603002, Нижний Новгород, ул. Долгополова, 77, пом. 6

whatsapp viber telegram
+7 (831) 423-11-55 +7 (920) 023-53-36

Пн-Пт с 09:00 до 19:00

Насосы для нефти и нефтепродуктов: устройство, виды

Время на чтение: ≈ 8 минут(ы).

Нефтяные насосы – это устройства для добычи, перекачивания, перемещения нефти и продуктов нефтепереработки. Они разработаны специально для использования в нефтегазовой отрасли, где требуется насосное оборудование, способное взаимодействовать со взрывоопасными, газосодержащими, абразивными жидкостями различной температуры и вязкости.

Классификация нефтяных насосов

Насосы для перекачки нефти и нефтепродуктов по типу рабочей камеры делятся на объёмные и динамические.

В объёмных насосных установках жидкость перемещается за счёт изменения размеров рабочей камеры. Они характеризуются стабильным объёмом перерабатываемой среды, способны создавать значительное давление, мало зависят от напора жидкости. Их используют на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях для перекачивания вязкой плотной нефти с повышенным содержанием абразивных включений.

У динамических насосных установок объём рабочего пространства неизменен, жидкость движется под воздействием лопастей, потока воды или газа. Их применяют в нефтяной, химической промышленности главным образом для откачки и транспортировки маловязкой нефти, нефтепродуктов, нагнетания жидкости для промывания скважин или её закачки, для поддержания пластового давления и увеличения отбора нефти из месторождения.

По типу передачи энергии глубинному насосу от приводного двигателя нефтегазовые насосы делятся на:

  • штанговые установки: приводятся в движение поверхностным двигателем через колонны насосных штанг;
  • бесштанговые: работают от погружного двигателя, который напрямую соединён с глубинным насосом.

Наибольшее распространение в нефтяной промышленности получили штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ).

Разновидности насосов для нефти и нефтепродуктов

В зависимости от типа перекачиваемой среды, климатических и территориальных условий эксплуатации, характеристики скважины применяют различные виды насосов.

Центробежные насосы

По своей конструкции не отличаются от промышленных насосов для откачки воды. Обычно используются для добычи и доставки больших объёмов светлой маловязкой нефти с крупных месторождений, не требующих создания большого давления. Функционирование таких электронасосных установок основано на законах гидродинамики: при вращении рабочего колеса лопасти захватывают жидкость и под воздействием центробежной силы отжимают её к внешним стенкам, где создаётся повышенное давление, и жидкость выталкивается через выходной патрубок в корпусе камеры.

нефтяной насос фото

Центробежные насосы для нефти в зависимости от назначения бывают:

  • двухопорные (НД) – используются для перекачки углеводородов с температурой от -50 до 450°C);
  • консольные (НК) – предназначены для откачки светлых нефтепродуктов, могут работать с жидкими средами с температурой до 200°C;
  • полупогружные насосы (НВ) – применяются для откачки смесей воды и нефтепродуктов при температуре до 80°С.

Они предназначены для эксплуатации в сложных условиях, производятся в широком диапазоне размеров, с различным числом ступеней.

Шестерённые

Устройства данного типа по принципу работы относятся к классу объёмно-ротационных насосных машин. Они эффективно перекачивают высоковязкую нефть, тёмные нефтепродукты, содержащие абразивные примеси. Приспособлены для высокотемпературного режима работы.

Основные детали: корпус, ведущая и ведомая шестерня.

шестеренный насос фото

Перекачивание жидкой среды происходит в изменяемом пространстве, образованном зубьями шестерён. При вращении рабочего механизма на входной стороне понижается давление, в результате чего жидкость попадает в камеру между профилями шестерён, в ней перемещается на сторону нагнетания и выталкивается наружу.

Различаются по следующим сериям:

  • НШ – насос шестерённый гидравлический;
  • НМШ – масляный, имеет лапы для крепления;
  • НМШФ – фланцевый (фланцевое исполнение патрубков);
  • НМШГ – оснащённый системой обогрева или охлаждения корпуса.

