Госник

подтягивают крышкой, навинченной на корпус. В верхней части крышки предусмотрен резервуар для масла, служащий для смазки трущихся поверхностей сальникового штока и вкладышей.

Шаровая головка в тройнике удерживается крышкой 18, закрепленной двумя откидными болтами и гайками. Болты в тройнике установлены при помощи пальцев. Тройник снабжен специальным устройством для присоединения сальника к выкидной линии, состоящим из наконечника, ниппеля и накидной гайки.

Устьевой сальник с самоустанавливающейся головкой с двойным уплотнением позволяет заменять изношенные сальниковые набивки без разрядки скважины.

Сальник-тройник должен быть герметичен. Во время работы насосной установки необходимо следить, не пропускает ли сальник жидкость, и обнаруженные в нем дефекты надо немедленно устранять, потому что утечки через сальник ведут к загрязнению площадки вокруг устья скважины и к потере нефти.

31. Конструкция станка-качалки (СК). Кинематические показатели СК. Усовершенствование кинематики и конструкции СК. Основные критерии совершенства СК.

Станок-качалка применяется в умеренном и холодном макроклиматических районах. Основные узлы станка-качалки - рама, стойка в виде усеченной четырехгранной пирамиды, балансир с поворотной головкой, траверса с шатунами, шарнирно подвешенные к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами - комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний. Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной салазке., Станки-качалки выполняются в двух исполнениях:

СК, выпускаемые семи и СКД, выпускаемые шести типоразмеров. Отличительные особенности станков-качалок типа СКД следующие: кинематическая схема преобразующего механизма несимметричная (дезаксиальная-Д) с углом дезаксиала 9° и повышенным кинематическим отношением 0,6; меньшие габариты и масса; редуктор установлен непосредственно на раме станка-качалки.

Принятое условное обозначение станка-качалки характеризует: СК - станок-качалка;

первая цифра - наибольшая допускаемая нагрузка на устьевой шток, х 10 кН;

вторая цифра - длина хода точки подвеса штанг, м; третья цифра -наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора, х 10-2 кНм.

Станок-качалка типа СКД:

1 — подвеска устьевого штока; 2 — балансир с опорой; 3 — стойка; 4

—шатун; 5 — кривошип; 6 — редуктор; 7 — ведомый шкив; 8 — ремень; 9 — электродвигатель; 10 — ведущий шкив; 11 — ограждение; 12 — поворотная плита; 13 - рама; 14 — противовес; 15 — траверса; 16

—тормоз.

Кинематика точки подвеса штанг

Обозначим: кривошип отрезком ОА длиной r, шатун отрезком АВ длиной l, заднее ВС и переднее СД плечи балансира с длинами соответственно к и к1, база – расстояние между точками О и С длиной р. Рисунок – Кинематическая схема преобразующего механизма

Элементарная теория основана на следующих допущениях: преобразующий механизм станка-качалки рассматривается как обычный кривошипно-шатунный (т.е. r/l=0; r/k=0).

Отсюда следует, что точка В движется по прямой В1, В2, а =0. В этом случае закон движения точки B, а следовательно, и точки подвеса штанг D может быть определен с помощью теории кривошипно-шатунного механизма.

Приближенная методика (теория) основывается на допущении, что r/k=0, траектория движения точки В – прямая, т.е. по существу также является теорией кривошипно-шатунного механизма, в котором учитываются конечные величины соотношения r/l.

Точная методика (теория) не содержит допущений, принятых в рассмотренных ранее теориях, кроме одного, принятого ранее и специально не оговоренного: мгновенная угловая скорость вращения кривошипа постоянна и неизменна в течение всего

двойного хода точки подвеса штанг.

Точные законы изменения перемещения, скорости и ускорения точки подвеса штанг могут быть получены двумя способами: аналитическим – искомые величины определяются посредством тригонометрических преобразований и графически – построением положений механизма, планов скоростей и ускорений для различных углов поворота кривошипа

Приближенная и элементарная методики В1В= ОВ1- ОВ,

где ОВ1 = r + l , а величина ОВ= Оа+ аВ. Величины Оа и аВ могут быть найдены из прямоугольных треугольников ВаА и ОаА:

Ва=lcos , Оа=rcos . Окончательно можно записать: SB = r+l-( lcos + rcos ) = r ( 1-cos )+l (1-cos ).

