Разновидности насосов для перекачивания нефти. Особенности применения и описание нефтяных насосов

Общее описание

Данные агрегаты предназначены для работы с нефтью и нефтепродуктами: мазутом, сжиженными углеродными газами, водой с примесями, жидкостями высокого уровня вязкости и т.п. Такие насосы обеспечивают надежность и безопасность работ, а также эффективность процесса перекачивания.

Нефтяные насосные установки отличает от прочих агрегатов способность функционировать в особых условиях эксплуатации. Так, в процессе нефтепереработки на узлы и прочие элементы насоса оказывают воздействие такие вещества как углеводороды, а также широкий диапазон рабочих давлений и температур. Одним из специфических факторов работы данных агрегатов является высокий уровень вязкости перекачиваемого вещества (нефть до 2000 сСт).

Такие насосные установки производятся в различных климатических исполнениях, так как работают при самых разных погодных условиях (начиная от Северного моря и заканчивая ОАЭ, а также пустынями США).

Нефтяной насос должен быть достаточно мощным, так как в процессе перекачки и переработки нефти, агрегат поднимает ее со значительных глубин нефтяных скважин. На эксплуатационные характеристики скважин, в значительной степени, влияет вид энергии, который используется нефтяных оборудованием. Поэтому, определенный тип привода насосной установки, устанавливается с учетом условий эксплуатации.

Так, нефтяной насос может быть оснащен следующими типами приводов :

механическим;
электрическим;
гидравлическим;
пневматическим;
термическим.

Электрический привод, при условии наличия электропитания, наиболее удобен и дает наиболее широкий диапазон характеристик в процессе перекачки нефти. В условиях, когда электропитание недоступно, нефтяные насосы могут оснащаться газотурбинными двигателями либо двигателями внутреннего сгорания. Пневматические приводы устанавливаются на центробежные нефтяные насосы в случаях, когда есть возможность использовать энергию природного газа (высокого давления), либо энергию попутного газа, что значительно повышает уровень рентабельности насосной установки.

Перекачиваемые жидкости. Примеры

Нефтяные насосы перекачивают нефть, нефтепродукты, нефтегазовые эмульсии, сжиженные газы, а также прочие вещества, которые обладают схожими характеристиками, неагрессивные жидкие среды, осадки.

Примеры нефтяных насосов для:

На нефтедобывающих площадках насосные установки нагнетают промывочную жидкость в процессе бурения скважин, жидкость при промывочных работах во время капремонта, жидкие среды в пласт, обеспечивая интенсивность нефтедобычи. Кроме того, нефтяные насосы перекачивают разнообразные жидкие среды, которые не являются агрессивными (в том числе обводненную нефть).

Конструктивные особенности и типы:

К общим конструктивным особенностям всех нефтяных насосных установок, в первую очередь следует отнести:

гидравлическая часть насосного агрегата;
специфические материалы, которые обеспечивают возможность установки нефтяного насоса на открытых площадках вне помещения;
торцевое уплотнение;
защита электродвигателей от взрывов.

Нефтяная насосная установка с приводом монтируется на едином фундаменте. Торцевое уплотнение с системами промывки и подачи жидкости устанавливается между валом и корпусом насоса. Проточная часть агрегата выполняется из стали (углеродистой/хромистой/никельсодержащей).

Нефтяные насосные установки делятся на два основных вида: винтовые и центробежные.

Нефтяные винтовые насосные установки способны функционировать в более суровых условиях эксплуатации, чем центробежные. В связи с тем, что винтовые агрегаты перекачивают жидкости без контакта винтов, они способны работать с загрязненными веществами (сырая нефть, пульпа, шлам, рассол и т.п.), а также с веществами с высоким уровнем плотности.

Нефтяные винтовые насосы бывают одновинтовыми и двухвинтовыми, оба вида демонстрируют хорошую самовсасывающую способность, при этом создавая высокий уровень напора (более 100 метров) и давления (более 10 атм.).

Двухвинтовые насосы данного вида отлично справляются с вязкими жидкостями (битум, мазут, гудрон, нефтешлам и т.п.) даже в условиях изменения температуры окружающей среды. Так, данные агрегаты могут работать с веществами, температура которых составляет +450 °С, при этом нижний предел температуры окружающей среды может доходить до -60 °С. Двухвинтовые мультифазные насосы способны работать с загазованными жидкостями (уровень содержания до 90%).

Нефтяные винтовые насосы применяются также при разгрузке цистерн (автомобильных и железнодорожных), емкостей с кислотами, т.е. выполняют задачи, которые не могут выполнить нефтяные центробежные насосы.

