Водоструйная установка для добычи нефти и газа

Инновационное оборудование для добычи нефти – это многофункциональные механизмы и агрегаты, которые предоставляют возможность облегчить работы по получению углеводородного сырья и сделать его максимально качественным. Буровое приспособление применяется для разработки скважин, а большое число моделей этих устройств обеспечивает оптимальный выбор в зависимости от габаритов скважины и цикла процессов.

Стоит отметить, что выделяют 3 основных метода добычи нефтяного ресурса:

Фонтанная добыча нефти – это метод, при котором сырье поднимается на поверхность почвы благодаря воздействию пластовой энергии;
Насосная добыча нефти – это метод, который осуществляется с помощью скважинных насосов и внедренных электрических насосов;
Газлифтная добыча нефти – способ, при котором ресурс поднимается на поверхность почвы благодаря сжатию газа.

Виды оборудования для добычи нефти

По типу конструкции сооружения разделяются на следующие категории:

Штанговые глубинные насосы (ШГН)
Винтовые насосы
Электроцентробежные насосы (ЭЦН)
Диафрагменные насосы
Гидропоршневые насосы
Магистральные насосы
Мультифазные насосы
Струйные насосы
Пластинчатые насосы.

Штанговые глубинные насосы (ШГН)

Глубинные насосы штангового типа представляют собой устройства, при помощи которых можно откачивать жидкие среды из скважин, характеризующихся значительной глубиной.

Принцип работы глубинных штанговых насосов: При перемещении плунжера вверх в нижней части камеры насоса создается разрежение давления, что способствует всасыванию перекачиваемой жидкой среды через входной клапан. Когда плунжер начинает движение вниз, всасывающий клапан закрывается под действием давления перекачиваемой жидкой среды, и она через полый канал поршня и нагнетательный клапан начинает поступать в подъемные трубы. В ходе безостановочной работы штангового глубинного насоса перекачиваемая им жидкая среда начинает заполнять внутренний объем подъемных труб и в итоге направляется на поверхность.

Винтовые насосы

Штанговые винтовые насосы — это разновидность штанговых установок, их как правило, используют при механизированной эксплуатации добывающих скважин в случаях добычи тяжелых сортов нефтяного сырья.

Винтовые насосы используются при работе с жидкостями высокой плотностью и вязкостью, а также с загрязненными жидкостями (например, сырая нефть), поскольку в устройствах такого типа перекачивание рабочей среды осуществляется без контакта винтов. В промышленности их используют для производства тяжелого топлива.

Характерной чертой винтовых устройств является наличие червячного винта, который вращается в резиновой обойме. Когда полости заполняются жидкостью, она поднимается вдоль оси винта.

По количеству винтов они делятся на одновинтовые и двухвинтовые модели. Двухвинтовые аппараты используются при работе с вязкими жидкостями, такими как мазут, гудрон и т. д., а также с жидкостями, содержание газа в которых доходит до 90%. Они отлично функционируют даже при значительных перепадах температуры. Максимальная температура веществ, с которыми они могут работать, равна 450 °C, при этом температура окружающей среды может составлять -60 °C.

Распространены два вида винтовых насосов электровинтовые насосы (ЭВН) и винтовые насосы однопоточные.

Электроцентробежные насосы (ЭЦН)

Погружной многоступенчатый центробежный насос представляет собой набор большого числа ступеней — рабочих колес и направляющих аппаратов, заключенных в стальной корпус в виде трубы. Рабочие колеса и направляющие аппараты собираются на одном валу, который поддерживается осевой опорой. Направляющие аппараты, представляющие собой единый пакет, опираются на основание и закреплены от проворота в корпусе верхним подшипником. Рабочие колеса посажены на вал при помощи шпонки, которая входит в паз вала и в паз каждого колеса. Такая конструкция позволяет передать вращение от вала к рабочим колесам. Различают следующие схемы сборки насосов: -с «плавающим» типом рабочих колес, -«компрессионная» сборка, -«пакетная» сборка.

Диафрагменные насосы

Главным элементом этого устройства является диафрагма, которая защищает его детали от извлекаемых веществ.

Этот вид насосов используют в тех месторождениях, где в нефти присутствуют посторонние механические соединения. Для диафрагменных аппаратов характерна простая установка и легкость в эксплуатации.

Принцип работы, действия мембранных диафрагменных насосов:

Сжатый воздух подается в воздушный клапан.

Внутри клапана, проходя через систему каналов, воздух направляется в правую или левую воздушную камеру насоса, в зависимости от положения золотника.

Рост давления в воздушной камере заставляет изгибаться мембрану, тем самым выталкивая перекачиваемую жидкость в сторону напорного патрубка.

Так как мембраны соединены между собой штоком, вторая мембрана в этот момент изгибается к центру насоса, тем самым засасывая новую порцию перекачиваемой жидкости.

Обратные шариковые клапаны открываются и закрываются поочередно для наполнения камер и предотвращения противотока.

При перемещении штока мембран в крайнюю точку, золотник воздушного клапана автоматически сдвигается в положение, противоположное предыдущему, тем самым, обеспечивая готовность насоса к повторению цикла, только с противоположной стороны.

