книги / Скважинные насосные установки для добычи нефти

Штоки сальниковые устьевые ШСУ

Предназначены для соединения колонны насос­ ных штанг с канатной подвеской станка-качалки. Применяется в районах с умеренным и холодным климатом.

Таблица 2.14

Технические характеристики подвески устьевого штока

Изготавливаются из круглой холоднотянутой калиброванной качественной углеродистой стали марки 40.

Химический состав и технические требования для стали рег­ ламентируются ГОСТ.

Чистота поверхности сальниковых штоков обеспечивается заводом — поставщиком калиброванного проката.

Калиброванный прокат, из которого изготавливаются штоки, поставляется в состоянии нормализации; штоки не проходят дополнительную термическую обработку,

Сальниковые штоки изготавливаются трех типоразмеров табл. 2.15. Для соединения с насосными штангами используют­ ся штанговые муфты, серийно выпускаемые заводами-изгото- вителями насосных штанг.

1 2

■ 'T Z /r S T Z Y /j

Рис. 2.53. Сальник устьевой СУС1-73-31:

/ — ниппель; 2 — гайка накидная; 3 — втулка; 4 — крышка шаро­ вая; в — крышка головки; 6 — втулка верхняя; 7 — кольцо нажимное; 8, 10 — манжеты; 9 — головка шаровая; 11 — кольцо опорное; 12 — втулка нижняя; 13 — кольцо; 14 — гайка; 15 — тройник; 16 — болт откидной; 17— палец

Сальники устьевые СУС (рис. 2.53) предназначены для уп­ лотнения сальникового штока скважин, эксплуатируемых штан­ говыми насосами, расположенных в районах с умеренным и хо­ лодным климатом.

Отличительная особенность сальниканаличие пространствен­ ного шарового шарнира между головкой сальника (несущей внут­ ри себя уплотнительную набивку) и тройником. Шарнирное со­ единение, обеспечивая самоустановку головки сальника при несоосности сальникового штока с осью ствола скважины, ис­ ключает односторонний износ набивки, увеличивает срок служ­ бы сальника, одновременно облегчает смену набивки.

Сальник рассчитан на повышенные давления на устье сква­ жины и обеспечивает надежное уплотнение штока при одно­ трубных системах сбора нефти и газа.

Устьевые сальники изготавливаются двух типов (табл. 2.16): 1. СУС1 — с одинарным уплотнением (для скважин с низким

статическим ским уровнем и без газопроявлений)

2. СУС2 — с двойным уплотнением (для скважин с высоким статическим уровнем и с газопроявлениями).

Оборудование устьевое предназначено для герметизации ус­ тья и регулирования отбора «нефти в период фонтанирования, при эксплуатации штанговыми скважинными насосами, а также для проведения технологических операций, ремонтных и иссле­

довательских работ в скважинах, расположенных в районах с умеренным и холодным климатом.

В оборудовании устья типа ОУ-140-146/168-65Б и ОУ-140- 146/168-65БХЛ колонна насосно-компрессорных труб располо­ жена эксцентрично относительно оси скважины, что позволяет проводить, исследовательские работы через межтрубное простран­

ство (рис. 2.54).

Запорное устройство оборудования — проходной кран с об­ ратной пробкой. Скважинные приборы опускаются по межтрубному пространству через специальный патрубок (см. рис. 2.54).

Рис. 2.54. Оборудование устьевое ОУ-140-146/168-65Б и ОУ-140-146/168-65БХЛ:

1 — крестовина; 2 — конусная подвеска; 3 — резиновые уплотнения; 4 — разъемный фланец; 5 — патрубок; 6 — тройник; 7 — задвижка;

8 — устьевой сальник СУС2; Р, 11 — обратный клапан; 10 — кран; 12 — пробка

Подъемные трубы подвешены на конусе. Насосно-компрес­ сорные трубы и патрубок для спуска приборов уплотнены раз­ резными резиновыми прокладками и нажимным фланцем. Ко­

нус и все закладные детали уплотнительного узла выполнены разъемными.

В оборудовании применен устьевой сальник с двойным уп­ лотнением. Для перепуска газа в систему нефтяного сбора и для предотвращения излива нефти в случае обрыва полированного штока предусмотрены обратные клапаны.

Оборудование унифицировано с серийно выпускаемой фон­ танной арматурой с проходными пробковыми кранами табл. 2.17.

