Канатная насосная штанга в месте интенсивного набора кривизны бокового ствола скважины

Канатная штанга, передающая возвратно-поступательное движение и продольное усилие от поверхностного привода к рабочему органу скважинного штангового насоса, состоит из тела штанги и головки штанги с соединительной резьбой. При этом в качестве тела штанги используется канат закрытой конструкции с Z, X и О-образными проволоками, а в качестве головки штанги используется заделка, обеспечивающая равномерное нагружение всех проволок каната. Кроме того, канатная насосная штанга может быть выполнена с возможностью передачи вращательного движения от поверхностного привода к рабочему органу скважинного насоса, при этом заделки снабжены узлом, предотвращающем проворот каната в заделке [8].

На (Рисунок 5. 1. 1.) показан общий вид канатной насосной штанги, на (Рисунок 5. 1. 2.) - сечение А-А тела штанги, на (Рисунок 5. 1. 3.) канатная насосная штанга для передачи вращательного движения.

Канатная насосная штанга состоит из каната 1 закрытой конструкции с Z-образными 4, X-образными 5 и О-образными 6 проволоками, а также заделок 2, обеспечивающих равномерное нагружение всех проволок каната. На конце заделок имеется резьба 3, обеспечивающая соединение с насосом, полированным штоком или с обычной колонной штанг [8].

При использовании каната для передачи вращательного движения от поверхностного привода к рабочему органу скважинного насоса заделки 2 снабжены узлом 7, предотвращающим проворот каната в заделке.

Длина каната 1 может быть различной, канатная насосная штанга может быть установлена только в месте интенсивного набора кривизны скважины (в месте перехода в боковой ствол скважины), а может соединять полированный шток с плунжером штангового насоса или в случае использования канатных штанг для передачи вращательного движения - с винтом штангового винтового насоса [8].

Прилегание каната к обсадной трубе в месте изгиба скважины происходит по большей поверхности, чем бы это было в случае использования обычных штанг. Большая поверхность взаимодействия каната с колонной насосно-компрессорных труб соответственно обеспечивает более равномерный износ и каната, и колонны труб [8].

При эксплуатации наклонно-направленных скважин, и скважин с боковыми стволами канатная насосная штанга существенно снижает вероятность обрыва штанг, обеспечивая при этом повышение эффективности эксплуатации скважины.

Z, X и О-образные проволоки обеспечивают более высокую прочность закрытой конструкции каната по сравнению с обычным изготовлением каната. Заделка, выполненная по концам каната, обеспечивает равномерное нагружение всех проволок каната. А заделка, снабженная узлом, предотвращающем проворот каната в заделке, позволяет передавать вращательное движение от наземного привода к рабочему органу скважинного насоса [8].

Рисунок 5. 1. 1. –Канатная насосная штанга:

1 – канат (закрытой конструкции); 2 – заделка; 3 – резьба.

В первом варианте выполнения (Рисунок 5. 1. 3.) заделка канатной насосной штанги состоит из корпуса 13, в верхней части которого установлена зажимная гайка 17. Внутри корпуса 13 установлена первая коническая втулка 8 с клиновыми вкладышами 9, служащими для удержания каната 1. Ниже первой конической втулки 8 установлена вторая коническая втулка 15, внутри которой с помощью стальных клиньев 12 заделан конец каната 1. Бандаж 10 служит для предотвращения преждевременного раскручивания и распушения проволок каната 1. В нижней части корпуса установлена втулка 14 с внутренней резьбой, в которую вкручена стопорная гайка 11. Втулка 14 служит также для соединения заделки с плунжером штангового насоса [8].

Рисунок 5. 1. 2. –Сечение А-А тела штанги:

4 - Z-образными; 5 - X-образными; 6 - О-образными проволоки

Рисунок 5. 1. 3. –Канатная насосная штанга для передачи вращательного движения:

1 – канат (закрытой конструкции); 2 – заделка; 3 – резьба; 7 – узел предотвращающий поворот каната

Заделка канатной насосной штанги по второму варианту выполнения (Рисунок 5. 1. 4.) отличается от заделки по первому варианту выполнения тем, что в верхней части корпуса 13 вместо зажимной гайки 17 установлено упорное кольцо 18, закрепленное в корпусе срезными винтами 19.