По теореме синусов для треугольников ОАВ следует, что r/sin =l/sin .откуда sin = (r/l) sin .Так как cos = 1- sin2 , то подставив значение синуса и используя приближенную формулу для извлечения корня, получимcos = 1- (r/l)2 sin2 1- 0,5(r/l)2 sin2 . Подставив полученное значение в исходную формулу для SB и заменив = t, получим SB = r(1- cos t) + (r2/2l) sin t Искомое перемещение точки D определяется, исходя из перемещения точки В с учетом соотношения плеч балансира k1/k,

SD = (k1/k) r (1- cos t) + (r2/2l) sin t . Скорость движения точки D получим, продифференцировав это уравнение:

D = (k1/k) r sin t + (r2/2l) sin2 t . Ускорение движения точки D определим, еще раз продифференцировав это уравнение:

wD = (k1/k) 2r cos t + (r/l)cos2 t . максимальный путь SD будет при t=180 , т.е. длина хода точки подвеса штанг SDmax = 2rk1/k, что максимального значения скорость достигнет при углах поворота кривошипа t= 90, 270 и будет равна Dmax = SDmax /2. Максимальное ускорение будет при t =0 , 180 и равнo wmax = ( 2S/2)(1 (r/l)).

Уравнения описывают закон движения точки подвеса штанг при допущении, что траектория движения точки В – прямая. Если пренебречь также и величиной отношения r/l1, как это принимается в элементарной методике, то из полученных зависимостей после подстановки в них r/l =0, получим

SD=(k1/k)r(1-cos t), D=(k1/k) rsin ,wD = (k1/k) 2rcos t.

Пути совершенствования cтанков-качалок

Можно выделить два основных направления: 1) совершенствование кинематической схемы станков-качалок, разработка амортизаторов; 2) улучшение системы уравновешивания и самой конструкции станка-качалки, компоновка ее узлов.

Анализ соотношений длин звеньев четырехзвенника позволяет найти пути снижения габаритов станков-качалок при допустимых значениях кинематических коэффициентов. С этой целью были сопоставлены габариты станков-качалок, длина хода которых увеличена до определенной величины за счет простого удлинения звеньев и за счет изменения отношений длин звеньев r/l и r/k. Последнее дало значительный эффект. Продолжается анализ и сопоставление кинематических схем при опоре балансира в середине и в конце. Несмотря на более тесное расположение оборудования, схема с опорой на конце балансира привлекает возможностью резко сократить габаритыпо длине, а также габариты фундаментов. Эта схема особенно удобна при пневматическом уравновешивании.

Разрабатывают и испытывают различные схемы амортизаторов, значительно снижающих продольные собственные колебания штанг, а следовательно, нагрузки на штанги и станок-качалку. Это повышает их надежность.

Амортизаторы встраивают в подвеску штанговой колонны или в шатуны. В начале хода головки балансира вверх или вниз) амортизатор, деформируясь сам, увеличивает период разгона штанг, уменьшая ускорение их движения. Амортизаторы выполняли пружинными, но их большая жесткость (при требуемых нагрузках и малых габаритах) не позволила достаточно полно решить поставленную задачу. Поэтому в последнее время исследователи перешли к изучению пневматических, гидравлических амортизаторов и амортизаторов с резиновыми элементами.

32. Тангенциальные силы на пальце кривошипа СК при комбинированном уравновешивании. Принцип расчета и выбора мощности электродвигателя для привода СК.

Для прочностного расчета элементов СК, ее уравновешивания , выбора мощности двигателя необходимо знать зависимости описывающие изменения усилий на элементы СК в течении двойного хода. Одним из важнейших силовых факторов является тангенциальное усилие (Т), действующее на палец кривошипа. Определим это усилие для общего случая.

Имеем Мкр = Т*r,

где Мкр - крутящих момент на ведомом валу редуктора.

Т - тангенциальная составляющая усилия действующего на палец кривошипа

r - радиус кривошипа.

Т.к. r всегда постоянно, необходимо определить Т = f( от сил действующих на СК за полный оборот кривошипа).

Для того, чтобы определить Т в зависимости от сил, действующих на СК и от положения механизма применяют теорему Жуковского о жестком рычаге.

,

где uТ- скорость точки приложения силы Т

Pi - величина каждой действующей силы на эту систему ui - скорость движения точки приложения Pi

Piи- силы инерции от действия силы (Piui) - угол между силой и скоростью. Используя данную теорему получим

(1)

где uВ- скорость движения т.В

Q - общий вес балансира с уравновешивающим грузом

L - расстояние от центра тяжести балансира до оси качения Li - радиус центра массы

QP - вес кривошипного совместно с уравновешивающим грузом atB - тангенциальное значение ускорения т.В.

