 |
Устьевое оборудование глубинно-насосных скважин
|
|
|
|
Для подвески насосных труб, направления продукции из скважины в выкидную линию, герметизации устья скважины, обеспечения отбора газа из затрубного пространства и т.д. на устье скважины устанавливается специальное устьевое оборудование.
Устьевое оборудование штанговой глубинной установки состоит из планшайбы и тройника-сальника. На рисунке 88 показана схема этого оборудования.
На колонный фланец 1 устанавливается планшайба 2 с подвешенными на ней трубами 3. В планшайбе имеются отверстия для отвода газа из затрубного пространства и для замера уровня жидкости в скважине. В верхнюю муфту 4 труб ввинчивается тройник 5 для отвода нефти в выкидную линию.
Для герметизации тройника и пропуска сальникового штока 7 выше тройника устанавливают сальник 6, который уплотняется сверху крышкой 8.
Нефть (жидкость) из скважины, подаваемая глубинным штанговым насосом, направляется через боковой отвод тройника в выкидную линию и далее в ГЗУ (групповая замерная установка). Для спуска в скважину манометра, термометра, пробоотборника или других приборов через межтрубное пространство применяют эксцентричную планшайбу, в которой отверстие для ввинчивания патрубка смещено от центра на некоторое расстояние и имеется отверстие для спуска скважинных приборов. Поднимать на поверхность плунжер или вставной насос без разъединения линии и снятия тройника позволяет конструкция самоуплотняющегося устьевого сальника. Для предохранения резьбы тройника при спуско-подъемных операциях в него ввинчивают специальный фланец, который одновременно служит опорой для штангового элеватора. Сальниковый шток подвешивается к головке балансира СКН с помощью канатной подвески ПКН (подвеска канатная нормального ряда). Канатная подвеска имеет две траверсы с клиновыми захватами для каната и сальникового штока.
|
|
|
Рис. 88. Оборудование устья насосной скважины
На рис. 89 показана канатная подвеска ПКН со штанговра-щателем. Штанговращатель применяется при добыче нефти с содержанием смолопарафинов отложений в нефти.
Рис. 89. Канатная подвеска типа ПКН со штанговращателем
Сальниковый шток 6 подвешивается в клиновом захвате верхней траверсы 1, а концы стального каната 9, перекинутого через ролик и закрепленного на головке балансира станка-качалки в зажимных плашках нижней траверсы 15. Нагрузка, создаваемая штангами и столбом жидкости над плунжером насоса и воспринимаемая верхней траверсой, передается на нижнюю траверсу через опорные втулки 16. Винты 12 имеют вспомогательное значение и служат для увеличения зазора между траверсами в тех случаях, когда необходимо установить специальный прибор-динамограф, применяемый для измерения нагрузок на головку балансира при работе СКН. Клиновой захват состоит из втулки 3 с внутренней конической расточкой и червячной шестерней, плашек 4 с конической наружной поверхностью и зажим-
ной гайкой 5. Заделка каната в нижнюю траверсу осуществляется с помощью втулок 16 и клиновых плашек, которые расклиниваются нажимной гайкой 17, концы каната заливаются свинцом. Нижний торец шестерни опирается на шариковый подшипник 2, устанавливаемый в углублении траверсы 1 канатной подвески. Шестерни входят в зацепление с червячным валом 7, закрепленным на этой же траверсе при помощи двух кронштейнов 8 с подшипником скольжения. На конец валика надет рычаг 11, а между его щеками устанавливается храповое колесо 10.
На конце рычага имеется отверстие 14 для тросика. В конце хода сальникового штока вниз рычаг поднимается при помощи тросика, закрепленного к стойке станка-качалки, и собачка 13, упираясь в зуб храпового колеса, посредством червячной передачи вращает колонну штанг на 45-60°. При ходе сальникового штока вверх храповое колесо, из-за самоторможения червячной передачи, остается неподвижным, а рычаг под действием силы тяжести опускается до уровня ограничителя. В этот момент собачка, пропустив один или два зуба храпового колеса, вновь становится в исходное положение. При добыче нефти с отсутствием в ней смолопарафиновых отложений подвеска используется без штанговращателя.
|
|
|
Станки-качалки
Конструкция станка-качалки показана на рис. 90.
Станок-качалка состоит из рамы со стойкой, устанавливаемой на бетонный фундамент, балансира с головкой (с противовесами), редуктора с двумя кривошипами, на которых закрепляются противовесы и траверсы с двумя шатунами.
