Монтаж обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования

31

32

Дополнительные буквы в шифре следующие:

П — с седлами клапанов из твердого сплава; В — с седлами клапанов из твердого сплава, пескозащитным

устройством и сепаратором; Т — с седлами клапанов из твердого сплава и полым штоком.

Исходя из минимально возможного количества типоразмеров и обеспечения нормальной работы всех типоразмеров станковкачалок, а также возможности сборки необходимых по длине втулочных цилиндров (при длине одной втулки 300 мм) приня­ то десять длин хода плунжера насоса — 0,6; 0,9; 1,2; 1,8; 2,5; 3,0; 3,5; 4,5; 5,2 и 6,0 м — с учетом возможности максимальных от­ боров при соответствующей грузоподъемности станка-качалки.

Наибольшее распространение получили невставные, или трубные, насосы. Они отличаются простотой конструкции, при­ меняют их главным образом в скважинах, эксплуатирующихся с большим межремонтным периодом и с большими дебитами. Выпускают невставные насосы с условным диаметром 28, 32, 43, 55, 68 и 93 мм, с длиной хода плунжера от 0,6 до 4,5 м. Не­ достатком этих насосов является необходимость подъема всех труб для смены насоса или его ремонта.

Применение вставных насосов значительно ускоряет и упро­ щает ремонт скважин за счет того, что насос в собранном виде спускают и извлекают из скважины на штангах без подъема насосно-компрессорных труб. Вставные насосы выпускают с ус­ ловным диаметром 28, 32, 38, 43 и 55 мм с длиной хода плунже­ ра от 1,2 до 6,0 м. Используют их для подъема жидкости из глубоких скважин.

В условное обозначение насоса должны входить: тип насоса, исполнение, условный размер в мм, длина хода плунжера в мм, уменьшенная в 100 раз и наибольшая длина спуска насоса в м,

Основные узлы и детали штанговых насосов

При значительной разнотипности штанговые насосы имеют высокую степень унификации узлов и деталей. Их основными узлами являются цилиндр, плунжер и клапанный узел, а у вставных насосов — и узел замковой опоры.

Цилиндр насоса представляет собой кожух с наружной или внутренней резьбой на концах со вставленными в него втулка­ ми, затянутыми переводниками. Герметичность цилиндра до­ стигается за счет плотного прилегания торцов втулок.

Втулки всех насосов, имеющие одинаковую длину 300 мм, изготавливаются трех типов:

легированные из стали марок 38Х2МЮА; 50Г по ГОСТ 4543—71; из стали марок 45 по ГОСТ 1050—74 и 40Х по ГОСТ 4543—71;

из чугуна марки С428-48 по ГОСТ 1412—79.

Втулки подвергаются упрочняющей обработке: из стали 38Х2МЮА — азотированию внутренней поверхности на глуби­ ну от 0,2 до 0,5 мм; из стали 45, 40Х и 50Г — закалке внутрен­ ней поверхности с нагревом ТВЧ на глубину 0,7 до 1,5 мм; из чугуна С428-48 — объемной закалке.

Высокие требования предъявляют к втулкам при механи­ ческой обработке. Изогнутость внутренней поверхности втулки по длине должна быть не более 0,03 мм при ее длине 300 мм. Торцовое биение относительно внутренней поверхности 0,02 мм для втулок условных размеров от 28 до 55 мм и 0,03 мм —для втулок условных размеров 68 и 93 мм.

Плунжер длиной 1200, 1500 и 1800 мм представляет со б о й цилиндр с внутренней резьбой по концам. Материалом для з а ­ готовок плунжеров служит сталь 45 по ГОСТ 1050—74. Для придания износоустойчивости наружная поверхность п л у н ж е р а имеет хромовое покрытие толщиной не менее 0,075 мм, к о т о р о е должно быть сплошным и прочным без трещин и р а с с л о е н и й .

34

Плунжеры изготавливают трех типов: с гладкой рабочей по­ верхностью, с кольцевыми канавками на ней и «пескобрей» — с цилиндрической расточкой, скошенным торцом в верхней части и кольцевыми канавками на рабочей поверхности. Канавки на рабочей поверхности уменьшают износ плунжера и цилиндра и снижают вероятность заклинивания. При работе плунжера песок из откачиваемой жидкости попадает в канавки и не ока­ зывает истирающего воздействия на поверхность плунжера и втулок. Плунжер с винтовой канавкой обеспечивает вынос пес­ ка с жидкостью на поверхность.

Для к. п. д. насоса большое значение имеет величина зазо­ ра между плунжером и цилиндром. Насосы подразделяются на три группы:

группа 0 — с зазором от 0,000 до 0,045 мм; группа 1 — с зазором от 0,020 до 0,070 мм; группа 2 — с зазором от 0,070 до 0,120 мм.

