Насосы для добычи нефти, их виды и характеристики

Нефтяная промышленность является основным сектором экономики Российской Федерации. Ежедневно миллионы тонн нефти добываются с помощью специального оборудования - нефтяных насосов. Это оборудование перекачивает не только нефть, но и нефтепродукты: мазут, экстрагированную воду с примесями, жидкости с высоким индексом вязкости и т.д.

Требования к нефтяным насосам

Нефтепродукты имеют особые характеристики: высоковязкие, быстро воспламеняющиеся, коррозийные, содержащие большое количество примесей и взвешенных веществ.

Следовательно, к насосам в нефтяной промышленности предъявляется ряд требований:

• Двигатель устройства должен быть защищен дополнительным металлическим слоем.

• Насос должен быть изготовлен из материала, устойчивого к высоким температурам (он не должен ломаться или плавиться).

• Насос должен быть сконструирован таким образом, чтобы предотвратить засорение взвешенными частицами и примесями.

• Во время работы не должно быть чрезмерных вибраций.

Виды нефтяных насосов

В современных методах добычи и переработки нефти существует несколько основных типов насосов, используемых для транспортировки нефтепродуктов.

• эрлифт;

• газлифт;

• УЭЦН – установки электроцентробежных насосов;

• УЭВН – насосов;

• ШСН – установки штанговых скважинных насосов.

Основные типы насосных агрегатов для нефтепродуктов

• Винтовые. Этот тип оборудования предназначен для работы в сложных условиях эксплуатации. В винтовых агрегатах винт не находится в непосредственном контакте с перекачиваемой жидкостью. Именно поэтому оборудование данного типа может использоваться для перекачки сырой нефти, шлама, пульпы, рассола, битума и гудрона. Различают прогрессивные полостные и двухполостные насосы для нефтепродуктов. Оба типа обладают хорошей самовсасывающей способностью и могут создавать давление на выходе до 10 атмосфер. Температура перекачиваемой жидкости может достигать +450 °C, а температура окружающей среды может быть до -60 °C. Двухшнековые многофазные насосные агрегаты могут работать даже в том случае, если перекачиваемая жидкость испарилась на 90%.

• Поршневые. Эти агрегаты используются для перекачки вязких масел. В этих условиях использование центробежных насосов неэффективно. Поршневые насосы работают с помощью поршня, который создает разрежение во всасывающей трубе и напор на выходе. Эти установки работают с перебоями, но могут производить высокие напоры.

• Центробежные. Выпускаются в различных исполнениях для холодных и горячих масел (до +400 °C), сжиженных нефтепродуктов, кислот, щелочей, воды.

Виды насосов и их конструктивные типы

Конструкция насоса, разработанная для перекачки нефти и нефтепродуктов, имеет следующие особенности

• Использование коррозионностойких и прочных материалов для изготовления узлов и деталей агрегатов, что позволяет устанавливать их на открытом воздухе.

• Наличие гидравлической части насоса.

• Обеспечение специальных одинарных или двойных механических уплотнений для предотвращения утечки перекачиваемого масла.

• Взрывозащищенное исполнение двигателя.

Винтовые насосы

Существует два типа прогрессивных полостных насосов для нефтяной промышленности:

• электровинтовые насосы (ЭВН);

• винтовые насосы однопоточные (ВНО).

Прогрессивные полостные насосы подходят для густых и вязких жидкостей, а также для загрязненных жидкостей (например, сырой нефти), поскольку в этом типе оборудования перекачивание среды происходит без контакта с винтом. В промышленности они используются при производстве тяжелого топлива.

Характерной особенностью оборудования винтового типа является наличие червяка, который вращается внутри резиновой обоймы. Когда камера заполняется жидкостью, она поднимается вдоль оси винта.

В зависимости от количества шнеков они делятся на одношнековые и двухшнековые модели. Двухшнековые установки используются для вязких жидкостей, таких как мазут и гудрон, а также жидкостей с содержанием газа до 90%. Они прекрасно работают даже при больших колебаниях температуры. Они могут работать с веществами с максимальной температурой 450 °C и температурой окружающей среды до -60 °C.

Использование винтовых установок в промышленности имеет следующие преимущества

• Небольшие размеры надземного блока.

• Более низкая цена по сравнению с другими насосами.

• Низкий коэффициент образования эмульсии.

• Высокая износостойкость.

• Можно откачать большое количество песка.

Диафрагменные насосы

Сердцем устройства является мембрана, которая защищает его компоненты от экстрагируемых веществ.

Этот тип насоса подходит для тех областей, где в масле присутствуют инородные механические соединения. Мембранные насосы отличаются простотой установки и легкостью в эксплуатации.

Мембранный насос - это объемный насос, который изменяет объем за счет деформации.

Пластинчатые насосы

Компонентами лопастного насоса являются корпус насоса с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий механизм, включающий распределительный диск, статор, ротор и пластины.

Этот механизм характеризуется высокой степенью прочности и надежности, высокой эффективностью и длительным сроком службы.

