Нефтяные насосы: виды, характеристики

Насосное оборудование играет ключевую роль в технологической цепочке добычи нефти, особенно на тех месторождениях, где пластовое давление недостаточно для фонтанного режима. Если на начальных стадиях разработки залежей нефть может подниматься на поверхность самотеком, то с течением времени внутрискважинное давление падает, и для поддержания рентабельной добычи требуется принудительный подъем жидкости. Именно здесь на первый план выходит механизированный способ эксплуатации скважин, в основе которого — использование насосов. Насосы для добычи нефти подбираются с учетом глубины, дебита, вязкости и газосодержания скважины.

Как работает нефтяной насос? — он создает перепад давления, необходимый для подъема жидкости по трубопроводу. Перекачивающий насос обеспечивает непрерывное движение нефти по технологической цепочке от скважины до резервуара.

Основные виды насосов для добычи нефти

Насос нефтяной — это устройство, обеспечивающее транспорт жидкости от продуктивного пласта к устью скважины. Выбор насосного оборудования напрямую зависит от геологических характеристик пласта, физико-химических свойств добываемой жидкости и эксплуатационных требований.

В нефтяной промышленности используется несколько типов насосов, различающихся по принципу действия, конструкции и области применения. Нефтяные насосы: виды включают штанговые, винтовые, струйные, электроцентробежные и гидропоршневые типы. Виды насосов в нефтегазовой отрасли различаются по принципу действия: объемные и динамические.

1. К объемным насосам относятся устройства, в которых жидкость перемещается за счет циклического изменения объема рабочей камеры.
2. Динамические насосы, к которым относятся прежде всего электроцентробежные установки, обеспечивают постоянный поток жидкости за счет передачи кинетической энергии от вращающихся рабочих колес.
3. Отдельную категорию составляют гидропоршневые и струйные насосы, которые используются в специфических условиях — например, при необходимости проведения депрессии пласта или в рамках вторичных методов интенсификации добычи. Струйные насосы для добычи нефти не имеют движущихся частей и эффективны при добыче с большим содержанием газа.

Нефтяные насосы часто интегрируются в автоматизированные системы мониторинга и управления скважинами.

Электроцентробежные насосы: конструкция, преимущества и ограничения

Этот тип представляет собой сложную и в то же время отлаженную систему, предназначенную для эксплуатации скважин со средним и высоким дебитом. Принцип действия основан на преобразовании механической энергии электродвигателя в гидравлическую энергию флюида.

Конструкция включает несколько ключевых компонентов:

●       электродвигатель с герметичной защитой от воздействия скважинной среды;

●       секция центробежных ступеней (помпа);

●       газосепаратор (при необходимости);

●       протекторы, компенсирующие давление и защищающие двигатель;

●       кабельная линия для питания и управления.

Однако у этого типа оборудования есть и ограничения. ЭЦН чувствительны к содержанию свободного газа — при превышении порога газосодержания выше 40% эффективность резко падает. Кроме того, центробежные насосы менее устойчивы к абразивным частицам и высоковязким средам, что ограничивает их применение на поздних стадиях разработки месторождений или в условиях добычи тяжелой нефти.

Штанговые глубинные насосы

Принцип их работы основан на возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре, приводимом в действие колонной штанг от наземного привода — станка-качалки. Штанговые насосы для добычи нефти применяются в системах механизированной эксплуатации малодебитных скважин.

Установка ШГН состоит из:

●       наземной приводной установки (станок-качалка или штанговый насосный агрегат),

●       колонны насосных штанг, передающих движение вниз,

●       глубинного насоса, установленного в обсадной колонне.

Одним из главных достоинств является их высокая ремонтопригодность и относительная простота конструкции.

Сильные стороны штанговых насосов:

●       возможность эксплуатации при высоком газосодержании (до 75%);

●       стабильная работа при высоковязкой продукции;

●       низкие эксплуатационные затраты;

●       устойчивость к механическим примесям.

К числу ограничений можно отнести значительные нагрузки на наземный привод, необходимость точной балансировки станка-качалки и ограничение по глубине эксплуатации.

Винтовые насосы и их особенности работы в агрессивных средах

Винтовые насосы — это прогрессивное решение для добычи трудноизвлекаемых и высоковязких углеводородов, включая тяжелую нефть и битуминозные смеси. Эти насосы относятся к объемным, одношнековым механизмам, в которых ротор винтовой формы вращается внутри статора, выполненного из эластомера. Между ними формируются герметичные полости, которые перемещаются вдоль оси насоса, поднимая жидкость на поверхность.

Ключевые преимущества винтовых насосов:

●       высокая эффективность при работе с вязкими и абразивными флюидами;

●       стабильная подача жидкости с низкими пульсациями;

●       высокая устойчивость к газу (до 50% свободного газа);

●       способность к самовсасыванию.

Насосы этого типа демонстрируют отличные результаты в условиях агрессивных сред — в том числе при наличии сероводорода, механических примесей и нестабильной температуры.

Критерии выбора насосного оборудования для нефтедобычи

Насосное оборудование для нефтегазовой отрасли проектируется с учетом устойчивости к агрессивным средам и высоким нагрузкам. Пренебрежение нюансами гидродинамики скважины, параметрами жидкости или техническими ограничениями может привести к частым отказам, снижению дебита и, как следствие, — к убыткам.

При подборе насосной системы учитываются следующие параметры:

●       глубина залегания продуктивного горизонта и динамический уровень жидкости;

●       дебит скважины — стабильный, падающий или импульсный;

●       вязкость нефти и соотношение нефть/вода;

●       газовый фактор — объем свободного газа в добываемом флюиде;

●       температурный режим в скважине;

●       наличие абразивных частиц и химически агрессивных компонентов.

Профессиональный выбор насоса всегда основывается на системном анализе. Именно это позволяет достигать баланса между производительностью, надежностью и затратами, что особенно важно при долгосрочной разработке месторождений с разной геологической спецификой.

Читайте также:

Fancy в России: комплексные решения для промышленных объектов

Промышленные насосы: виды, область применения, критерии выбора

Подбор насосного оборудования для проекта: ошибки, которые совершают инженеры

Насосы для нефти и нефтепродуктов: особенности выбора

Окупаемость промышленных насосов Fancy: примеры расчёта инвестиций

Импортозамещение: почему стоит выбрать оборудование Fancy

Какие технологии используются в промышленных насосах Fancy

Особенности установки насосных станций: правила, этапы и рекомендации

Как рассчитать промышленный насос под конкретную задачу: напор, расход, плотность среды/

Обслуживание промышленных насосов: регламенты, износ, замена узлов

Энергоэффективность насосов: как выбрать экономичную модель

Обслуживание насосов: полезные советы для продления срока службы

Виды промышленных насосов: центробежные, вихревые, винтовые, мембранные

Как выбрать промышленный насос под конкретную задачу

Как рассчитать напор и расход для промышленного насоса