Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
В- ВА ВВ ВГ ВД ВЕ ВЗ ВИ ВЛ ВН ВО ВП ВР ВС ВТ ВУ ВХ ВЫ

Винтовая насосная установка

 
Винтовая насосная установка - комплекс устройств для перемещения жидкости; состоит из винтового насоса и двигателя.
Винтовые насосные установки с поверхностным приводом обеспечивают низкую частоту вращения винта, что создает эффективные условия для работы пласта.
Винтовая насосная установка типа УНВП-600 / 20 введена в эксплуатацию с 17.11.99 г. на опытной скважине № 131 - В, где и продолжается ее использование.
Эксплуатация винтовой насосной установки с поверхностным приводом происходит с неравномерной подачей жидкости по причине крутильных колебаний колонны штанг, вызванных характером работы скважинного винтового насоса. Крутильные колебания от штанговой колонны передаются при вращении ротора в резиновой обойме через статор винтового насоса на колонну насосно-компрессорных труб. В результате колонна НКТ также совершает крутильные колебания.
Эксплуатация винтовой насосной установки с поверхностным приводом связана с проблемой отворота насосно-компрессорных труб. Это вызвано тем, что при вращении винта возникает реактивный момент на статоре, обусловленный необходимым натягом между ротором и резиновой обоймой статора. Статор передает на колонну НКТ реактивный крутящий момент, вызывающий отворот труб. Поэтому актуальной задачей является конструирование и разработка конструкции якорей, обеспечивающих гарантированный момент сопротивления вращению НКТ, в связи с чем была поставлена задача определить количественные значения реактивного момента и осевых усилий, действующих на статор и ротор насосной пары. Для решения поставленной задачи использовалась существующая конструкция стенда для испытания винтовых насосов, расположенная в лаборатории кафедры НПМ УГНТУ. С целью приближения к промысловым условиям первоначальная конструкция стенда была модернизирована: добавлен поверхностный привод от УНВП-600 / 20, что позволило расширить функциональные возможности стенда.
В винтовых насосных установках конструкции УТНТУ регулирование частоты вращения вращательной колонны можно производить плавно бесступенчато и скачками путем смены модульной вставки. Для этого необходимо производить остановку поверхностного привода, что нежелательно.
Однако ресурс винтовых насосных установок с погружным электродвигателем небольшой вследствие высокой скорости вращения винта, приводящей к быстрому износу оборудования. Поэтому перспективным является вращение винта при помощи колонны штанг от поверхностного привода.
Поверхностное оборудование винтовой насосной установки состоит из устьевого сальникового превентора 6, вращателя с модульной вставкой 7 и электродвигателя б, Особенностью привода является то, что он обладает возможностью ступенчатого и плавного регулирования частоты вращения приводной штанговой колонны за счет изменения передаточного отношения в редукторах в широких пределах.
Широкое внедрение винтовых насосных установок с поверхностным приводом выдвигает необходимость регулирования частоты вращения вращательной колонны для совмещения характеристики скважины с оптимальной по-г дачей скважинного насоса. Это связано с тем, что при при превышении подачи насосной установки в сравнении с дебитом скважины возможна работа винтовой пары в сухую без охлаждения резиновойлбкладки потоком жидкости. Та-кая ситуация может привести к выходу из строя винтовой пары из-за перегрева.
При эксплуатации винтовой насосной установки типа УНВП существует необходимость повышения эффективности передачи вращающего момента поверхностного привода колонне штанг.
Схема винтовой насосной установки типа УНВП. Более совершенной является винтовая насосная установка типа УНВП ( пат. РФ 2093708), принципиальная схема которой приведена на рисунке 3.9. Установка состоит из наземного и глубинного скважинного оборудования.
Применяемые же в поверхностно-приводных винтовых насосных установках частоты вращения многократно больше, следовательно, износ будет происходить в значительно более короткие сроки.
Выполнен согласованный выбор мощности винтовой насосной установки ( N1) и мощности ( N2) для ШСНУ, который обеспечивает оптимальный ( рациональный) режим работы.
Наиболее перспективным является использование винтовых насосных установок с поверхностным приводом типа УНВП.