Вращение вала электродвигателя (11) при помощи клиноре-менной передачи (15) передается ведущему валу редуктора (10). Сменные шкивы электродвигателя в зависимости от типа станка-качалки и его грузоподъемности имеют диаметры от 63 до 450 мм. Диаметры шкивов на ведущем валу редуктора постоянны для всех типов станка-качалки, но в зависимости от грузоподъемности и крутящего момента редуктора изменяются от 315 мм у станков-качалок с небольшой грузоподъемностью до 1250 мм у станков-
Рис. 90. Станок-качалка: 1 - головка балансира; 2 - стопорное устройство головки; 3 - опорный подшипник балансира; 4 - балансир; 5 - противовесы; 6 - сферический подшипник подвески траверсы; 7 - шатун; 8 -противовес кривошипа; 9 - кривошип; 10 - редуктор; 11 - электродвигатель; 12 - ручка тормоза; 13 - рама; 14 - стойка; 15 - клиновые ремни; 16 -фундамент
качалок с большой грузоподъемностью. Изменение передаточного числа клиноременной передачи от 2,5 до 5 достигается сменой шкивов на валу электродвигателя.
Во всех станках-качалках с целью изменения длины хода полированного штока на кривошипах делают отверстия для крепления шатуна. Длина хода полированного штока изменяется перестановкой нижнего пальца шатуна в новое отверстие кривошипа, т.е. изменением радиуса кривошипа. Длину хода полированного штока можно определять так:
(106)
где г - рабочая длина кривошипа; а - переднее плечо балансира; Ъ - заднее плечо балансира.
|
|
|
Число качаний балансира изменяют подбором электродвигателя с соответствующей характеристикой или чаще всего изменением диаметра шкива на валу электродвигателя.
Долговечность и безаварийность работы станка-качалки во многом зависит от его уравновешенности. В неуравновешенном станке-качалке при ходе плунжера вверх на установку действует вес столба жидкости в трубах и вес штанг. При ходе плунжера вниз электродвигатель разгружается и не производит работы, так как плунжер перемещается вниз под собственным весом штанг.
Такие знакопеременные нагрузки отрицательно влияют на долговечность установки и особенно на работу электродвигателя.
Чтобы устранить эти неблагоприятные факторы, влияющие на преждевременный износ электродвигателя, необходимо выравнивать нагрузку на него во время каждого двойного хода плунжера. Это выравнивание осуществляется уравновешиванием станка-качалки с помощью противовесов (контргрузов), подвешиваемых на заднем конце балансира или установленных на кривошипах. Контргруз рассчитывается так, чтобы он уравновешивал вес столба жидкости и штанг, на преодоление которого и тратится энергия электродвигателя при ходе плунжера вверх, т.е. так, чтобы независимо от направления движения плунжера нагрузка на электродвигатель и редуктор станка-качалки была бы равномерной. Сила тяжести контргрузов определяется следующим образом.
Если принимать силу тяжести контргруза равной силе тяжести жидкости и штанг, то при ходе плунжера вверх станок-качалка будет полностью уравновешен, однако при ходе плунжера вниз, когда на головку балансира действует усилие, создаваемое штангами, излишняя сила тяжести контргруза, равная силе тяжести жидкости, будет создавать дополнительную нагрузку на установку. Также нельзя уравновешивать только штанги, так как будет неуравновешенным столб жидкости при ходе плунжера вверх.
Установлено, что для равномерной загрузки станка-качалки Штанги необходимо уравновешивать полностью, а столб жидко-1йти - наполовину.
|
|
|
'*• Существует три способа уравновешивания станков-качалок: балансирный, роторный и комбинированный.
При балансирном уравновешивании контргруз устанавливается на заднем конце балансира, при роторном уравновешивании -на кривошипах, а при комбинированном уравновешивании - одновременно на кривошипах и балансире. Балансирное уравновешивание применяется на станках-качалках небольшой грузоподъемности, роторное уравновешивание применяется на станках-качалках большой грузоподъемности, комбинированное уравновешивание применяется на станках-качалках средней грузоподъемности. Неравномерность нагрузки при роторном способе уравновешивания достигается за счет перемещения контргруза вдоль кривошипа, а при балансирном способе уравновешивание нагрузки достигается за счет изменения веса контргруза. Завод-изготовитель на каждый станок-качалку поставляет заводскую инструкцию по уравновешиванию. Уравновешенность станков-качалок регулярно проверяется на промыслах по нагрузке на электродвигатель с помощью токоиз-мерительных приборов. Не менее важным условием длительной и бесперебойной эксплуатации станков-качалок является регулярное смазывание их узлов и деталей.
Регулярно должны смазываться редуктор, подшипники головок шатунов и балансира, шарнир траверсы и другие трущиеся части станка-качалки.
