Введение:

Технологии нагнетание растворов в продуктивные нефтенасыщенные горизонты получили свое распространение в конце 20-х годов прошлого века. На заре развития основное применение нашли поршневые насосы, но с увеличением глубин скважин и развитием технологий разрыва пластов их вытеснили плунжерные насосы. Основными доводами в пользу последних послужили высокое развиваемое давление и более надежная конструкции уплотнений плунжера, менее подверженная износу абразивными и агрессивными средами.

Состав плунжерных насосов:

Принципиально, все получившие широкое применения типы плунжерных насосов схожи, существуют лишь набольшие отличия конструкции клапанных пар (седло-клапан) и крепления плунжеров. Насосы имеют две основные части: механическую (Power-end) и гидравлическую (Fluid-end). Механическая часть включает в себя понижающую передачу и приводную часть (крейцкопф, толкатели и т.д.) гидравлическая – плунжеры с уплотнениями и клапанные пары. Гидравлическая часть, как правило, крепится к механической шпильками, что позволяет заменять части независимо друг от друга в процессе эксплуатации. На данный момент производятся насосы в трех (Triplex) пятиплунжерном (Quintaplex) исполнениях.

Состав механической части насосов:

Существующий модельный ряд механических частей основных производителей можно разделить по назначению и максимальной передаваемой гидравлической мощности. Назначение, в основном, определяется долговременностью непрерывной работы. В ГРП нашли применение насосы кратковременного действия, имеющие меньшую массу по сравнению с моделями длительного действия, используемыми, в основном, на буровых установках. Гидравлическая мощность установок, измеряемая в лошадиных силах, ограничена максимальной нагрузкой на толкатель плунжера. Гамма выпускаемых механических частей имеет широкую линейку от 250 до 3000 л.с. В Российской Федерации, для проведения ГРП, в основном применяются установки мощностью свыше 2000 л.с., хотя на некоторых типах работ применяют и установки в 1200-1600 л.с. Насосы менее 900 л.с. обычно применяются в ГНКТ, цементаже скважин и обработках призабойных зон.

Состав гидравлической части насосов:

Основными параметрами гидравлических частей является диаметр плунжера, по традиции измеряемым в дюймах. Все гидравлические части унифицированы по присоединительным размерам для возможности применения с различными по мощности механическими частями. Например, на насосах 1200-2500 л.с. в трехплунжерном исполнении могут использоваться одни и те же гидравлические части. Меняя, в процессе эксплуатации, размер плунжеров можно изменять, при увеличении, максимальную производительность и, при уменьшении, максимальное давление установки (за счет снижения площади сечения плунжера и, как следствие, нагрузки на толкатель). Унификация гидравлических частей так же существует и среди их производителей - большинство из них взаимозаменяемы с механическими частями производства других компаний.

С различными размерами плунжеров так же изменяются и размеры клапанной группы. Диаметр наружного клапана обычно равен диаметру плунжера, хотя и здесь присутствует унификация: для плунжеров диаметром 4,5 и 5 дюймов применяются клапаны одинакового размера. Некоторые производители расширяют модельный ряд клапанов за счет производства клапанных групп с различным проходным диаметром при сохранении посадочных размеров. Как и в случае с гидравлическими частями, клапанные группы различных производителей взаимозаменяемы.

Конструкции уплотнений плунжера могут отличаются у различных производителей, но большинство их деталей так же взаимозаменяемы.

Технические отличия, особенности эксплуатации и условия применения различных типов и моделей насосов мы планируем раскрыть в следующих наших статьях.

Вывод:

Например: в силу возросших требований к оборудованию ГРП и существующих современных технологиях на сегодняшних день аналогов плунжерным насосам пока нет. А те технологии (если такие есть), которые предлагаются производителям экономически не эффективны на текущий момент.