Таблица 2.17

Технические характеристики устьевого оборудования

Оборудование устьевого типа ОУШ-65/50Х 140 и ОУШ-65/ 50Х Х140ХЛ состоит из корпуса (рис. 2.55), в котором размеще­ на муфтовая подвеска, обеспечивающая подвешивание колон­ ны подъемных труб. На подвеске установлены сальниковые уст­ ройства для герметизации штока скважинного насоса и отвод с вентилем, предназначенный для пропуска в затрубное простран­ ство скважинных приборов.

Эксплуатация скважины осуществляется через боковой отвод трубной головки, на котором установлены быстросъемный дрос­ сель и запорный угловой вентиль. Второй боковой отвод с вен­ тилем сообщен с затрубным пространством.

Шток скважинного насоса

п

Рис. 2.55. Оборудование устьевое ОУШ-65/50Х 140 и ОУШ-65/50Х 140 ХЛ:

1 — корпус; 2 — трубная подвеска; 3 — сальник устьевой

При обрыве штока скважинного насоса конструкция сальни­ кового устройства обеспечивает перекрытие его прохода, пре­ дотвращая излив жидкости из скважины.

Для сброса избыточного давления в затрубном пространстве в выкидную линию в муфтовой подвеске предусматривается пе­ репускной клапан.

2.2.6. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В ТОЧКЕ ПОДВЕСА ШТАНГ

Нагрузка в точке подвеса штанг балансирного станка-качалки обусловлена:

1) статическими нагрузками от силы тяжести жидкости и штанг, сил трения плунжера в цилиндре и штанг о трубы;

2)силами инерции движущихся масс, возникающими при движении с ускорением колонны штанг, и столба жидкости;

3)динамическими нагрузками, возникающими в результате, вибрации штанг.

Практическое значение имеют суммарные минимальные и максимальные нагрузки на штанги, величина которых может быть определена либо непосредственно изменениями динамометрированием, либо рассчитана.

Как уже было показано, максимальная величина статической нагрузки будет при ходе штанг вверх

Р = Р + Р ,

где Рж— сила тяжести жидкости, находящейся над плунже­ ром; Ршт— тяжести штанг в жидкости.

Приняв для упрощения расчетов глубину спуска насоса рав­ ной динамическому уровню, можно записать

Р = q L + q Lb 9,

СТ “ж ^ШТ Y

где дж— вес 1 м столба жидкости над плунжером глубинного насоса; дшт— вес 1 м штанг (с учетом веса муфт) в воздухе; L — длина штанг; by = 1 — рж/ршТ(здесь ршт, рж— плотность матери­ ала штанг и жидкости).

Силой трения штанг о трубы можно, как показывают иссле­ дования, пренебречь, если искривление скважины не превыша­ ет 5—6° Силы инерции могут быть определены по формуле

Р, ” О-П)

где М — масса движущихся деталей; /тах — максимальное ус­ корение точки подвеса штанг.

Поскольку откачиваемая жидкость сжимаема вследствие на­ личия растворенного и свободного газа, то в расчете может учи­

тываться только масса штанг М = РШ1/Я- С учетом сил инерции максимальная нагрузка в точке подве­

са штанг будет

2.2.7. УРАВНОВЕШИВАНИЕ БАЛАНСИРНЫХ СТАНКОВ-КАЧАЛОК

Как уже отмечалось, равномерная нагрузка при­ водного двигателя штанговой глубиннонасосной установки воз­ можна только при наличии уравновешивающего устройства. В балансирных станках-качалках наиболее широко применяют уравновешивающие устройства, состоящие из грузов установ­ ленных на балансире и роторе.

* Под уравновешенностью установки подразумевается равенство ра­ бот, совершаемых двигателем при ходе вверх и вниз, т.е. Аа = Ам.

Определим вес груза, устанавливаемого на балансире, при котором установка будет уравновешена. Воспользуемся для это­ го элементарной теорией. Механическая работа сил инерции на полированном штоке будет равна нулю, так как при его разгоне силы инерции будут иметь положительный знак, а при тормо­ жении — отрицательный.

При движении штанг вверх работа будет затрачиваться на перемещение штанг и жидкости

А = (Рж+ P J * ,

при ходе вниз

А = - Р т s.

Полезная работа за двойной ход будет

А = PX S .

При установке на балансире в точке В уравновешивающего груза G (рис. 2.56) механическая работа при ходе вверх и вниз будет соответственно равна (полагаем, что переднее плечо ба­ лансира равно заднему)

Ae =(Px + Pum)S-GS;

Л/ = шт$+ ^S'-

Рис. 2.56. Кинематическая схема балансирного станкакачалки с балансирным уравновешиванием