Установки погружных винтовых электронасосов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Все элементы станка-качалки: пирамида, редуктор, электродвигатель крепятся к единой раме, которая закрепляется на бетонном фундаменте. Кроме того, все СК снабжены тормозным устройством, необходимым для удержания балансира и кривошипов в любом заданном положении. Точка сочленения шатуна с кривошипом может менять свое расстояние относительно центра вращения перестановкой пальца кривошипа в то или иное отверстие. Этим достигается ступенчатое изменение амплитуды качаний балансира, т.е. длины хода плунжера.

Рисунок 5.1 – Схема установки штангового скважинного насоса Поскольку редуктор имеет постоянное передаточное число, то изменение частоты

качаний достигается только изменением передаточного числа клиноременной трансмиссии и сменой шкива на валу электродвигателя на больший или меньший диаметр.

5.2 Штанговые скважинные насосы

Штанговые скважинные насосы (ШСН) предназначены для откачивания из нефтяных скважин жидкости обводненностью до 99 %, температурой не более 130 С, с содержанием сероводорода не более 50 мг/л, минерализацией воды не более 10 г/л.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Скважинные насосы имеют вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами. Насосы спускают в скважину на штангах и насосно-компрессорных трубах. Различают следующие типы скважинных насосов (рис. 5.2):

НВ1 – вставные с замком наверху; НВ2 – вставные с замком внизу; НН – невставные без ловителя;

НН1 – невставные с захватным штоком; НН2С – невставные с ловителем.

Скважинные штанговые насосы являются гидравлической машиной объемного типа, где уплотнение между плунжером и цилиндром достигается за счет высокой точности их рабочих поверхностей и регламентируемых зазоров.

Рисунок 5.2 – Типы скважинных штанговых насосов В условном обозначении насоса, например, НН2БА-44-18-15-2, первые две буквы и

цифра указывают тип насоса, следующие буквы – исполнение цилиндра и насоса, первые две цифры – диаметр насоса (мм), последующие длину хода плунжера (мм) и напор (м), уменьшенные в 100 раз и последняя цифра – группу посадки.

Скважинные насосы нормального исполнения по стойкости к среде, применяемые преимущественно для подъема жидкости с незначительным содержанием (до 1,3 г/л) механических примесей, комплектуют плунжерами исполнения ПХ1 или ПХ2 с парами «седло-шарик» исполнения К или КБ.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Скважинные насосы абразивостойкого исполнения И, применяемые преимущественно для подъема жидкости, содержащей более 1,3 г/л механических примесей, комплектуют плунжерами исполнения П1И или П2И и парами «седло-шарик» исполнения КИ.

Конструктивно все скважинные насосы состоят из цилиндра, плунжера, клапанов, замка (для вставных насосов), присоединительных и установочных деталей, максимально унифицированных.

Скважинные насосы всех исполнений, кроме исполнения НВ1БД1 и НВ1БД2, одноплунжерные, одноступенчатые.

Скважинные насосы типа НВ2 изготовляют одного исполнения:

НВ2Б – вставной с замком внизу, цельным цилиндром исполнения Б, одноплунжерный, одноступенчатый, нормального исполнения по стойкости к среде. (рис. 5.3).

Замковая опора типа ОМ предназначена для закрепления цилиндра скважинных насосов исполнений НВ1 и НВ2 в колонне насосно-компрессорных труб. Высокая точность изготовления поверхностей деталей опоры обеспечивает надежную герметичную фиксацию цилиндра насоса в насосно-компрессорных трубах на заданной глубине скважины и одновременно предотвращает искривление насоса в скважине.