Анализ зависимости (1) показывает, что величина Т является:

-величиной переменной

-зависит от положения механизма

-зависит от закона изменения силы Р0 (от скважины)

-от величины скорости и ускорения т.В

-от соотношения длин элементов СК

-от веса элемента СК и уравновешивающих грузов Полученное выражение (1) можно представить по другому:

, (2)

где Т0 - тангенциальное усилие от действия силы Р0, т.е. от действия скважины Тб - тангенциальное усилие от веса балансира и уравновешивающего груза на нем

Тi- тангенциальное усилие от действия инерционных сил, возникающих при движении балансира и уравновешивающего груза на нем Ткгр = Тр - тангенциальное усилие от кривошипа и уравновешивающего груза на нем.

С другой стороны, Аливерзаде было показано, что выражение (1) и (2) можно достаточно точно представить в следующем виде

где Аsin j - характеризует влияние статических сил Bsin2j - характеризует влияние динамических сил.

В графическом виде имеем для неуравновешенного СК

Анализ рисунка показывает, что тангенциальные усилия, а следовательно и нагрузка на двигатель изменяется крайне неравномерно для неуравновешенного СК. Так Т достигает максимума при начале хода вверх. При ходе вниз Т становится меньше 0, т.е. система начинает двигаться под действием силы тяжести ШК, т.е. при ходе вниз двигатель не производит работы, а наоборот поглощает энергию, т.е. работает в режиме генератора. Изменение знака Т плохо влияет на долговечность элементов СК и зубьев редуктора.

Вмомент изменения знака от «+» к «-» происходит «перекидывание зубьев», т.е. редуктор стучит. Для того, чтобы избежать вредные явления применяют уравновешивание СК.

Уравновешивание позволяет уменьшить значение Тмах , загрузить двигатель при ходе вниз, Уменьшить зоны где Т<0. С другой стороны, у уравновешенного СК Т=var , это приводит к неравномерному износу зубьев редуктора.

С другой стороны, анализ (2) показывает, что тангенциальную Т можно уменьшить, уменьшив Тi .

Всвою очередь, Тi больше ,чем больше масса балансира, балансирного груза и ускорение балансира, поэтому, при больших числах качания стараются не применять балансирного уравновешивания. Балансирное уравновешивание не рекомендуется при большой грузоподъемности СК. В этом случае лучше применять кривошипное уравновешивание.

Кривошипное уравновешивание не дает появлению инерционных сил, т.к. кривошипный груз вращается равномерно с постоянной угловой скоростью.

Выбор мощности двигателя СК.

Электродвигатель СК должен обеспечивать следующие условия:

- двигатель должен быть рассчитан на круглогодичную работу, на открытом воздухе, при изменении в большом диапазоне температур и влажности - Двигатель должен иметь повышенный момент, т.к. в процессе вывода на рабочий режим ему приходится преодолевать

большие инерционные нагрузки, возникающие при разгоне с большими массами и преодолевать большие перегрузки, которые могут возникнуть при эксплуатации установки - двигатель должен быть малочувствителен к падению напряжения в промысловой сети

- мощность электродвигателя можно определить несколькими способами

1.по упрощенной зависимости

2.по формуле Ефремова Д.Е.

Данные формулы не учитывают форму кривой крутящего момента на кривошипном валу, которая сильно влияет на потребную мощность

Мкр=Тr

Возникает вопрос: какую же величину Т брать для расчета мощности. Опыт показал:

-если Тмах , то двигатель будет не дозагружен

-если Тср то двигатель будет перегружен.

Исходя из данных рассуждений берут среднеквадратичное значение тангенциального усилия Т.

,

в свою очередь

Подставляем и имеем

Данная формула является наиболее точной.

33.Станок-качалка цепным приводом (конструкция «ТатНИПИнефть»). Регулирование числа качаний.

Привод цепной скважинного штангового насоса ПЦ80-6,1 Назначение

Привод цепной скважинного штангового насоса ПЦ80-6,1 относится кклассу безбалансирных приводов. Предназначен для эксплуатации высокодебитных (до100т/сут.) скважин.

Преимущества

·Спокойные длинноходовые режимы откачки способствуют увеличению надежности идолговечности всех составных частей насосной установки, снижению износа штанг итруб, увеличению коэффициента наполнения насоса.

·Используются штанговые насосы сбольшей подачей.

·Редуктор используется сменьшим крутящим моментом (в5-8раз) исменьшим передаточным числом.

·Удельные энергозатраты в1,5-2раза ниже всравнении сЭЦН.

Конструктивные особенности привода

·В отличие от цепных приводов фирмы Rotaflex закрытого типа настоящий привод является приводом открытого типа. Такое решение позволяет обеспечить свободный доступ косновным узлам привода при контроле их работоспособности, при обслуживании иремонте.

