Для эффективной эксплуатации малодебитных скважин необходимо, чтобы насосные установки соответствовали ряду требований. В частности, они должны сохранять работоспособность при откачке пластовых жидкостей с различными свойствами, обладать высоким КПД при малых подачах и низких пластовых давлениях, обеспечивать плавное движение жидкости в проточной части насоса и лифтовых трубах без колебаний динамического уровня и создание депрессии для лучшего дренирования пласта. Кроме того, типоразмерный ряд должен обеспечивать подбор установки с напорно-расходной и энергетической характеристиками, которые соответствовали бы параметрам конкретной скважины. Желательно, чтобы была возможность оперативного изменения режима работы установки в соответствии с изменением параметров работы пласта. Учитывая традиционно низкую рентабельность малодебитного фонда, особое значение приобретает снижение капитальных вложений и различного рода издержек, включая транспортные. С этой точки зрения важны низкие себестоимость установок и эксплуатационные затраты при минимальных требованиях к техническому обслуживанию, а также малый вес и габариты установки.

УСТРОЙСТВО УВНП

Установка винтового погружного насоса (УВНП) состоит из поверхностного привода и скважинного оборудования. Привод содержит редуктор, электродвигатель, опорно-уплотнительный узел и станцию управления. В составе скважинного оборудования находятся погружной винтовой насос, якорное устройство, лифтовая и вращательная колонны (см. «Общий вид УВНП»).

Погружной винтовой насос представляет собой насос объемно-динамического типа, который обеспечивает постоянное движение перекачиваемой жидкости без пульсаций и нарушения сплошности потока. Это позволяет откачивать жидкости с различными свойствами при сохранении напорно-расходной характеристики и создавать постоянную депрессию на пласт. В УВНП отсутствуют клапаны, что обеспечивает возможность минимального погружения насоса под динамический уровень за счет минимальных гидравлических сопротивлений во всасывающей части насоса. Низкая частота вращения винта насоса и штанг обеспечивает минимальные затраты мощности и высокий КПД установки. Наконец, за счет вращательного характера движения штанг достигаются постоянный динамический уровень и условия для лучшего дренирования пласта. Для УВНП характерны меньшие габариты и масса по сравнению с УСШН.

Для УВНП характерна частота вращения штанговой колонны в диапазоне от 10 до 280 об/мин. Работоспособность установок при низких частотах вращения

обеспечивается за счет применения запатентованных конструкций поверхностного привода и многозаходного профиля рабочих поверхностей УВНП. Многозаходный профиль отличается более жесткой напорной характеристикой при низких частотах вращения винта, увеличенным рабочим объемом, уменьшенными осевым и радиальным габаритами.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УВНП

При частоте вращения винта 30 об/мин объемный КПД УВНП достигает 80-85% во всем диапазоне развиваемого напора до 2000 м. При данной частоте вращения винта насос обеспечивает подачу 8 м³/сутки, причем на это затрачивается относительно малая мощность (см. «Напорные и энергетические характеристики насоса при частоте вращения винта 30 об/мин»). При подаче 60 м³/сутки также наблюдаются высокий объемный КПД 80-85% во всем диапазоне развиваемого напора до 2000 м и низкая затрачиваемая мощность (см. «Напорные и энергетические характеристики насоса при подаче 60 м³/сут»).

Если оценивать влияние частоты вращения винта на показатели работы насоса при напоре 2000 м, то можно отметить, что в диапазоне частот вращения винта и штанговой колонны 10-230 об/мин, винтовой насос сохраняет объемный КПД в пределах 80-85%, а мощность и подача изменяются линейно (см. «Влияние частоты вращения винта на показатели работы насоса при напоре 2000 м»). С практической точки зрения это значит, что при подборе насоса к конкретным условиям эксплуатации нет необходимости строить регулировочные характеристики.

Вакуумметрическая высота всасывания насоса составляет 8 м при любой частоте вращения (см. «Самовсасывающая способность винтового насоса при разных частотах вращения винта»). С практической точки зрения это значит, что винтовой насос может работать без подпора при минимальном погружении под динамический уровень и создает постоянную депрессию на пласт. Этот показатель очень важен при эксплуатации высоковязких нефтей.

Для изготовления обоймы насосов применяются как базовые марки эластомеров, так и эластомеры, изготавливаемые индивидуально (см. «Область применения базовых марок эластомеров»).

РАБОТА УВНП НА МАЛОДЕБИТНОМ ФОНДЕ

Поверхностный привод УВНП обеспечивает низкие частоты вращения выходного вала, низкий крутящий момент на валу электродвигателя и высокий на выходном валу привода, малую тяговую нагрузку на клиноременную передачу, большое количество ступеней клиноременной передачи при минимальном количестве шкивов. Для этого привода характерны малый вес, малые габаритные размеры и высокий КПД (см. «Внешний вид поверхностного привода УВНП»).

Винтовой насос марки УВНП серийного образца включает в себя только обойму и винт (см. «Внешний вид погружного винтового насоса серийного образца»). Этот тип насосов сохраняет свою работоспособность при низких частотах вращения винта, обладает широким диапазоном регулирования подачи.

УВНП обеспечивают максимальный дебит скважин за счет откачки жидкости при минимальной глубине погружения под динамический уровень. При их использовании появляется возможность перевода скважин с

периодического режима работы на постоянный, а также возможность создания депрессии на пласт за счет самовсасывающей способности винтового насоса и постоянства динамического уровня.

При применении УВНП можно снизить потребление электроэнергии, оперативно и с минимальной трудоемкостью регулировать подачу установки. УВНП легко сочетается с интеллектуальной системой управления работой скважин. Для этих установок характерна низкая (10-280 об/мин) рабочая частота вращения штанговой колонны, малые потери мощности на вращение штанг в жидкости за счет низкой частоты вращения. Установки работоспособны при откачке высоковязкой пластовой жидкости с высоким газовым фактором и значительным содержанием мехпримесей.

Перед поставкой заказчику все винтовые насосы проходят испытания на специальном стенде для контроля напорных и энергетических характеристик (см. «Общие характеристики УВНП»). Установки обеспечивают напор до 2000 м и подачу от 1 до 340 м3/сут. Установки могут откачивать пластовые жидкости с различными вязкостными свойствами, газосодержанием и содержанием мехпримесей.