книги / Скважинные насосные установки для добычи нефти

Конструктивная схема трехступенчатого коническо-цилинд­ рического редуктора Ц2НШ-315 показана на рис. 2.39.

На рис. 2.40 представлена конструкция редуктора привода ПШГН. Основные особенности редуктора перечислены ниже.

Рис. 2.40. Редуктор привода ПШГН

Зубчатые передачи с зацеплением системы Новикова, с дву­ мя линиями зацепления. Валы установлены на сферических ро­ ликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами. Смазка зубчатых передач производится путем окунания колес в масляную ванну картера. Смазка подшипников осуществляется закладкой консистентной смазки при сборке, а в последующем — периодически. Фиксация промежуточных валов обеспечивается упорными шайбами.

В тумбовой модификации привода ПШГНТ применяется ре­ дуктор с наклонной плоскостью разъема корпуса редуктора

(рис. 2.41) [41].

2.2.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

Гидропривод (рис. 2.42) скважинной штанговой насосной установки состоит из двигателя с силовым насосом 1, 2, подающего рабочую жидкость (обычно масло) к органам, ре­ гулирующим режим работы исполнительного механизма, т.е. к регулируемому дросселю 4 и перепускному клапану 7, а затем к золотнику 6, распределяющему потоки жидкости, и к самому исполнительному механизму 5. Исполнительный механизм мо­ жет совершать возвратно-поступательное движение, как это по­ казано на рис. 6, или вращательное. При возвратно-поступа­ тельном движении рабочая жидкость подается последовательно к полости цилиндра исполнительного механизма по одну и по другую сторону поршня, или периодически в одну полость ци­ линдра. Далее жидкость отводится от исполнительного механиз­ ма через золотник в емкость 9, из которой она вновь забирается

нительного механизма, или датчиков давления, подключенных к трубопроводам системы. Насос в гидроприводе обычно акси- ально-поршеньковый при использовании в приводе в качестве рабочей жидкости масла. Регулировка режима работы исполни­ тельного механизма при схеме гидропривода, приведенной на рис. 2.42, выполняется следующим образом. Уменьшая проход­ ное сечение в регулируемом дросселе 4, повышают сопротивле­ ние потоку в нем и в трубопроводе, расположенном между насо­ сом и дросселем. При повышении давления перепускной кла­ пан 7 приоткрывается и перепускает часть жидкости, подавае­ мой насосом 2, на сброс в емкость 9. В результате к исполни­ тельному механизму будет поступать меньше жидкости, и ско­ рость передвижения поршня исполнительного механизма умень­ шится. Открывая дроссель и уменьшая в нем сопротивление, можно ускорить движение поршня 5. При изменении нагрузки на исполнительный механизм автоматически меняется давление на выкиде насоса и при соответствующей регулировке перепус­ кного клапана сохраняется или изменяется режим его работы.

Гидро- и пневмопривод установок штанговых насосов в прин­ ципе имеют одну схему основного узла, приводящего штанги в движение. Штанги соединяются штоком с поршнем, располо­ женным в цилиндре. Шток проходит через сальник. Подавая жидкость или воздух высокого давления под поршень, осуще­ ствляют движение штанг вверх. Вниз штанги движутся под дей­ ствием сил тяжести так же, как и при механическом приводе.

Пневмопривод применяется некоторыми зарубежными фир­ мами в скважинах с малой глубиной подвески насоса и при ма­ лых подачах.

Гидропривод получил более широкое применение.

На рис. 2.43, а показаны схемы установки фирмы «Викерс» и на рис. 2.43, 6 установки, разработанные в России [15].

Приводной цилиндр 3 с поршнем крепится на фланце сква­ жины. К поршню подсоединен полированный шток 2, проходя­ щий через сальник /. На штоке подвешена колонна штанг. В установке имеется система гидропривода А, подающего жидкость попеременно в рабочую полость цилиндра и в уравновешиваю­ щий аккумулятор 5. Уравновешивающий аккумулятор в гидро­ приводе позволяет создать равномерную загрузку приводного электродвигателя и уменьшить потребляемую мощность. Насос

Рис. 2.43. Схемы гвдрокачалок

системы гидропривода подает рабочую жидкость под поршень, поднимая колонну штанг.