·Для обеспечения безопасной ибезаварийной работы привод оснащен двумя аварийными тормозами, один из нихмеханический, устанавливается на противовесе, другойэлектромеханическийна рабочем тормозе редуктора. Аварийные тормоза автоматически останавливают противовес идвигатель при обрыве штанг или каната.

·Для предотвращения возможного схода каната сканатных блоков при зависании штанг узел канатных блоков оснащен специальным ограничителем схода канатов.

·Привод оснащен системой электроблокировок, отключающей двигатель при несанкционированном открывании ограждений, дверей, введении технологических упоров врабочую зону движения противовеса.

Привод комплектуется станцией управления на базе бесконтактных переключающих устройств на тиристорах.

Наиболее действенным и наименее затратным путем реализации длинноходовых режимов откачки, и, соответственно, повышения эффективности УСШН признано использование в составе установки специальных безбалансирных цепных приводов (см. «Цепные приводы ОАО «Татнефть») на основе реверсивного редуцирующего преобразующего механизма (РПМ). РПМ обеспечивают постоянную и в 1,6-1,7 разаменьшую скорость штанг по сравнению с максимальной скоростью кривошипно-шатунного механизма(КШМ) станка-качалки. Кроме того, при использовании РПМ имеет место меньшая зависимость массы и габаритов от длины хода. РПМ обладают редуцирующими свойствами, обеспечивают режимы работы с низкой частотой качаний при малых затратах, а также дают возможность достичь уравновешивания, близкого к идеальному. Эти свойства позволяют, не неся дополнительных затрат на конкурентную борьбу с традиционными балансирными станкамикачалками, с максимальной выгодой использовать безбалансирные приводы СШН на основе РПМ «по краям области применения» станков-качалок, то есть там, где последние работают еще или уже недостаточно эффективно, и получать от этого преимущества. К одной из таких «краевых» областей относится эксплуатация малодебитных скважин, особенно с высоковязкой продукцией. Цепные приводы на этих скважинах позволяют уменьшить силу вязкого трения в 1,6-1,7 раза, вести эксплуатацию в непрерывном режиме, снизить нагрузки на штанги, амплитуду и частоту циклов, повысить коэффициент наполнения насоса, сократить энергозатраты на подъем продукции и, наконец, снизить затраты на монтаж и обслуживание оборудования.

Тяговое усилие на штоке, кН – 80. Длина хода, м – 6,1. Число двойных ходов полированного штока: мин 1, макс 4. Мощность двигателя, кВт/обороты вмин - 7,5/1000; 11/1000; 15/1000; 18,5/1500; 22/1500 для 1, 2, 3, 4 двойных ходов Регулирование числа качаний – замена двигателя (на тихоходный), замена шкива двигателя на больший диаметр, замена шкива редуктора.

1 - корпус; 2 - электродвигатель; 3 - редуктор, 4,5- звездочки, 6 - цепь, 7- каретка, 8- уравновешивающий груз; 9- тормоз, 10-подееска, 11 -канат, 12-клиноременная передача, 13 - основание, 14 - станция управления

1 - канат, 2 - траверса подвески 3 - зажим. 4,5 - шкивы, 6 - уравновешивающий груз

34. Типоразмеры и конструкция погружных центробежных насосов (ПЭЦН). Регулирование подачи и напора насоса. Модульное исполнение.

В нефтяной промышленности применяют ЭЦН с подачей от 40 до 700…1400м3/сут, с напором до 1800 м.

Погружные насосы по диаметрам и поперечным размерам подразделяются аналогично установкам на группы 5, 5А, 6. Группа 5

— насосы с наружным диаметром корпуса 92 мм, группа 5А— 103 мм, группа 6—114 мм.

В зависимости от характеристики откачиваемых сред установки ЭЦН выпускаются трех конструктивных исполнений: Исполнение 1—обычное для откачки жидкостей с содержанием механических примесей of 0,1 г/л.

Исполнение 2— установки УЭЦНИ — повышенной износостойкости, для откачки пластовых жидкостей с содержанием механических примесей не более 0,5 г/л.

Исполнение 3 — установки ЭЦНК — повышенной коррозионностойкости для откачки пластовых жидкостей, содержащих до 1,35 г/л сероводорода, водородный показатель рН 6—8,5.

Корпус многоступенчатого погружного электронасоса представляет собой стальную трубу, точно обработанную по внутренней поверхности и имеющую с обоих концов резьбу.