Выделяют следующие виды нефтяных центробежных насосных установок:

Консольные насосы могут быть оснащены упругой/жесткой муфтой. Существуют модификации без муфты. Такие насосы монтируются горизонтально/вертикально на лапах либо по центральной оси. Температура перекачиваемого вещества составляет не более 400°С.

Консольный одноступенчатый нефтяной насос оснащен рабочими колесами одностороннего хода. Данные агрегаты используются в процессе перекачки нефти, а также жидкостей с высокими температурами (до 200

Двухопорные насосные установки бывают одноступенчатыми/двухступенчатыми/многоступенчатыми. Существуют модификации однокорпусные/двухкорпусные, а также одностороннего и двухстороннего всасывания. Температура перекачиваемого вещества составляет не более 200 С.
Вертикальные полупогружные (или подвесные) насосы изготавливаются в однокорпусной или двухкорпусной модификации, с раздельным сливом или сливом, который осуществляется через колонну. Кроме того, такие агрегаты могут быть оснащены направляющим аппаратом или спиральным отводом.

Разделение типов центробежных нефтяных насосов, стандарт API 610

Согласно уровню температуры перекачиваемой жидкости, нефтяные насосы можно разделить на следующие типы:

для перекачки жидкостей при температуре 80°С (нефтяные полупогружные, нефтяные магистральные горизонтальные многоступенчатые секционные чугунные насосы, оснащенные рабочими колесами одностороннего входа, а также нефтяные горизонтальные одноступенчатые стальные насосы);
для перекачки жидкостей при температуре 200°С (нефтяные консольные чугунные насосы, а также нефтяные горизонтальные многоступенчатые чугунные насосы);
для перекачки жидкостей при температуре 400°С (нефтяные консольные стальные насосы, оснащенные рабочими колеса одностороннего/двустороннего действия).

В зависимости от уровня температуры перекачиваемого вещества, нефтяные насосы оснащаются одинарными уплотнениями (для уровня температуры не более 200°С) и двойными торцевыми уплотнениями (для уровня температуры не более 400°С).

В соответствии с областью применения насосных установок, агрегаты делятся на насосы, использующиеся в процессе добычи и транспортировке нефти, а также насосы, использующиеся в процессе подготовки и переработки нефти.

К первой группе относятся агрегаты, подающие нефть на автоматизированные групповые замерные установки, на центральный пункт сбора, в резервуары товарной нефти, на головную станцию магистрального нефтепровода, а также насосы, перекачивающие нефть на нефтеперерабатывающих заводах и агрегаты для дожимной станции. Вторая группа включает агрегаты для подачи нефти на сепараторы, центрифуги, теплообменники, в печь и колонны.

Технические характеристики центробежных нефтяных насосов

Основные детали нефтяного герметичного центробежного насоса

1.Корпус насоса
2.Рабочее колесо (закрытого типа)
3.Подшипник
4.Уплотнительный стакан
5.внутренний магнит
6.Внешний магнит
7.Защитный кожух
8.Вторичный кожух
9.Несущая рама
10.Масляное уплотнение
11.Датчик температуры

Основные детали насоса для перекачки нефтепродуктов (типа BB3) по стандарту API 610 10-е издание

Конструкция насосов:

1.корпус насоса
2.снижающая давление втулка
3.рубашка рабочего колеса
4.рабочее колесо с диффузором первой ступени
5.балансировочная диафрагма
6.крепежные шпильки
7.щелеве уплотнение диффузора
8.опорный болт
9.вал
10.уплотнение упорного болта
11.патрубок

Основные детали насоса для перекачки нефти

Конструкция насосов

1.корпус насоса
2.сменное кольцо
3.опора насоса
4.рабочее колесо
5.уплотнительный комплекс
6.уплотнение масляной камеры
7.вал
8.подшипники
9.Оребрение
10.корпус подшипников

Область применения

Нефтяные насосные агрегаты применяются в первую очередь в нефтехимических и нефтеперерабатывающих производствах. Помимо этого, насосы данного типа работают и в других областях, где осуществляется процесс перекачки нефти и нефтепродуктов, сжиженного углеводородного газа, а также других веществ, которые имеют сходные физические свойства с перечисленными веществами (показатель вязкости, веса, уровень коррозийного воздействия на материалы элементов насоса и т.п.).

Насосы, изготавливаемые в различных климатических исполнениях и различных категорий, предназначены для работы вне помещений и в помещениях, где по условиям работы возможно образование взрывоопасных газов, паров или смеси пыли с воздухом, и относящихся к различным категориям взрывоопасности.

Таким образом, нефтяные насосные установки работают:

На предприятиях нефтегазодобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности;
В составе систем подачи топлива ТЭЦ;
Крупных котельных и газонаполнительных станциях;
На прочих предприятиях, которые занимаются распределением или использованием нефтепродуктов во взрывоопасных условиях.
Перекачка нефтепродуктов различного вида
Магистральная перекачка сырой нефти
Перекачка товарной нефти
Перекачка газового конденсата
Перекачка сжиженных газов
Перекачка горячей воды на энергетических объектах
Инжекция воды в пласт в системах ППД
Перекачка химических реагентов
Перекачка кислот и солевых растворов
Перекачка взрывопожароопасных сред
Закачка химических реагентов в пласт для лучшей отдачи нефти
Перекачка различных химических сред на нефтегазовых объектах
Перекачка питательной воды в системах парового отопления
В бустерных системах
В системах генерации давления

Нефтяной насос – один из наиболее сложных типов оборудования в нефтяной промышленности в отношении эксплуатации и ремонта. Как известно, нормальное функционирование оборудования зависит не только от правильного выбора устройства, но и от выполнения правил эксплуатации и условий работы.

Агрегаты для нефтегазовой промышленности могут перекачивать нефть, нефтепродукты, воду, щелочи, сниженные газы, кислоты и функционируют в больших диапазонах напора, температуры и производительности.

1 Описание насосов нефтяных

Насосы для нефтяной промышленности должны обладать высокой мощностью, ведь перекачиваемый материал устройство должно добывать из значительной глубины нефтяной скважины. На характеристики скважин влияет тип энергии, который используется насосом для нефти. Поэтому, устанавливают определенный тип привода в механизме, в зависимости от условий эксплуатации.

Насосы для нефтепродуктов оборудуют следующими типами приводов:

гидравлический;
электрический;
механический;
пневматический;
термический.

Электронасос с электрическим приводом, при наличии электроэнергии, самый удобный и может дать больший диапазон характеристик в тот момент, когда происходит откачка нефти.

Когда же электросеть недоступна, насосы для перекачки нефти оснащают газотурбинными двигателями, или двигателями внутреннего сгорания. На центробежные насосы устанавливают пневматические приводы в случаях, когда можно использовать в качестве питания энергию высокого давления (природный газ), либо энергию газа попутного, что весьма поднимает уровень рентабельности насоса для перекачки нефтепродуктов.

1.1 Виды нефтяных насосов

Насосное оборудование делится на два основных типа: винтовые и центробежные.

1.2 Винтовые

Винтовые насосы для добычи нефти могут работать в более сложных условиях, чем центробежные. Так как винтовые устройства перекачивают рабочую среду без контакта винтов, они могут работать с загрязненными жидкостями (пульпа, сырая нефть и т.д.), а еще с жидкостью с высокой плотностью.

Винтовой самовсасывающий агрегат бывает в двух исполнениях: одновинтовым и двухвинтовым. Двухвинтовой прибор хорошо справляется с вязкими материалами температурой от -60 до +450˚С.

1.3 Центробежные

Нефтяные центробежные насосы бывают следующих видов:

консольные устройства, которые оснащены жесткой или упругой муфтой;
двухопорные механизмы, что разделяются на: одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые;
вертикальные полупогружные.

Насосные приборы также разделяют по уровню температуры перекачиваемой среды:

t 80˚С – полупогружные, магистральные многоступенчатые устройства, которые имеют рабочее колесо одностороннего входа;
t 200˚С – консольные и горизонтальные многоступенчатые чугунные агрегаты;
t 400˚С – консольные стальные механизмы, которые оборудованы рабочим колесом одностороннего или двустороннего действия.

Зависимо от температуры перекачиваемой жидкости, насосное оборудование оснащают уплотнителями: одинарные для t не более 200˚С, двойные торцевые для t не более 400˚С.

Нефтяные приборы также разделяют по области применения: для добычи и перемещения нефти и те, которые применяют в процессе подготовки и переработки нефтепродукта.

К первой группе относят механизмы, которые подают жидкость на групповое замерное оборудование, на центральный пункт сбора, а еще устройства, которые перекачивают нефть внутри помещения (производство нефтепродуктов — нефтеперерабатывающий завод). Во вторую группу входят устройства для подачи нефти в центрифуги, теплообменники, сепараторы.

1.4 Погружной насос для нефтепродуктов

Погружные нефтяные устройства разделяют на следующие виды, в зависимости от способа работы силовой установки:

Бесштанговые, когда силовая установка находится внутри прибора и заставляет работать механизм, отвечающий за извлечение жидкости на поверхность.
Штанговые насосы — механизм, что выталкивает рабочую среду на поверхность при помощи электромотора, который находится наверху, в движение такой механизм приводит штанга. Штанговые глубинные агрегаты применяют, в основном, как механизм, добывающий нефть или минералы.

