- •Оглавление
- •1 Нефтегазодобывающая промышленность и значение оборудования
- •1.1 Механика в россии и в мире
- •1.2 История техники и оборудования для добычи нефти
- •1.3 Предмет курса и связь его с другими дисциплинами
- •1.4 Специфика машин и оборудования для нефтегазодобычи
- •1.5 Совершенствование оборудования и технический прогресс
- •Лекция 2 оборудование эксплуатационной скважины
- •2.1. Классификация машин и оборудования для добычи нефти и газа
- •2.2. Назначение и виды скважин
- •2.3. Конструкция скважины
- •2.4. Эксплуатационная колонна и силы, действующие на неё
- •2.5. Оборудование устьевой части
- •2.6. Обеспечение недежности скважин
- •Лекция 3 оборудование фонтанной скважины
- •3.1. Конструкция устья скважины
- •3.2. Насосно компрессоные трубы
- •3.2.1. Назначение и классификация труб
- •3.2.2 Условия работы и выбор труб
- •3.2.3 Определение допустимой величины подвески для гладких труб
- •3.2.4 Определение допустимой величины подвески для труб с высаженными концами
- •3.2.5 Допустимое внутреннее давление для труб
- •3.2.6 Определение допустимой глубины спуска насосных труб при эксплуатации скважин штанговыми насосами
- •3.3 Легкосплавные и непрерывные конструкции нкт
- •3.4. Страгивающая нагрузка в нкт и её определение
- •3.5 Футерованные насосно-компрессорные трубы
- •3.5.1 Покрытия из эпоксидных смол
- •3.5.2. Покрытия из стекла
- •3.5.3 Покрытия из эмали
- •3.6. Зарубежные конструкции нкт
- •3.7. Пакеры и якоря
- •3.8. Пусковые устройства арматуры
- •Лекция 4 оборудование для эксплуатации скважин скважинными штанговыми насосами (сшн)
- •4.1. Технологические особенности эксплуатации скважин установками сшн (усшн)
- •4.2. Конструктивные особенности усшн и принцип действия
- •4.3. Классификайи приводов скважинных штанговых насосов
- •4.4. Приводы скважинных штанговых насосов
- •4.4.1 Станки-качалки (ск)
- •4.5 Новый размерный ряд станков-качалок
- •Лекция 5. Кинематические показатели станка-качалки
- •5.1 Кинематика ск
- •5.2. Определение пути, скорости и ускорения точки подвеса штанг по элементарной, приближенной и точной теории
- •5.2.1. Расчеты по элементарной теории
- •5.2.2 Расчеты по уточненной (приближенной) теории
- •5.2.3. Расчеты по точной теории
- •5.3. Кинематические показатели ск
- •5.4. Статические и динамические усилия в точке подвеса штанг
- •5.5. Характер изменения усилий в точке подвеса штанг
- •5.6. Теоретическая и практическая динамограмма
- •Леция 6. Уравновешивание станка-качалки. Силы действующие на ск
- •6.1 Работа неуравновешенного ск
- •6.2. Виды уравновешивания ск
- •6.2.1. Механическое уравновешивание ск
- •6.2.2. Роторное уравновешивание
- •6.2.3. Комбинированное уравновешивание
- •6.2.4.Пневматическое уравновешивание ск
- •6.3 Практические методы доуравновешивания ск
- •6.3.1.Расчет уравновешивания по динамограмме
- •6.3.2. Расчет уравновешивания по показаниям амперклещей
- •6.4. Силы действующие на шатун ск
- •6.4.1. Определение сил действующих на шатун ск при балансирном уравновешивании
- •6.4.2. Построение динамограммы тангенциальных сил
- •Лекция 7. Глубинно-насосные штанги
- •7.1 Конструкция штанг
- •7.2. Условия работы штанг
- •7.3 Расчет колонны штанг
- •7.4 Определение фактических нагрузок на штанги при помощи динамограмм
- •7.5 Утяжеленный низ колонны штанг
- •7.6 Эксплуатация штанг
- •7.6.1 Некоторые указания к выбору штанг
- •7.7 Гидравлический компенсатор массы насосных штанг
- •7.8 Полые штанги
- •Лекция 8 насосы скважинные нефтяные штанговые (сшн)
- •8.1 Применяемые конструкции сшн
- •8.2 Невставные скважинные сшн
- •8.3 Насосы скважинные вставные
- •8.4 Манжетные насосы