С нижней стороны в корпус завинчивается основание насоса 5, по окружности которого закреплена приемная сетка 3, не допускающая попадания в полость насоса механических частиц, а с верхней стороны - ниппельная гайка 12. Непосредственно к основанию насоса прилегает специальная втулка 6, а за ней укладываются направляющие аппараты 10 в сборе с рабочими колесами 8. Над последним верхним направляющим аппаратом монтируется верхний подшипник 11. Все эти детали при монтаже зажимаются между

основанием насоса и ниппельной гайкой и, таким образом, удерживаются в неподвижном состоянии.

Рабочие колеса связаны с валом насоса призматической шпонкой и могут смещаться вдоль вала; при работе каждое колесо опирается на торцовый выступ расположенного под ним направляющего аппарата. Благодаря такой посадке осевые нагрузки от колес передаются непосредственно на направляющие аппараты и через них на основание насоса.

Между колесами и направляющими аппаратами с целью уменьшения трения устанавливаются текстолитовые шайбы 9, запрессованные в кольцевой паз на нижнем торце колеса, и шайбы 7, надетые на его втулку сверху.

Осевое усилие, возникающее вследствие давления жидкости на верхний торец вала, воспринимается сдвоенным радиальноупорным подшипником 2, а случайные осевые нагрузки, направленные вверх, воспринимаются третьим радиально-упорным подшипником.

Верхняя опорная пята скольжения 13, состоящая из набора текстолитовых и бронзовых шайб, имеет вспомогательное значение, воспринимая часть осевой нагрузки и предотвращая продольный изгиб вала.

Опорная пята, так же как и опорные поверхности рабочих колес, смазывается жидкостью, откачиваемой насосом из скважины. Радиально-упорные подшипники смазываются специальной густой смазкой, поступающей из протектора. Утечка этой смазки через зазоры вдоль вала предотвращается сальником 4, который состоит из набора свинцово-графитных колец и резиновых шайб.

Корпус насоса соединяется с колонной подъемных труб при помощи ловильной головки 14, которая навинчивается на выступающую часть ниппельной гайки 12. Головка имеет внутреннюю резьбу, соответствующую резьбе насоснокомпрессорных труб, и специальные наружные проточки для выполнения ловильных работ. На нижний конец вала надета шлицевая муфта 1 для соединения с валом протектора.

На рисунке показана схема одной ступени насоса. Лопатки 1, которые составляют ротор насоса, опираются на элементы статора 3 насоса через текстолитовые кольца 4. Поэтому осевые нагрузки, которые развиваются на валу двигателя, передаются корпусу

насоса.

Лопатки посредством шпонки укрепляются на валу 2, а элементы, которые составляют статор, закреплены в корпусе насоса затяжной гайкой.

Принцип работы центробежного насоса заключается в том, что увеличение напора жидкости, протекающей через него, происходит при вращении рабочих колес, которые являются основным органом насоса.

Во время работы насоса, жидкость, поступающая через всасывающие отверстия к центральной открытой части рабочего колеса, попадает на его лопатки и увлекается ими в полость насоса, где приобретает вращательное движение.

Под влиянием центробежной силы и от воздействия лопаток частицы жидкости с большой скоростью отбрасываются к периферии вращающегося колеса и затем наружу. Выбрасываемая из колеса жидкость обладает большой скоростью и, следовательно,

значительной кинетической энергией - энергией движения, Для преобразования этой энергии р энергию давления служат специальные направляющие устройства, которые состоят из системы фигурных лопаток, охватывающих рабочее колесо. Жидкость, протекая между этими лопатками, плавно изменяет направление движения, постепенно теряет скорость и отводится в следующую ступень.

Регулирование подачи производят путём изменения частоты вращения вала, а регулирование подачи – путём изменения количества ступеней насоса (возможно увеличение числа секций).

Установки погружных центробежных насосов в модульном исполнении типов УЭЦНМ и УЭЦНМК предназначены для откачки продукции нефтяных скважин, содержащих нефть, воду, газ и механические примеси. Установки типа УЭЦНМ имеют обычное исполнение, а типа УЭЦНМК — коррозионностойкое.

Рисунок 25 — Модуль-секция насос 1 — корпус; 2 — вал; 3 — колесо рабочее; 4 — аппарат направляющий; 5 — подшипник

верхний; 6 — подшипник нижний; 7 — опора осевая верхняя; 8 — головка; 9 — основание; 10

— ребро; 11, 12, 13 — кольца резиновые.

35.Конструктивное исполнение гидрозащиты ПЭЦН и принципы ее действия . Конструкции специаль-ных кабелей для привода ПЭЦН.

Гидрозащита предотвращает попадание пластовой жидкости в полость погружного электродвигателя. Состоит гидрозащита из протектора и компенсатора.

Протектор имеет две камеры, заполненные рабочей жидкостью электродвигателя. Камеры разделены эластичным элементом - резиновой диафрагмой с торцевыми уплотнениями. Вал протектора вращается в трехподшипниках и опирается на гидродинамическую пяту, которая воспринимает осевые нагрузки.Выравнивание давления в протекторе с давлением в скважине происходит через обратный клапан, расположенный в нижней части протектора. Пробка обратного клапана должна выворачиваться перед спуском в скважину агрегата.

Компенсатор состоит из камеры, образуемой эластичным элементом - резиновой диафрагмой, заполняемой рабочей жидкостью электродвигателя.

Полость за диафрагмой сообщается со скважиной отверстиями. Диафрагма защищена от повреждений стальным корпусом.

Протектор для защиты погружного двигателя (вверху)

1 - верхняя головка; 2- корпус; 3 - кольцо неподвижное; 4 - плата; 5 - ниппель нижний; 6 - диафрагма; 7 - корпус платы; 8 - вал; 9 - уплотнитель-иое кольцо; 10 - головка нижняя.

изоляцией, которая накладывается на жилы кабеля в два слоя. Три изо-

Площадь сечения жил равна 10, 16, 25, 35 и 50 мм2. Допустимое давление пластовой жидкости, окружающей кабель, составляет 20 МПа, допустимый газовый фактор - 180 м3/м3. В статическом положении кабель может работать при температуре воздуха от - 60 до 50°С на воздухе и до 90°С в жидкости. При ремонтах и изгибе кабеля температура не должна быть ниже - 40°С.

У погружного двигателя кабель заканчивается штепсельной муфтой, которая соединяется с обмоткой статора двигателя. Однако ограниченные размеры цилиндрического штыря и ниппеля такого соединения приводят к большой плотности тока, нагреву кабельного ввода и выходу его из строя. Поэтому разработана новая конструкция соединения кабеля - с обмоткой двигателя со штепселем ножевого типа, большей площадью контакта соединяющихся деталей и более надежной изоляцией соединения от внешней среды и от верхней полости двигателя.

Принцип работы двухкорпусной гидрозащиты.

При спуске установки в скважину (а), пластовая жидкость, через отверстия в корпусе компенсатора, заполняет полость между корпусом и диафрагмой. Под действием давления столба жидкости в скважине, диафрагма сжимается, и масло из диафрагмы через перепускной клапан попадает в полость электродвигателя. Таким образом, происходит уравнивание давления во внутренней полости двигателя с давлением пластовой жидкости в скважине. При работе электродвигателя (б) масло, нагреваясь, расширяется, при этом растягивает резиновую диафрагму и прижимает ее к внутренней поверхности корпуса компенсатора. Лишний объем масла сбрасывается наружу посредством системы последовательно расположенных газоотводных обратных клапанов протектора. При остановке и охлаждении двигателя (а) объем масла будет уменьшаться и резиновая диафрагма, воспринимая давле-ние окружающей среды, будет втягиваться внутрь и пополнять маслом полость двигателя. При последующем включении двигателя

процесс изменения объема масла повторится, т.е. при любых изменениях давления масла диафрагма компенсатора будет «дышать» и уравновешивать давление в полости двигателя с давлением окружающей.

Принцип работы однокорпусной гидрозащиты.

При спуске установки в скважину (а) пластовая жидкость через отверстие в головке гидрозащиты по каналу в верхнем ниппеле поступает в полость за диафрагмой (во внешнюю Полость камеры А). По мере погружения уртановки, вследствие увеличения гидростатического давления жидкости, диафрагма сжимается, тем самым, уравнивая давление масла в двигателе с давлением окружающей среды. При работе электродвигателя (б) масло увеличивается в объёме вследствие повышения температуры. Тепловое расширение масла вызовет его перемещение по зазорам вдоль вала, через гидрозатворные камеры, в полость диафрагмы (камера А). Давление на гибкую диафрагму изнутри, вызванное притоком масла, передается наружу и вытесняет пластовую жидкость из полости за диафрагмой в скважину. При остановке двигателя масло, остывая, уменьшится в объеме и резиновая диафрагма под действием гидростатического давления, сожмется и пополнит маслом полость электродвигателя. При этом давление масла в двигателе уравняется с давлением окружающей среды.

36. Принципиальная схема и составные элементы установки электровинтового насоса (УЭВН). Кон-структивные схемы пусковой муфты и сливного клапана. Подача УЭВН. Преимущества и недостатки УЭВН.

Установка погружного винтового сдвоенного электронасоса состоит из насоса 5, электродвигателя с гидрозащитой 7, комплектного устройства 2, токоподводящего кабеля с муфтой кабельного ввода 6. В состав установок с подачами 63, 100 и 200 м3/сут входит еще и трансформатор 1, так как двигатели этих установок рассчитаны соответственно на напряжение 700 и 1000 В. Насос и двигатель с гидрозащитой спускаются в скважину на насосно-компрессорных трубах 4.

Электроэнергия от трансформатора и комплектного устройства, расположенных на поверхности земли, подается к электродвигателю по специальному бронированному кабелю, который крепится к трубам специальными поясами 3.

Погружной винтовой насос состоит из следующих основных узлов и деталей: пусковой кулачковой муфты центробежного типа 9, основания с приводным валом 8, сетчатых фильтров 3, установленных на приеме насоса, рабочих органов с правыми и левыми обоймами и винтами 6 и 4, двух эксцентриковых шарнирных муфт 5 и 7, предохранительного клапана 2 и шламовой трубы 1.

Погружные винтовые насосы имеют ряд специфических узлов и деталей: пусковую и эксцентриковые муфты, клапан и шламовую трубу.

Пусковая муфта соединяет валы протектора и насоса и обеспечивает с помощью выдвижных кулачков пуск насоса при достижении ротором электродвигателя частоты вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту. Кроме того, муфта защищает насос от обратного вращения.

В насосе имеются две эксцентриковые муфты: одна расположена между винтами, другая — между нижним винтом и валом основания. Каждая муфта состоит из двух универсальных шарниров, что позволяет винтам в обоймах совершать сложное планетарное вращение.

Предохранительный поршеньково-золотниковый клапан находится над насосом и состоит из корпуса, золотника и седла с поршнем. Клапан защищает насос от сухого трения и повышенного давления и осуществляет заполнение и слив жидкости из НКТ при спускоподъемных операциях. При нормальном рабочем давлении и подаче клапан направляет поток откачиваемой жидкости по колонне труб на поверхность.

При недостаточном притоке жидкости из пласта или содержании в ней большого количества газа клапан перепускает жидкость из напорной линии обратно в скважину.

Шламовая труба предохраняет насос от засорения крупными частицами примесей и выполняет роль отстойника.

Насос имеет следующие преимущества объемных насосов: достаточно высокую эффективность при относительно малых подачах (60-70% при подаче 16-200м3/сут), повышение эффективности при работе на вязких жидкостях (до 610-4 м2/с). Кроме того, подача насоса плавная,

без пульсаций, при работе насоса не создаются стойкие эмульсии. Насос отличается простотой изготовления рабочих органов. К недостаткам насоса можно отнести то, что его напоры ограничены технологическими возможностями изготовления длинных винтов и обойм и винт насоса вращается не только вокруг своей оси, но и по эксцентриситету. Последнее требует применение эксцентриковых муфт, соединяющих винты с валом привода, что усложняет конструкцию. Вращение вала насоса по эксцентриситету вызывает радиальные инерционные силы в агрегате.

37. Установка насосная винтовая поверхностным приводом. Монтаж скважинного оборудования. Вы-бор мощности привода.

Установки скважинных винтовых насосов (УСВН) с поверхностным приводом, имеющие широкий диапазон изменения подачи и напора. УСВН с поверхностным приводом позволяют извлекать жидкость с глубины до 2000 м при подаче до 240 м3/сут. Как показывает промысловый опыт, насосы следует внедрять преимущественно в тех районах, где эксплуатация другого оборудования малоэффективна или совсем невозможна. Это в основном относится к месторождениям со сложными условиями эксплуатации, такими, например, как с вязкой пластовой жидкостью, с большим содержанием газа при высоком давлении насыщения, с низким коэффициентом насыщения и др. Чаще всего УСВН с поверхностным приводом применяются для дебитов от 3 до 50-100 м3/сут с напором до 1000-1500 м.

Установка включает в свой состав наземное и скважинное оборудование.

Наземное оборудование устанавливается на трубной головке скважины и предназначено для преобразования энергии приводного двигателя в механическую энергию вращающейся колонны штанг.

Рис. 2.1 Установка винтового штангового насоса 1 — приводная головка; 2 — тройник; 3 — превентор; 4 — трубная головка; 5—

полированный шток; 6— штанга; 7 — центратор; 8— ротор; 9— статор, 10палец; 11электродвигатель.

Наземное оборудование состоит из: - тройника для отвода ластовой жидкости; - приводной головки; - рамы для крепления приводного двигателя; - трансмиссии; - приводного двигателя с устройством управления; - устройства для зажима (подвески) полированного штока.

Скважинное оборудование состоит из колонны НКТ, в нижней части которой устанавливается статор насоса и вращающейся в центраторах колонны штанг, нижний конец которой соединен с ротором насоса.

Компоновка низа колонны НКТ в зависимости от условий эксплуатации скважины может включать следующие элементы: фильтр; газовый и песочный сепараторы; динамический якорь (анкер); центратор или фонарь статора; обратный и циркуляционный клапаны; упорный палец насоса.

К монтажу и эксплуатации установки должен допускаться только квалифицированный персонал, ознакомленный с требованиями, изложенными в руководстве по эксплуатации скважинных насосов, обладающий знаниями и опытом по монтажу насосного оборудования. Перед монтажом следует удалить упаковочный материал с выходных концов валов, очистить поверхность от консервации с помощью ветоши, увлажненной бензином, керосином или другими растворителями.

Установка устьевого привода производится следующим образом. Последовательность операций при монтаже установки устьевого привода.

1.Присоединить требуемую длину укороченных штанг и подвесить штанги от Т-образного соединения.

2.Закачать некоторое количество консистентной смазки в сальник.

3.Прикрепить «пулевой наконечник» к полированному штоку.

4.Провести полированный шток через привод и сальник.

5.Снять пулевой наконечник, затем присоединить и затянуть муфту штока.

6.Разместить предохранительный зажим на полированном штоке.

7.Довести полированный шток до соединения насосной штанги.

8.Опустить привод в сборе и ввернуть в Т-образное соединение.

Обойма и винт спускается в скважину на колонне штанг, диаметр которых зависит от типоразмера насоса и глубины спуска насоса, внутри колонны НКТ, диаметр которой зависит от типоразмера насоса, от диаметра вращательной колонны и глубины спуска насоса.

Установка статора винтового насоса с поверхностным приводом производится в несколько этапов.

1.Статор спускается в скважину на конце лифтовой трубы.

2.Статор всегда должен устанавливается с маркировочным стержнем или входным патрубком на днище.

3.Закрепить входной патрубок к статору и лифтовой трубе. При затягивании цилиндра статора пользуйтесь удерживающим гаечным ключом.

Ротор спускается в скважину на конце колонны насосных штанг. Перед спуском необходимо проверить штанги и муфты на износ и дефекты, прочно затянуть все штанговые соединения.

Посадка муфты упорной осуществляется в следующей последовательности:

1Навернуть муфту упорную на НКТ.

2Подвесить НКТ на устье скважины в колонную головку. Посадка насоса осуществляется в следующей последовательности: 1Навернуть ниппель упорный на гидравлическую часть насоса.

2Навернуть муфту на выходную часть насоса.

3Ввернуть специальную штангу в муфту.

4Завернуть ниппель стопорный на гидравлическую часть насоса.

5Присоединить специальную штангу посредством муфты к колонне штанг.

6Опустить весь груз колонны до упора винта о ниппель упорный - сделать отметку у катушки "Нулевой вес штанг".

7Приподнять колонну штанг, пока не появится полная нагрузка от штанг, этим обеспечивается натяжение колонны штанг, поставить отметку на штанге у катушки -"Вес колонны штанг".

8Поднять колонну штанг на нужный размер регулировки, который зависит от типа (модели) насоса, сделать отметку на штанге, у катушки -"Рабочая точка".

Монтаж сальникового превентора осуществляется путем ввинчивания в муфту, приваренную на колонной головке, и фиксация с помощью контргайки. Вращатель крепится на сальниковом превенторе по фланцевому соединению. На вращателе устанавливается электродвигатель.

Подбор мощности привода определяется следующими параметрами:

1Теоретическая производительность насоса (в м/с),

где е - значение эксцентриситета между центром сечения винта и статора, м; D- диаметр сечения винта, м; Т- шаг двухзаходного винта, м; n - частота вращения винта, мин- .

2 Фактическая производительность насоса

где - объемный КПД насоса.

3 Мощность, подводимая к валу насоса (в кВт),

где Q - производительность насоса, м3/сут; Н - напор столба жидкости, м; рж - плотность жидкости, кг/м3; g- ускорение

свободного падения, м/с ; - общий КПД насоса. 4 Общий КПД насоса

где - объемный КПД насоса, ; - гидравлический КПД насоса, ; - механический КПД (учет потерь энергии на преодоление трения в

подшипниках, винта в обойме, вала в сальниках, валаи шарнира о жидкость), , здесь - мощность, расходуемая на механические потери.

38. Конструктивная схема диафрагменного насоса и принцип его действия. Область применения, досто-инства и недостатки.