Редуктор станка-качалки заливают машинным маслом до уровня верхнего крана. В редуктор на летнее время заливается летнее маслом, а осенью масло меняется на зимнее. Остальные детали станков-качалок смазываются консистентной смазкой.
Конструкция станков-качалок постоянно совершенствуется. Так, на базе станков-качалок СК-64 и СКД-8 на заводе «Ижнеф-темаш» разработаны и выпускаются приводы ПНШ 60-2,1-25 и ПНШ 80-3-40 (рис. 91), где
60 и 80 - усилие на штоке, в кН;
2,1 и 3 - максимальная длина хода полированного штока, в м;
25 и 40 - номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, в кНм.
Приводы ПНШ 60-2,1-25 устанавливаются на низком фундаменте, ПШН 80-3-40 - на высоком фундаменте, а также ПНШ 80-3-90, ПНШТ 80-3-90(63, 37), где Т - тумбовое исполнение основания (низкое). Выпускаются также одноплечие приводы штанговых насосов: ОПНШ 30-1,5; ОПНШ 80-3-90 и ОПНШ 80-3-50, где
30 и 80 - усилие на полированном штоке, в кН;
1,5 и 3 - максимальная длина хода полированного штока, в м;
90 и 50 - номинальное передаточное число редуктора.
Одноплечие приводы штанговых насосов (ОПНШ) показаны на рис. 92.
Рис. 91
Рис. 92
Технические параметры и характеристики приводов штанговых глубинных насосов показаны в табл. 16.
Приводы ПНШТ-60 и ПНШТ-80 имеют:
- широкий диапазон выбора числа качаний и мощностей устанавливаемых двигателей, что позволяет обеспечивать оптимальные эксплуатационные условия добычи нефти при минимальных расходах электроэнергии;
|
|
|
Таблица 16.
Технические параметры и характеристики приводов штанговых глубинных насосов.
| № п/п | Типоразмеры | ПНШ 60-2, 1-25 | ПНШ 80-3-40 | ОПНШ 80-3 | |
| Наибольшее тяговое усилие на полированном штоке, кН | |||||
| Длины хода полированного штока, м | 2,1; 1,8; 1,5; 1,2. | 3,0; 2,5; 2,0; 1,6; 1,2. | 3,0; 2,5: 2.0. | ||
| Число качаний в минуту | 5,3... 10,2 | 4,3... 12 | 1,8... 5,4 | 3,2... 9,3 | |
| Мощности двигателя, кВт | И; 15; 18,5 | 22; 30 | 7,5; И; 15 | 15; 18,5; 22 | |
| Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота | 7250 1770 5450 | 7100 2250 5385 | 7200 2250 6610 | ||
| Масса, кг |
- возможность оснащения приводов ПНШ 80 надежными двух- и трехступенчатыми редукторами типа РП-450 и Т 500.
Приводы ОПНШ с одноплечим балансиром:
- отличаются высокой (до 20%) экономичностью энергопотребления по сравнению с соответствующими станками-качалками балансирного типа;
- обладают благоприятной динамикой, снижающей пиковые нагрузки в крайних положениях, удлиняют срок службы штанг, силовых узлов и деталей привода;
- быстро монтируются и демонтируются из-за наличия шар-нирно-складывающейся в компактный транспортный пакет верхней части привода (балансир, стойки, траверса, шатуны);
- обеспечивают свободный доступ к двигателю для механизированного монтажа и демонтажа, а также удобный доступ к редуктору для обслуживания и залива масла, ко всем подшипниковым узлам привода и т.д.;
- оснащены быстродействующим дисковым тормозом, быст-росъемной нижней опорой, ручным домкратным устройством для переустановки длины хода полированного штока без использования автокрана.
В последние годы применяются двухступенчатые РП и трехступенчатые редукторы Т.
В двухступенчатых редукторах типа РП:
- быстроходная и тихоходная ступени - шевронная передача с термоулучшенным зацеплением Новикова.
Трехступенчатые редукторы типа Т:
- оснащены крупномодульными термоулучшенными передачами с зацеплением Новикова;
- тихоходная ступень - патентованная цилиндрическая передача с упорными кольцами;
- при равных нагрузочных характеристиках редукторы типа Т на 25-30% легче редукторов с шевронными передачами.
В редукторах предусмотрены:
1. Быстросъемная крышка люка, удобная для осмотра передач и заливки смазки;
2. Визирный и штыревой указатель уровня смазки в редукторе.
3. Специальная пробка, затрудняющая несанкционированный слив смазки из редуктора;
4. Принудительная система смазки подшипниковых опор и картерная - для зубчатых передач.
|
|
|
