2 Применённое оборудование

Насосный способ эксплуатации скважин предусматривает использование штанговых скважинных насосов.

Суть данного способа эксплуатации скважин заключается в том, что в скважине размещают плунжерный насос, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны штанг. (Рис. 2.1)

Штанговая глубина - насосная установка (ШГНУ) состоит из насоса опущеного в скважину, колонны штанг, станка - качалки, установленного у устья скважины. Обратно - поступательное движение колонны насосных штанг и присоединенного к ним плунжера обеспечивается станком - качалкой.

Способ добычи нефти с помощью ШГНУ довольно распространенном в нашей стране. Данным способом можно добывать от 1 до 500 т нефти в сутки. Однако в большинстве случаев глубинно-насосная эксплуатацию применяют в мало и средне дебитных нефтяных скважинах.

Возвратно-поступательное движение плунжера насоса и колонны насосных штанг осуществляется в большинстве случаев с помощью специального механизма-станка-качалки балансирного типа, установленного у устья скважины. В этих станков-качалок колонна штанг подвешивается к балансира, приводимый в движение кривошипно шатуны механизмом от двигателя, установленного на раме станка. Балан-сыр катается на поперечной оси, закрепленной в подшипниках, соединяется с двумя массивными кривошипами с помощью двух шатунов, размещенных по обе стороны редуктора. Кривошипы с подвижными противовесами могут перемещаться отдельно оси вращения главного вала редуктора на ту или иную расстояние вдоль кривошипов. Противовесы необходимы для уравновешивания ВК.

Абсолютное значение ускорений звеньев механизма станка-качалки узнают частотой вращения кривошипного вала и возрастает по мере увеличения числа колебания балансира.

В зависимости от значения ускорения и его направлении на механизм станка- качалки действуют дополнительные инерционные нагрузки, затрудняющих его работу. Характер изменения ускорения и инерционных нагрузок зависит от направления вращения кривошипного вала. Более благоприятные условия работы механизма собразуются при вращении кривошипного вала по часовой стрелке (скважина расположена слева от станка-качалки).

На предприятиях по добыче нефти работают редукторные станки-качалки конструкции Азинмаша. Конструктивные особенности этих станков-качалок следующие. Все станки имеют закрытые двухступенчатые редукторы. Передаточные цилиндрические шестерни редуктора стальные, имеют шевронные фрезерованные зубья, работающие в масляной ванне. Опоры валов редуктора почти во всех станках выполняется на подшипниках качения.

Редукторы снабжены двохколодочнимы тормозами для возможности остановки балансира в любом положении после выключения двигателя.

 Передача движения от двигателя к редуктору осуществляется с помощью клинообразными ремней. Они водонепроницаемые, могут работать без защиты от атмосферных осадков, безопасные в пожарном отношении. Балансиры имеют откидную или поворотную на 180 º вокруг вертикальной оси головки, что обеспечивает свободное прохождение талевой системы при ремонтах скважин и безопасность ведения работ.

На всех станках применена канатная подвеска, что облегчает регулирование длины штока при посадке плунжера в цилиндре насоса.

Все станки-качалки нормального ряда конструктивно однотипны.

Балансир - однобалочных конструкция двутаврового сечения из профильного или проката сварена.

Для проведения ремонтных работ в скважине в станках-качалках моделей 1СК - 3СК головка балансира откидная, в станках моделей 4СК - 9СК - поворотные.

Для фиксации поворотной головки балансира в рабочем положении в шайбе головки предусмотрен паз, в который входит клин задвижки. Корпус задвижки с канатом, приподнятым до рукоятки, прикрепленный к телу балансира болтами. Для уволеннон головки клин с помощью рукоятки оттягивается назад.

Опора балансира - ось, оба конца которого установлены на сферических ролико-подшипниках, помещенных в чугунные корпуса. Средняя часть оси квадратного пересечении двумя скобами прикреплена к нижней полке балансира.

Траверса шарнирно соединяет балансир с двумя параллельно работающими шатунам. В станках с комбинированным и кривошипным уравновешиванием траверса фигурная в виде сварной балки коробчатого сечения, а в станках с балансирным уравновешивания траверсой является ось.

Шатун - стальная трубная заготовка, в один конец которой уваренная верхняя головка шатуна, а в другой - башмак. На станках-качалках моделей 4СК - 9СК верхняя головка шатуна прикреплена к пальцу; на станках моделей 1СК - 3СК к самой траверсы. Палец верхней головки шатуна, в свою очередь, шарнирно соединен с Траверсою. Башмак болтами прикреплен к корпусу сферического роликоподшипника пальца кривошипа.

Кривошип преобразует вращательное движение ведущего вала редуктора в вертикальной возвратно-поступательное движение колонны штанг. Изменение длины хода точки подвеса штанг достигается изменением радиуса кривошипа.

В станках-качалках комбинированным и кривошипным уравновешиванием на кривошипах установлены противовесы, перемещающиеся при помощи специальных ходовых винтов, установленных в торцевых пазах кривошипа. Вращением винта осуществляется механизированное перемещение противовеса по кривошипе. По окончании перемещения противовес закрепляют на кривошипе, затягивая гайки на специальных болтах.

Редуктор - двухступенчатый с цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными симметрично относительно его продольной оси. Ведущий (быстроходный) вал вращается в роликоподшипниках с цилиндрическими роликами. На концах ведущего вала имеются конические цапфы, на которых расположены шкив клиноременнои передачи и тормоз. Промежуточный и ведущий (кривошипный) валы устанавливают в конических роли копидшипниках. На оба конца ведомого вала насажены кривошипы. Смазки зубчатой ​​передачи и опор валов - из масляной ванны (картера).