Скважинный механизм для перекачки нефти отличается от водяного техническими характеристиками и мощностью добычи ископаемого на поверхность:

у нефти немалая плотность, поэтому увеличивается давление на лопасти;
вязкость жидкости имеет большое сопротивление, поэтому используют, в основном, штанговые механизмы;
нефть добывают с помощью сложной системы с несколькими нагнетательными агрегатами;
приводы штангового прибора обеспечивают внутренние механизмы передачей вращательной энергии, которые выталкивают жидкость наверх;
такой привод называют «станок качалка», именно он является основным инструментом для добывания нефти;
устанавливается качалка на подготовленный фундамент и состоит из таких частей: стойка, платформа и станция управления.

2 Нефтяная качалка

Добыча нефти происходит при помощи глубинных механизмов, основой которых является станок-качалка. Это один из видов наземного приводного устройства, управляют которым операторы при эксплуатации скважин.

Самый распространенный привод штангового агрегата используют для свайной разработки месторождений. При помощи такого устройства можно добывать нефтепродукты в условиях вечной мерзлоты. Пользуются популярностью нефтяной и газовый механизмы в виде станков-качалок с одноплечными балансирами. Такое оборудование применяют в качестве индивидуального привода в условиях добычи нефти.

Принцип работы агрегата сравним с функцией шприца, которая обеспечивается штанговым прибором. Качалку оснащают колоннами из компрессионных труб, по которым осуществляется добывание и передача нефтяной жидкости.

Одной из важных характеристик станка-качалки является мощность двигателя. Типовый нефтяной агрегат делает свою работу при условии подачи усилия в 25 кВт. Более расширенный анализ характеристик предусматривает учет вида ремня, особенности тормозной системы и диаметр шкивов.

При выборе устройства, стоит обратить внимание и на габаритные размеры, которые играют важную роль при установке определенного станка в конкретных условиях. Типовый насос может обладать длиной в 7 м, а шириной – до 2,5 м, при этом вес механизма обычно больше 10 кг.

2.1 Струйные насосы для добычи нефти

Струйные устройства используют для всасывания, нагнетания жидких материалов, для охлаждения или нагревания с помощью смешивания с другими жидкостями, газами или парами.

Такие механизмы относятся к динамическим насосам трения, у которых нет вращающихся частей, а поток жидкости перемещается за счет трения, которое появляется между ним и рабочим потоком жидкости. Рабочая жидкость подводится к устройству снаружи и обязана иметь достаточно энергии, чтобы обеспечить перекачку нефти с необходимыми параметрами.

Струйный агрегат соединяют с насосно-компрессорным трубопроводом и вместе с генератором, спецфильтром и паркером опускают в необходимое место (заданная глубина скважины). Нефть под давлением перекачивается по НКТ.

С помощью каналов в спецмуфте и кольцевого зазора между корпусом и внутренней частью инжектора нефть оказывается в окнах делителя. Часть потока рабочей среды направляется через сопло в камеру смешения, взаимодействуя с пассивной нефтью приемной камеры.

2.2 Струйный насос (видео)

Cтраница 1

Нефтяные насосы (табл. 26.6) предназначены для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (плотность, вязкость и др.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов.

Нефтяные насосы имеют торцовые уплотнения. Все детали торцовых уплотнений изготовлены из нержавеющих материалов, причем пара трущихся поверхностей скольжения выполнена из высоколегированной хромистой стали и графита. Несмотря на высокую окружную скорость на поверхности скольжения (и 25 м / с), уплотнения соответствуют эксплуатационным условиям. Валы, изготовленные из высококачественной стали, защищены втулками из хромистой стали. Лабиринтные дроссельные втулки, расположенные между ро-лостью насоса и концевым уплотнением, изготовлены из нержавеющего материала. Корпус насоса имеет осевой разъем. Это дает возможность при снятой крышке легко проникнуть внутрь насоса. Корпуса подшипников также выполнены разъемными, что позволяет извлечь ротор насоса без демонтажа подводящего и напорного трубопроводов.

Нефтяные насосы, nor дающие топливо к форсункам в двигателях НД-22 и НД-40-2, конструктивно отличаются один от другого.

Основные нефтяные насосы и электродвигатели к ним на БКНС устанавливают под общим укрытием. Их устанавливают отдельно от насосов, за газонепроницаемой стеной, аналогично тому, как это делают в насосных традиционного исполнения. Приточные вентиляторы, служащие для создания избыточного давления в помещении электродвигателей и подачи свежего воздуха в помещение насосов, располагают в отдельном блок-боксе подпорных и приточных вентиляторов. Вытяжные вентиляторы, удаляющие загрязненный воздух из помещения насосной, располагаются снаружи у торца помещения насосов и электродвигателей с общим укрытием. Обогрев помещений насосов и электродвигателей осуществляется электрокалориферами мощностью по 160 кВт, установленными в блок-боксе подпорных вентиляторов. Подача нагретого воздуха от калориферов осуществляется вентиляторами подпора и подачи свежего воздуха.

Нефтяные насосы типоразмеров QG 300 / 2 / 100 и NG 300 / 450 / 100 имеют одинаковые подшипники и корпуса подшипников. Для эксплуатации под открытым небом корпуса подшипников выполняют в закрытом исполнении. Таким образом, насос полностью изолирован от окружающей среды. Преимуществом является и то, что оба типоразмера можно комплектовать одинаковыми электродвигателями. Описанные конструкции насосов легко можно обеспечить запасными частями. Эти насосы отлично выдержали испытание на нефтепроводе Дружба. Из 4500 км трассы нефтепровода приблизительно 3000 км оснащены насосами производства ГДР. Насосы хорошо себя показали и в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Для нефтяных насосов обязательна их эксплуатация только с электродвигателями во взрывозащищенном исполнении. Допускается применение электродвигателей в обычном исполнении с установкой их в отдельном помещении через разделительную стенку.

Основные перекачивающие нефтяные насосы имеют электродвигатели типа АТД-1600 мощностью 1600 кет, продуваемые, с замкнутым циклом вентиляции, снабженные двумя воздухоохладителями, установленными в верхней части корпуса статора. Охлаждающей средой для воздуха служит вода, циркулирующая по трубам. Вода и воздух движутся противотоком. Необходимая циркуляция воздуха в корпусе электродвигателя создается специальным вентилятором.

При конструировании нефтяных насосов особое внимание должно уделяться методам снижения щелевых утечек, так как большинство нефтяных насосов относится к насосам низкой удельной быстроходности, для которых лотери на утечки являются чувствительным фактором.

Детали уплотнений нефтяных насосов должны выполняться из материалов, не дающих ценообразования.

Приведенный ряд нефтяных насосов применяется для перекачки жидкостей в интервале температур от - 80 до 400 С.

Отличительной особенностью нефтяных насосов является применение механических торцовых концевых уплотнений, В насосах обычно предусмотрена возможность замены торцовых уплотнений сальниковыми. В горячих насосах имеются камеры для интенсивного охлаждения уплотнений. Для повышения всасывающей способности рабочее колесо первой ступени выполняют с двусторонним входом.

Освоение производства отечественных нефтяных насосов с самого начала велось на базе параметрических рядов, которые устанавливают то минимальное число типоразмеров насосов одинакового назначения, которое необходимо для покрытия заданного диапазона значений подач и напоров. Производство нефтяных насосов по своему характеру является мелкосерийным, при этом наибольший годовой выпуск насосов одной марки не превышает 150 - 200 шт. Большинство насосов выпускалось в течение 5 - 10 лет без существенной модернизации и нуждалось в моральном обновлении. Кроме того, 15 - 20-летний опыт изготовления и эксплуатации обширного парка насосов на нефтеперерабатывающих заводах показал, что насосы имеют излишнее многообразие конструкций при низком уровне унификации узлов и деталей в пределах всего ряда насосов.

Добывать нефть начали примерно 7000 лет назад. Первые нефтяные промыслы были открыты археологами по берегам Нила и Евфрат и датированы примерно 5000-ым годом до нашей эры. Уже тогда ее применяли в качестве топлива, а ее производные для строительства дорог и бальзамирования усопших.

В современной истории первые упоминания о нефти можно встретить во времена Бориса Годунова, и называлась тогда нефть «густа», т.е. горючая вода. Но, до второй половины 19-го века ее добывали только в глубоких колодцах. Когда же доказали, что из нефти можно делать керосин для освещения, стали разрабатываться методы , используя для добычи нефти насосы.

1 Виды нефтяных насосов

Среди современных способов добычи и переработки нефти можно выделить несколько основных видов насосов для перекачки нефтепродуктов:

эрлифт;
газлифт;
УЭЦН – установки электроцентробежных насосов;
УЭВН – насосов;
ШСН – установки штанговых скважинных нососов.

