Лопухов А.Н. Справочник инженера по добычи нефти Том 1

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

300

Рисунок 4.28 – Магнитный активатор МАГ-ЭЦН

Основные технические характеристики

Таблица 4.59

Рабочее давление , МПа до 10

Условный диаметр патрубка (для

муфтового соединения с НКТ), мм

73

Диапазон рабочих температур, ºС 0-100

Рабочая среда

высокоагрессивная скважинная

жидкость (эмульсия «нефть-вода» со

свободным и растворенным газом)

Способ соединения с НКТ с помощью стандартной муфты

Срок службы, лет 20

Гарантийный срок 3 года

Габаритные размеры, мм 1240×189

Масса, кг, не более 26,5

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

301

4.4 Эксплуатация скважин штанговыми насосными

установками

Общая схема штанговой насосной установки, ее элементы и

назначение

Штанговая насосная установки ШНУ (рисунок 4.29) состоит из

наземного и подземного оборудования. Подземное оборудование

включает: штанговый скважинный насос (ШСН) со всасывающем

клапаном 1 (неподвижный) на нижнем конце цилиндра и нагнетательным

клапаном 2 (подвижный) на верхнем конце поршня-плунжера, насосные

штанги 3 и трубы.

Кроме того, подземное оборудование может включать различные

защитные устройства (газовые и песочные якоря, хвостовики),

присоединяемые к приемному патрубку ШСН и улучшающие его работу в

осложненных условиях (песок, газ).

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

302

Рисунок 4.29 - Общая схема штанговой насосной установки

В наземное оборудование входит станок-качалка (СК), состоящий

из электродвигателя 9, кривошипа 7, шатуна 8, балансира 6, устьевого

сальника 5, устьевой обвязки и тройника 4.

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

303

Станок-качалка сообщает штангам возвратно-поступательное

движение, близкое к синусоидальному. СК имеет гибкую канатную

подвеску для сочленения с верхним концом полированного штока и

откидную или поворотную головку балансира для беспрепятственного

прохода спускоподъемных механизмов (талевого блока, крюка, элеватора)

при подземном ремонте.

Балансир качается на поперечной оси, укрепленной в

подшипниках, и сочленяется с двумя массивными кривошипами 7 с

помощью двух шатунов 8, расположенных по обе стороны редуктора.

Кривошипы с подвижными противовесами могут перемещаться

относительно оси вращения главного вала редуктора на то или иное

расстояние вдоль кривошипов. Противовесы необходимы для

уравновешивания СК.

Редуктор с постоянным передаточным числом, маслонаполненный,

герметичный имеет трансмиссионный вал, на одном конце которого

предусмотрен трансмиссионный шкив, соединенный клиноременной

передачей с малым шкивом электродвигателя 9. На другом конце

трансмиссионного вала имеется тормозной барабан. Опорный подшипник

балансира укреплен на металлической стойке-пирамиде.

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, которых для

этого предусмотрено несколько. Этим достигается ступенчатое изменение

амплитуды качаний балансира, т. е. длины хода штанг.

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.

Промышленностью выпускается большое число станков-качалок

различных типоразмеров (так называемый нормальный ряд)

грузоподъемностью на головке балансира от 10 до 200кН, в соответствии

с широким диапазоном глубин и дебитов скважин, которые приходится

оборудовать штанговыми установками (ШСНУ).

Типоразмеры СК и их основные параметры регламентируются

государственным стандартом.

Штанговый скважинный насос состоит из длинного (2-4м)

цилиндра той или иной конструкции. На нижнем конце цилиндра

укреплен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе

вверх. Цилиндр подвешивается на трубах. В нем перемещается поршень-

плунжер, выполненный в виде длинной (1-1,5м) гладко обработанной

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

304

трубы, имеющей нагнетательный клапан, также открывающийся вверх.

Плунжер подвешивается на штангах. При движении плунжера вверх

жидкость через всасывающий клапан под воздействием давления на

приеме насоса заполняет внутреннюю полость цилиндра. При ходе

плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, жидкость под

плунжером сжимается и открывает нагнетательный клапан. Таким

образом, плунжер с открытым клапаном погружается в жидкость. При

очередном ходе вверх нагнетательный клапан под давлением жидкости,

находящейся над плунжером, закрывается. Плунжер превращается в

поршень и поднимает жидкость на высоту, равную длине хода (0,6-6м).

Накапливающаяся над плунжером жидкость достигает устья скважины и

через тройник поступает в нефтесборную сеть.

Станки-качалки (СК)

На нефтяных промыслах в эксплуатации имеются СК различных

типоразмеров и конструкций. В настоящее время СК выпускаются по

ГОСТ 5866 - 76. В механическом и кинематическом отношении они

достаточно совершенны (рисунок 4.30). В отличие от предыдущих СК

новые конструкции имеют не откидную головку балансира, а поворотную,

что облегчает работу бригады подземного ремонта и сокращает

возможность травматизма. Кроме того, предусматривается плавное,

механизированное перемещение кривошипных противовесов и ряд других

изменений. ГОСТ 5866 - 76 предусматривает широкий ассортимент СК

(таблица 4.60). В шифре СК указывается грузоподъемность,

максимальный ход и допустимый момент на валу редуктора.

Пример шифра СК3 - 1,2 - 630. Это означает: грузоподъемность

станка-качалки - 3т, максимальный ход - 1,2м, наибольший крутящий

момент на валу редуктора - 630кгс×м. Таким образом, в самом шифре

указываются важнейшие характеристики СК.

Новые СК имеют только роторное уравновешивание,

двухступенчатые редукторы с шевронными зубчатыми колесами с

зацеплением Новикова (кроме СК2 и СК3, для которых допускается

эвольвентное зацепление).

Тихоходный вал редуктора имеет два шпоночных паза,

расположенных под углом 90°. Это позволяет переставлять кривошип на

90º и перераспределять зону износа зубьев редуктора на менее

изношенные участки. Такая мера увеличивает сроки службы редуктора.

Новые СК изготавливаются при более жестких технических

требованиях к балансировке деталей, точности их изготовления и

центровки плоскостей балансира, кривошипов и вертикальности

движения канатной подвески.

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

305



Рисунок 4.30 - Схема балансирного станка-качалки:

1 - канатная подвеска; 2 - балансир с поворотной головкой; 3 - опора балансира; 4 -

стойка; 5 - шатун; 6 - кривошип; 7 - редуктор; 8 - ведомый шкив; 9 -

клиноременная передача; 10 - электромотор; 11 - ведущий шкив; 12 - ограждения;

13 - салазки поворотные для электромотора; 14 - рама, 15 - противовес, 16 -

траверса, 17 - тормозной шкив

Предусмотрено механизированное плавное перемещение

кривошипных противовесов, при котором достигается лучшее

уравновешивание СК.

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

306

Качалки оборудованы двухколодочным тормозом с ручным

приводом. Тормозной барабан закреплен на трансмиссионном валу

редуктора. С помощью тормоза балансир и противовесы качалки могут

быть зафиксированы в любом положении. Электродвигатель

устанавливается на салазках, наклон которых регулируется для

достижения необходимого натяжения тиксотропных ремней

трансмиссионной передачи. Изменение длины хода балансира достигается

перестановкой пальца шатуна на кривошипе, а изменение числа качаний

достигается сменой шкива на валу электродвигателя на другой размер.

Техническая характеристика станков-качалок

Таблица 4.60

Кинематические

размеры, м

Габаритные

размеры, м

Станок-качалка

Длина хода штока, м

Переднее плечо k1

Заднее плечо k

Длина шатуна l

Радиус дальнего

отверстия кривошипа l

Наибольший радиус

кривошипа R

Длина l

Ширина B

Высота H

Масса комплекта, кг

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

СК2-0,6-250

0,3; 0,45;

0,6

0,74

0,84

0,295

0,365

3,15

1,15

2,0 1600

СКЗ-1,2-630

0,6; 0,75;

0,9; 1,05;

1,2

1,2 1,2 1,43

0,57

1,0 4,2 1,35

3,3 3850

СК4-2,1-1600

0,9; 1,2;

1,5; 1,8; 2,1

2,1 1,5 1,8 0,72

1,3 5,9 1,7 4,8 7200

СК5-3-2500

1,3; 1,8;

2,1; 2,5; 3,0

3,0 2,1 2,5 1,0 1,6 7,4 1,85

5,55

9900

CK6-2,1-2500

0,9; 1,2;

1,5; 1,8; 2,1

2,1 2,1 2,5 1,0 1,6 6,5 1,85

5,1 9600

CK8-3,5-4000

1,8; 2,1;

2,5; 3,0; 3,5

3,5 2,5 3,0 1,2 1,95 8,5 2,25

6,65

15100

CK12-2,5-

4000

1,2; 1,5;

1,8; 2,1; 2,5

2,5 2,5 3,0 1,2 1,95 7,5 2,25

6,4 14800

CK8-3,5-5600

1,8; 2,1;

2,5; 3,0; 3,5

3,5 2,5 3,0 1,2 1,95 8,5 2,25

6,65

15600

CK10-3-5600

1,5; 1,8;

2,1; 2,5; 3,0

3,0 2,5 3,0 1,2 1,95 8,0 2,25

6,65

15450

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

307

Продолжение таблицы 4.60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CK10-4,5-

8000

2,3; 2,7;

3,3; 3,9; 4,5

4,5 3,5 4,2 1,67

2,36 10,55

2,6 9,00

24900

CK12-3,5-

8000

1,8; 2,1;

2,5; 3,0; 3,5

3,5 3,5 4,2 1,67

2,36 9,55

2,6 8,5 24800

CK15-6-12500

3,0; 3,5;

4,5; 5,2; 6,0

6,0 4,2 5,0 2,0 3,2 13,2

3,1 11,5

34800

CK20-4,5-

12500

2,3; 2,7;

3,8; 3,9; 4,5

4,5 4,2 5,0 2,0 3,2 11,7

3,1 10,7

34500

Кроме описанных балансирных станков-качалок существует много

других индивидуальных приводов для штанговых насосных установок, не

получивших, однако, широкого распространения. К числу таких приводов

можно отнести безбалансирные станки-качалки, в которых возвратно-

поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или

канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной

к устью скважины пирамиде-опоре. Канатная подвеска (или цепь)

прикрепляется к штангам, а другим концом к кривошипу редуктора.

При вращении вала редуктора и укрепленных на валу кривошипов

канаты подвески и колонна штанг совершают возвратно-поступательное

движение. Отсутствие тяжелого высокоподнятого на пирамиде-стойке

балансира позволяет уменьшить массу безбалансирных станков и

несколько улучшить кинематику привода. Безбалансирные СК

уравновешиваются с помощью противовесов, укрепляемых на кривошипе,

как и у балансирных СК. Однако центр тяжести противовеса имеет по

отношению к точке прикрепления шатунов угловое смещение, зависящее

от наклона линии, соединяющей центры вращения шкивов на опоре и оси

главного вала кривошипа.

Существуют балансирные СК с гидропневматическим и

пневматическим уравновешиванием. Эти станки более компактные, чем

обычные балансирные, имеют более плавный ход, меньшие инерционные

нагрузки. Однако они сложнее в изготовлении, дороже и, несмотря на

некоторое уменьшение габаритных размеров, более металлоемки.

Уравновешивание в них достигается как за счет использования роторных

противовесов, так и за счет сжатия воздуха в специальном цилиндре с

перемещающимся в нем поршнем. Кроме того, на СК с пневматическим

уравновешиванием обязательно имеется небольшой одноцилиндровый

компрессор для подкачки воздуха в систему уравновешивания.

Разработаны гидравлические качалки, состоящие из длинного

цилиндра и движущегося в нем поршня, соединенного непосредственно с

колонной штанг. Цилиндр устанавливается вертикально над устьем

скважины. Возвратно-поступательное движение поршня и штанг

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

308

достигается путем переключения золотниковым устройством нагнетаемой

силовым насосом жидкости в полости цилиндра. В качестве силового

насоса используется шестеренчатый с приводом от электродвигателя.

Уравновешивание осуществляется за счет противоположного по фазе

перемещения насосных труб с гидравлической подвеской.

Гидравлические качалки очень компактны, имеют массу в 2 - 2,5 раза

меньше, чем обычные балансирные СК, плавный ход, однако

существенным их недостатком является перемещение НКТ,

дополнительные уплотнительные сальниковые элементы и длинные

силовые цилиндры, изготовление которых требует совершенной

технологии.

Паспортные данные станков-качалок нормального ряда по ГОСТ

5866-76

Таблица 4.61

Обозначение

станка-качалки

Р

max

,

т

М

кр

×10

-2

Н×м

S×n

min

м/мин

S×n

max

м/мин

N

дв

кВт

СК1,5-0,42-100 1,5 10 1,5 6,3 2,0

СК2-0,6-250 2,0 25 1,5 9,0 2,8

СК3-0,75-400 3,0 40 1,5 11,25 5,0

СК3-1,2-630 3,0 63 2,2 18,0 7,0

СК4-2,1-1600 4,0 160 4,2 31,0 10,0

СК5-3,0-2500 5,0 250 6,5 45,0 20,0

СК6-2,1-2500 6,0 250 4,5 31,0 20,0

СК8-3,5-4000 8,0 400 8,3 42,0 40,0

СК12-2,5-4000 12,0 400 6,0 30,0 28,0

СК10-3,0-5600 10,0 560 6,5 36,0 26,0

СК10-4,5-8000 10,0 800 9,0 45,0 40,0

СК12-3,5-8000 12,0 800 10,0 35,0 40,0

СК20-4,5-12500 8,0 560 8,3 42,0 26,0

СК15-3,5-12500 15,0 1250 8,3 35,0 55,0

СК12-2,5-40000 20 1250 9,0 45,0 55,0

Справочник инженера по добыче нефти

А.Н. Лопухов 2008год

309

Основные параметры станков-качалок по ГОСТ 5866-76

Таблица 4.62

Типоразмер станков-

качалок

кН М

кр

max

Длина хода точки подвеса штанг, м

Число качаний

балансира,

1/мин

Система

уравновешивания

Базовые модели

СК1,5-0,42-100 15 1,0 0,3 0,35 0,42 - - - 5 - 15 Балансирная

СК2-0,6-250 20 2,5 0,3 0,45 0,6 - - - 5 - 15 Балансирная

СК3-0,75-400 30 4,0 0,3 0,52 0,75 - - - 5 - 15 Балансирная

СК3-1,2-700 30 7,0 0,45 0,6 0,75 0,9 1,05 1,2 5 - 15 Комбинированная

СК6-1,5-1600 60 16,0 0,6 0,9 1,2 1,5 - - 5 - 15 Комбинированная

СК6-2,1-2500 60 25,0 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 - 6 - 15 Комбинированная

СК12-2,5-4000 120 40,0 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 - 5 - 12 Кривошипная

СК12-3,5-8000 120 80,0 2,1 2,3 2,6 2,9 3,2 - 5 - 10 Кривошипная

СК20-4,2-12000 200 120,0 2,5 2,8 3,15 3,5 4,2 - 5 - 10 Кривошипная

Модифицированные модели

СК1-0,6-100 10,0 1,0 0,4 0,5 0,6 - - - 5 - 15 Балансирная

СК2,5-0,9-250 12,5 2,5 0,44 0,66 0,9 - - - 5 - 15 Балансирная

СК2-1,05-400 20,0 4,0 0,42 0,75 1,05 - - - 5 - 15 Балансирная

СК2-1,8-700 20,0 7,0 0,675 0,9 1,125 1,35 1,575 1,8 5 - 15 Комбинированная

СК4 -2,1-1600 40,0 16,0 0,84 1,26 1,86 2,1 - - 5 - 15 Комбинированная

СК4 -3-2500 40,0 25,0 1,29 1,7 2,15 2,6 3,0 - 6 - 15 Комбинированная

СК8-3,5-4000 80,0 40,0 1,675 2,1 2,5 3,0 3,5 - 5 - 12 Кривошипная

СК12-2,5-6000 120,0 60,0 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 - 5 – 12 Кривошипная

СК8-3,5-6000 80,0 60,0 1,675 2,1 2,5 3,0 3,5 - 5 - 12 Кривошипная

Лопухов А.Н. Справочник инженера по добычи нефти Том 1

Подождите немного. Документ загружается.