Тормоз станка-качалки - двух колодочный. Правая и левая колодки прикреплены к редуктору с помощью пальца. Колодки с помощью стяжного устройства охватывают тормозной шкив, насаженный на ведущий вал редуктора. Стяжной устройство состоит из ходового винта с правым и левым резьбой и двух гаек, закрепленных на подвижных концах колодок. Рукоятка стояночного насажена на стяжной винт, для удобства и безопасности при работе вынесена в лошадей рамы по электродвигатель.

Все станки-качалки укомплектованы ограждениями перильное типа, перекрывая доступ людей к частям механизма, движущихся во время его работы.

Для облегчения обслуживания узлов балансира на его стенке монтируют сходи, а в верхней части - предохранительные пояса, обеспечивающих безопасность работы.

Длина хода точки подвеса штанг определяется размерами отдельных звеньев механизма станка-качалки. Очевидно, что амплитуда колебаний точки подвеса шатуна к балансира равна двум радиуса кривошипа. Если оба плеча балансира одинаковые по длине, то длина хода сальниковой штока равен двойному радиусу кривошипа.

Во всех конструкциях станков-качалок предусмотрена возможность изменения длины ходу сальниковой штоке соответствии с заданными параметрами работы штангового насоса. С этой целью на кривошипа делают дополнительные отверстия для крепления шатуна. Переставляя нижние концы шатунов из одних отверстий в другие, получают разное робочий радиус кривошипа и разную длину хода сальниковой штока.

Число качков балансира станка-качалки соответствует частоте вращения кривошипного вала и зависит от характеристики установленного двигателя и передатного отношения понижающей трансмиссии.

Число качков балансира или изменяют подбором двигателя с соответствующей характеристикой, или, что делается чаще, изменением диаметра шкива на валу электродвигателя.

Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами - один из основных способов механизированной добычи нефти. Почти 70% действующего фонда нефтяных скважин эксплуатируются с помощью этих насосов. Штанговые насосы предназначены для добычи нефти при глубине подвески насоса до 3500 м и при дебите скважин от нескольких до 400 т / сутки.

Скважинный штанговый насос представляет собой плунжерный насос специальной конструкции, приспособленный для работы в скважинах на большой глубине. Привод его осуществляется с поверхности через колонну специальных штанг.

Насосная установка состоит из насоса, находящегося в скважине, и станка-качалки, установленного на поверхности устья. Цилиндр насоса закреплен на конце спущенных в скважину насосно-компрессорных (подъемных) труб, а плунжер подвешен на колонне штанг. Самая верхняя штанга (сальниковый шток) соединена с головкой балансира станка-качалки канатной или цепной подвеской. В верхней части плунжера установлен нагнетательный клапан, а в нижней части - всасывающий клапан.

Колонна насосных труб, по которой жидкость от насоса поднимается на поверхность, покинчуеться на устье тройником. В верхней части тройника расположен сальникный устройство, предназначенное для предотвращения утечки жидкостей вдоль сальникового штока, что движется. Через боковой отвод тройника жидкости из скважины направляется в выкидной линии.

Возвратно-поступательное движение колонне насосных штанг передается от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм станка-качалки.

Принцип действия насоса следующий. При движении плунжера вверх всасывающий клапан под давлением жидкости открывается, в результате чего жидкость поступает в цилиндр насоса. Нагнетательный клапан в это время закрыт, так как на него действует давление столба жидкости, заполнила насосные трубы.

При движении плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается и жидкость из цилиндра переходит в пространство над плунжером. Таким образом, при ходе плунжера вверх одновременно происходят всасывание жидкости в цилиндр насоса и подъем ее в насосных трубах, а при входе вниз - жидкости из цилиндра в полость труб. Эти признаки характеризуют штанговый (глубинный) насос как насос одинарного действия. При каждом последующем ходе плунжера в цилиндр поступает почти то же количество жидкости, затем переходит в трубы и постепенно поднимается к устью скважины.

 Штанговые (глубинные) насосы по конструкции и способу установки разделительной на две основные группы: неустановленные и установлены. В каждой из этих групп насосы устанавливают различных типов, отличающиеся конструктивным особенностям-ми, габаритами, устройством плунжера.

Неустановленные насосы характерны тем, что их основные узлы (цилиндр и плунжер) спускаются в скважину отдельно: цилиндр - на насосных трубах, а плунжер в сборе с всасывающих и нагнетательных клапанами - на штангах.

Высота не вставного насоса из скважин также осуществляется в два приема: сначала извлекают штанги с плунжером и клапаном, а затем трубы с цилиндром.

Вставной же насос спускают в скважину в собранном виде (цилиндр вместе с плунжером) на насосных штангах и вытягивают его на поверхность также в собраном виде путем подъема этих штанг. Насос устанавливают и закрепляют с помощью специального замкового приспособления, спускают заранее в скважину на трубах. В результате этого для изменения вставного насоса (при необходимости замены отдельных узлов или насоса в целом) достаточно поднять на поверхность только насосные штанги, насосные же трубы остаются постоянно в скважине; их вытаскают только при необходимости исправления замкового приспособление, на практике бывает редко. Таким образом, изменение вставного насоса требует значительно меньше

времени, чем не вставного, кроме того, при использовании такого насоса меньше изнашиваются насосные трубы, так как нет необходимости их спускать и поднимать, а также отвинчивать и завинчивать при каждой смене насоса.

Эти преимущества вставного насоса имеют особое назначение при эксплуатации глубоких скважин, в которых спускоподъемные операции при подземном ремонте занимают много времени.