1.1 Эрлифт

1.2 Газлифт

В отличие от эрлифта, в газлифт закачивают не воздух, а газ, поэтому, это так называемый самовсасывающий газовый насос. Дальнейший принцип действия тот же: по трубе газ накачивается в башмак, смешивается с нефтью, и поднимается вверх на разнице образованного давления.

Достоинство газлифта: гораздо больший по сравнению с эрлифтом КПД. Недостаток: обязательные установки для подогрева нагнетаемого газа (ППГ-1), чтобы избежать проблем и избыточным гидратообразованием.

1.3 УЭЦН

Центробежные насосы для нефтяной промышленности по своей конструкции практически ничем не отличаются от обычной центробежной техники. Откачка нефти и откачка воды происходят по одинаковым принципам.

Погружные нефтяные центробежные насосы – это так называемые ПЦЭН, которые представляют из себя многоступенчатую (до 120 ступеней в 1-ом блоке) технику, с двигателями специальной погружной модификации.

Погружной насос для нефтепродуктов можно достраивать до 400 ступеней. Глубинные нефтяные насосы для нефтепродуктов состоят из:

центробежного аппарата;
узла гидрозащиты;
погружного электродвигателя;
компенсатора.

Вариация УПЦЭН – это установки с меньшим количеством металлических деталей, по сравнению с ПЦЭН, но с большей производительностью. УПЦЭН может перекачивать до 114 тонн в сутки.

Маркировка условных обозначений аппаратов УЭЦН М(К)/5А/250/1000 означает, что это:

установка, на которой стоит центробежный электронасос;
модульный;
коррозийностойкий;
5А – это характеристика поперечных габаритов обсадной колонны;
нефтяной насос справляется с подачей 250 кубических метров в сутки;
и напором в 1000 метров.

1.4 УЭВН

Винтовые насосы для добычи нефти бывают двух видов: ЭВН и ВНО.

ЭВН входит в состав установки, которая состоит из станции управления и трансформатора, которые располагаются на поверхности. Добывающий скважинный погружной аппарат, оснащенный асинхронным маслонаполненным двигателем, может добывать пластовую жидкость повышенной вязкости.

ВНО входит в состав установки которая состоит из станции управления и электрического привода. В нефтяной промышленности его используют для труб, у которых внутренний диаметр не менее 121,7 мм.

Главной особенностью винтовых нефтяных насосов является так называемый червячный винт. Винт вращается в резиновой обойме, полости заполняются жидкостью и она проходит вверх вдоль оси винта. Причем, второй отличительной особенностью этих установок стало вдвое сниженное количество оборотов вращения двигателя (в сравнении с ПЦЭН).

1.5 ШСН

Штанговые насосы для нефтегазовой промышленности – это комплексы из наземных и подземных установок . Подземное оборудование – это сам штанговый напорный аппарат с неподвижным всасывающим клапаном в нижнем торце цилиндра и подвижным клапаном для нагнетания в верху плунжерного поршня, трубопроводы, штанга и защитные якоря или хвостовики.

Наземная аппаратура этого комплекса – это так называемый станок-качалка. Качалка состоит из закрепленных на одной раме в бетонном фундаменте, пирамиды, редуктора и электродвигателя. На пирамиде закреплен балансир, который качается на поперечнике, соединен с кривошипом и размещен по обе стороны от редуктора. Балансир и кривошип удерживаются в нужном положении тормозным аппаратом, а вся установка уравновешивается противовесами.

Есть разные модели качалок – одноплечие и двуплечие. Разделение происходит по типу установленного на них балансира. Глубина, которую способны освоить качалки – от 30-ти метров до 3, а иногда и 5 км.

1.6 Как работает ШГН? (видео)

2 Магистральные насосы для перекачки нефти

Нефтеперерабатывающий промышленный комплекс включает в себя не только добычу и переработку, но и транспортировку нефтепродуктов. При этом перекачиваемый продукт может быть разной степени вязкости и температуры.

Магистральная гидравлическая техника должна обеспечивать производство высокими показателями стабильной работы и надежности, давать хорошие напоры и быть максимально экономичной.

Магистральная техника бывает двух видов: спиральной одноступенчатой и многоступенчатой секционной. При этом вся она горизонтально-центробежная.

Подача, которую могут обеспечить многоступенчатые аппараты, достигает 710 кубических метров в час, одноступенчатые при этом могут предоставить подачу до 10000 кубометров в час.

Температура жидкости при работе с магистральной техникой не должна быть выше 80 °C. Некоторые конструкции могут работать с температурами до 200 °C.

Но всегда нужно ориентироваться на количество содержащихся в перекачиваемом материале примесей и на кинематическую вязкость жидкостей. Потому что какую бы технику в итоге вы не выбрали винтовую, диафрагменную, гидропоршневую, магистральную, мультифазную, пластинчатую, струйную, штанговую или винтовую – основные ее параметры будут ориентированы именно на эти два фактора: вязкость и количество примесей.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 6 минут

А А

Виды насосов для добычи нефти и их характеристики

Нефтяная индустрия является важнейшей отраслью российской промышленности. Важность это природного энергоресурса для отечественной экономики трудно переоценить. Каждый год в России добывают миллионы тонн «черного золота», и этот объем не только обеспечивает потребности внутреннего рынка, но и приносит стране значительную долю экспортных доходов.

Современное извлечение этого полезного ископаемого производится посредством скважин, пробуренных в толще горных пород. Если давления в продуктивном пласте не хватает, как правило, нефть извлекается при помощи специальных механизмов, которые позволяют поднимать сырье на поверхность, а также используются для закачивания в продуктивные пласты воды, продвижения перекачиваемой продукции по промысловым трубопроводам и так далее.

Эти механизмы называются нефтяные насосы. Насосы для добычи нефти используются для подъема нефти на поверхность, перекачивающие насосы – для обеспечения необходимого давления в магистральных и промысловых трубопроводных системах. Далее мы рассмотрим основные типы такого оборудования.

Насосы для нефти. Основные виды

Нефтяные насосы бывают следующих видов:

штанговые глубинные насосы (ШГН);
штанговые винтовые;
электроцентробежные (ЭЦН);
винтовые;
диафрагменные;
гидропоршневые;
магистральные;
мультифазные;
струйные;
пластинчатые.

Штанговые глубинные насосы для добычи нефти (ШГН)

Эти механизмы являются устройствами объемного типа. Их используют для подъема добываемого сырья из скважины путем создания так называемой депрессии (перепада давления между продуктивным пластом и забоем горной выработки). Такие насосы многие из вас видели в кинофильмах и по телевидению (знаменитые нефтяные «качалки»).

В состав штангового насоса входит блок цилиндров, плунжеры, клапана, специальные крепления, штоки, штанга, переходники и так далее. Такие насосные установки используются более, чем на половине ныне эксплуатируемых нефтяных промыслов.

Такая широкая популярность этого вида нефтяного насоса обусловлена следующими несомненными качественными и эксплуатационными характеристиками:

высокий коэффициент эффективности при эксплуатации;
легкость, удобство и простота проведения ремонтных работ;
возможность использования самых разных типов приводов;
возможность применения даже в экстремальных условиях (к примеру, в случае высокой концентрации механических примесей; повышенного содержания газов в добываемой продукции; при выкачивании сырья с высокой коррозионной агрессивностью).

Штанговые винтовые насосы для нефтедобычи

Эту разновидность штанговых установок, как правило, используют при механизированной эксплуатации добывающих скважин в случаях добычи тяжелых сортов нефтяного сырья, а также шлифовальных и тягучих флюидов.

К основным преимуществам таких установок относятся: отсутствие изолированных газов и вполне демократичная для таких агрегатов стоимость.

Электроцентробежные добывающие насосы (ЭЦН)

Несмотря на то, что количество скважин, оборудованное установками данного типа, значительно меньше по сравнению с ШГН, по объемам добываемого с помощью центробежных электронасосов сырья они намного превосходят штанговые насосы. Достаточно сказать, что на территории нашей страны при помощи ЭЦН добывают около 80-ти процентов всего российского «черного золота».

Если кратко описать это устройство, то оно представляет собой обычный насосный механизм, оборудованный электрическим приводом (разве что, в отличие от штангового, он не имеет наземной части, длинный и тонкий). ЭЦН отлично зарекомендовали себя при работе в средах, отличающихся повышенной коррозионной агрессивностью. В состав таких насосных установок входят:

погружной насосный агрегат, состоящий из самого насоса и электропривода с гидрозащитой;
кабельная линия, соединяющая электродвигатель с трансформаторной подстанцией;
станция управления и регулирования работы установки.

Погружные насосы электроцентробежного типа по сравнению с глубинными штанговыми имеют весомые преимущества, а именно:

простое наземное оборудование;
возможность производства добычи больших объемов сырья (до 15 тысяч кубометров в сутки);
возможность их применения в скважинах, глубина которых превышает 3 тысячи метров;
длительный (от 500 дней до двух-трех лет и больше) временной промежуток работы установки без проведения ремонтных работ;
возможность выполнения в скважинах необходимых исследовательских работ без необходимости поднимать насосный агрегат на поверхность;
более простые и менее трудозатратные способы удаления парафиновых отложений, образующихся на стенках НКТ (насосно-компрессорных труб).

Кроме того, электроцентробежные насосные установки можно использовать на больших глубинах и в наклонных добывающих скважинах (вплоть до скважин горизонтального типа), а также в горных выработках с высокой степенью обводненности, в средах с высоким содержанием йодо-бромистых вода, при высокой степени минерализации пластовых вод и для подъема на поверхность кислотных и соляных растворов.

Помимо этого, существуют модификации ЭЦН для одновременно-раздельной работы на нескольких продуктивных горизонтах в рамках одной скважины. В некоторых случаях такие агрегаты используются также для закачивания в нефтяной пласт минерализованной пластовой воды, в целях поддержания необходимого уровня пластового давления.

Такая насосная конструкция применяется, как правило, для добычи тяжелых и высоковязких нефтей с большим количеством механических примесей (например, песка), а также для перекачивания жидкостей с высоким уровнем вязкости.

Эта разновидность нефтяной насосной установки обладает следующими преимуществами:

Винтовые насосы

Диафрагменные нефтяные насосы

Также, как и штанговые, относятся к устройствам объемного типа. Основу конструкции такого агрегата составляет специальная диафрагма, предохраняющая добываемую продукцию от попадания в другие части насосного механизма. В состав диафрагменного насоса входит подающая нефть колонна, нагнетательный клапан, осевой канал, винтовая пружина, цилиндр, поршень, опоры, электрический кабель и так далее.

Такие насосные агрегаты, как правило, используются на промыслах, где в добываемом нефтяном сырье содержится большое количество механических примесей. К основным достоинствам этой конструкции относят простоту монтажа и последующей эксплуатации.

Насосы гидропоршневые

Они предназначены для откачки из скважины пластовой жидкости. Гидропоршневые агрегаты используются в тех случаях, когда в добываемом сырье нет примесей механического характера.

В состав данных установок входят: скважинный насос, погружной двигатель, канал, через который осуществляется подъема нефти и воды, поверхностная силовая установка и система подготовки рабочей среды. В процессе добычи с помощью таких агрегатов на нефть поверхность выходит вместе с извлекаемой водой.

Основными преимуществами гидропоршневых насосов являются:

возможность в значительной степени вносит изменения в их основные характеристики;
простота и удобство применения;
возможность без особых трудозатрат проводить подземные ремонтные работы;
их можно использовать в скважинах, имеющих наклонное направление ствола.

Магистральные нефтяные насосы

Их основное назначение – перекачивать добываемое сырьё или нефтепродукты по промысловым, техническим и магистральным трубопроводам.

Такие агрегаты способны обеспечить высокий напор для обеспечения прокачки транспортируемого сырья. Их основные отличительные характеристики – экономичность процесса эксплуатации и высокая степень надежности.

Такие установки состоят из двух основных компонентов – корпуса и системы роторов, и применяются для прокачивания нефти и нефтепродуктов по системе магистральных трубопроводов.

Использование установок такого типа позволяет:

снижать нагрузки на устье проема;
уменьшать количество используемого оборудования;
повышать эффективность использования выделяющихся газов;
повысить рентабельность эксплуатации отдаленных месторождений.

Мультифазные насосы для нефти и нефтепродуктов

Струйные нефтяные насосные установки

Являются самыми современными и перспективными установками для нефтяной отрасли промышленности. Их применение поможет вывести технологию эксплуатации нефтяных месторождений на более высокий уровень.
В состав таких установок входят: механизм подведения рабочей среды. Активное сопло, канал подвода инжектируемой жидкости, камера смещения и диффузор.

В настоящее время насосные установки такого типа обретают все большую популярность вследствие простоты своей конструкции, отсутствия в ней движущихся элементов, высокой степени прочности и надежности работы даже при экстремальных условиях эксплуатации, таких, как высокая концентрация в рабочей среде примесей механического характера, высокое содержание свободных газов в извлекаемом сырье. повышенные температуры окр4ужающей среды и агрессивность рабочей жидкости.

Струйные установки насосного типа способны обеспечить:

стабильность работы устройства;
свободу регулирования давления в забое;
оптимальное функционирование агрегата в случаях возникновения неконтролируемых изменений таких параметров, как степень обводненности, внутрипластовое давление тому подобных;
более легкий и быстрый приток добываемого сырья;
быстрый выход на оптимальный режим эксплуатации после приостановки работы скважины;
эффективное использование выделяющихся свободных газов;
предотвращение фонтанирования в затрубных областях;
процесс быстрого остывания электродвигателей погружного типа;
стабильность в устройстве токовой нагрузки;
увеличение КПД нефтедобывающей установки.