Добыча и переработка природных ресурсов является доминирующей отраслью промышленности в нашей стране. Для того, чтобы получить готовый продукт на основе сырой нефти, её необходимо добыть из недр земли транспортировать с точки забора до места переработки. Такая процедура выполняется при помощи специализированного оборудования для перекачки жидкостей. При выполнении каждого этапа работ требуются разные типы насосов для перекачки нефтепродуктов.

Нефтяное месторождение
Нефтяное месторождение
https://newbur.ru

Виды насосного оборудования для добычи нефти

Как правило, нефть залегает глубоко под землёй, и для её извлечения требуется бурение специальных скважин. Случается, что нефтяные залежи в толще породы залегают в сжатом виде, и сырой продукт сам стремится к поверхности после бурения, однако, в большинстве случаев, его необходимо извлекать при помощи специального насосного оборудования. Классификация насосов, используемых в нефтегазодобыче, приводится ниже:

  • штанговые глубинные;
  • штанговые винтовые;
  • мультифазные;
  • диафрагменные;
  • магистральные;
  • гидропоршневые;
  • пластинчатые;
  • струйные;
  • центробежные.

Каждый из перечисленных типов оборудования имеет свои особенности конструкции и принцип работы. Так, в зависимости от глубины подъёма, места расположения скважины и прочих параметров, буровики имеют возможность подобрать оптимальное оборудование.

Гидропоршневый агрегат для перекачки нефти
Гидропоршневый агрегат для перекачки нефти
https://st31.stpulscen.ru

Штанговые агрегаты

Насосы штангового типа являются основным оборудованием для поднятия нефтепродуктов с глубин. Они состоят из двух основных частей – подземной конструкции для захвата сырья и наземного оборудования с штанговой качалкой и мощным двигателем. Штанговые установки получили широкое распространение в нефтяной промышленности, благодаря следующим преимуществам:

  • Бесперебойная эксплуатация в любых климатических условиях.
  • Независимость от наличия природных газов в недрах земли на месте забоя.
  • Простота монтажа и ремонта, так как конструкция не содержит сложных электронных элементов.
  • Способны работать от любого привода.
  • Высокий КПД установки.

Данный вид насосов, участвующих в нефтепереработке, делится на два основных типа, каждый из которых имеет собственные отличия в конструкции и принципе работы:

Штанговые глубинные (ШГН) – относятся к объёмным агрегатам, которые работают при создании депрессии. Физическое явление возникает, когда между породой, в которой залегает нефть, и самим пластом с сырьём создаётся разница в давлении, из-за чего происходит подсос. Принцип действия таких установок основан на следующих процессах:

Штанговая глубинная машина
Штанговая глубинная машина
https://22century.ru

  • Когда штанга установки поднимается вверх, она увлекает за собой шток, из-за чего в рабочей камере образуется вакуум, и жидкость стремится наверх с точки забора.
  • Проходя через клапан, нефтепродукты попадают в рабочий резервуар без возможности обратного выхода из него.
  • После подъёма до высшей точки, штанга опускается, жидкость в резервуаре давит на клапан, автоматически закрывая его.
  • Под давлением нефтепродукт начинает поступать в подъёмный трубопровод.
  • Учитывая, что штанга, называемая плунжером, работает постоянно, жидкость равномерно выкачивается из скважины.

Штанговые винтовые устройства – способны поднимать более густые нефтепродукты с места забоя. Принцип действия основан на вращении шнека в корпусе устройства, из-за чего выкачиваемая масса продавливается на поверхность. В то же время, в пространстве до шнека образуется область пониженного давления, что приводит к всасыванию жидкости из пласта. Постоянное вращение винтового стержня обеспечивает подъём нефти на поверхность.

В промышленности часто встречаются устройства с аналогичным принципом действия, но без штанги. Шнековый механизм приводится в движение напрямую, благодаря мощному электродвигателю, который устанавливается в верхней части скважины на поверхности. Такие агрегаты называются винтовыми.

Штанговая винтовая установка
Штанговая винтовая установка
https://ooo-skaltek.ru

Каждое из перечисленных устройств применяется в большинстве нефтяных скважин по всему миру, благодаря оптимальному соотношению высокого качества, КПД и надёжности, а также относительно низкой цены.

Ниже можно увидеть принцип работы штангового устройства:

Уточнить по наличию
Насос многоступенчатый вертикальный CR15-02 A-F-A-E-HQQE PN16 3х380-415В/50 Гц Grundfos Цена 102776 руб
Уточнить по наличию
-14%
Насос многоступенчатый вертикальный HELIX V 1012-1/16/E/S/400-50 PN16 3х400В/50 Гц Wilo Цена 207141 руб 177226 руб
Под заказ
Нет в наличии
Установка пожаротушения Hydro MX 2/1 CR 15-06 Grundfos Цена 2062742 руб
Под заказ
-9%
Насос ин-лайн с сухим ротором DL 65/160-1,1/4 PN16 сдвоенный 3х400В/50 Гц Wilo Цена 164358 руб 150131 руб
Под заказ
Насос ин-лайн с сухим ротором TP 200-160/4-A-F-B-BAQE PN16 3х380-415/660-690В/50 Гц Grundfos Цена 571416 руб

Диафрагменные нефтяные устройства

Диафрагменные нефтедобывающие насосы объёмного типа могут быть выполнены как в погружном, так и в поверхностном варианте. Принцип их действия основан на сокращении основного рабочего органа – диафрагмы, а конструкция состоит из двух частей – гидравлической и приводной, каждая из которых включает в себя следующие элементы:

Гидравлическая часть – предназначена для всасывания и дальнейшей транспортировки жидкости на поверхность земли с места забоя и состоит из нескольких деталей:

  • Два клапана – для всасывания нефтепродуктов и нагнетания давления в замкнутое пространство.
  • Резервуар, в который жидкость из пласта поступает, а потом с силой вытесняется по трубопроводу.
  • Диафрагма, разделяющая две части агрегата, которая, сокращаясь, обеспечивает разницу давлений и подсос.

Диафрагменный агрегат
Диафрагменный агрегат
https://kitairu.net

Приводная часть расположена на обратной стороне диафрагмы и включает в себя электродвигатель установленной мощности и систему связующих элементов, приводящую в движение основной рабочий орган. Диафрагма может быть, как плоской, так и сильфонной (в виде «гармошки»), отличаясь количеством единовременно подаваемой жидкости в рабочую камеру и амплитудой хода.

Учитывая, что в данном насосе объёмного типа отсутствуют соприкасающиеся между собой механические элементы, износ оборудования минимален. Также, благодаря этому, диафрагменные установки часто применяются, если нефть содержит в своём составе крупные твёрдые примеси.

Магистральные нефтяные агрегаты

Нефтяная отрасль занимается не только добычей «чёрного золота», но также и переработкой сырых продуктов в готовые для потребителя товары. Далеко не всегда предприятие по переработке расположено в непосредственной близости от нефтяной скважины, из-за чего требуется транспортировка жидкости на протяжённые дистанции. Для решения данной задачи применяются магистральные нефтяные насосы на НПЗ, которые обладают следующими преимуществами:

  • Производительность таких машин может быть в пределах от 500 до 10 000 м3 в час перекачиваемой жидкости.

Магистральное устройство для перекачки нефти на НПЗ
Магистральное устройство для перекачки нефти на НПЗ
https://neftok.ru

  • Конструкция приборов позволяет обеспечить перемещение как жидких субстанций, так и продуктов, обладающих повышенной вязкостью. Кроме, того, прибор может легко пропускать через себя жидкость с незначительными твёрдыми примесями.
  • Рабочие детали магистральной техники выполнены из жаропрочных материалов, из-за чего они могут перекачивать нефтепродукты при температуре до 200 градусов Цельсия.

Как правило, привод данных устройств расположен в отдельном помещении – машинном зале. К корпусу устройства монтируется трубопровод, в котором происходит движение жидкости, благодаря действию поршневого механизма с нагнетательным клапаном. Магистральные насосы способны работать без отдыха длительное время, мало подвержены износу, а также просты в ремонте и обслуживании.