При эксплуатации глубоких скважин винтовой насосной установкой, для предотвращения падения колонны штанг, вследствие ослабления болтов крепления ведущей муфты предусмотрена упорная трубка в виде вставки между ведущей муфтой и муфтой полированного штока. Для более точной регулировки глубины погружения винтового насоса длина трубы устанавливается в определенных пределах.
Малые габариты позволяют эффективно применять винтовые насосные установки на кустовых скважинах, упрощая и делая более безопасными их обслуживание и ремонт.
Выполнено математическое моделирование режима работы винтовых насосных установок и ШСНУ с целью определения оптимальных ( рациональных) параметров энергетических характеристик.
Одним из наиболее слабых мест винтовых насосных установок с поверхностным приводом является колонна штанг. В процессе работы установки штанги испытывают переменные нагрузки. Это обусловлено наличием падающей характеристики коэффициента трения от скорости трущихся поверхностей ротора и резиновой обоймы статора, приводящей к колебаниям крутящего момента.
В результате сравнительного анализа УЭЦН и винтовых насосных установок с ПЭД выявлено, что последние включили в себя большинство недостатков УЭЦН: отмечены сложность и специфичность ПЭД; большая габаритная длина, что существенно усложняет или даже делает невозможным спуск их в искривленные, наклонно направленные ( ННС) и горизонтальные ( ГС) скважины; сложность и трудоемкость замены вышедших из строя ПЭД из-за необходимости производства спускоподъемных операций ( СПО) с колоннами насосно-компрессорных труб ( НКТ); дороговизна и ненадежность кабельной линии; сложность ее спуска в скважину из-за необходимости крепления к НКТ.
Крутильные автоколебания штанговой колоны при эксплуатации винтовой насосной установки с поверхностным приводом.
На рис. 14 приведена пришвшиальная схема винтовой насосной установки. Установка состоит из глубинного оборудования, включающего насос и колонну труб, и поверхностного оборудования, с помощью которого вращается колонна труб и крепится глубинное оборудование. При необходимости возможно применение специальных фонарей и центраторов для стабилизации работы вращательной колонны и погружного насоса.
Устьевой привод фирмы GRIFFIN PUMPS с редуктором. В процессе эксплуатации было установлено, что винтовые насосные установки с поверхностным приводом работоспособны в наклонно направленных скважинах с утлом кривизны до 28 5, при содержании механических примесей до 1081 мг / л, газовом факторе до 85 м3 / м3, наличии смолопарафиновых отложений. Насос не рекомендуется использовать при плотности нефти менее 0 820 г / см, так как легкие фракции могут вызвать разбухание резиновой обоймы статора.
Проведен анализ исследований динамики работы скважинного оборудования винтовых насосных установок с поверхностным приводом.
В заключение уточнены задачи по повышению ресурса винтовых насосных установок с поверхностным приводом.
Как видно из графиков, при работе винтовой насосной установки с поверхностным приводом возникают крутильные колебания системы винт - колонна штанг. Это обусловлено наличием падающей характеристики коэффициента трения от скорости трущихся поверхностей ротора и резиновой обоймы статора. Крутильные колебания носят периодический характер и оказывают отрицательное воздействие на эксплуатационные характеристики винтовой насосной установки. Поэтому необходимо выявить зависимости динамических параметров работы установки от параметров самой системы и параметров эксплуатации и определить режимы работы установки, при которых колебания скважинного оборудования будут незначительны или исчезнут.
Схема установки винтового насоса с гидроприводом. В настоящее время на нефтяных промыслах России применяются винтовые насосные установки с поверхностным приводом зарубежных фирм.
Показано, что наиболее полно требованиям эффективности отвечают винтовые насосные установки с поверхностным приводом, которые при этом обладают и другими достоинствами: низкой металлоемкостью и малыми габаритами, простотой конструкции и отсутствием клапанов, постоянством подачи в длительном режиме и практическим отсутствием эмульгирующего воздействия рабочих органов на скважинную жидкость.