По группам посадки насосы подбирают в зависимости от температурных условий, глубины его подвески и вязкости отка­ чиваемой нефти. Для легкой нефти и большой высоты подъема требуются насосы группы посадки 0. При низкой температуре или пониженной вязкости жидкости также рекомендуют приме­ нять насосы этой группы посадки. Насосы группы посадки 1 и 2 применяют при высокой температуре или повышенной вязко­ сти. При глубине подвески в пределах 500—1200 м следует применять насосы группы посадки 1. Насосы группы посадки 2 используют в обводненных, многодебитных скважинах при больших числах качания.

В зависимости от соотношения длин хода сальникового штока и плунжера насосы могут быть:

короткоходовые при 5/5пл^ 1 ; среднеходовые при 5/5пл<С2; длинноходовые при 5/5пл> 2.

Клапанные узлы в скважинных насосах изготавливают с одним шариком, двумя и с увеличенным проходным сечением. Клапанные узлы с одним или двумя шариками следует приме­

ных скоростях откачки (Аг5пл>»34), а также в скважинах с низ­ ким динамическим уровнем. В клапанных узлах с двумя шари­ ками второй (вспомогательный) обеспечивает своевременную посадку первого (рабочего) шарика на седло.

Седла клапанов изготавливают в трех исполнениях: цилин­ дрические, цилиндрические с буртом и конические из стали марки 30X13 или 95X18 по ГОСТ 5632—72. Место посадки ша­ рика притирается при сборке. Шарик изготавливается из твер­ дого сплава марки ВК6В по ГОСТ 3882—74. Седла из сталей 30X13 и 95X13 должны подвергаться объемной закалке.

Рис. 13. Замковые опоры:

Узел замковой опоры (рис. 13), спускаемый в скважину на трубах для установки вставного насоса, состоит из переводни­ ка, муфты опорной, кольца опорного, якоря пружинного, рубаш­ ки опоры и муфты направляющей. Торцевые и конические по­ верхности опорного кольца тщательно обрабатываются. Кониче­ ская поверхность кольца служит опорой для конуса насоса. Ко­ нус насоса и опорное кольцо не позволяют откачиваемой жид­ кости возвращаться в скважину. Они изготавливаются из не­ ржавеющей стали 30X13. Пружинный замок, выполненный в ви­ де усеченного конуса, в нижней части имеет шесть разрезов.

Узел замковой опоры (табл. 19) спускают в скважину на трубах вместе с рубашкой опоры и направляющей муфтой, ко-

36

торые обеспечивают жесткую посадку насоса, не позволяя ему во время работы раскачиваться и нарушать уплотнение в ко­ нусе.

Эксплуатация и ремонт штанговых скважинных насосов

кости. Наиболее распространенным и совершенным методом контроля работы штанговых скважинных насосов является динамометрирование, с помощью которого по динамограммам оп­ ределяют степень заполнения цилиндра насоса, герметичность приемной и нагнетательной частей насоса, влияние газа, пра­ вильность посадки плунжера, наличие течи в трубах, отвороты и обрывы штанг, заклинивание плунжера и т. д. Как правило, динамометрирование производят после пуска насоса в работу, перед подъемом его и при изменениях режима работы насоса. Основанием для подъема насоса является снижение или пол­ ное прекращение подачи жидкости из скважины.

Основными неисправностями насоса, обусловливающими его подъем из скважины, являются износ пары (плунжер — ци­ линдр), эрозионное или гидроабразивное изнашивание клапа­ на, клапанных узлов, цилиндра, замковой опоры, седла конуса и конуса, отворот цилиндра или плунжера, смещение втулок цилиндра, заполнение клапана песком, заклинивание плунже­ ра в цилиндре, пробкообразование.

Насосы, поднятые из скважины, доставляют в мастерскую, где их очищают от грязи и проверяют на возможность дальней­ шего использования. Чтобы не допустить применения неисправ­ ного насоса, все вновь получаемые насосы необходимо прове­ рить в мастерской, оснащенной необходимым оборудованием и инструментом. Разбирать и ремонтировать новые насосы, т. е. вынимать клапаны из гнезд и втулки из кожуха, ослаблять резьбовые соединения, притирать клапаны или конус к седлу конуса, запиливать плунжер и т. д., не рекомендуется.

Новый насос должен быть оснащен паспортом с картограм­ мой проверки качества сборки цилиндра.

Одной из главных причин снижения срока службы скважин­ ного насоса являются некачественное изготовление деталей и небрежная сборка его узлов, а именно: смещение втулок, эллип­ тичность, конусность и непрямолинейность осей канала и втулок, а также неперпендикулярность торцов втулок к герметической оси их канала и т. д. Вследствие этого между трущимися по­ верхностями плунжера цилиндра в отдельных сопрягающихся точках, площадках возникают значительные удельные давления, которые приводят к увеличению силы трения при движении плунжера в цилиндре.