У моделей Ш, НМШ, НМШГ насос c электродвигателем установлены на общей раме, у НМШФ – с помощью литого или сварного фонаря и муфты.

Шестерённые насосы для нефтепродуктов имеют простую конструкцию, надёжны, требуют минимального технического обслуживания, а небольшие размеры агрегатов позволяют применять их в ограниченном пространстве.

Винтовые

Разновидность роторно-зубчатых машин объёмного типа. Винтовые насосы для добычи нефти отличаются от шестерённых меньшим числом зубьев и более значительным углом их наклона. Предназначены для перекачки вязкой нефти с высоким содержанием твёрдых примесей, а также сильно загазованных сред.

винтовой насос фото

Основные детали:

  • штанговая колонна;
  • насосно-компрессорная труба (НКТ);
  • привод;
  • газовый сепаратор;

Ротор имеет вид простой спирали – винта, а статор – вид раздвоенной спирали. Шаг между витками у статора в 2 раза больше, чем у ротора. Принцип действия заключается в перемещении жидкости от канала всасывания до полости нагнетания в замкнутых камерах, которые образуют ротор и статор.

Погружные винтовые насосы для перекачки нефти оптимально использовать для эксплуатации месторождений, где использование традиционных штанговых, центробежных бесштанговых агрегатов малоэффективно или невозможно. Они способны работать в искривлённых, наклонно-направленных скважинах из-за того, что имеют незначительную длину, а угол наклона ствола скважины не влияет на рабочие параметры машины. Могут содержать несколько винтов. Наибольшее распространение получили одно- и двухвинтовые модели.

Гидропоршневые

Насосные установки ГПНУ применяются для добычи нефти из глубоких скважин, откачки пластовой жидкости. При этом жидкость не должна содержать механические примеси.

Основные детали:

  • скважинный насосный агрегат, состоящий из плунжерного или поршневого насоса и гидравлического двигателя объёмного типа;
  • насосно-компрессорная труба (НКТ);
  • поверхностный силовой насос;
  • сепарационное устройство.

гидропоршневой насос фото

В процессе работы энергия глубинному насосу передаётся потоком рабочей жидкости, которая во время добычи выходит на поверхность вместе с нефтью.

Гидропоршневые установки позволяют работать со скважинами до 4500 м глубиной и обладают высоким КПД – 400-600 т/сутки. ГПНУ способны эффективно перекачивать только чистую жидкость.

Диафрагменные

Погружные диафрагменные насосы – это машины объёмного типа, предназначенные для добычи нефти из истощённых, наклонных скважин глубиной до 2000 м. Перекачиваемая при этом нефтяная смесь может быть вязкой, иметь механические включения, пластовую воду, попутный нефтяной газ. Конструкция отличается герметичностью. Эластичная диафрагма отделяет внутренние детали агрегата от перекачиваемой среды, не позволяет попасть свободному газу, содержащемуся в рабочей жидкости, в цилиндр.

диафрагменный насос фото

Основные элементы конструкции:

  • рабочий цилиндр;
  • диафрагменная камера;
  • всасывающий и нагнетательный клапан;
  • поршень;
  • винтовая пружина.

Диафрагменные модели просты в эксплуатации, малогабаритны, способны работать на месторождениях с небольшими устьевыми площадками.

Пластинчатые

Пластинчатые или шиберные насосы для откачки нефти относятся к устройству объёмно-роторного типа с рабочими органами (вытеснителями) в виде плоских пластин. Они обеспечивают бесперебойную добычу в скважинах с тяжёлой нефтью высокой степени вязкости и перекачки летучих органических соединений. Основные детали:

  • корпус с рабочей камерой;
  • ротор с радиальными пазами, в которых расположены пластины;
  • приводной вал, соединённый с двигателем;
  • всасывающие и нагнетающие патрубки.