- •8.5 Насосы с гуммированным плунжером
- •8.6 Телескопические насосы
- •8.7 Многоступенчатые насосы
- •8.8 Насосы двойного действия
- •8.9 Производительность сшн и факторы, влияющие на неё
- •8.9.1 Факторы, влияющие на производительность насоса
- •8.10 Динамометрирование как средство определения работоспособности шгн
- •Лекция 9 примеры расчета на прочность деталей установки сшн
- •9.1 Общая методика расчета
- •9.2 Расчет балансира
- •9.3 Расчет шатуна
- •9.4 Расчет ведомого вала редуктора
- •9.5 Расчет втулок цилиндра
- •Лекция 10 элементы гидравлического расчета сшн
- •10.1 Расчет утечек жидкости через зазор между плунжером и цилиндром
- •10.2 Расчет утечек в телескопическом насосе
- •10.3 Расчеты потерь напора в клапанах
- •10.4 Определение зазора между цилиндром и плунжером насоса
- •10.5 Силы, действующие на плунжер насоса
- •10.6 Износостойкость деталей сшн
- •10.7 Срок службы сшн
- •Лекция 11. Совершенствование привода сшн. Выбор оборудования для скважин
- •11.1 Безбалансирные станки-качалки
- •11.1.1 Безбалансирные ск с механическим уравновешиванием
- •11.1.2 Привод с уравновешивающей колонной труб
- •11.2 Гидравлический привод сшн
- •11.3 Станки-качалки с пневматическим уравновешиванием
- •11.4 Расчет мощности ск и подбор электродвигателя
- •11.5 Установление правильного режима работы ск
- •Лекция № 12. Бесштанговые погружные глубинно-насосные установки (бшгну)
- •12.1 Специфические особенности бшгн
- •12.2 Классификация бшгн
- •12.3 Достоинства и недостатки бшгн в общем ряду глубинно-насосного оборудования
- •12.4 Установка погружных центробежных насосов (уэцн)
- •Лекция № 13 погружные центробежные насосы (эцн) и комплектующие узлы уэцн
- •13.1 Область применения
- •13.2 Устройство узлов и деталей насоса
- •13.3 Погружной элетродвигатель (пэд)
- •13.4 Система гидразащиты уэцн
- •13.5 Кабель
- •13.6 Особенности конструкции эцн для работы в осложненных условиях
- •13.7 Пути соврешенстрвования конструкции уэцн
- •13.8 Зарубежные образцы уэцн
- •13.9 Техническая характеристика уэцн
- •Лекция № 14 установки погружных центробежных насосов для беструбной эксплуатации (уэцнба). Некоторые типовые расчеты узлов и деталей уэцн.
- •14.1 Уэцнба: достоинства и недостатки
- •14.2. Погружной центробежный насос
- •14.3 Погружной электродвигатель
- •14.4 Вспомогательные узлы
- •14.5 Расчет деталей и узлов уэцн
- •Лекция №15 гидроприводные установки скважинных штанговых насосов
- •15.1 Назначение и преимущества перед известными бесштанговыми насосами
- •15.2 Устройство наземного и подземного оборудования
- •15.3 Расчет основных параметров и узлов
- •Лекция № 16 другие разновидности бесштанговых скважинных насосов
- •16.1 Электровинтовые насосы (уэвн)
- •16.2 Диафрагменный насос
- •16.3 Струйный насос
- •16.4 Опыт эксплуатации угпн, уэвн и других типов бшгн в россии и за рубежом
- •Лекция № 17 установки для одновременно-разделенной эксплуатации нескольких пластов одной скважиной. Технологические схемы
- •17.1 Технологические схемы применяемых установок
11.1.1 Безбалансирные ск с механическим уравновешиванием
Конструктивно представляют собой стальную ферму 1 (рисунок 77), устанавливаемую на устье скважины 2. На верхней площадке фермы установлен приводной двигатель с реверсивным редуктором 3, на выходном валу которого укреплен шкив 4. Через шкив перебрасывается со стороны фермы уравновешивающий груз 5, с другой стороны – канат 6 с полированной штангой 7. Ферма устанавливается на рельсы и может быть отведена при подземном ремонте. Реверсивныq редуктор управляется пультом: при достижении полированным штоком крайних положений пульт дает команду на изменения направления вращения.
