+86-13052798822
ул. Ляохай, 9, р-н Иньчжоу, г. Телин, пров. Ляонин, Китай
+86-13052798822
2026-07-25
Штанговый глубинный насос (ШГН) уже многие десятилетия остается одной из наиболее распространенных систем механизированной добычи нефти. Несмотря на развитие электрических центробежных насосов и других технологий искусственного подъема, именно ШГН продолжает использоваться на тысячах месторождений благодаря своей надежности, ремонтопригодности и сравнительно низкой стоимости эксплуатации.
Однако при выборе оборудования многие заказчики оценивают только диаметр плунжера или глубину установки. На практике эффективность добычи определяется не только характеристиками насоса, но и пониманием принципа его работы. Конструкция клапанов, точность сопряжения плунжера и цилиндра, содержание газа и механических примесей в пластовой жидкости — все эти факторы напрямую влияют на производительность и срок службы оборудования.
В этой статье подробно рассмотрим, как работает штанговый глубинный насос, из каких узлов он состоит и какие особенности необходимо учитывать при эксплуатации.
Работа насоса начинается не в скважине, а на поверхности.
Электродвигатель приводит в движение станок-качалку. Через кривошипно-шатунный механизм вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное движение балансира. Далее усилие передается на колонну насосных штанг.
Именно насосные штанги являются связующим элементом между наземным приводом и глубинным насосом.
Каждый ход балансира передается плунжеру, установленному внутри цилиндра на глубине нескольких сотен или даже нескольких тысяч метров.
Несмотря на значительную глубину установки, система обеспечивает достаточно точную передачу усилия, необходимого для непрерывного цикла добычи нефти.
Хотя конструкция ШГН кажется относительно простой, каждый элемент выполняет строго определенную функцию.
Цилиндр представляет собой рабочую камеру насоса. Внутри него перемещается плунжер.
Высокая точность обработки внутренней поверхности обеспечивает герметичность рабочей пары и уменьшает внутренние утечки жидкости.
Износ цилиндра приводит к снижению коэффициента наполнения и уменьшению фактической производительности насоса.
Плунжер является основным рабочим элементом.
При каждом ходе вверх и вниз он изменяет объем рабочей камеры и создает перепад давления, благодаря которому жидкость начинает перемещаться внутри насоса.
Для различных условий эксплуатации применяются:
1. хромированные плунжеры;
2. плунжеры с металлическим напылением;
3. износостойкие плунжеры;
4. специальные конструкции для песчаных и высоковязких скважин.
Неподвижный клапан расположен в нижней части насоса.
Его задача — пропускать пластовую жидкость внутрь цилиндра во время всасывания и предотвращать ее обратный поток при изменении давления.
Подвижный клапан расположен внутри плунжера.
Он открывается и закрывается автоматически под действием давления жидкости.
Работа двух клапанов обеспечивает движение нефти только в одном направлении — от пласта к поверхности.
Во время подъема плунжера начинается основной этап добычи.
Поскольку объем рабочей камеры увеличивается, давление внутри цилиндра снижается.
В результате создается зона разрежения.
Под действием пластового давления неподвижный клапан открывается, и новая порция жидкости поступает внутрь цилиндра.
Одновременно давление столба жидкости над плунжером удерживает подвижный клапан закрытым.
Поэтому нефть, находящаяся над плунжером, не возвращается обратно, а поднимается по насосно-компрессорным трубам к поверхности.
Именно этот этап обеспечивает непосредственный подъем продукции скважины.
Когда балансир начинает опускаться, плунжер движется вниз.
Объем рабочей камеры уменьшается.
Давление внутри цилиндра возрастает.
В этот момент неподвижный клапан закрывается, предотвращая возврат жидкости обратно в пласт.
Одновременно открывается подвижный клапан.
Жидкость проходит через плунжер и оказывается над ним.
При следующем ходе вверх именно этот объем жидкости будет поднят на поверхность.
Таким образом, каждый цикл движения плунжера постепенно транспортирует нефть из скважины в насосно-компрессорные трубы.
Многие считают, что основную работу выполняет только плунжер.
На практике эффективность ШГН во многом определяется именно согласованной работой двух клапанов.
Если один из клапанов теряет герметичность:
уменьшается коэффициент наполнения;
появляются внутренние утечки;
снижается дебит;
увеличивается нагрузка на привод;
возрастает энергопотребление.
Поэтому качество изготовления клапанных узлов оказывает непосредственное влияние на надежность всей насосной системы.
Даже правильно подобранный насос может работать значительно хуже расчетных показателей, если условия эксплуатации отличаются от проектных.
Наиболее распространенные причины:
Абразивные частицы ускоряют износ плунжера, цилиндра и клапанов.
Для подобных условий обычно применяются пескозащитные насосы и детали с повышенной износостойкостью.
При большом количестве свободного газа цилиндр заполняется не полностью.
Это приводит к уменьшению коэффициента наполнения и снижению фактической производительности.
В подобных случаях используются газовые якоря или специальные конструкции насосов.
Чем выше вязкость жидкости, тем больше сопротивление движению внутри насоса.
Для тяжелой нефти применяются специальные насосы с увеличенными рабочими зазорами и усиленными клапанными узлами.
Высокое содержание CO₂, H₂S или минерализованной воды ускоряет разрушение рабочих поверхностей.
В подобных условиях рекомендуется использовать материалы и покрытия, устойчивые к коррозии.
Распространенная ошибка при покупке оборудования — выбирать насос только по диаметру плунжера.
На практике производительность зависит сразу от нескольких параметров:
глубины установки;
диаметра насосно-компрессорных труб;
дебита скважины;
содержания песка;
газового фактора;
вязкости нефти;
длины хода;
Правильно подобранный насос обеспечивает стабильную добычу при меньших эксплуатационных расходах и увеличенном межремонтном периоде.
Чтобы инженер мог подобрать оптимальную модель ШГН, рекомендуется предоставить следующую информацию:
глубина скважины;
глубина установки насоса;
внутренний диаметр НКТ;
дебит жидкости;
суточная добыча нефти;
содержание воды;
газовый фактор;
содержание механических примесей;
вязкость нефти;
температура эксплуатации;
наличие коррозионно-активной среды;
требования к стандарту API 11AX.
Чем точнее исходные данные, тем выше вероятность подобрать насос, который обеспечит длительную и стабильную работу без преждевременного износа.
Принцип работы штангового глубинного насоса основан на точной синхронизации наземного привода, колонны насосных штанг, плунжера и двух клапанов. Хотя конструкция ШГН считается сравнительно простой, надежность всей системы зависит от качества изготовления каждого элемента, соответствия оборудования условиям эксплуатации и правильного инженерного подбора.
При выборе насоса для конкретной скважины важно учитывать не только производительность, но и такие параметры, как содержание песка, газовый фактор, вязкость нефти, глубина установки и характеристики пластовой жидкости. Комплексный подход к подбору оборудования позволяет увеличить межремонтный период, снизить эксплуатационные расходы и обеспечить стабильную добычу нефти в различных геолого-технических условиях。
