Устьевое оборудование глубинно-насосных скважин

Для подвески насосных труб, направления продукции из скважины в выкидную линию, герметизации устья скважины, обеспечения отбора газа из затрубного пространства и т.д. на устье скважины устанавливается специальное устьевое обо­рудование.

Устьевое оборудование штанговой глубинной установки со­стоит из планшайбы и тройника-сальника. На рисунке 88 показа­на схема этого оборудования.

На колонный фланец 1 устанавливается планшайба 2 с под­вешенными па ней трубами 3. В планшайбе имеются отверстия для отвода газа из затрубного пространства и для замера уровня жидкости в скважине. В верхнюю муфту 4 труб ввинчивается тройник 5 для отвода нефти в выкидную линию.

Для герметизации тройника и пропуска сальникового што­ка 7 выше тройника устанавливают сальник 6, который уплотня­ется сверху крышкой 8.

Нефть (жидкость) из скважины, подаваемая глубинным штанговым насосом, направляется через боковой отвод тройника в выкидную линию и далее в ГЗУ (групповая замерная установ­ка). Для спуска в скважину манометра, термометра, пробоотбор­ника или других приборов через межтрубное пространство при­меняют эксцентричную планшайбу, в которой отверстие для ввинчивания патрубка смешено от центра на некоторое расстоя­ние и имеется отверстие для спуска скважинных приборов. Под­нимать на поверхность плунжер или вставной насос без разъеди-

В.И. Кудмнов. Основы нсфтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

Рис. 88. Оборудование устья насосной скважины

нения линии и снятия тройника позволяет конструкция самоуплотняющегося устьевого сальника. Для предохранения резьбы тройника при спускоподъемных операциях в него ввинчивают специальный фланец, который одновременно служит опорой для штангового -элеватора. Сальниковый шток подвешивается к головке балансира СКН с помощью канатной подвески ПКН (подвеска канатная нормального ряда). Канатная подвеска имеет две траверсы с клиновыми захватами для каната и сальникового штока.

13 14

На рис. 89 показана канатная подвеска ПКН со штанговра-щателем. Штанговращатель применяется при добыче нефти с со­держанием смолопарафинов отложений в нефти.

Рис. 89. Канатная подвеска типа ПКН со штанговращателем

Сальниковый шток 6 подвешивается в клиновом захвате верхней траверсы 1, а концы стального каната 9, перекинутого через ролик и закрепленного на головке балансира станка-качалки в зажимных плашках нижней траверсы 15. Нагрузка, создаваемая штангами и столбом жидкости над плунжером насо­са и воспринимаемая верхней траверсой, передастся на нижнюю траверсу через опорные втулки 16. Винты 12 имеют вспомога­тельное значение и служат для увеличения зазора между травер­сами в тех случаях, когда необходимо установить специальный прибор-динамограф, применяемый для измерения нагрузок на головку балансира при работе СКН. Клиновой захват состоит из втулки 3 с внутренней конической расточкой и червячной шес­терней, плашек 4 с конической наружной поверхностью и зажим-

316 В.И. Кудимов. Основы чсфтегозопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и та

ной гайкой 5. Заделка каната в нижнюю траверсу осуществляется с помощью втулок 16 и клиновых плашек, которые расклинива­ются нажимной гайкой 17, концы каната заливаются свинцом. Нижний торец шестерни опирается на шариковый подшипник 2, устанавливаемый в углублении траверсы 1 канатной подвески. Шестерик входят в зацепление с червячным валом 7, закреплен­ным на этой же траверсе при помощи двух кронштейнов 8 с под­шипником скольжения. Па конец валика надет рычаг 11, а между его щеками устанавливается храповое колесо 10.

На конце рычага имеется отверстие 14 для тросика. В конце хода сальникового штока вниз рычаг поднимается при помощи тросика, закрепленного к стойке станка-качалки, и собачка 13, упираясь в зуб храпового колеса, посредством червячной переда­чи вращает колонну штанг на 45-60°. При ходе сальникового штока вверх храповое колесо, из-за самоторможения червячной передачи, остается неподвижным, а рычаг под действием силы тяжести опускается до уровня ограничителя. В этот момент со­бачка, пропустив один или два зуба храпового колеса, вновь ста­новится в исходное положение. При добыче нефти с отсутствием в ней смолонарафиновых отложений подвеска используется без штанговращателя.

3.7. Станки-качалки

Конструкция станка-качалки показана на рис. 90. Станок-качалка состоит из рамы со стойкой, устанавливае­мой на бетонный фундамент, балансира с головкой (с противове­сами), редуктора с двумя кривошипами, на которых закрепляют­ся противовесы и траверсы с двумя шатунами.

Вращение вала электродвигателя (11) при помощи клиноре-мешюй передачи (15) передается ведущему валу редуктора (10). Сменные шкивы электродвигателя в зависимости от типа станка-качалки и его грузоподъемности имеют диаметры от 63 до 450 мм. Диаметры шкивов на ведущем валу редуктора постоянны для всех типов станка-качалки, по в зависимости от грузоподъемности и крутящего момента редуктора изменяются от 315 мм у станков-качалок с небольшой грузоподъемностью до 1250 мм у станков-

Рис. 90. Станок-качалка: 1 - головка балансира; 2 - стопорное устрой­ство головки; 3 - опорный подшипник балансира; 4 - балансир; 5 - проти­вовесы; 6 - сферический подшипник подвески траверсы; 7 - шатун; 8 -противовес кривошипа; 9 - кривошип; 10 - редуктор; 11 - злектродпига-тель; 12 - ручка тормоза; 13 - рама; 14 - стойка; 15 - клиновые ремни; 16 -фундамент

качалок с большой грузоподъемностью. Изменение передаточно­го числа клиноремениой передачи от 2,5 до 5 достигается сменой шкивов па валу электродвигателя.

Во всех станках-качалках с целью изменения длины хода полированного штока на кривошипах делают отверстия для кре­пления шатуна. Длина хода полированного штока изменяется пе­рестановкой нижнего пальца шатуна в новое отверстие кривоши­па, т.е. изменением радиуса кривошипа. Длину хода полирован­ного штока можно определять так:

\ (106)

Ii.11. Кудшюв. Основы нсфтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

где г - рабочая длина кривошипа; а - переднее плечо балансира; b - заднее плечо балансира.

■ Число качаний балансира изменяют подбором электродви­гателя с соответствующей характеристикой или чаще всего изме­нением диаметра шкива на валу электродвигателя.

Долговечность и безаварийность работы станка-качалки но
многом зависит от его уравновешенности. В неуравновешенном
станке-качалке при ходе плунжера вверх на установку действу-
ет вес столба жидкости в трубах и вес штанг. При ходе плунже­
ра вниз электродвигатель разгружается и не производит работы,
так как плунжер перемещается вниз под собственным весом
штанг. i

Такие знакопеременные нагрузки отрицательно влияют на долговечность установки и особенно на работу электродвигате­ля.

Чтобы устранить эти неблагоприятные факторы, влияю­щие на преждевременный износ электродвигателя, необходимо выравнивать нагрузку па него во время каждого двойного хода плунжера. Это выравнивание осуществляется уравновешивани­ем станка-качалки. С помощью противовесов (контргрузов) подвешиваемых на заднем конце балансира или установленных на кривошипах. Контргруз рассчитывается так, чтобы он урав­новешивал вес столба жидкости и штанг, на преодоление кото­рого и тратится энергия электродвигателя при ходе плунжера вверх, т.е. независимо от направления движения плунжера на­грузка па электродвигатель и редуктор станка-качалки была бы равномерной. Сила тяжести контргрузов определяется следую­щим образом.

Если принимать силу тяжести контргруза равной силе тяже­сти жидкости и штанг, тогда при ходе плунжера вверх станок-качалка будет полностью уравновешен, однако при ходе плунжера вниз, когда на головку балансира действует усилие, создаваемое штангами, излишняя сила тяжести контргруза, равная силе тяжести жидкости, будет создавать дополнительную нагрузку на установку. Также нельзя уравновешивать только штанги, так как будет не­уравновешенным столб жидкости при ходе плунжера вверх.

Установлено, что для равномерной загрузки станка-качалки штанги необходимо уравновешивать полиостью, а столб жидко­сти - наполовину.

Существует три способа уравновешивания станков-качалок: балансирный, роторный и комбинированный.

При балансирном уравновешивании контр!руз устанавлива­ется на заднем конце балансира, при роторном уравновешивании -на кривошипах, а при комбинированном уравновешивании - одно­временно на кривошипах и балансире. Балаисирмое уравновешива­ние применяется на станках-качалках небольшой грузоподъемно­сти, роторное уравновешивание применяется на станках-качалках большой грузоподъемности, комбинированное уравновешивание применяется на станках-качалках средней грузоподъемности. Не­равномерность нагрузки при роторном способе уравновешивания достигается за счет перемещения контргруза вдоль кривошипа, а при балансирном способе уравновешивание нагрузки достигается за счет изменения веса коптрфуза. Завод-изготовитель на каждый станок-качалку поставляет заводскую инструкцию по уравновеши­ванию. Уравновешенность станков-качалок регулярно проверяется на промыслах по нагрузке на электродвигатель с помощью токоиз-мерительиых приборов. Не менее важным условием длительной и бесперебойной эксплуатации стан ков-качало к является регулярное смазывание их узлов и деталей.

Регулярно должны смазываться редуктор, подшипники го-ловок шатунов и балансира, шарнир траверсы и другие трущиеся части станка-качалки.

Редуктор станка-качалки заливают машинным маслом до уровня верхнего крана. Масло в редукторе па летнее время зали­вается летним маслом, а осенью меняется на масло зимнее. Осталь­ные детали станков-качалок смазываются консистентной смазкой.

Конструкция станков-качалок постоянно совершенствуется. Так, па базе станков-качалок СК-64 и СКД-8 на заводе «Ижнеф-тсмаш» разработаны и выпускаются приводы ПНШ 60-2,1-25 и ПНШ 80-3-40 (рис. 91), где

60 и 80 — усилие на штоке, в кН;

2,1 и 3 - максимальная длина хода полированного штока, в м;

В.И. Кудинов. Основы иефтегазопромыслового дела

Глала X. Добыча нефти и газа

25 и 40 - номинальный крутящий момент на выходном валу редуктора, п к! 1м.

Приводы ПНШ 60-2,1-25 устанавливаются па низком фун­даменте, ПШН 80-3-40 - на высоком фундаменте, а также ПНШ 80-3-90, ПНШТ 80-3-90(63, 37), где Т - тумбовое испол­нение основания (низкое). Выпускаются также одноплечие приводы штанговых насосов: ОПНШ 30-1,5; ОПНШ 80-3-90 и ОПНШ 80-3-50, где 30 и 80 - усилие на полированном штоке, в к! I;

1,5 и 3 - максимальная длина хода полированного штока, в м;

90 и 50 - номинальное передаточное число редуктора.

Одноплечие приводы штанговых насосов (ОПНШ) показа­ны па рис 92.

Рис. 91

Рис. 92

Технические параметры и характеристики приводов штан­говых глубинных насосов показаны в табл. 16.

Приводы ПНШТ-60 и ПНШТ-80 имеют:

- широкий диапазон выбора числа качаний и мощностей ус­танавливаемых двигателей, что позволяет обеспечивать оп­тимальные эксплуатационные условия добычи нефти при минимальных расходах электроэнергии;

Таблица 16. Технические параметры и характеристики приводов иттанговых глубинных насосов.

№ и/п	Типоразмеры	ПНШ 60-2, 1-25	ПМШ 80-3-40	ОПНШ 80-3
I	Наибольшее тяговое усилие на полирован­ном штоке, кМ
	Длины хода полирован­ного шгока, м	2,1; 1,8; 1,5; 1,2.	1.0; 2.5; 2.0; 1,6; 1,2.	3,0; 2.5; 2,0.
	Число качаний в минуй у	5,3... 10,2	4,3... 12	1.8... 5,4	3.2...9.3
	Мощности двигателя, кВт	11; 15; 18,5	22; 30	7,5; 11; 15	15; 18.5; 22
	Габаритные размеры. мм Длина Ширина Высота	7250 1770 5450	7100 2250 5385	7200 2250 6610
	Масса, кг

- возможность оснащения приводов ПНШ 80 надежными
двух- и трехступенчатыми редукторами типа РП-450 и Т 500.

Приводы ОПНШ с одноплечим балансиром:

- отличаются высокой (до 20%) экономичностью энергопо­
требления в сравнении с соответствующими станками-
качалками балаисирного типа;

- обладают благоприятной динамикой, снижающей пиковые
нагрузки в крайних положениях, удлиняют срок службы
штанг, силовых узлов и деталей привода;

- быстро монтируются и демонтируются из-за наличия шар­
нир но-складывающейся в компактный транспортный пакет
верхней части привода (балансир, стойки, траверса, шатуны);

- обеспечивают свободный доступ к двигателю для механизи­
рованного монтажа и демонтажа, а также удобный доступ
к редуктору для обслуживания и залива масла, ко всем под­
шипниковым узлам привода и т.д.;

- оснащены быстродействующим дисковым тормозом, быст-
росъемной нижней опорой, ручным домкратным устройст­
вом для переустановки длины хода полированного штока
без использования автокрана.

В.И. