонну НКТ при
спуске насоса в скважину, обеспечивает слив жидкости из колонны НКТ
при подъеме оборудования, препятствует сливу жидкости из колонны труб через рабочие органы насоса при остановках ит.д.
Слайд 51ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Винтовой погружной насос
Слайд 52ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Газовый сепаратор
Газосепаратор
с противотоком
Центробежный (роторный) газосепаратор
необходим при добыче
нефти из скважин с большим газосодержанием
Слайд 53ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Динамический якорь
Компенсирует реактивный крутящий момент, создаваемый при трении
ротора и статора винтового эксцентрикового насоса, и предот-вращает развенчивание подвески
НКТ
Слайд 54ВИНТОВЫЕ ПОГРУЖНЫЕ НАСОСЫ
Монтаж установок скважинных винтовых электронасосов
Перед доставкой винтового электронасоса
(ЭВН) на скважину необходимо тщательно проверить все оборудование в соответствии
с инструкцией на эксплуатацию.
Подготовка скважины к эксплуатации, монтаж установки скважинного винтового электронасоса (УЭВН) и спуск агрегата в скважину, настройка и регулировка пусковой электроаппаратуры, а также подготовка к пуску установки проводятся также как и при монтаже установки скважинного центробежного электронасоса.
Монтаж заканчивают установкой оборудования на устье скважины, которое обеспечивает подключение трубопровода для отбора газа из межтрубного (кольцевого) пространства; установкой на выкидном трубопроводе манометра, обратного клапана и задвижки, которая должна стоять по ходу жидкости перед обратным клапаном. Перед пуском установки необходимо открыть задвижку. Эксплуатация насоса при закрытой задвижке недопустима, так как это неизбежно приведет к аварии.