Одновинтовые насосы с поверхностным приводом для добычи нефти производства ОАО «Ливгидромаш»
Плясов В.В. Главный конструктор проекта ОАО «Ливгидромаш» |
Современное состояниеэксплуатации нефтяных месторождений России характеризуется ростом добычи нефтипри эксплуатации низко- и среднедебитных скважин с высокой вязкостьюизвлекаемых жидкостей. Традиционные способы подъема нефти центробежными иштанговыми насосами не обеспечивают требуемых результатов, поэтому должны бытьзаменены более эффективными и дешевыми, основанными на малой энерго- и металлоемкоститехнических средств.
В мировой практике впоследние годы массовое распространение получили установки скважинных винтовыхнасосов с поверхностным приводом, имеющие широкий диапазон изменения подачи инапора. Первые такие установки для отбора пластовых жидкостей из глубокихнефтяных скважин появились на нефтепромысловом рынке в 80-х годах в США, Канадеи во Франции, которые показали эффективную работу для добычи средневязкой ивысоковязкой нефти с большим содержанием механических примесей и газа (до 50%).Так, например, в Канаде из 40000 нефтяных скважин этими насосами оснащены 12000скважин. Выпускаемые различными фирмами насосы позволяют извлекать жидкость сглубины до 2000 мпри подаче от 2 до 900 м3/сутки. Простота конструкции, способностьперекачивать жидкость от маловязких до едва текущих с наличием большогосодержания механических примесей, высокая герметичность рабочих органов – всеэто стимулировало НИОКР ведущих машиностроительных фирм по совершенствованиюконструкций вышеназванных насосов, а также по созданию большого количества ихтипоразмеров с диапазоном подач от 0,5 до 1000 м3/сутки и давлениемдо 30МПа.
Технико-экономическиепредпосылки широкого применения одновинтовых насосов с поверхностным приводом сдругими механизированными способами добычи нефти:
- низкиепроизводственные и ремонтные затраты за счет отсутствия необходимостивозведения фундаментов, простоты монтажа и обслуживания;
- простотаконструкции насоса (отсутствуют шарнирные соединения, пусковые муфты,радиальные и осевые подшипники);
- наземноерасположение приводного электродвигателя (отпадает необходимость в кабеле,гидрозащите двигателя, а также упрощается контроль состояния электродвигателя иего обслуживание);
- возможностьэксплуатации низкодебитных скважин, т.к. нет необходимости в отводе тепла отпогружного агрегата;
- низкаяцена и 50% экономии в потреблении энергии по сравнению с другими видаминасосов;
- простотарегулирования частоты вращения привода, который обычно осуществляетсяклиноременной передачей с набором шкивов различного диаметра с диапазоном от 25до 500 об/мин.
ОАО «Ливгидромаш»проблемой создания рабочих органов для одновинтовых насосов с наземным приводомдля добычи нефти по заявке ОАО «Коминефть» стало заниматься с 2000 г. В настоящее время мыможем поставлять рабочие органы с производительностью от 2 до 40 м3/суткис давлением до 15 МПа.
Таблица 1 – Параметры гидравлическихчастей одновинтовых однопоточных насосов с поверхностным приводом типа ВНО иВНОМ
Марка насоса | Подача, м3/сут | Давление, МПа | Частота вращения, об/мин | Мощность насоса, кВт | Масса, кг |
ВНО4-800 | 4 | 8 | 230 | 2,5 | 74 |
ВНО7-1200 | 7 | 12 | 3,5 | 87 | |
ВНО10-800 | 10 | 8 | 2,8 | 60 | |
ВНО10-1200 | 10 | 12 | 4 | 117 | |
ВНО20-800 | 20 | 8 | 3,8 | 60 | |
ВНО25-800 | 25 | 8 | 6,0 | 65,5 | |
ВНО40-800 | 40 | 8 | 8,0 | 55 | |
ВНОМ20-1500 | 20 | 15 | 9,0 | 60,5 | |
ВНО2-1200 | 2 | 12 | 2 | 87 | |
ВНО4-1200 | 4 | 12 | 2,5 | 74 | |
ВНО20-120 | 20 | 12 | 6 | 95 | |
ВНО25-1200 | 28 | 12 | 8 | 110 | |
ВНО40-1200 | 47 | 12 | 12 | 160 |
Примечания:
1 Параметры приведены при вязкости перекачиваемой жидкости V=21 сСт (3°ВУ)
2 Частота вращения винта может меняться в пределах от 100 до 400 об/мин
Рисунок 1. Сводная характеристика гидравлической частиодновинтовых однопоточных насосов с поверхностным приводом ВНО и ВНОМ с подачейдо 28 м3/сутки
Рисунок 2. Сводная характеристика гидравлической частиодновинтовых однопоточных насосов с поверхностным приводом ВНО40-800 иВНО40-1200 с подачей от 40 до 47 м3/сутки
Таблица 2 – Габаритные и присоединительные размерыгидравлических частей одновинтовых однопоточных насосов с поверхностным приводомВНО и ВНОМ
Марка насоса | L, мм | L1, мм | D1, мм | D, мм | Резьба трубы ГОСТ 633-80 |
ВНО4-800 | 2545 | 2193 | 75 | 90 | 73 |
ВНО7-1200 | 3285 | 2893 | 75 | 90 | 73 |
ВНО10-800 | 2455 | 2045 | 85 | 90 | 73 |
ВНО10-1200 | 3230 | 2820 | 85 | 90 | 73 |
ВНО20-800 | 2455 | 2045 | 85 | 90 | 73 |
ВНО25-800 | 2455 | 2045 | 93 | 105 | 89 |
ВНО40-800 | 2455 | 2045 | 102 | 120 | 102 |
ВНОМ20-1500 | 2175 | 1785 | 75 | 90 | 73 |
ВНО2-1200 | 2880 | 2490 | 75 | 90 | 73 |
ВНО4-1200 | 2545 | 2185 | 75 | 90 | 73 |
ВНО20-1200 | 3285 | 3235 | 85 | 90 | 73 |
ВНО25-1200 | 3285 | 2910 | 93 | 105 | 89 |
ВНО40-1200 | 3495 | 3085 | 102 | 120 | 102 |
Рисунок 3. Габаритный чертеж гидравлических частейодновинтовых однопоточных насосов с поверхностным приводом ВНО и ВНОМ
Структураусловного обозначения одновинтового однопоточногопогружного насоса с поверхностнымприводом: ВНО М XX XX XX
ВНО -Одновинтовойоднопоточный погружной насос с поверхностным приводом с однозаходным винтом.БукваМ обозначает многозаходные рабочие органы.
первые ХХ - Округленнаяминимальная величина подачи насоса, м3/сут, при дифференциальномдавлении Р = 100 бар при перекачивании масла с кинематической вязкостью ν=21·10-6 м2/с=3о ВУ при частоте вращения винта 3,83 с-1 (230 об/мин.)
вторые ХХ - Напорнасоса, м. в. ст.
третьи ХХ - Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.
Необходимо отметить, что геометрия указанных вышетипоразмеров, является нашей разработкой, которая сводит к минимуму воздействиеабразивных веществ, повышает срок службы и уменьшает пусковой крутящий момент.Наряду с однозаходными винтами создан насос ВНОМ20-1500 (многозаходный) скинематическим соотношением винт-обойма i=3:4. Преимущества многозаходных рабочих органов (РО)в уменьшении габаритов насоса при постоянстве (равенстве) параметров с насосом,у которого однозаходный винт, i=1:2; или вполучении больших давлений и подачи при равенстве габаритов.
В настоящее время указанные выше РО для установок сверхним приводом успешно работают в ООО «Лукойл-Коми» г.Усинск, республика Татарстан,ОАО «НК Роснефть-Сахалинморнефтегаз», имея наработку до 600 суток изаменяя насосы иностранных фирм-производителей: Австрии «Шелер-Блекман», КанадаKudu», Германии «ETZSCH.