Магистральные насосы для перекачки нефти

Нефтеперерабатывающая промышленность включает в себя не только добычу и переработку нефти, но и транспортировку нефтепродуктов. Перекачиваемые продукты могут иметь различную вязкость и температуру.

Гидравлические силовые агрегаты для трубопроводов должны обеспечивать высокую эксплуатационную готовность и надежность, хорошую пропускную способность и быть как можно более экономичными.

Существует два типа трубопроводов: спиральные, одноступенчатые и многоступенчатые секционные трубопроводы. Все они относятся к горизонтальному центробежному типу.

Многоступенчатые машины могут обеспечивать расход до 710 кубических метров в час, а одноступенчатые - до 10 000 кубических метров в час.

При использовании технологии сухой линии температура жидкости не должна превышать 80 °C. Некоторые конструкции могут выдерживать температуру до 200 °C.

Однако всегда необходимо учитывать количество примесей в перекачиваемом материале и кинематическую вязкость жидкости. Ведь какую бы технологию вы в итоге ни выбрали - шнековую, мембранную, поршневую, сухоточную, многофазную, тарельчатую, струйную, стержневую или винтовую - основные параметры будут определяться этими двумя факторами: вязкостью и количеством примесей.

Насосы в нефтегазовой промышленности предназначены для перекачки нефти и нефтепродуктов, к которым относятся мазут, углеводороды, бензин, парафин и другие жидкости. Насосы должны обеспечивать безопасную и эффективную перекачку нефтепродуктов и являются наиболее распространенным оборудованием, используемым в этой отрасли.

Основное отличие масляных и воздушных насосов заключается в том, что они способны работать абсолютно в любых условиях эксплуатации. Кроме того, эти устройства способны перекачивать жидкости с высоким уровнем вязкости.

Поскольку насосные станции работают под открытым небом, они должны быть погодоустойчивыми и выдерживать неблагоприятные погодные условия. Кроме того, оборудование должно быть достаточно мощным, поскольку в процессе откачки оно транспортирует жидкости с большой глубины.

Гидропоршневые насосы

Это устройство используется при откачке пластовых жидкостей из нефтяных скважин. Его нельзя использовать для нефтепродуктов, содержащих механические примеси.

Из каких компонентов состоит этот механизм.

• Насос для скважины;

• Канал, по которому перемещаются топливо и вода;

• Силовой механизм;

• Система, отвечающая за подготовку рабочей жидкости, которая откачивается из скважины вместе с добытой нефтью.

Струйные насосы

Струйный насос является наиболее перспективным видом оборудования в нефтеперерабатывающей промышленности.

Устройство состоит из входного канала для жидкости, камеры вытеснения, активного сопла, диффузора и канала передачи рабочей жидкости.

Узел впрыска не имеет вращающихся элементов, и жидкость перемещается за счет сил трения, возникающих между ней и рабочей жидкостью.

Сегодня инъекционные установки используются в самых разных отраслях промышленности благодаря.

• Простой дизайн.

• Высокая прочность.

• Отсутствие движущихся частей.

• Сложные условия (высокие температуры или наличие большого количества свободного газа в добываемой жидкости).

• Стабильная работа.

• Рациональное использование высвобождающихся газов.

• Быстрое охлаждение погружного электродвигателя.

• Стабильная токовая нагрузка.

• Более высокая эффективность производственных единиц.

• Свободная регулировка забойного давления.

Масло можно откачать в кратчайшие сроки с помощью инжекторной установки.

Воздушный насос - это электрический струйный насос, который представляет собой трубку с нижним концом, опущенным в жидкость. Когда воздух под давлением поступает в трубу снизу, начинает образовываться пена, которая поднимается на поверхность из-за разницы давления между ней и нефтью.

Основное преимущество лифта заключается в том, что используется воздух, а его подача неограниченна. Недостатком является то, что он слишком неэффективен.

Назначение нефтяных качалок

Наиболее распространенный привод штангового насоса предназначен для забивки свай на нефтяных месторождениях. С помощью этого устройства пользователь может разрабатывать нефтяные скважины в условиях вечной мерзлоты. Также популярно нефтегазовое оборудование в виде одноплечих коромысел. Этот тип машин используется в качестве отдельного привода при добыче нефти.

По сути, любая инфраструктура нефтедобычи предназначена для выполнения работ по подъему ресурсов. Общий принцип работы этого оборудования можно сравнить с функцией инжектора, которую в данном случае обеспечивает штанговый насос. В качестве обязательного элемента насосная станция оснащена колонной компрессионных труб. Эти переходы используются для подъема и транспортировки нефти.

Процесс нефтедобычи качалкой

Технический процесс добычи делится на несколько этапов. Она может начинаться на глубине нескольких километров. Как правило, разрабатывается скважина длиной 1 500 метров, а рекордная глубина бурения достигает 4 000 метров. Затем трубопровод устанавливается и становится основой инфраструктуры нефтедобычи. Активатором в этой системе будет насос. Для того чтобы понять, как он работает, необходимо понять, как работает масляный насос во всей структуре трубопровода. Он действует как приводной механизм, благодаря которому осуществляется возвратно-поступательное движение. Качалка работает по принципу циркуляции, которая концентрирует нефть вокруг скважины для обеспечения эффективной откачки. Кроме того, такой принцип обслуживания сводит к минимуму износ компонентов буровой установки.

Устройство нефтяной качалки

Буровая установка устанавливается на специальное бетонное основание в виде фундамента. Он также имеет подставку, платформу и станцию управления для оператора. После установки платформы устанавливается противовес, который уравновешивается специальной головкой, к которой также крепится канатный подвес. Для обеспечения усилия масляная качалка оснащена редуктором и электродвигателем. Последний может быть расположен под платформой, но из-за высоких рисков, связанных с такой конфигурацией, такое расположение используется редко.

Что касается коробки передач, то она соединена с балансиром посредством кривошипно-шатунного механизма. Этот механизм навески предназначен для преобразования вращательного действия вала в возвратно-поступательное. Задача станции управления также имеет большое значение. Как правило, он основан на коробчатой системе с электричеством. В дополнение к реле управления должен быть механический тормоз с ручным управлением.

Разновидности

Несмотря на сходство с принципом работы масляного ресурса, в семействе рокеров существуют различные модификации. Как уже упоминалось выше, наиболее популярным является классический балансир, который имеет заднюю навеску и коробку передач, соединенную с рамой балансира. Однако существует альтернатива этому типу оборудования. Это гидравлический штанговый насос, установленный на верхнем фланце устья скважины. К его особенностям и преимуществам относится отсутствие необходимости в фундаментной подушке. Это важное отличие в районах вечной мерзлоты. Гидравлические системы имеют ряд других особенностей. Они позволяют неограниченно регулировать длину, что означает более точное управление оборудованием.

Характеристики станков-качалок

Техники анализируют широкий спектр параметров производительности для обоснования выбора машины. К ним относятся нагрузка на шток, длина хода, размер редуктора, крутящий момент, диапазон частот и т.д.

Одной из главных особенностей станка-качалки является мощность электродвигателя. Например, типичный масляный насос может работать с мощностью 20-25 кВт. Углубленный анализ параметров также включает тип ремня, диаметр шкива и характеристики тормозной системы. Помимо эксплуатационных возможностей, следует также учитывать габариты, чтобы конкретную машину можно было в принципе установить в определенных условиях. Опять же, типичная система может иметь длину до 7 метров и ширину около 2-2,5 метров. Его вес обычно превышает 10 тонн.

Как обслуживается нефтяная качалка

Строители предусмотрели специальные механизмы для управления насосными агрегатами. Например, для обслуживания балки с коромыслом устанавливается специальная платформа с системой привода. Оператор может управлять параметрами разъемного кронштейна балансировочной головки, встроенной в корпус. Система привода обеспечивает оптимальное перемещение балансировочной головки, которая при необходимости может быть настроена на быстрое движение вниз. Однако важно проводить прямое различие между функциями оператора и тех, кто поддерживает работу масляного насоса. Первый занимается регулированием количества масла, а второй контролирует работу оборудования и поддерживает его функционирование в пределах допустимой пиковой нагрузки.

Заключение

Производители насосного оборудования регулярно предлагают новые технические решения для поддержки процесса добычи нефти, но до сих пор не было серьезных изменений в существующих концепциях. Действительно, нефтегазовое оборудование является дорогостоящим, и многие клиенты не хотят менять свой текущий парк. Однако некоторые устаревшие компоненты переоснащаются. Также наблюдается тенденция перехода от балансировочных станков к более современным гидравлическим машинам. Это связано именно с желанием оптимизировать работу существующей инфраструктуры. В результате нефтедобывающие компании снижают затраты на организацию и эксплуатацию своего оборудования без снижения качества целевого продукта.

Центробежные насосы отличаются от других центробежных насосов прежде всего особыми условиями эксплуатации. В процессе нефтепереработки эти компоненты и узлы подвергаются воздействию не только сложных углеводородов, но и различных температур и давления, а также других факторов. Вязкость перекачиваемой среды - еще одна характеристика переработки сырой нефти и нефтепродуктов, которая должна быть способна перекачивать масла с вязкостью до 2000 сСт.

Они используются в различных климатических условиях, от холодных температур Северного моря до высоких температур пустынь Объединенных Арабских Эмиратов и США, поэтому изготавливаются в различных климатических исполнениях.

При перекачке, переработке и добыче углеводородов из глубины (нефтяных скважин) необходимо обеспечить достаточную мощность. Тип мощности, используемой в оборудовании, может оказать значительное влияние на производительность скважины. Для разных условий эксплуатации предпочтительны различные типы привода: механический, электрический, гидравлический, пневматический и тепловой. Электроприводы наиболее удобны и обеспечивают наибольший диапазон производительности насосного оборудования при наличии электроэнергии. Однако там, где электричество недоступно или ограничено, можно использовать газотурбинные двигатели, двигатели внутреннего сгорания и, для пневматических приводов, природный газ высокого давления или даже энергию попутного газа, чтобы сделать установку более экономически эффективной.