АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО ДИАФРАГМЕННОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА ДЛЯ СОКРАЩЕНИЯ ЗАТРАТ НА ДОБЫЧУ НЕФТИ

Аннотация. В данной статье изучена и проанализирована целесообразность применения установки погружного диафрагменного (мембранного) электронасоса для сокращения затрат на добычу нефти. Рассмотрен принцип действия установки, выявлены некоторые преимущества и недостатки.

Ключевые слова: мембранный насос, диафрагменный насос, эксплуатация нефтяных месторождений.

Диафрагменные (они же мембранные) насосы, являются установками объёмного типа. Обеспечение перекачки флюида в них происходит по средствам циклического изменения объёма рабочей камеры, а не возвратно-поступательных движений поршня или плунжера, как в альтернативных насосных установках - электроцентробежной и плунжерной [1].

Основной принцип работы данного типа насосов имеет следующую последовательность: диафрагма (мембрана), при выгибании в сторону, создаёт дополнительный объём и провоцирует область пониженного давления, за счёт которой, в насос поступает жидкость (флюид). Далее, при обратном движении мембраны, повышение давления выталкивает жидкость наружу.

Рисунок 1. Принцип действия диафрагменного насоса

Эффект, находящийся в основе работы диафрагменного насоса, достигается за счет синхронной работы двух клапанов - впускного и выпускного.

В ходе работы впускного клапана, выпускной закрыт, обеспечивая поддержание низкого давления внутри рабочей камеры. После, при выталкивании мембраны и открытии выпускного клапана, закрывается уже впускной клапан, для избегания утечки флюида обратно в пласт.

Клапаны могут отличаться по конструкции (наиболее часто используются простые и надёжные клапаны шарикового типа), но конструкция клапанов не имеет определяющего значения для правильного функционирования мембранного насоса - главное, чтобы они срабатывали чётко и вовремя [2]. Куда большее значение имеет тип привода, непосредственно обеспечивающего пульсирующие движения мембраны.

Наиболее часто используемый привод диафрагменных насосов - электромагнитный. Такой выбор обусловлен высокой точностью контроля перекачки флюида, которая достигается за счет электромагнитной катушки с сердечником (соленоид), используемой в качестве основного движущего элемента рабочих ступеней.

Магнитное поле, возникающее в обмотке во время подачи на неё электрического импульса, выталкивает находящийся в ней сердечник, который оказывает давление на диафрагму, приводя её в изгибающее движение [2]. После прекращения подачи импульса, поле исчезает, и мембрана с сердечником приходят в исходное положение, по средствам воздействия на них возвратной пружины.

Кроме возможности регулирования подачи и общего базового принципа действия у мембранных насосов имеется несколько свойств, в разной мере присущих всем их видам и выгодно выделяющих диафрагменные насосы на фоне насосов других конструкций [3]:

- высокая эффективность в работе с вязкими средами (нефтяные эмульсии);

- высокая эффективность в работе с жидкостями, содержащими твердые включения (парафин, механические примеси), ввиду отсутствия трущихся элементов в рабочей камере насоса, на которых обычно происходят отложения;

Так же, диафрагменные насосы могут перекачивать не только химически нейтральные жидкости, но и агрессивные вещества - кислоты, щёлочи, растворы солей, что делает мембранные насосы целесообразными для ввода в промышленную эксплуатацию на объектах добычи нефти, ввиду их высокой устойчивости к вырабатываемым флюидам и некоторым химическим обработкам, применяемым в качестве мероприятий очистки оборудования и призабойной зоны пласта.

Все вышеописанные факторы способствуют целесообразности ввода данного типа насосов в промышленную эксплуатацию на нефтепромыслах, в качестве альтернативы установок электроцентробежных насосов. Особо стоит отметить возможность перекачки растворов с нерастворёнными включениями, так как на сегодняшний день вопрос о отложениях парафина на рабочих колесах электроцентробежных насосов стоит особо актуальным образом.