Выпускают такие СК в США фирмой «Ойл вэл» и имеют следующие характеристики:
Таблица 7 -Техническая характеристика безбалансирных СК с механическим уравновешиванием
модель |
Длина хода, м |
Грузоподъемность, кН |
Частота качания, мин-1 |
Мощность, кВт |
|
9,6 |
81,0 |
3 |
14,7 |
|
9,6 |
112,0 |
2,5 |
22,0 |
|
10,2 |
157,0 |
2 |
29,4 |
11.1.2 Привод с уравновешивающей колонной труб
В России создана установка с использованием в качестве уравновешивающего груза колонны НКТ. Это позволило резко увеличить длину хода при уменьшении массы установки в 10-15 раз по сравнению с балансирными СК. Установка имеет следующие основные узлы (рисунок 78).
1-ферма; 2-устье; 3-редуктор; 4-шкив; 5-груз; 6-канат; 7-штанга
Рисунок 77- Безбалансирный СК с механическим приводом
Силовой орган: гидроцилиндр 1, поршень 2, который посредством штока 3 связан с колонной штанг 4 и плунжером глубинного насоса 5.
Уравновешивающее устройство: трубный цилиндр 6, поршень которого 7 связан штоком 8 и траверсами 9 с колонной НКТ 10 и цилиндром глубинного насоса 11.
Привод: силовой насос 12, попеременно перекачивает в верхние полости гидроцилиндров жидкость. Коммутация потоков осуществляется силовым золотником 13; привод имеет также схему реверсирования.
1-гидроцилиндр; 2-поршень; 3-шток; 4-колонна штанг; 5-плунжер; 6-трубный цилиндр; 7-поршень; 8-шток; 9 – траверсы; 10-колонна НКТ; 11-цилиндр глубинного насоса; 12-силовой насос; 13-силовой золотник
Рисунок 78-Схема СК с уравновешивающими трубами
Установка работает так.
Ход вниз. Подаваемая насосом рабочая жидкость через золотник направляется в верхнюю полость «А» штангового цилиндра. При этом поршень перемещается вниз.
Рабочая жидкость из нижней полости «В» вытесняется в полость «Д» трубного цилиндра 6, перемещая его поршень вверх: трубы тоже перемещаются вверх.
Ход вверх. При подаче рабочей жидкости в верхнюю полость трубного цилиндра происходит ход труб вниз, а штанг вверх.
Таким образом, происходит уравновешивание массы штанг и жидкости трубами, а также увеличивается скорость движения плунжера за счет сложения скоростей штанг и труб (цилиндра и плунжера насоса).
Опытные экземпляры установок описанного типа имели следующую техническую характеристику (таблица 8)
Таблица 8 - Техническая характеристика привода с уравновешивающей колонной труб
|
АГН-Л |
АГН |
(агрегат гидравлический насосный) |
||
Марка установки |
5СК-4-2,1-1600 |
6СК6-2,1-2600 |
Длина хода ТПШ, м |
2,2 |
4,2 |
Максимальная нагрузка, Н |
40000 |
50000 |
Масса, кг |
850 |
1000 |
Масса аналогичных СК, кг |
6955 |
8330 |