пластинчатый насос фото

При вращении ротора рабочая камера увеличивается в объёме. В неё из полости всасывания за счёт уменьшения давления поступает перекачиваемая жидкая среда. Потом камера перемещается в зону нагнетания, её объём уменьшается, и жидкость вытесняется пластиной в напорный трубопровод. Погружной электропривод практически не подвержен износу, высокоэффективен в условиях низкого притока.

Струйные

Струйные насосы для нефтепродуктов относятся к динамическим гидроприводным устройствам и считаются новым, перспективным направлением в сфере разработки нефтедобывающего оборудования. Конструкция не включает в себя движущих частей и состоит из:

  • канала подвода рабочей жидкости,
  • сопла,
  • камер приёма и перемешивания,
  • выходного диффузора.

Принцип работы заключается в перемещении перекачиваемой среды за счёт получения энергии от потока рабочей жидкости, которая подаётся поверхностным силовым механизмом.

струйный насос для перекачки нефти фото

Применение струйных нефтегазовых насосов возможно при высоком содержании абразивных частиц и газов в добываемой жидкости.

Газлифт, эрлифт

Разновидности струйного насоса, в которых вместо рабочей жидкости используется поток технического газа или сжатого воздуха. Устройство состоит из обсадной колонны труб с находящимися внутри насосно-компрессорными трубами.

газлифтовая добыча нефти фото

В затрубное пространство между стенками скважины и обсадной колонной нагнетается сжатый газ. Плотность жидкости, перемешанной с газом, становится меньше плотности жидкости, поступающей из пласта. При непрерывной подаче газа газожидкостная смесь поднимается до устья и выливается на поверхность. Преимуществом такого типа подачи нефти является простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, возможность работы с грязными жидкостями. Из недостатков – низкий КПД.

Штанговые

Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ) – наиболее распространённые устройства для перекачивания нефтепродуктов. Они используются примерно в 70 % действующих нефтеносных скважин. Это устройства объёмного типа, позволяющие добывать нефть со значительной глубины. Штанговые насосы эффективно перекачивают нефть даже в условиях вечной мерзлоты, применяются в основном для свайной разработки месторождений.

шланговый насос для добычи нефти фото

Устройство ШСНУ:

  • наземная часть: станок-качалка (СК), устье, блок управления;
  • подземная часть: насосно-компрессорная труба (НКТ), плунжерный или поршневой насос, насосная штанга, клапаны, замки.

Глубинный насосный механизм приводится в действие двигателем, находящимся на поверхности, через колонну штанг. При движении вверх в области под плунжером снижается давление, жидкость поступает в цилиндр через всасывающий клапан. При движении вниз жидкость через нагнетательный клапан переходит в насосно-компрессорную трубу, доходит до устья и выливается в выкидную линию. Штанговые насосы обладают высоким КПД, возможностью применения приводов различного типа.

Разновидностью штанговых насосов для добычи нефти являются винтовые штанговые насосные установки (ШВНУ). В отличие от ШСНУ, они могут работать с более тяжёлыми, вязкими и газосодержащими средами, оказывают минимальное эмульгирующее воздействие на перекачиваемую среду. В глубинном механизме отсутствуют клапаны. Для таких установок не требуется возведение фундамента.

Магистральные

Магистральные насосы (НМ) – это гидравлические машины центробежного типа, предназначенные для перемещения нефти и ГСМ по магистральным, технологическим и вспомогательным трубопроводам. Основной элемент – рабочее колесо, которое вращается в корпусе, где происходит подача и отвод жидкости. Для разделения областей всасывания и нагнетания используются щелевые уплотнения, для изоляции выхода вала – торцевые уплотнения.

магистральный нефтяной насос фото

Существуют многоступенчатые секционные устройства с подачей до 1250 м3/ч и спиральные одноступенчатые с подачей выше 1250 м3/ч. Для перекачивания нефти и нефтехимии температура рабочей среды должна быть в пределах от -5°С до 80°C. НМ укомплектованы автоматическими средствами контроля и защиты, которые обеспечивают надёжность и бесперебойность работы.