37

Рис. 14. Принципиальная схема станка для контроля качества сборки ци­ линдров скважинных насосов:

Для выявления перечисленных дефектов насос проверяют на станке для контроля качества сборки цилиндров скважинных насосов (рис. 14). Станок состоит из станины, ходового винта, цепного зажима и привода. Качество сборки цилиндра опреде­ ляется по усилию, возникающему при контакте цилиндра и плунжера при его перемещении по всей длине цилиндра. Уси­ лие записывается на картограмме автоматически при прямом и обратном ходах плунжера. Наибольшая нагрузка, указываемая в картограмме, не должна превышать максимально допустимой для насоса данного типоразмера.

В новых невставных насосах проверяют резьбовые соедине­ ния переводников цилиндра и седло конуса, а также кожух и патрубок удлинителя. При явных дефектах резьбы, кривизне патрубка-удлинителя или механических повреждениях кожуха насос бракуют.

Для проверки плунжера насос закрепляют в трубном зажи­ ме за верхний переводник цилиндра и при помощи рыма извле­ кают плунжер и узел всасывающего клапана. Плунжер проти­ рают чистой салфеткой, проверяют его состояние, состояние на­ конечника конуса и крепление резьбовых соединений. При ос­ лаблении соединений допускается их крепление. Если на рабо­ чих поверхностях плунжера и наконечника-конуса обнаружены вмятины, риски, царапины и другие повреждения или эти де­ тали корродированы, а захватное приспособление — дефектно, насос также бракуют.

В новых вставных насосах проверяют состояние сборки зам­ ковой опоры и насоса. В замковой опоре визуально проверяют чистоту проходного сечения, прямолинейность сборки, крепле­ ние резьбовых соединений и состояние конусной поверхности

3 8

опорного кольца. При наличии вмятин, рисок или других по­ вреждений на ее уплотняющих поверхностях, а также поломок перьев пружинного якоря необходимо заменить замковую опо­ ру. При наличии вмятин, отверстий или же забоин на кожухе насоса его бракуют. Проверяют поверхность конуса, крепление резьбовых соединений и проход насоса через контрольное опор­ ное кольцо. Цилиндр проверяют путем двух-трех плавных пере­ мещений плунжера по всей его длине (цилиндр предварительно протирают салфеткой и смазывают его и плунжер веретенным или машинным маслом). Если плунжер останавливается или проходит при больших усилиях, насос бракуют.

Трубные насосы НСН1 и НСН2, отработанные в скважине, проверяют и ремонтируют в такой последовательности. Насос укладывают на козлы, закрепляют за верхнюю муфту цилинд­ ра в трубном зажиме и проверяют поверхность кожуха и кри­ визну патрубка-удлинителя. Для извлечения узла плунжера из цилиндра на резьбу клетки верхнего нагнетательного клапана навинчивают рым-штангу. В насосах диаметром 28 и 32 мм рымштангу навинчивают на переводник штока. Извлеченный плун­ жер протирают и устанавливают на пирамиду, предварительно положив на нее мягкую прокладку. Из насосов НСН1 плунжер извлекают вместе с захватным штоком и узлом всасывающего клапана. Для извлечения узла всасывающего клапана в насо­ сах НСН2 необходимо обстучать седло конуса и деревянным бруском протолкнуть его наружу. Закрепив чистую салфетку на шомпольной штанге, протирают ею цилиндр насоса. Прочи­ щают щеткой резьбу верхней муфты цилиндра и седла конуса, проверяют их состояние и состояние внутренней поверхности цилиндра в месте смещения втулок, изношенность и чистоту поверхности.

Если на резьбе концевых муфт имеются дефекты, смещены втулки или они лопнули, значительно изношена поверхность ци­ линдра, он отбраковывается. При смещении втулок, пользуясь сборочными скалками и направляющими муфтами, подтягива­ ют резьбовые соединения цилиндра. Для проверки плунжера его закрепляют за среднюю часть в тисках с медными вклады­ шами и вывинчивают узлы верхнего и нижнего нагнетательных клапанов.

Сняв плунжер с тисков, протирают наружную и внутреннюю поверхности и проверяют наружную поверхность, прижимные торцы и резьбу плунжера. При наличии ржавчины плунжер промывают керосином, вытирают и проверяют поверхность.

Если поверхность плунжера значительно изношена или име­ ются глубокие риски, задиры и сработанность резьбы, то он не пригоден к работе. Для проверки клапана отвинчивают клетку или корпус и извлекают шарик и седло. При прихвате седла его выбивают деревянным или медным стержнем. Детали промыва­ ют в керосине, протирают, проверяют их состояние, изношенные заменяют новыми. Шарик и седло меняют в комплексе. Герме­

39