Гидропоршневые насосы

Гидропоршневой насос представляет собой насос плунжерного типа, опускаемый в скважину на двухрядных концентрических трубах. Плунжер насоса приводится в действие жидкостью, закачиваемой в скважину по одному ряду труб. Эта жидкость, называемая силовой, приводит в возвратно-поступательное движение плунжер насоса, который качает из скважины жидкость. Силовая жидкость одновременно с откачиваемой поднимается на поверхность по центральным трубам.

Гидропоршневые насосы обладают всеми достоинствами гидропривода, а также многими преимуществами по сравнению с другими установками для механизированной добычи. Их применение не требует механических энергопередающих связей ( штанг, канатов, кабелей и т.п.); позволяет эксплуатировать скважины любой кривизны, регулировать величину отбора жидкости и создавать общий гидропривод для нескольких скважин. Кроме того, при этом можно использовать насос свободно-сбрасываемого типа: транспортировать глубинные приборы совместно с гидропоршневым насосом потоком жидкости; применять химические реагенты для первичной обработки добытой жидкости. Возможно исключение работы по глушению скважины при смене насоса.

Магистральные нефтяные насосы

Насос магистральный — гидравлическая машина, предназначенная для перекачивания нефти и нефтепродуктов по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам. Магистральные насосы могут обеспечивать высокие напоры. Обычно характеризуются надёжностью непрерывной работы и экономичностью эксплуатации

Магистральных насосы можно разделить на секционные многоступенчатые (c подачей до 1250 м3/ч) и спиральные одноступенчатые (c подачей 1250 м3/ч и более, макс. подача достигает 12 500 м3/ч).

Мультифазные насосы

Сырая нефть редко в чистом виде выступает на поверхность. Обычно она находится в виде загазованной смеси с твёрдыми частицами, фракцией песка и пластовыми водами. При использовании традиционных насосных установок возникает необходимость в разделении этих продуктов для дальнейшего перекачивания нефти. Применение мультифазных насосов позволяет избежать данной проблемы. Такие насосы могут выпускаться в вертикальном и горизонтальном исполнении, а также в виде мобильной системы или стационарного устройства.

Струйные насосы

Струйный насос — устройство для нагнетания (инжектор) или отсасывания (эжектор) жидких или газообразных веществ, транспортирования гидросмесей (гидроэлеватор), действие которого основано на увлечении нагнетаемого (откачиваемого) вещества струёй жидкости, пара или газа (соответственно различают жидкоструйные, пароструйные и газоструйные насосы).

Струйные насосы делятся на жидкостноструйные и эрлифты (аэрлифты).

Принцип действия водоструйного насоса или гидроэлеватора основан на передаче кинетической энергии рабочей жидкостью перекачиваемой жидкости. Рабочая жидкость обладает большим запасом кинетической энергии по сравнению с запасом энергии перекачиваемой жидкости. Достоинство гидроэлеваторов — простота устройства, небольшие габариты, надёжность работы; недостатки — низкий КПД и затраты большого количества вспомогательной воды под давлением.

Гидроэлеватор применяется, если необходимо поднять воду из колодца или скважины с глубины более, чем 8 м, но нет возможности применить погружной насос. В этом случае насос, установленный на поверхности, направляет часть выкачиваемой воды в водоструйный насос, расположенный в глубине скважины. На поверхность поднимается большее количество воды, чем было использовано. Таким образом, вода играет роль промежуточного энергоносителя и рабочего агента.

Из-за падения КПД с ростом глубины, такой насос не применяется для глубин более 16 м.

Эрлифты. Для подачи жидкости из глубинных скважин нашли применения пневматические подъёмники или эрлифты; они также удобны для подачи кислот и других химических жидкостей и смесей жидкостей с твёрдыми частицами (пульпы). Принцип работы заключается в том, что в водоподъёмную трубу, заключённую в обсадной трубе, через форсунку подается сжатый воздух от компрессора, в трубе при этом образуется смесь воздуха и воды. Образовавшаяся в трубе эмульсия (смесь жидкости и пузырьков) будет подниматься благодаря разности удельных масс эмульсии и жидкости.

Пластинчатые насосы

Пластинато-роторные насосы относятся к категории форвакуумных механических вакуумных насосов объемного действия с масляным уплотнением сопрягаемых деталей.

По конструкции пластинчато-роторные насосы разделяются на две категории:

одноступенчатые пластинчато-роторные насосы
двухступенчатые пластинчато-роторные насосы

Пластинчато-роторные насосы - одни из самых универсальных и, как следствие, наиболее распространенных.

Предназначены для откачки воздуха, других газов паров и парогазовых смесей, предварительно очищенных от капельной влаги и механических загрязнений, от атмосферного давления до предельного остаточного. Предельное остаточное давление зависит от конструкции пластинчато-роторного вакуумного насоса, используемого вакуумного масла и других факторов. Существуют также пластинчато-роторные насосы, предназначенные для специальных применений (для продолжительной работы при давлениях, близких к атмосферному; герметичные и другие). Пластинчато-роторные насосы широко используются в различных отраслях промышленности, техники и научных исследований для получения низкого и среднего вакуума как как самостоятельно, так и в качестве насосов предварительного разрежения при работе с высоковакуумными насосами.