5.3.5. Насосные штанги

Колонна насосных штанг служит для соединения штангового насоса с индивидуальным приводом насосной установки и сообщает плунжеру возвратно-поступательное движение. Штанга представляет собой стержень круглого сечения диаметром 16, 19, 22, 25 мм и длиной от 1000 до 8000 мм с высаженными резьбовыми концами (рис. 5.20).

Рис. 5.20. Насосная штанга

Изготавливают обычные штанги нормальной длины 8000 мм и укороченные – 1000, 1200, 1500, 2000, 3000 мм. Укороченные штанги применяются при регулировании длины колонны штанг с целью нормальной посадки плунжера в цилиндр насоса.

Насосные штанги соединяются в колонну из отдельных штанг посредством муфт. Выпускаются штанговые муфты:

• соединительные типа МШ – для соединения отдельных штанг одного диаметра;

• переводные типа МПШ – для соединения штанг различного диаметра. Эти муфты позволяют соединять штанги диаметрами 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм.

124

Верхняя штанга, называемая полированным (устьевым) штоком, предназначена для соединения колонны насосных штанг с канатной подвеской станка-качалки. Сальниковые штоки изготавливают трех типоразмеров ШСУ31-2600, ШСУ31-4600, ШСУ36-5600 соответственно длиной 2600, 4600 и 5600 мм, со стандартной резьбой на концах без штанговой головки. Диаметр сечения сальникового штока 31 и 36 мм.

Могут также применяться полые штанги, предназначенные для передачи движения от головки балансира станка-качалки плунжеру насоса при непрерывной или периодической подаче в полость НКТ ингибиторов коррозии и парафиноотложений, растворителей, теплоносителей, деэмульгаторов, жидкости гидрозащиты насоса. Продукция скважины при этом может отбираться как по центральному каналу полых штанг, так и по кольцевому пространству между полыми штангами и НКТ. Наружный диаметр полых штанг составляет 42 мм, длина полномерной штанги – 6000 мм, длина укороченной – 1000, 1500, 2000 мм. При применении полых штанг изменяется конструкция оборудования устья скважин, в состав которого входят устьевой сальник для полых штанг, устьевой полый шток и др.

За рубежом штанги и муфты к ним выпускаются по стандарту АНИ11В. Согласно этому стандарту насосные штанги различают лишь по показателям прочности на растяжение.

5.3.6. Станки-качалки. Назначение, устройство и типы

Индивидуальный механический привод штанговых скважинных насосов часто называют станком-качалкой. Основные элементы станка-качалки показаны на рис. 5.21.

Вращательное движение вала электродвигателя при помощи клиноременной передачи и редуктора передается кривошипно-шатунному механизму. При вращении кривошипа посредством шатуна приводится в колебательное движение балансир, качающийся на опоре. Головка балансира, к которой присоединены штанги посредством канатной подвески, сообщает возвратно-поступательное движение плунжеру насоса.

Станки качалки выполняются в двух исполнениях: СК, выпускаемые семи типоразмеров (ГОСТ 5866-76), и СКД (ОСТ 26-16-08–87) – шести типоразмеров.

В шифр станка-качалки входят следующие обозначения:

Х₁Х₂ – Х₃ – Х₄,

где Х₁ – тип станка-качалки СК и СКД; Х₂ – номинальная нагрузка (на устьевом штоке), умноженная на 10, кН;

Х₃ – номинальная длина хода устьевого штока, м; Х₄ – номинальный крутящий момент (на выходном валу редуктора),

умноженный на 10^-2 , кН·м.

125

Рис. 5.21. Схема станка-качалки: 1 – кривошип; 2 – роторные противовесы; 3 – стойка; 4 – подвеска устьевого штока; 5 – головка балансира;

6 – опора балансира; 7 – балансир; 8 – балансирный противовес; 9 – шатун; 10 – редуктор; 11 – шкив на редукторе; 12 – двигатель; 13 – ручка тормоза

СКД отличается от СК следующим: кинематика механизма несимметрична (дезаксиальна); меньшие габариты и масса; редуктор установлен непосредственно на раме станка-качалки.

Станок-качалка комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний. Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной салазке. Число качаний балансира также можно изменить подбором электродвигателя с соответствующей характеристикой.

Длину хода полированного штока регулируют путем изменения точки сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие).

Для соединения устьевого штока с приводом штангового скважинного насоса предназначена подвеска устьевого штока (рис. 5.22). С ее помощью можно проводить исследование работы штанговой установки (динамометрирование) и регулировать местоположение плунжера в цилиндре насоса.

126

Рис. 5.22. Канатная подвеска устьевого штока: 1 – нижняя траверса; 2 – специальные зажимы; 3 – винты; 4 – верхняя траверса; 5 – клиновой зажим; 6 – муфта

Канатная подвеска состоит из нижней и верхней траверс. В нижнюю траверсу с помощью специальных зажимов заделаны концы каната. На верхней траверсе укреплен клиновой зажим, удерживающий устьевой шток. По краям нижней траверсы имеются винты для подъема верхней траверсы при установке в их разъем динамографа. Элементы конструкции канатных подвесок, входящих в комплект станка-качалки, стандартизованы. Изменение места захвата устьевого штока клиновым захватом достигается перестановкой верхней траверсы вдоль штока на требуемое место и повторной затяжкой клинового захвата муфтой.

Балансирный привод станка-качалки имеет недостаток – точка подвеса штанг совершает сложное движение, что вызывает рост динамических нагрузок на штанговую колонну. С целью их уменьшения применяется безбалансирный станок-качалка, в котором шатун и балансир заменяется гибкой связью – стальным канатом. Недостатком безбалансирного станка-качалки является малая надежность гибкой связи. Также известны и другие индивидуальные приводы: балансирные станки-качалки с пневматическим уравновешиванием, станки-качалки с гидроприводом, станки-качалки с одноплечевым балансиром.