вставной штанговый насос

Когда говорят про вставной штанговый насос, многие представляют просто очередной кусок оборудования в обсадной колонне. Но тут вся соль в деталях, которые на бумаге не увидишь, а в полевых условиях вылезают боком. Сам термин, конечно, из учебников, но его реальное поведение в стволе, особенно на глубинах за 1500 метров или в скважинах с высоким газовым фактором — это уже совсем другая история. Частая ошибка — считать его универсальным решением для всех случаев падающей добычи. На деле, если неправильно подобрать конфигурацию плунжерной пары или не учесть изгиб колонны НКТ, можно вместо подъема жидкости получить лишь ускоренный извод штанг и частые ремонты.

От теории к практике: где кроются подводные камни

Взять, к примеру, стандартную задачу — восстановление дебита на стареющей скважине. Решение кажется очевидным: спускаем вставной штанговый насос меньшего диаметра, чтобы увеличить скорость потока. Но вот на одном из месторождений в Западной Сибири так и сделали — поставили насос на скважину, где был заметный искривленный ствол. В теории все сошлось, а на практике через два месяца — обрыв штанг. Причина банальна: при ходе вниз плунжер в изогнутой колонне начинал ?гулять?, создавая переменные боковые нагрузки. В итоге — контакт со стенкой НКТ, задиры и итоговый отказ. Это тот случай, когда кажущаяся простота технологии обманывает.

Тут важно смотреть не только на паспортные данные насоса, но и на поведение всей колонны штанг в динамике. Я всегда стараюсь запросить данные инклинометрии ствола, если они есть, пусть даже старые. Иногда помогает переход на штанги с центраторами, но это уже удорожание и усложнение схемы. А бывает, что экономически выгоднее вообще рассмотреть вариант с электроцентробежным насосом, если позволяют условия. Но это уже другая тема.

Еще один нюанс — работа с обводненной продукцией. Казалось бы, насос качает жидкость, и все. Однако при высокой обводненности и наличии мехпримесей (песка) износ втулок и плунжера идет в разы быстрее. Видел случаи, когда за сезон эксплуатации из-за абразивного износа зазор в плунжерной паре увеличивался настолько, что коэффициент подачи падал ниже 0.3. И ладно если это предсказуемо, но часто это происходит неравномерно, что сводит на нет все попытки точно прогнозировать межремонтный период.

Оборудование и реалии: от станка-качалки до устья

Эффективность вставного штангового насоса на 50% зависит от того, что стоит на поверхности. Можно поставить идеальный насос, но если станок-качалка работает рывками или имеет неотбалансированный редуктор, то долго эта система не проживет. Здесь, кстати, часто вспоминаешь про производителей, которые предлагают комплексные решения. Вот, например, на сайте ООО Яньчуань Инновационная Машинери Мануфэкчеринг (yanchuanoil.ru) видно, что они не просто насосы делают, а смотрят шире — у них в линейке и станки-качалки со смещенной штангой-балансиром (модели 3-16), и с двойной головкой (6-14), и с регулируемым ходом. Это важный момент. Потому что плавность хода и возможность тонко настроить цикл под конкретные условия скважины напрямую влияют на ресурс того же вставного насоса внизу.

Если говорить про их оборудование, то модели с регулируемым ходом и моментом — это как раз для сложных случаев, когда дебит нестабилен или есть проблемы с подачей. Такая качалка позволяет подстроиться под фактическое динамическое уровень, снижая ударные нагрузки в момент начала хода всасывания. Для насоса это значит меньше напряжений в подвеске и меньше вероятность отвинчивания штанг. Мелкая деталь, но в масштабах парка в сотню скважин она выливается в существенную экономию на ремонтах.

Но вернемся к устью. Помимо качалки, критически важна обвязка. Те же устьевые резервуары для хранения нефти или резервуары для ГРП, которые компания также производит. Почему это связано? Допустим, насос работает, а приемный резервуар переполнен или система сброса давления не отлажена. Возникает противодавление на выкиде. Насос начинает работать с перегрузкой, повышается напряжение в штангах. В долгосрочной перспективе это ведет к усталостным разрушениям. Поэтому рассматривать насос изолированно — ошибка. Это всегда элемент системы, от забоя до товарного парка.

Личный опыт и неудачные попытки

Был у меня опыт на одном кусте, где решили поэкспериментировать и максимально удешевить эксплуатацию. Поставили стандартные вставные штанговые насосы с большим запасом по производительности, но сэкономили на материалах штанг — взяли не новые, а восстановленные. Логика была: насос-то новый, а штанги лишь передают движение. Результат оказался предсказуемым для любого практика, но не для сметного отдела: частые обрывы именно в местах старых микротрещин на штангах. Межремонтный период упал втрое против планового. Пришлось срочно менять всю колонну штанг на новые, с улучшенным покрытием. Вывод простой: нельзя усиливать одно звено цепи, оставляя слабым другое. Насос и штанги — это единая гидромеханическая система.

Другой случай — попытка использовать вставной насос на скважине после ГРП. Продукция пошла, но с огромным количеством пропанта и песка. Насос быстро вышел из строя, заклинил. Разбирали — все внутренние поверхности были как наждак. Тут сработало правило: сначала нужно дать скважине ?успокоиться?, вынести основной объем мехпримесей фоновой добычей или промывками, а уже потом спускать штангую насосную систему. Либо сразу закладывать в конструкцию насоса усиленные материалы, стойкие к абразиву, но это уже совсем другая цена вопроса.

Иногда помогает нестандартный подход к длине хода плунжера. На одной из низкодебитных скважин с высокой вязкостью нефти стандартный режим качалки не давал эффекта — жидкость не успевала заполнять полость над плунжером. Уменьшили длину хода, но увеличили частоту. Это снизило нагрузку на привод и штанги, а насос стал работать стабильнее, без ?сухого? хода. Это к вопросу о важности регулируемого оборудования на поверхности, о котором говорилось выше.

Взаимосвязь с другими технологиями и будущее

Сегодня вставной штанговый насос — не архаика, а часть гибридных решений. Его все чаще комбинируют с системами телеметрии и цифровыми станками-качалками. Получаешь данные по нагрузке на головку балансира в реальном времени, видишь динамограмму и можешь дистанционно скорректировать режим, чтобы оптимизировать работу насоса на забое. Это уже не ?спустил и забыл?, а активное управление процессом. Те же цифровые станки-качалки, которые упоминаются в ассортименте ООО Яньчуань, — это как раз инструмент для такой работы.

Интересно наблюдать, как меняется подход к материалу. Классическая сталь никуда не делась, но все чаще рассматриваются композитные штанги. Они легче, что снижает нагрузки, но есть вопросы по долговечности соединений и стойкости к некоторым реагентам в пластовой воде. Для вставного насоса это может быть перспективно, особенно на глубоких скважинах, где вес колонны становится критичным.

В итоге, что мы имеем? Вставной штанговый насос остается рабочим инструментом, но его успех на 100% зависит от системного взгляда. Нужно учитывать и геологию (искривление ствола, наличие песка), и состояние обсадной колонны, и параметры работы наземного оборудования, и даже логистику обслуживания. Это не та деталь, которую можно выбрать только по каталогу. Требуется анализ, иногда проб и ошибок, и постоянная готовность адаптировать решение под меняющиеся условия скважины. Именно поэтому работа с проверенными поставщиками, которые понимают весь цикл, от станка-качалки до емкостного оборудования, как та же Яньчуань, дает преимущество — они видят картину целиком, а не предлагают просто насос в вакууме.