Рисунок 5. 1. 3. – Заделка канатной насосной штанги:

1 – канат; 8 – 1-ая коническая втулка; 9 – клиновые вкладыши; 10 – бандаж; 11 – стопорная гайка; 12 – стальные клинья; 13 – корпус; 14 – втулка; 15 – 2-ая коническая втулка; 17 – зажимная гайка

Заделка канатной насосной штанги по третьему варианту выполнения (Рисунок 5. 1. 5. а, б) отличается от заделки по первому варианту выполнения тем, что для исключения проворачивания второй конической втулки 15 в корпусе 13 выполнены пазы 20. При этом сама вторая коническая втулка 15, в которой заделывается конец каната 1, имеет наружные шлицы 21, входящие в зацепление с пазами 20 в корпусе 13 и воспринимающие крутящий момент. Для предотвращения проворота каната в конической втулке коническая поверхность втулки имеет углубленные пазы 22, в которые при распушении конца каната входят его проволоки.

Рисунок 5. 1. 4. – Заделка канатной насосной штанги:

1 – канат; 8 – 1-ая коническая втулка; 9 – клиновые вкладыши; 10 – бандаж; 11 – стопорная гайка; 12 – стальные клинья; 13 – корпус; 14 – втулка; 15 – 2-ая коническая втулка; 18 – упорное кольцо; 19 – срезные винты

Рисунок 5. 1. 5. а – Заделка канатной насосной штанги:

1 – канат; 8 – 1-ая коническая втулка; 9 – клиновые вкладыши; 10 – бандаж; 11 – стопорная гайка; 12 – стальные клинья; 13 – корпус; 14 – втулка; 15 – 2-ая коническая втулка; 17 – зажимная гайка

Рисунок 5. 1. 5. б – сечение Б-БЗаделки канатной насосной штанги:

20 – пазы; 21 – шлицы; 22 – пазы

Заделка канатной насосной штанги работает следующим образом. На отрезанный конец каната 1 с бандажом 10 надевается зажимная гайка 17, первая коническая втулка 8 и вторая коническая втулка 15. Конец каната 1 заделывается во второй конической втулке 15 с помощью стальных клиньев 12, которые забиваются в зазоры между проволоками в торец каната. В коническую втулку 8 вставляются клиновые вкладыши 9. Закрепленный в первой и второй конических втулках 8 и 15 конец каната вставляется в корпус 13, при этом зажимная гайка 17 ввинчивается в верхнюю часть корпуса 13. В нижнюю часть корпуса 13 вкручивается втулка 14, внутрь которой вворачивается стопорная гайка 11. При нагружении каната 1 вторая коническая втулка 15 давит на клиновые вкладыши 9, которые, перемещаясь в первой конической втулке 8, обжимают тело каната. Таким образом удерживают его. Первая коническая втулка 8 удерживается в корпусе 13 зажимной гайкой 17. Стопорная гайка 11 предотвращает вылезание стальных клиньев 12 из распушенного во второй конической втулке 15 конца каната 1.

5. 2. Насос типа 2СП44/18

Рисунок 5. 2. 1. а – Дифференциальный насос 2СП

Так как в месте интенсивного набора кривизны будут происходить трения штанг об НКТ, которые в свою очередь будут вызывать зависания плунжера (не будет происходить полное нагнетание пластового флюида, что снизит энергоэффективность). Предлагается использование дифференциального насоса типа: 2СП (Рисунок 5. 2. 1. а), который обладает и рядом других преимуществ по сравнению с насосами обычного исполнения Д1.

· всасывающий клапан с увеличенным проходным сечением открывается и закрывается принудительно от штока за счет трения механического уплотнения НСБ32;

· отсутствует специальное сливное устройство, слив жидкости осуществляется через отверстие диаметром 32 мм, когда шток поднят вверх, что позволяет производить прямую и обратную промывку скважины без подъема насоса на поверхность;

· меньше длина (4,0 м вместо 10,1 м), масса (73 кг вместо 140 кг) и, следовательно, меньшая стоимость;

· возможность работы в наклонных скважинах;

· простота изготовления, эксплуатации и ремонта.

Рисунок 5. 2. 1 б – Насос 2СП44/18:

1 – цилиндр; 2 – поршень 2СПхх; 3 – шток; 4 – клапан приемный; 5 – фильтр; 6 – муфта НСБхх; 7 – плунжер; 8 – патрубок НКТ

В насосе 2СП44/18 (Рисунок 5. 2. 1 б) используется только один цилиндр 1, в котором перемещается поршень 2 (2СП44) со штоком 5 диаметром 32 мм. В месте выхода штока из цилиндра установлено механическое уплотнение 3 (НСБ18), размещенное в тарелке приемного клапана 4.

Проанализировав все скважинное и наземное оборудование (существующее на данной момент) пришел к выводу: в качестве привода будет использован балансирный станок качалка. В месте интенсивного искривления (боковой зарезки) будет установлена канатная штанга. В качестве насоса будет использован дифференциальный насос типа: 2СП.

Дата добавления: 2015-08-05