В настоящее время на нефтяных промыслах широко используют винтовые насосные установки с погружным Mxtpogwurat - леи.
В настоящее время на нефтяных промыслах России применяются винтовые насосные установки с поверхностным приводом зарубежных фирм. В частности в ИГДУ Аксаковнефть ДНК Башнефть используются установки винтовых насосов канадской фирмм CRlFFi / V PUMPS ( рис. 17), составными частями которых является скважинный насос и узел устьевого привода.
Во второй главе выполнено теоретическое обоснование режимных параметров винтовой насосной установки с поверхностным приводом, обеспечивающих эффективные гидродинамические условия работы пласта. Разработан метод расчета по гидродинамике и определен заданный режим работы насоса в условиях непрерывности потока, что, является условием создания принципиально новой технологии эксплуатации скважин, продуцирующих высоковязкие нефти с помощью винтовых насосных установок с регулируемым поверхностным приводом.
Расчеты показывают, что номинальная мощность привода для винтовых насосных установок должны быть в два раза меньше мощности двигателя штанговой скважинной насосной установки.
Разработаны рекомендации для снижения крутильных колебаний штанговой колонны винтовых насосных установок с поверхностным приводом: эксплуатировать винтовые насосные установки с поверхностным приводом необходимо при частоте вращения привода, превышающей критическую частоту вращения, с учетом того, что критическая частота вращения не одинакова для всех компоновок винтовых насосных установок и различных условий эксплуатации, а зависит от параметров режимов эксплуатации и от параметров самих установок; включать в компоновку колонны штанг амортизатор крутильных колебаний, что обеспечивает уменьшение неравномерности крутящего момента в 2 4 - 2 5 раза.
Разработаны рекомендации для снижения крутильных колебаний штанговой колонны винтовых насосных установок с поверхностным приводом. Разработаны компоновки колонны штанг, включающие амортизатор крутильных колебаний. Определены оптимальные параметры демпфирующих элементов амортизатора.
Рассмотрены теоретические вопросы работы винтовых насосов, конструкции винтовых насосных установок, используемых для-добычи нефти / Особое внимание уделено описанию конструкций винтовых на - сосных установок с поверхностным приводом как отечественных, так и зарубежных / Проанализирован опыт експлуатации винтовых насосов пш добыче нефти на отечественных промыслах.
Учитывая многотысячный фонд скважин, где рационально использование винтовых насосных установок с поверхностным приводом, недопустима ориентация на импортное оборудование, стоимость которого в несколько раз превышает отечественное. При этом необходимо иметь также ввиду, что стоимость запасных частей всегда весьма высока, так что нередко бывает целесообразно заменять изделие в целом, нежели менять вышедшие из строя узлы. Именно такая ситуация сложилась в ОАО Сахалинморнефтегаз, где половину купленных установок были вынуждены вначале зарезервировать как запасные части, а сейчас перейти к доукомплектованию отечественными.
Выполнена конструктивная компоновка и изложен принцип работы поверхностного привода винтовой насосной установки.
В четвертой главе проведен анализ промысловых данных об эксплуатации винтовых насосных установок с поверхностным приводом. Анализ показывает, что часто причиной выхода винтовой насосной установки из строя становится слом штанги в верхней части колонны штанг.
Наиболее перспективными для эксплуатации малодебитных скважин с высоковязкой нефтью являются винтовые насосные установки, получившие в последние годы широкое распространение.
Учитывая тот факт, что объем добычи нефти с использованием винтовых насосных установок и себестоимость нефти напрямую зависят от их безаварийной работы, необходимо исследовать динамику работы элементов установки, определить наиболее рациональные режимы эксплуатации. Поэтому исследования, посвященные этому вопросу, являются, безусловно, актуальными.
В первой главе проведен анализ работ, посвященных созданию и исследованию винтовых насосных установок. Рассмотрены конструкции зарубежных и отечественных винтовых насосных установок как с погружным электродвигателем, так и с поверхностным приводом, их достоинства и недостатки.
Решена техническая задача по повышению надежности и расширению функциональных возможностей привода винтовой насосной установки путем оперативного регулирования напора и подачи насоса изменением частоты вращения колонны штанг, вращающихся за счет манипулирования вставкой редуктора-мультипликатора и сменными зубчатыми колесами редуктора.
Разработаны рекомендации для снижения интенсивности крутильных колебаний системы винт - колонна штанг винтовых насосных установок с поверхностным приводом.

Разработана теория расчета режима напряжения в установившихся и переходных процессах для поверхностного привода винтовой насосной установки при различных вариациях параметров электрической сети, электродвигателя и компенсирующих установок.
В третьей главе разработан лабораторный стенд для исследования влияния крутильных колебаний на работу винтовых насосных установок с поверхностным приводом.
Разработаны отдельные узлы механизированного комплекса и технические средства по регулированию и управлению приводным комплексом винтовой насосной установки с поверхностным приводом, обеспечивающие энергосбережение.
Разработанные методы компенсации потерь энергии, которые могут быть использованы для энергосбережения как в приводе винтовых насосных установок, так и в приводе станков-качалок ШСНУ.
В процессе исследований выполнен расчет ожидаемого годового экономического эффекта при сравнении конкурирующих вариантов ШСНУ и винтовой насосной установки с поверхностным приводом. Кроме того, в диссертационной работе приведена таблица сравнения технико-экономических и энергетических показателей при добыче высоковязкой нефти с использованием ШСНУ и УНВП.
Разработан и внедрен в учебный процесс лабораторный стенд для исследования влияния крутильных колебаний на работу винтовых насосных установок с поверхностным приводом. Лабораторными исследованиями получена зависимость крутящего момента в верхнем сечении колонны штанг от времени, подтверждающая результаты теоретических и экспериментальных исследований.
Полученные результаты, приведенные в таблице, будут использованы для выработки рекомендаций по созданию конструкций винтовых насосных установок с поверхностным приводом.
Разработаны рекомендации для снижения крутильных колебаний штанговой колонны винтовых насосных установок с поверхностным приводом: эксплуатировать винтовые насосные установки с поверхностным приводом необходимо при частоте вращения привода, превышающей критическую частоту вращения, с учетом того, что критическая частота вращения не одинакова для всех компоновок винтовых насосных установок и различных условий эксплуатации, а зависит от параметров режимов эксплуатации и от параметров самих установок; включать в компоновку колонны штанг амортизатор крутильных колебаний, что обеспечивает уменьшение неравномерности крутящего момента в 2 4 - 2 5 раза.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11