Как выбрать вставной насос для наклонных скважин? 

Если честно, когда слышишь ?наклонная скважина?, первое, что приходит в голову — обычный штанговый насос, только под углом. И в этом главная ошибка. Многие так и думают, берут стандартную схему, а потом удивляются, почему шток ложится на трубку, клапаны залипают, а подъёмники выходят из строя вдвое быстрее. Дело не в самом насосе, а в том, как он ведёт себя в искривлённом стволе. Тут каждая мелочь играет роль — от угла изгиба на участке спуска до механики хода штанг. Попробую разложить по полочкам, исходя из того, что видел сам, и с какими проблемами сталкивался.

Почему наклон — это не просто ?кривая труба?

Начнём с основ, которые часто упускают из виду. Наклонный ствол — это не равномерный изгиб, как труба водопровода. Это, как правило, участки с переменной кривизной, особенно в точках перехода с вертикали на наклон. И самое поганое место — это как раз зона искривления. Там нагрузки на штанги и вставной насос меняются нелинейно. Если упрощённо, то при ходе вверх шток прижимается к одной стенке НКТ, при ходе вниз — к другой. Это постоянное трение, ударные нагрузки.

Я помню случай на одном месторождении в Западной Сибири. Скважина с отклонением около 45 градусов на средних глубинах. Ставили стандартный насос, вроде бы всё по каталогу. Через три месяца — обрыв штанг как раз в интервале искривления. Разбирали, смотрели: внутренняя поверхность цилиндра насоса с одной стороны была сильно изношена, царапины глубокие. Оказалось, из-за бокового усилия плунжер работал с перекосом, стенка цилиндра быстро вышла из строя, нагрузка на штанги возросла — и итог закономерен. Вывод простой: в наклонных условиях обычная конструкция работает против себя.

Поэтому первый принцип выбора: насос должен быть не просто ?прочным?, а компенсировать или минимизировать эти боковые силы. Или, как вариант, его конструкция должна быть устойчивой к их воздействию. Это достигается разными путями: специальной геометрией цилиндра и плунжера, материалами, а иногда и дополнительными элементами, вроде центраторов. Но о них позже.

Ключевые параметры: на что смотреть в первую очередь

Итак, от теории к практике. Берёшь паспорт скважины, ищешь там данные по профилю. Критичны два параметра: интенсивность искривления (градус на 10 метров) и максимальный угол отклонения. Если угол до 30 градусов, а участок искривления плавный, можно обойтись усиленными стандартными решениями. Но когда переваливает за 40, а тем более есть ?собачья нога? (резкое изменение направления) — тут уже нужен специнструмент.

Глубина спуска насоса — второй ключевой момент. Чем глубже, тем больше длина хода штанг и, соответственно, амплитуда возможного бокового смещения. Для глубоких наклонных скважин часто имеет смысл смотреть в сторону укороченных или телескопических цилиндров. Они позволяют уменьшить длину насосной камеры, снижая риск её контакта со стенками НКТ. Но тут есть нюанс: производительность может упасть, нужно считать.

Третий пункт — свойства пластовой жидкости. Песок, высокий ГФ, парафинизация. В наклонной скважине песок оседает не равномерно, а может скапливаться на нижней стенке трубы в зоне изгиба. Если насос проходит как раз через этот участок, абразивный износ будет катастрофическим. Поэтому для таких условий критически важен материал пары трения цилиндр-плунжер. Нитрид титана, карбид вольфрама — варианты, но дорогие. Иногда дешевле и эффективнее оказывается не гнаться за супер-твёрдым покрытием, а правильно подобрать зазоры и предусмотреть эффективные песочные фильтры или отстойники в компоновке.

Конструктивные особенности: что реально работает

Перейдём к конкретике. Какие конструктивные решения я видел в работе и которые показали себя хорошо? Во-первых, это насосы с укороченным цилиндром и увеличенным диаметром плунжера при той же производительности. Это снижает общую длину и жёсткость узла, он лучше ?обтекает? неровности ствола. Во-вторых, это использование сферических или самоустанавливающихся соединений в узле подвески насоса. Они позволяют цилиндру немного ?играть?, компенсируя несоосность.

Отдельно стоит сказать про центраторы или направляющие для штанг. Не все их любят, считают лишним усложнением. Но в ряде случаев, особенно при сильном искривлении, установка пары-тройки центраторов непосредственно над насосом и в зоне максимального изгиба кардинально меняет картину. Они принимают на себя боковую нагрузку, не давая штангам и насосу биться о стенки. Главное — правильно их подобрать по диаметру и материалу, чтобы не создавать новых точек заклинивания.

И, конечно, клапаны. В наклонных скважинах шариковые клапаны с обычной седёлкой могут работать некорректно из-за того, что шарик при закрытии садится не по центру. Решение — конические седла или клапаны с направляющими для шарика. Это мелочь, но она серьёзно влияет на герметичность и, как следствие, на коэффициент наполнения и эффективность всего подъёма.

Бренды и поставщики: кого стоит рассматривать

Рынок насыщен, но для сложных условий выбор сужается. Отечественные производители, конечно, знают наши реалии, но не все имеют глубоко проработанные линейки именно для наклонно-направленного бурения. Часто это модификации стандартных моделей. Если нужен комплексный подход — от расчётов до поставки готового решения под конкретный профиль — тут уже смотрят на компании с серьёзным инжиниринговым бэкграундом.

Например, в последнее время хорошо зарекомендовало себя оборудование от ООО Телин Дуншэн Нефтегазовое Машиностроение. Я сталкивался с их продукцией, когда нужно было решить проблему на группе скважин с высокой интенсивностью искривления. Они как раз предлагают не просто насосы, а расчёт компоновки и подбор моделей с учётом механики движения штанг в искривлённом стволе. На их сайте rodpump.ru можно найти довольно детальную информацию по техническим решениям для осложнённых условий, включая наклонные скважины. Для меня как для практика важно, что компания ООО Телин Дуншэн Нефтегазовое Машиностроение является утверждённым поставщиком для крупных игроков, что косвенно говорит о контроле качества. Их насосы, которые я видел, отличались точной обработкой и хорошей подгонкой пар трения, что в наших условиях половина успеха.

Не стоит сбрасывать со счетов и западных производителей, вроды Weatherford (кстати, они тоже в списке партнёров упомянутой компании). Но тут всегда вопрос логистики, цены и адаптации под наши, часто более ?агрессивные?, условия добычи. Иногда их стандартное решение для ?девиации? оказывается избыточным и дорогим для простой скважины с умеренным углом.

Ошибки и уроки: чему меня научили провалы

Расскажу про один неудачный опыт, который многому научил. Была скважина, угол около 35 градусов, но с большим радиусом искривления — вроде бы не критично. Решили сэкономить и поставили б/у насос, но с новыми штангами и центраторами. Всё просчитали, вроде бы учли. Через два месяца — падение производительности, затем гидроудар. При подъёме обнаружили, что нижний клапан насоса практически не работает, а на всасывающем фильтре — пробка из спрессованного песка и парафина.

В чём была ошибка? Упустили температуру и состав жидкости. Оказалось, в зоне искривления, где скорость потока падала, активно шло отложение парафина. Песок цеплялся к этому парафину. А б/у насос, несмотря на внешнюю исправность, имел микроскопические задиры на цилиндре, которые и стали центрами кристаллизации. Новый насос из более гладкого материала, плюс регулярная обработка депарафинизатором — и проблема ушла. Урок: в наклонной скважине нельзя рассматривать насос в отрыве от всего процесса добычи и химии жидкости. Это система.

Ещё одна частая ошибка — игнорирование монтажа. Даже идеальный насос можно загубить при спуске. В наклонных стволах нужно особенно аккуратно стыковать колонны, избегать ударов о устье. Одна вмятина на НКТ в зоне прохода плунжера — и прощай, герметичность. Всегда настаиваю на контроле за процессом спуска и, по возможности, на использовании левого резьбового соединения для самого насоса, чтобы избежать его отвинчивания при обратной промывке.

Итоговый алгоритм: как действовать при выборе

Итак, резюмирую всё вышесказанное в примерный план действий. Не догма, а просто схема, от которой можно отталкиваться.

1. Собери полные данные по скважине: паспорт с профилем (углы, интенсивность, глубина), свойства продукции (вязкость, содержание песка, парафина, ГФ), планируемый дебит. Без этого всё — гадание на кофейной гуще.
2. Оцени критичность условий. Плавный изгиб до 30 градусов? Можно брать качественный стандартный насос с усиленными материалами. Резкие изгибы, углы больше 40, песок? Нужно спецрешение.
3. Определись с ключевыми требованиями: материал пары трения (исходя из абразива), необходимость в укороченной конструкции, тип клапанов, нужны ли центраторы. Тут может помочь консультация с технологами производителя, например, того же ООО Телин Дуншэн. На их сайте есть контакты для таких запросов.
4. Не экономь на мелочах. Разница в цене между обычным и адаптированным насосом может быть 20-30%, но срок его службы в наклонной скважине может отличаться в разы. Считай полный цикл стоимости, включая возможные простои и ремонты.
5. Продумай всю нижнюю компоновку: фильтр, отстойник, якорь. В наклонной скважине их роль важнее, чем в вертикальной.
6. И главное — предусмотри мониторинг. После запуска следи за динамограммой. Она первой покажет проблемы с прилеганием штанг, негерметичностью клапанов — всё то, что в наклонной скважине проявляется ярче и быстрее.

Выбор насоса для наклонной скважины — это всегда поиск компромисса между надёжностью, производительностью и стоимостью. Готовых рецептов нет, но если понимать физику процесса и не игнорировать опыт (в том числе чужой, как мой с парафином), можно найти оптимальный вариант и избежать многих головных болей. Главное — не считать эту задачу рядовой.