Рисунок 5.3 – Скважинный штанговый насос исполнения НВ2Б:

1 – защитный клапан; 2 – упор; 3 – шток; 4 – контргайка; 5 – цилиндр; 6 – клетка плунжера; 7 – плунжер; 8 – нагнетательный клапан;

9 – всасывающий клапан; 10 – упорный ниппель с конусом Применение насосов НН предпочтительно в скважинах с большим дебитом,

небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом, а насосы типов НВ в

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

скважинах с небольшим дебитом, при больших глубинах спуска. Чем больше вязкость жидкости, тем принимается выше группа посадки. Для откачки жидкости с высокой температурой или повышенным содержанием песка и парафина рекомендуется использовать насосы третьей группы посадки. При большой глубине спуска рекомендуется применять насосы с меньшим зазором.

Насос выбирают с учетом состава откачиваемой жидкости (наличия песка, газа и воды), ее свойств, дебита и глубины его спуска, а диаметр НКТ – в зависимости от типа и условного размера насоса.

5.3 Насосные штанги

Штанги насосные предназначены для передачи возвратно-поступательного движения плунжеру насоса (рис. 5.4). Изготавливаются в основном из легированных сталей круглого сечения диаметром 16, 19, 22, 25 мм, длиной 8000 мм и укороченные – 1000, 1200, 1500, 2000 и 3000 мм как для нормальных, так и для коррозионных условий эксплуатации.

Рисунок 5.4 – Насосная штанга Шифр штанг – ШН-22 обозначает: штанга насосная диаметром 22 мм. Марка

сталей – сталь 40, 20Н2М, 30ХМА, 15НЗМА и 15Х2НМФ с пределом текучести от 320 до 630 МПа.

Насосные штанги применяются в виде колонн, составленных из отдельных штанг, соединенных посредством муфт.

Муфты штанговые выпускаются: соединительные типа МШ (рис. 5.5) – для соединения штанг одинакового размера и переводные типа МШП – для соединения штанг разного диаметра.

Для соединения штанг применяются муфты – МШ16, МШ19, МШ22, МШ25; цифра означает диаметр соединяемой штанги по телу (мм).

АО «Очерский машиностроительный завод» изготавливает штанги насосные из одноосно-ориентированного стеклопластика с пределом прочности не менее 800 МПа. Концы (ниппели) штанг изготавливаются из сталей. Диаметры штанг 19, 22, 25 мм, длина 8000 – 11000 мм.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 5.5 – Соединительная муфта: а – исполнение I; б – исполнение II

Преимущества: снижение веса штанг в 3 раза, снижение энергопотребления на 18 – 20 %, повышение коррозионной стойкости при повышенном содержании сероводорода и др. Применяются непрерывные штанги «Кород».

Введение к лекции 6

Оборудование устья насосных скважин предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважины, подвешивания колонны НКТ, а также для проведения технологических операций, ремонтных и исследовательских работ в скважинах.

ЛЕКЦИЯ 6 6.1 Оборудование устья скважин, эксплуатирующихся штанговыми насосными

установками

Оборудование устья включает крестовик, навернутый на эксплуатационную колонну, к боковым отводам каждого присоединены краны, а на верхнем, горизонтальном фланце установлен фланец, на котором висит колонна НКТ, а в верхней части – устьевой сальник. Давление, воспринимаемое устьевым сальником, обусловлено противодавлением на устье скважины, которое с внедрением однотрубной системы сбора и транспортирования нефти и газа может достигать 4 МПа.

Устьевой сальник (рис. 6.1) включает: шаровую головку 9 с размешенными в ней верхней и нижней 3 втулками, изготовленными из древесины. Последняя располагается в нижней втулке 12, отделенной от уплотнительной набивки 10 опорным кольцом 11. На верхнюю часть шаровой головки навинчена крышка 5, снабженная скобами, с помощью которых подтягивается уплотнительная набивка. При подтяжке усилие с кольцевой втулки 6 передается нажимным кольцом 7 и верхним вкладышем на уплотнительную набивку.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Крышка 5 в верхней части над грундбуксой образует емкость, служащую для хранения смазки трущихся деталей – устьевого штока, уплотнительной набивки и вкладышей.

Шаровая головка 9 устанавливается в верхней части тройника 15 в шаровую расточку и прижимается к нему с помощью шаровой крышки 4, прикрепленной к тройнику двумя откидными болтами 16 и гайками 14, установленными с помощью пальцев 17. Пальцы фиксируются от осевых смещений шплинтами.

Зазор между тройником 15 и сферической поверхностью шаровой головки 9 герметизируется с помощью уплотнительного кольца 13.

Для предотвращения поворота шаровой головки вокруг своей оси при подтяжке уплотнительной набивки служат два стопора.

Пластовая жидкость отводится в выкидную линию, которая соединяется с тройником посредством быстроразборной конструкции, состоящей из ниппеля 1 и накидной гайки 2.

К особенностям рассматриваемой конструкции относится наличие шарнирного соединения, позволяющего головке вместе с уплотнением поворачиваться и самоустанавливаться по устьевому штоку. Это уменьшает радиальные составляющие усилия взаимодействия устьевого штока с вкладышами, а значит, и износ. Таким образом, обеспечивается большая долговечность уплотнительной набивки, уменьшается частота ее подтягивания.

Помимо описанного применяется устьевой сальник СУС2 с двойным уплотнением и тремя рядами направляющих втулок.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рисунок 6.1 – Устьевой сальник типа СУС1

6.2 Станки-качалки

Станок-качалка комплектуется асинхронным электродвигателем с повышенным пусковым моментом и влагоморозостойкой изоляцией, блоками управления,

обеспечивающими индивидуальный самозапуск станков-качалок или программную работу с индивидуальным самозапуском.

Каждый тип станка-качалки характеризуется максимальными допускаемыми нагрузками на устьевой шток, длиной хода устьевого штока и крутящим моментом на кривошипном валу редуктора.

Принятое условное обозначение станка-качалки характеризует: СК – станоккачалка, первая цифра – наибольшая допускаемая нагрузка на устьевой шток (кН), далее длина хода (м) и наибольший допускаемый крутящий момент на валу (кН·м).

По способу уравновешивания они подразделяются на станки-качалки

сбалансированным уравновешиванием – СК2;

скомбинированным уравновешиванием – СК3;

скривошипным уравновешиванием от СК4 до СК10.

Станок-качалка (рис. 6.2) состоит из рамы 12 с подставкой под редуктор и поворотные салазки, стойки 5, балансира 3 с головкой и противовесами (при балансирном или комбинированном уравновешивании), опоры 4 балансира, траверсы 14, опоры 6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

траверсы, двух шатунов 7, двух кривошипов 8 с противовесами (при комбинированном или кривошипном уравновешивании), редуктора 1, тормоза 13, клиноременной передачи 9, электродвигателя 10, подвески устьевого штока 2 с канатом, ограждения 11 кривошипно-шатунного механизма.

Рисунок 6.2 – Общий вид станка-качалки Рама – из профильного проката; изготовлена в виде двух полозьев, соединенных

поперечными связями. Для уменьшения высоты фундамента к раме приварена подставка под редуктор.

Стойка – из профильного проката четырехногая.

Встанке-качалке СКЗ-1,2-630 стойка приварена к раме, в остальных – прикреплена

кней болтами. На верхней части стойки имеется плита, на которой установлена опора балансира. К плите приварены четыре упора с установочными винтами, позволяющими перемещать балансир в продольном направлении и регулировать положение устьевого штока по центру скважины после монтажа станка-качалки.

Балансир – из профильного проката двутаврового сечения; однобалочной или двубалочной конструкции. Головка балансира – поворотная. Для ее фиксации в рабочем положении в шайбе головки предусмотрен паз, в который входит клин защелки. Корпус защелки с канатом, подведенным к рукоятке, прикреплен болтами к нижней полке тела балансира. Для освобождения головки клин с помощью рукоятки оттягивается назад.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Опора балансира – ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси квадратного сечения приварена планка, через которую опора балансира соединяется с балансиром.

Траверса – прямая из профильного проката. С ее помощью балансир соединяется с двумя параллельно работающими шатунами.

Опора траверсы шарнирно соединяет балансир с траверсой. Средняя часть оси установлена в сферическом роликоподшипнике, корпус которого болтами прикреплен к нижней полке балансира. Концы оси зажаты в клеммовых зажимах двух кронштейнов.

Шатун – стальная трубная заготовка, на одном конце которой вварена верхняя головка шатуна, а на другом – башмак. Палец верхней головки шатуна шарнирно соединен с траверсой.

Башмак болтами прикреплен к нижней головке шатуна. Палец кривошипа конусной поверхностью вставляется в отверстие кривошипа и через разрезную втулку затягивается с помощью гаек.

Кривошип – ведущее звено преобразующего механизма станка-качалки, в котором предусмотрены отверстия для изменения длины хода устьевого штока. На кривошипе установлены противовесы, которые перемещаются с помощью съемного устройства, вставляемого в поперечный паз у основания противовеса. После окончания перемещения противовес закрепляют на кривошипе, затягивая гайки на специальных болтах.

Редуктор изготавливается двухступенчатым с шевронными зубчатыми колесами, с цилиндрической передачей Новикова. Быстроходная ступень – раздвоенный шеврон, тихоходная ступень – шевронная с канавкой.

Ведущий и промежуточный валы установлены в роликоподшипниках с короткими цилиндрическими роликами, ведомый вал – в двухрядных сферических роликоподшипниках. На концах ведущего вала насажены ведомый шкив клиноременной передачи и шкив тормоза. На оба конца ведомого вала насажены кривошипы. Смазка зубчатых колес и подшипников валов осуществляется из ванны корпуса редуктора.

Тормоз – двухколодочный. Правая и левая колодки прикреплены к редуктору. На внутренней поверхности колодок имеются ленты феррадо. С помощью стяжного устройства колодки зажимают тормозной шкив, насаженный на ведущий вал редуктора. Стяжное устройство состоит из ходового винта с правой и левой резьбой и двух гаек, закрепленных на подвижных концах колодок. Рукоятка тормоза, насаженная на стяжной винт, вынесена в конец рамы, за электродвигатель.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Салазки поворотные под электродвигатель обеспечивают быструю смену и натяжение клиновых ремней. Выполнены они в виде рамы, которая шарнирно укреплена на заднем конце рамы станка-качалки в трех точках, а на большегрузных СК (длиной хода свыше 3,5 м) – в четырех.

К поворотной раме поперечно прикреплены болтами двое салазок, на которые устанавливается электродвигатель. Рама с салазками поворачивается вращением ходового винта.

Привод станка-качалки осуществляется от электродвигателя со скоростью вращения вала 750, 1000 и 1500 мин–1.

Электродвигатель – трехфазный короткозамкнутый асинхронный с повышенным пусковым моментом во влагоморозостойком исполнении. На валу электродвигателя установлена конусная втулка, на которую насажен ведущий шкив клиноременной передачи.

Подвеска устьевого штока состоит из верхней и нижней траверс, двух зажимов каната и зажима устьевого штока. Для установки в подвеске гидравлического динамографа в нее вставляют два винта, с помощью которых раздвигаются траверсы подвески.

Штоки сальниковые устьевые ШСУ предназначены для соединения колонны насосных штанг с канатной подвеской станка-качалки.

Амплитуду движения головки балансира регулируют путем изменения места сочленения кривошипа шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы станка-качалки помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или на балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным.

Блок управления обеспечивает управление электродвигателем СК в аварийных ситуациях (обрыв штанг, поломки редуктора, насоса, порыв трубопровода и т. д.), а также самозапуск СК после перерыва в подаче электроэнергии.

Долгое время нашей промышленностью выпускались станки-качалки типоразмеров СК. В настоящее время по ОСТ 26-16-08-87 выпускаются шесть типоразмеров станковкачалок типа СКД табл. 5.1

В шифре, например, СКД8-3,0-4000, указано Д – дезаксиальный; 8 - наибольшая допускаемая нагрузка Рmax на головку балансира в точке подвеса штанг, умноженная на 10