Погружные винтовые насосы представляют собой поступательно-полостные насосы (в дальнейшем — РСР/Progressive Cavity Pumps — насосы) и предназначены для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.
РСР-насосы разработаны специально для тяжёлой нефти. В них:
- уменьшено негативное воздействие песка;
- улучшена наполняемость насоса;
- уменьшена длина;
- применяется специальный эластомер с повышенной абразивной стойкостью.
Главными компонентами РСР-насосов являются ротационная часть — ротор и статическая часть — обойма.
Ротор
Ротор представляет собой спиральный винт с большим шагом и круглым поперечным сечением.
Обойма
Обойма представляет собой стальную трубу с размещённым внутри эластомером.
Эластомер
Эластомер выполнен в виде двухзаходного винтового профиля, благодаря чему обеспечивается пространство для жидкости между ротором и обоймой.
Ротор и обойма не являются соосными, их оси параллельны. Расстояние между осями называется эксцентриситетом насоса. В результате, движение ротора является сложным: в то время как он вращается в одном направлении вокруг своей собственной оси, его ось вращается вокруг оси обоймы в противоположном направлении.
При вращении ротора внутри обоймы жидкость движется беспрерывно от впускного отверстия к выпускному. Данная особенность способствует стабильному потоку жидкости, пропорциональному числу оборотов.
Рекомендуемый диапазон частоты вращения — от 50 до 400 об/мин. Возможна эксплуатация насосов на большей частоте вращения, что, однако, сокращает их срок службы.
Способность РСР — насосов развивать давление зависит от числа полостей в насосе.
В целях сохранения свойств упругости насосов не рекомендуется превышать номинальный напор, на который рассчитана конструкция насоса. Максимальная величина напора указана в структуре обозначения насоса.
Наиболее оптимальным выбором между эксплуатационными расходами с одной стороны и сроком службы насоса с другой стороны является давление — 80% максимальной величины. Превышение давления резко снизит срок службы эластомера и может привести к его деформации.
Производительность насоса может варьироваться в пределе +/-5% номинального потока жидкости от нулевого уровня и будет изменяться в зависимости от особенностей скважины.
Газ в насосе может создать проблемные ситуации, т.к. насосу требуется жидкость для смазки. Для поддержания высокого напора жидкости в скважине газовый эффект может быть редуцирован за счет спуска насоса ниже перфорации и/или за счет режима работы на низких скоростях.