Мультифазные перекачивающие установки

Мультифазные насосы во многом повторяют принцип функционирования магистральной техники и сконструированы для тех же целей – перекачка нефтепродуктов от месторождения до перерабатывающих цехов. В состав конструкции устройства входит привод – как правило, электрический мотор и система роторов. Такая техника используется в местах, где пласты нефти содержат множество природного газа, и она отличается от обычных магистральных насосов по следующим критериям:

Модель мультифазного насосного оборудования
Модель мультифазного насосного оборудования
https://www.pskunb.ru

  • В зависимости от работы той или иной ступени мультифазного агрегата, жидкость неминуемо смешивается с газами, образуя насыщенную смесь, пригодную для безопасной транспортировки.
  • Мультифазный насос работает в комплексе с центробежным, значительно повышая давление в системе при перекачке жидкости, что способствует эффективной транспортировке продукта за кратчайший промежуток времени.
  • Центробежный насос, подключенный в единую систему с мультифазным агрегатом способствует обратной сепарации нефти и газа по завершении транспортировки.

Таким образом, данное устройство помогает не только переместить основной продукт, но также способствует накоплению природного газа в специальных резервуарах с целью дальнейшего коммерческого использования, что значительно повышает рентабельность нефтепромысловых месторождений.

Мультифазная установка на НПЗ
Мультифазная установка на НПЗ
https://www.pcm.eu

Струйные насосы для перекачки нефти

Принцип действия струйных устройств основан на сталкивании двух потоков на разных скоростях, в результате чего кинетическая энергия передаётся от более быстрой среды к медленной, и происходит движение жидкости. В качестве катализатора энергии здесь могут выступать как жидкости, так и газ, в том числе пар. Данные агрегаты относятся к динамическим машинам трения, которые лишены любых движущихся поршней или крыльчаток, так как жидкость приводит себя в движение сама, в соответствии с правилом Бернулли. Струйные насосы для нефтепродуктов имеют следующие особенности:

  • Любая среда, которая считается рабочей должна подводиться к устройству извне, обладая высокой скоростью потока.
  • Главный рабочий орган насоса должен быть погружён в тело скважины, а на поверхности соединён с рабочей камерой, двигателем и компрессором.
  • Насосы способствуют быстрому подъёму жидкости на поверхность и дальнейшей подаче её в магистрали. Однако из-за необходимости создания вспомогательного потока, КПД значительно ниже, чем у штанговых устройств.
  • В качестве рабочей жидкости может быть использована пассивная нефть, а также смешивание произойдёт при подаче природного газа из той же скважины.

Струйное оборудование для добычи нефтепродуктов
Струйное оборудование для добычи нефтепродуктов
https://uglevodorody.ru

Струйные насосы не нашли широкого применения в нефтяной отрасли из-за низкого коэффициента полезного действия – не более 30%, однако они надёжны в эксплуатации и требуют ремонта гораздо реже, чем другие устройства.

В данном видео можно увидеть особенности оборудования для перекачки нефти:

Центробежные насосы для нефтяной промышленности

Центробежные агрегаты используются не только в быту, но и в промышленности. Данные установки для перекачки нефтепродуктов разделяются на 3 основных типа:

  • Консольные – работает от движения жёсткой муфты с лопастями, которая с силой захватывает продукт, закручивая его и перемещая через выходной патрубок.
  • Двухопорные – выполняются в разных модификациях, могут иметь два всасывающих патрубка, что позволяет осуществлять транспортировку в нескольких направлениях.
  • Полупогружные, или подвесные – разделены на два отсека, один из которых, отвечающий за забор жидкости, находится в теле продуктивного пласта и состоит из всасывающего патрубка, направляющего аппарата, а также трубопровода. В это время двигатель, приводящий аппарат в действие, не имеет контакта с мокрой средой.

Промышленная центробежная установка на НПЗ
Промышленная центробежная установка на НПЗ
https://ves-rf.ru

Центробежные машины широко распространены в нефтепромысле, благодаря высокому КПД и экономичности при эксплуатации. Кроме того, с такими машинами можно работать на значительных глубинах, они обеспечивают непрерывность и равномерность транспортируемой струи, а также способны поднять и перекачать жидкость с крупными примесями в составе.

В данном видео можно посмотреть принцип действия консольной центробежной машины:

Погружные насосы для нефтяной промышленности

В отдельных случаях нефтяники рассматривают применение погружных установок для транспортировки продукции. Данные устройства не имеют широкого применения, и их устанавливают в следующих случаях:

  • Если пласт залегает на значительной глубине, где поверхностные машины уже не в состоянии справиться с этой задачей, а струйные устройства делают стоимость добычи слишком высокой.
  • Когда в резервуаре с сырым продуктом наблюдается образование вакуумной среды.
  • Погружные машины могут работать в тандеме с поверхностными, обеспечивая усиление напора на выходе из трубопровода на поверхности земли.

Вентили погружного насосного оборудования
Вентили погружного насосного оборудования
http://c1283.c.3072.ru

Оборудование погружается в толщу нефтепродуктов, что даёт возможность обеспечивать добычу с самого дна скважины.

Другие классификации оборудования

Помимо типа конструкции и принципа действия, все насосы, применяемые в нефтепереработке, разделяются по следующим признакам:

  1. По предельной температуре рабочей среды, извлечённой с места забоя:
  • до 80оС;
  • до 200оС;
  • до 400оС.

Отличительным признаком в конструкции приборов является наличие дополнительной уплотнительной муфты, защищающей корпус устройства и его рабочие детали от перегрева.

  1. В зависимости от сферы использования:
  • для добычи и перемещении сырой нефти на переработку;
  • для обеспечения многоступенчатой переработки нефтепродуктов.
  1. По материалу корпуса
  • стальные;
  • чугунные.

Жаропрочное плунжерное оборудование
Жаропрочное плунжерное оборудование
https://hitmoll.com

Таким образом, производители представляют к продаже широкий ассортимент изделий, и каждый потребитель, на основе инженерных расчётов, гидрогеологических, климатических и прочих параметров, может выбрать оборудование, которое подходит для его деятельности. Данная классификация насосов, задействованных в нефтянке, является неполной, так как каждый производитель предлагает индивидуальные особенности свой продукции.

Ведущие производители нефтяных машин для добычи и транспортировки продукции

Конечно, промышленное оборудование невозможно сравнивать с бытовыми агрегатами по стандартным параметрам и стоимости. Поэтому тяжёлую насосную технику для нефтедобывающей отрасли производят специализированные производственные объединения, работающие на территории РФ, и наиболее популярные из них приведены ниже:

  • НПО «Энергопром» — челябинский завод, работающий в сфере нефтегазового машиностроения уже много лет. Предлагает к продаже как готовые изделия, так и принимает заказы на проектирование и изготовление насосных установок по индивидуальному ТЗ.

Офис продаж НПО «Энергопром»
Офис продаж НПО «Энергопром»
http://www.energoprom-e.ru

  • ТД «Нефтемаш» — крупное торгово-производственное объединение, которое базируется в Ижевске. Предлагает комплексное оснащение буровых установок, в том числе штанговые «качалки» для подъёма нефтепродуктов.
  • ГК «Авега» — предприятие расположено в г. Ростов. Занимается оснащением различных сфер промышленности, в том числе, производством и реализацией насосного оборудования.

Учитывая, что наша страна занимает ведущие мировые позиции по добыче нефти, отрасль производства, отвечающая за техническое оснащение, развита очень сильно. Насосное оборудование, изготавливаемое в разных регионах РФ, отвечает международным стандартам качества, а стоит значительно дешевле импортных аналогов.

Сборочный цех ТД «Нефтемаш»
Сборочный цех ТД «Нефтемаш»
https://abiturient.utmn.ru

Коротко о главном

Насосное оборудование для нефтегазовой промышленности имеет обширную классификацию. Наиболее популярными типами установок являются штанговые «качалки». В зависимости от физико-химических свойств продукции, извлекаемой из недр, учитываются критерии при выборе специальных устройств. Оборудование для перекачки нефти требуется на всех этапах добычи, транспортировки и переработки сырья в готовую продукцию.

Вы когда-нибудь сталкивались с выбором насосного оборудования для работы в нефтедобывающей отрасли? Делитесь своим опытом в комментариях к статье.