Рабочая жидкость при этом поступает на прием насоса под напором из аккумулятора, где поддерживается постоянное дав­ ление. Давление поддерживается сжатым газом, находящимся над уровнем жидкости в аккумуляторе. В конце хода вверх эле­ менты управления 4 установкой переключают систему гидро­ привода на подачу рабочей жидкости из рабочего цилиндра в аккумулятор. При этом опускающиеся штанги тянут поршень 3 вниз, и он создает давление жидкости в цилиндре, подавая ее на прием силового насоса системы гидропривода. Таким образом, насос работает с подпором и при подаче рабочей жидкости в аккумулятор. Давление рабочей жидкости в аккумуляторе под­ бирается в таких пределах, чтобы двигатель работал с постоян­ ной мощностью при ходе штанг вверх и вниз.

Для обеспечения стабильности работы системы уравновеши­ вания в схеме установки фирмы «Викерс» имеется компрессор 7

для поддержания постоянного давления в аккумуляторе и по­ полнения утечек газа. Утечки рабочей жидкости пополняются вспомогательным насосом 6.

Схема, принятая для уравновешивания, использует вес НКТ. Для этого на скважине имеется уравновешивающий цилиндр 8, в котором на поршне 9 подвешены НКТ. Система гидропривода подает жидкость попеременно в рабочий и уравновешивающий ци­ линдры, а вес штанг или НКТ создает подпор на приеме насоса системы гидропривода. Конструктивно эта установка выполнена так, что все оборудование, включая систему управления и бак с рабочей жидкостью, крепится на фланце обсадной колонны скважины.

Установки с гидроприводом обеспечивают большие длины хода плунжера скважинного насоса, управление набором скоро­ сти штангами, легкое регулирование режима работы штанговой установки (изменение числа ходов). При гидроприводе металло­ емкость установки резко сокращается.

При больших длинах хода штанг длина движения НКТ у гид­ рокачалки (см. рис. 2.43, 6) невелика, примерно 0,5 м, так как диаметр уравновешивающего поршня значительно больше диа­ метра поршня рабочего цилиндра. Конечно, движение НКТ при длительной эксплуатации таких установок может привести к истиранию муфт НКТ и порче обсадных колонн. Но небольшие скорость и длина хода НКТ позволяют авторам этой конструк­ ции говорить о необоснованности таких опасений.

Применение гидропривода требует значительно большего внимания при обслуживании установок, чем балансирные стан­ ки качалки. Особого внимания требуют уплотнения движущих­ ся частей и насос системы гидропривода. Поэтому установки с гидроприводом, несмотря на малую металлоемкость, видимо будут неконкурентоспособны с балансирными станками-качалками малой мощности при длинах хода до 2,5—3,5 м.

Основные параметры с гидроприводом следующие: установ­ ка АГН-Л имеет наибольшую длину хода точки подвеса штанг 2,2 м, нагрузку до 60 кН, массу 1550 кг; установка АГН-С имеет соответственно 3,5 м, 80 кН и 2000 кг [15].

Установка имеет следующие основные узлы (рис. 2.44).

1. Силовой орган гидроцилиндр 1, поршень 2 которого по­ средством штока 3 и колонны штанг 4 связан с плунжером глу­ бинного насоса 5.

штангового гидроцилиндра.

При этом поршень перемещается вниз, а вместе с ним и шток, колонна штанг и связанный с ней плунжер. Рабочая жидкость

По данным фирмы, применение установок обеспечивает: со­ кращение количества аварий со штангами из-за уменьшения знакопеременных циклов нагружения; снижение динамических нагрузок благодаря большой длине хода и постоянной скорости движения штанг; лучшие показатели при перекачке вязкой жид­ кости; более низкие пиковые крутящие моменты, увеличение срока службы скважинного насоса; высокий коэффициент ис­ пользования мощности; полную автоматизацию работы систе­ мы.

Фирмой «Axelson» разработанны ДСНУ мачтового типа с высотой мачты 30 м. Цилиндр скважинного насоса установки состоит из четырех соответственно обработанных, хромирован­ ных труб длиной 7,2 м каждая, соединенных специальными муф­ тами [33].

Т ехнические характеристики установки

В результате испытаний установок получено сокращение ко­ личества обрывов штанг, увеличение срока службы скважинно­ го насоса, удешевление процесса подземного ремонта, так как

^для проведения спуско-подъемных операций использовался соб­ ственный привод.

Типичными представителями ДСНУ мачтового типа являют­ ся установки фирмы Маре (рис. 2.46). Основу привода составля­ ет мачта высотой до 16 м в зависимости от типа и назначения установки. Связь между полированным штоком, двигателем и контргрузом осуществляется канатом. В качестве привода в ус­ тановке используется гидродвигатель с низкой частотой враще-