нефтегазопромыслового оборудования методичка
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.52. Схема станка - качалки типа СКДТ с редуктором на тумбе, с кривошипным уравновешиванием
Использование периодической эксплуатации связано с целым рядом существенных неблагоприятных факторов, в числе которых: неравномерная выработка пласта, неэффективное использование наземного и подземного оборудования, недостаточный межремонтный период по сравнению с непрерывно функционирующими скважинами, затруднения, возникающие в зимнее время и др.
Была разработана конструкция тихоходного станка-качалки с увеличенным передаточным числом за счет введения в трансмиссию дополнительной ременной передачи, что позволяло снижать частоту качаний балансира до 0,8...1,7 в минуту.
Для этого между электродвигателем и редуктором монтируется промежуточный вал с соответственно малым и большим по диаметру шкивами, установленными консольно. Компоновка промежуточного вала может быть вертикальной и горизонтальной (рис. 4.53)
В последнем случае раму станка-качалки приходится немного наращивать на величину межосевого расстояния дополнительной ременной передачи. Такой вариант применяется на станке-качалке 7СК8-3.5-4000Ш
-203-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.53. Схема тихоходного станка – качалки с дополнительной ременной передачей
Конструктивное решение с дополнительной передачей отличается простотой, позволяет применять его к любому станку-качалке и допускает изготовление необходимых деталей силами добывающих предприятий.
Другим решением стало применение в приводе мотор-редуктора с передаточным числом i = 2,3. Если станок-качалка типа 7СК8-3,5-4000Ш имеет число качаний п = 3,8...12, то с мотор-редуктором - до 2,5. При этом для работы вместо двигателя мощностью в 30 кВт используется двигатель мощности 18,5 кВт.
Тихоходные станки-качалки с трехступенчатым редуктором (рис. 4.54) разработаны АзИНМАШем.
Компоновка трансмиссии такого станка-качалки отличается отсутствием ременной передачи, что компенсируется применением трехступенчатого редуктора с передаточным числом г = 165, Редуктор непосредственно, с помощью муфты, соединяется с электродвигателем. При этом приходится применять угловую передачу, поэтому редуктор имеет коническо-цилиндрическую конструкцию с быстроходной конической ступенью.
Отсутствие ременной передачи не позволяет регулировать частоту хода балансира, поэтому в описываемом варианте предусматривается применение регулируемого многоскоростного асинхронного электродвигателя, который за счет изменения схемы подключения может обеспечить частоту вращения вала 495, 745, 9.90 и 1485 об/мин. Соответственно получают 3; 4,5; 6 и 9 качаний балансира в минуту,
-204 -
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.54. Схема станка - качалки с трехступенчатым коническо-цилиндрическим редуктором
причем резко сокращается время перевода СШНУ на другой режим работы по сравнению со сменой шкивов.
Отсутствие ременной передачи, которая в обычных механизмах предохраняет оборудование от поломок при перегрузках потребовала в данном случае другого конструктивного решения. Муфта, соединяющая двигатель с редуктором, снабжена срезным штифтом, заключенным в резиновую оболочку, которая смягчает пусковой момент.
При заклинивании плунжера скважинного насоса или поломках в кинематической цепи штифт срезается, предохраняя электродвигатель от перегрузки.
Вопрос 4.35. Канатная подвеска станка качалки
Канатная подвеска (рис. 4.55) состоит из нижней траверсы 2, в которую вварены две втулки; клиновидных зажимов 10 для крепления концов каната 7; нажимной гайки 1; подъемных винтов 3 с конусной заточкой в верхней части и отверстием для вставки ворота (нижние концы винтов имеют нарезку, которой они ввинчиваются в отверстие с нарезкой в нижней траверсе); верхней траверсы 5 с вваренной
-205-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 4.55. Канатная подвеска устьевого штока
в нее втулкой 4; клиновидных плашек б для зажима сальникового штока 8; зажимной гайки 9 с отверстиями для вставки ворота при креплении сальникового штока. В верхней траверсе расположены отверстия для пропускания концов каната и конусные выточки для упора конусной части винтов.
При подвеске колонны насосных штанг к головке балансира станка-качалки выбирают необходимую длину каната, концы которого обрубают и вводят сначала в отверстие верхней траверсы, а затем во втулки нижней траверсы таким образом, чтобы они немного выступали из втулок. После этого канат закрепляют, нажимая на клиновидные зажимы нажимной гайки.
Верхнюю часть канатной подвески надевают на блок балансира станка-качалки, а траверсу соединяют с сальниковым штоком, захватывая его плашками.
-206-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
После сборки установки включают станок-качалку и проверяют работу насосов. Затем, останавливая качалку, к тройнику-сальнику присоединяют нагнетательную линию.
Вопрос 4.36. Монтаж станка-качалки
В нашей стране применяют в основном редукторные станки-качалки. Их устанавливают на фундаменты, которые делятся на три группы:
-бутобетонные или бетонные;
-из бетонных труб;
-металлические постаменты различных конструкций.
Бутобетонные фундаменты для станков-качалок нормального ряда сооружают с использованием деревянной опалубки; стены цоколя выкладывают из бутового камня.
Перед монтажом станка-качалки проверяют комплектность поставки узлов и крепежного материала (болтов, гаек, шайб). Доставленные к месту монтажа узлы станка-качалки располагают с учетом последовательности сборки. Монтаж начинается с установки рамы на фундамент затаскиванием ее по уложенным накатам из труб или краном, смонтированным на тракторе.
После установки рамы выверяют ее положение относительно центра скважины и горизонтальность в продольном и поперечном направлениях.
При наличии на скважине вышки или мачты монтаж стойки и балансира можно выполнять при помощи подъемника, в других случаях - грузоподъемными средствами. Перед установкой балансира проверяют горизонтальность верхней плиты стойки в двух направлениях и крепление к раме. Балансир поднимают и устанавливают на плиту стойки вместе с его опорой. При этом продольная ось балансира должна совпадать с продольной осью симметрии станка, а плоскость качания балансира - быть перпендикулярной к плоскости основания. Правильность положения балансира относительно центра скважины проверяют отвесом, прикрепленным к центру траверсы канатной подвески.
Небольшие отклонения устраняют перемещением балансира при помощи регулировочных болтов. Закрепляя балансир, поднимают траверсу с двумя шатунами и ее опорой для присоединения к балансиру. Верхние головки должны свободно вращаться на пальцах во втулках траверсы. Пальцы должны быть надежно застопорены в верхних головках шатунов. После сборки тормозного устройства проворачивают шкив редуктора до установки кривошипов в горизонтальное положение и затормаживают их. На кривошипы устанавливают противовесы и закрепляют их болтами с гайками и контргайками.
-207-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Нижние головки шатунов присоединяют к кривошипам и закрепляют их в определенном положении, затягивая гайку специальным патронным ключом. Гайки после крепления шплинтуют. Расстояние между шатунами и кривошипами с обеих сторон станка должно быть одинаковым. После проверки параллельности продольных осей кривошипов и совпадения наружных поверхностей шкивов редуктора и электродвигателя надевают клиновые ремни. Натяжение ремней регулируют, поднимая или опуская поворотные салазки. По окончании сборки и проверки ее качества устанавливают фундаментные шпильки, концы которых должны выступать над верхней плоскостью рамы для установки гайки и контргайки. При заливке цементного раствора под раму станка-качалки фундаментные болты затягивают после затвердения раствора.
По окончании монтажа электрооборудования, ограждения кривошипа и площадки с лестницей для обслуживания электродвигателя, а также проверки смазки в подшипниках и в редукторе разрешается выполнить пробный пуск .станка-качалки и обкатку на холостом ходу в течение 3 ч.
В процессе обкатки проверяют вертикальность движения шатунов, точки подвеса штанг, величину торцевого и радиального биения шкивов, наличие шума и стуков в узлах. При удовлетворительной работе и отсутствии дефектов присоединяют штанги скважинного насоса и включают станок под нагрузкой.
Вопрос 4.37. Техника безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами
Основные положения техники безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосными установками - ограждение движущихся частей станка-качалки и правильное выполнение требований при ремонте. С внедрением однотрубной системы сбора и транспорта продукции нефтяных скважин серьезные требования предъявляются к оборудованию устья скважины. При сравнительно высоких устьевых давлениях (2,0 МПа и выше) оборудование должно иметь достаточный запас прочности. Необходимо эксплуатировать только стандартное оборудование устья скважин, опробованное и принятое к серийному производству, в частности, устьевые сальники с самоустанавливающейся головкой типа СУ С1-73-25, рассчитанные на рабочее давление 2,5 МПа, и СУС2-73-40 - на давление 4,0 МПа.
При монтаже и эксплуатации станков-качалок предъявляются следующие основные требования техники безопасности:
1. Станок-качалку необходимо монтировать под руководством опытного бригадира или мастера при помощи монтажных приспособлений или крана
-208-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
2.Все движущиеся части станка должны быть ограждены.
3.При нижнем положении головки балансира расстояние между траверсой подвески сальникового штока и устьевым сальником должно быть не менее 20 см.
4.Запрещается проворачивать шкив редуктора вручную и тормозить его, подкладывая трубу, лом или другие предметы.
5.Запрещается снимать клиновидный ремень при помощи рычагов: устанавливать и снимать ремень необходимо путем передвижения электродвигателя.
6.При замене пальцев кривошипа шатун следует надежно прикрепить к стойке станка.
7.Работы, связанные с осмотром или заменой отдельных частей станка, необходимо выполнять при остановке станка.
8.Перед пуском станка-качалки следует убедиться, что станок не на тормозе, ограждения установлены и закреплены, а в опасной зоне нет посторонних лиц.
9.До начала ремонтных работ на установке привод должен быть отключен, а на пусковом устройстве укреплен плакат «Не включать -работают люди». На скважинах с автоматическим и дистанционным управлением у пускового устройства должен быть укреплен щит с надписью «Внимание! Пуск автоматический».
При обслуживании электропривода персонал должен работать в диэлектрических перчатках. Штанговая насосная установка перед пуском в эксплуатацию должна иметь заземление. В качестве заземлителя электрооборудования необходимо использовать кондуктор скважины, который должен быть связан с рамой станка двумя заземляющими проводниками (сечение каждого 50 мм2), приваренными в разных точках кондуктора и рамы, доступных для осмотра. Заземляющим проводником может быть круглая, полосовая, угловая и другого профиля сталь, кроме каната. Для защиты от поражения электрическим током при обслуживании станка-качалки применяют изолирующие подставки.
Вопрос 4.38. Эксплуатация балансирных станков-качалок
Комплект клиновых ремней должен быть подобран по длине. Допускаемое отклонение для длины ремней одного комплекта не должно превышать 0,25% от номинального размера. Сменять ремни следует только путем перемещения электродвигателя по салазкам или поворотом рамы-салазок (при поворотных салазках) на таком расстоянии, чтобы ремни надевались на шкивы и снимались с них совершенно свободно, без натяга.
- 209 –
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Нельзя допускать смену ремней в натянутом состоянии при помощи ломов, оправок или других предметов при одновременном поворачивании шкива редуктора от руки, так как это приводит к повреждению ремней и небезопасно для обслуживающего персонала.
Недостаточное натяжение ремней влечет за собой снижение их работоспособности. Однако увеличение натяжения можно рекомендовать лишь до известного предела, после которого долговечность ремней резко падает. Кроме того, излишнее натяжение вызывает повышенное давление на валы и опоры, в результате чего происходит ускоренный износ их у редукторов и электродвигателей. Способность ремня сохранять полученное первоначальное натяжение ограничена; как правило, чем больше натяжение, тем быстрее он растягивается. Поэтому нельзя излишне натягивать ремни.
Степень натяжения можно определить по величине провеса верхней ветви наиболее натянутой струны под действием эталонного груза.
У работающего станка-качалки места трения должны быть смазаны. Зубчатые зацепления редуктора смазывают машинным маслом Л, залитым в корпус редуктора.
Подшипники валов редуктора, опор балансира, нижних головок шатунов, верхних пальцев шатунов, опор балансира, траверсы смазывают маслом осоголин А или консталином Л.
В процессе эксплуатации станка обслуживающий персонал должен систематически проверять его снаружи.
При осмотре необходимо обращать внимание главным образом на состояние следующих узлов и деталей станка:
а) крепление рамы фундаментными болтами; б) крепление болтов редуктора и стойки с рамой;
в) крепление болтов подшипников балансирного вала, крышки редуктора, опоры серьги траверсы к балансиру;
г) плотность шпоночных соединений на кривошипном и ведущем валах редуктора; при обнаружении незначительного зазора необходимо немедленно остановить станок для замены шпонки;
д) крепление кривошипных и верхних пальцев шатуна и пальцев нижней и верхней головок серьги;
е) крепление роторных грузов на кривошипах и балансире; ж) положение тормозных колодок; з) крепление электродвигателя;
и) соединение подвески с головкой балансира и сальниковым штоком; к) правильность вращения роторных грузов; л) исправность ограждений; м) состояние ремней.
-210-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Кроме того, необходимо периодически контролировать наличие масла в редукторе через контрольные клапаны и наличие консистентной смазки в корпусах подшипников открытием крышек.
Полностью заменять смазку рекомендуется один раз в шесть месяцев, а у верхних пальцев шатунов один раз в месяц. Необходимо обращать внимание на появление шума в редукторе.
Следует иметь в виду, что при смазке, ремонте или проверке состояния станкакачалки, его необходимо остановить во избежание несчастного случая
Выполнение указанных работ при работающем станке категорически запрещается.
Вопрос 4.39. Схема УЭЦН
При эксплуатации нефтяных скважин с большим дебитом наиболее целесообразно применение центробежных насосов.
Центробежный насос спускается в скважину под уровень жидкости на насоснокомпрессорных трубах и приводится в действие расположенным под ним электродвигателем, электроэнергия к которому подводится по специальному кабелю. Расположение приводящего двигателя непосредственно у насоса позволяет передавать ему большие мощности. Например, у скважинных штанговых насосов, у которых связь привода (станка-качалки) со скважинным насосом осуществляется посредством длинной колонны штанг, полезная мощность насоса ограничена приблизительно 40 кВт при обсадной колонне диаметром 168 мм и напоре насоса 1000 м. У скважинного центробежного насоса полезная мощность при этих условиях превышает 100 кВт.
Скважинные центробежные насосы при напоре 1915м обеспечивают отбор жидкости до 125 м3/сут из скважин с внутренним диаметром колонны обсадных труб 130 мм; при напоре550 м - 900 м3/сут из скважин с внутренним диаметром колонны обсадных труб
148,3 мм.
При средних и больших отборах жидкости (100...500 м3/сут в, более) центробежные насосы наиболее экономичный и наименее трудоемкий в обслуживании вид оборудования для подъема пластовой жидкости. Обслуживание скважинных центробежных насосов облегчается за счет того, что на поверхности размещаются только станция управления и трансформатор. Монтаж оборудования также упрощается, так как для относительно легких станций управления и трансформатора не требуется фундамент. Межремонтный период работы у скважинных центробежных насосов при средних и больших отборах больше, чем у штанговых, и составляет, например, на промыслах Башкирии и Татарии, в среднем 260...320 сут.
-211-
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Скважинные центробежные насосы предназначены для подъема жидкости с содержанием в ней воды не более 99 %, механических примесей (по массе) не более 0,01 %, с температурой не более 90 °С. Насосы повышенной износостойкости допускают содержание механических примесей (по массе) до 0,05%.
Для подъема из нефтяной скважины жидкости с повышенной коррозионной активностью применяются скважинные центробежные насосы, основные детали которых изготовлены из коррозионностойких материалов.
Установка скважинного центробежного насоса (рис. 4.56) состоит из компенсатора 1, приводящего электродвигателя 2, протектора 3, насоса 4, плоского 5 и круглого 9 кабелей, крепящихся к насосно-компрессорным трубам 10 стальными поясами 8, обратного 6 и
спускного 7 клапанов, оборудования устья скважины 11, станции управления 12, трансформатора 13 и различного вспомогательного оборудования. Скважин-ный электронасосный агрегат спускают на колонне насоснокомпрессорных труб. Электроэнергию к погружному электродвигателю подводят по круглому кабелю, идущему с поверхности вдоль насосно-компрессорных труб до насосного агрегата и переходящего затем в плоский кабель. Плоский кабель применяется для уменьшения общего диаметра скважинного электронасосного агрегата, обеспечивающего свободный, без повреждений спуск и подъем насоса.
Ограничение диаметров скважинных электронасосных агрегатов приводит к необходимости увеличения длины агрега-
-212-