Мультифазные

Применение мультифазных насосов позволяет перемещать по магистральному трубопроводу сырую и товарную нефть без предварительной подготовки и очисти, то есть без сжигания газообразных составляющих и сепарации. Благодаря таким агрегатам водонефтяную жидкость можно сразу отправлять на нефтеперерабатывающие заводы.

Имеют высокую всасывающую способность, могут выкачивать нефть из крупных резервуаров при установке засасывающего трубопровода на глубину до 8 м. Способны выдержать высокое давление, стойкие к кавитационным эффектам.

мультифазный насос для нефти и нефтепродуктов фото

Требования к насосам

Жидкости, перекачиваемые промышленными насосами для нефтепродуктов, часто имеют повышенную плотность, вязкость, содержат примеси, бывают химически активными, газосодержащими, легковоспламеняющимися. Поэтому к нефтяным насосам предъявляются следующие требования:

  • минимальный уровень вибрации во время эксплуатации;
  • возможность бесперебойной работы в различных климатических условиях;
  • корпус и основные конструктивные элементы должен обладать коррозийной и температурной стойкостью;
  • двигатель насосного агрегата должен иметь дополнительную защиту;
  • необходимо предусмотреть систему защиты от утечки нефтепродуктов при помощи качественных торцевых уплотнителей.

Особенности рабочей среды

Насосы для нефтепродуктов используют не только нефтебазы и нефтезаводы, но и строительные компании, предприятия химической промышленности, управляющие компании, другие организации для перекачивания следующих веществ:

  • сжиженные углеводороды;
  • бензин, керосин, дизельное топливо;
  • битум, гудрон, мазут;
  • буровой шлам;
  • канализационные стоки;
  • парафин;
  • питьевая, техническая, пластовая вода;
  • кислоты, щёлочи.

Преимущества нефтяных насосов

Разные виды насосов для нефтегазовой отрасли обладают особенностями, позволяющими применять их в определённых условиях и для решения конкретных задач:

  • Центробежные используются для перекачки нефти, дизтоплива, масла и водонефтяных эмульсий с количеством свободного газа до 15%, но без примесей. Отличаются высоким КПД, возможностью работать в широком диапазоне температуры и давления.
  • Винтовые (шнековые)способны работать в суровых климатических условиях, перекачивать самую вязкую, абразивную среду, работать на реверс, обладают самовсасывающими способностями.
  • Штанговые имеют высокий КПД, применяются для перекачивания нефти со значительным содержанием парафина (до 15%). Не могут обслуживать горизонтальные или сильно искривлённые скважины.
  • Гидропоршневые обладают высокой производительностью, способны работать в наклонно-направленных скважинах. Наличие собственного силового насоса, осуществляющего спуск и подъём погружного, упрощает проведение подземного ремонта;
  • Диафрагменные, пластинчатые подходят для работы с вязкими нефтепродуктами и в низкодебитных скважинах, для зачистки резервуаров от нефтешлама.
  • Струйные способны откачивать нефтяную смесь с высоким содержанием свободных газов и коррозийно-активных составляющих, работать в наклонных, искривлённых скважинах, имеют малые габариты и простую конструкцию.
  • Шестерённые предназначены для работы с веществами повышенной вязкости, перекачки мазута, битума, различных масел. Они незаменимы в тех случаях, когда нет возможности применить центробежные или поршневые агрегаты.

Насосные заводы и производители насосного оборудования в России предлагают большой выбор моделей насосов для нефтепродуктов различной конструкции, размеров и назначения. Чёткое формулирование требований к насосу поможет купить агрегат, подходящий для конкретного производства, с учётом геолого-технической характеристики скважины и свойств перекачиваемой жидкости.

Автор: