Добыча нефти насосами – виды, принцип действия, особенности
Добыча нефти с помощью насосов – еще один из способов механизированного извлечения нефти на поверхность после того, как пластовое давление стало меньше забойного. Данным способом эксплуатируется порядка 87 % всех нефтяных скважин нашей страны.
Штанговые глубинные насосы (ШГН, — ред.)
У простого человека при упоминании о «нефтянке» в образе возникают силуэты буровой вышки и станка-качалки.
Именно станок-качалка относится к числу основных рабочих элементов ШГН. Этот элемент установки является приводом насоса, который располагается в скважине. Принцип его действия можно сравнить с принципом действия поршневого устройства. В ШГН возвратно-поступательные движения преобразуются в поток нефти, поступающей от забоя к устью.
Станок-качалка приводится в движение с помощью электрического двигателя через ременную передачу. Через систему штанг он соединен с плунжерным насосом, расположенным в скважине. При движении насоса вверх происходит открытие всасывающего клапана, и нефть поступает внутрь. При движении вниз всасывающий клапан закрывается, и открывается нагнетательный, который расположен в верхней части насоса. Нефть проходит через клапан и попадает в колонну насосно-компрессорных труб. После этого цикл повторяется, а нефть постепенно двигается к поверхности.
Основными преимуществами данного способа добычи являются высокий КПД и отсутствие строгих требований по содержанию в нефти инородных включений. Главный недостаток этих установок – проблемы, связанные с механическими повреждениями системы штанг.
Погружные электрические насосы (ПЭН, — ред.)
Основными разновидностями данных насосов являются установки электроцентробежных насосов (УЭЦН, — ред.) и винтовых электронасосов (УЭВН, — ред.). УЭЦН применяют тогда, когда необходим отбор больших объемов, а УЭВН – когда имеется необходимость отбора нефти с повышенной вязкостью.
В обоих случаях привод насоса в действие происходит с помощью электрического двигателя, расположенного в скважине. Подвод электроэнергии к нему осуществляется по специальному кабелю.
Конкурентоспособности УЭЦН в сравнении с ШГН или газлифтной системой добычи добавляет тот факт, что эти установки обладают большим КПД при больших подачах.
Данный вид добычи, как и любой другой, не застрахован от образования смоло-парафинистых отложений. Борьба с этим явлением происходит с помощью специальных скребков или напылением особого покрытия на внутреннюю поверхность колонны труб.
Насос УЭЦН может обладать от 80 до 400 ступеней. Соответственно, чем больше ступеней, тем больше мощность насоса. Электродвигатель, расположенный над насосом, полностью герметичен и обладает гидрозащитой от попадания пластовой жидкости внутрь устройства. Кабель, по которому происходит подвод электроэнергии, имеет круглое сечение в верхней части и немного сплющен возле насоса. Количество оборотов такого двигателя достигает 3000 при частоте в 50 Гц.
На поверхности скважины располагается трансформатор, который повышает напряжение до 400-2000 В. Рядом расположена станция управления, фиксирующая основные характеристики работы насоса. С ее же помощью можно отключать УЭЦН в ручном или автоматическом режиме.
Для того, чтобы не происходил отток жидкости при остановах насоса, в эксплуатационной колонне монтируется обратный клапан. А для слива имеющейся жидкости в скважине имеется сливной клапан.
УЭВН, как говорилось ранее, применяют в тех случаях, когда имеется необходимость добычи вязкой нефти. За исключением насоса, в котором основным рабочим элементом является винт, данная установка по конструкции аналогична с УЭЦН.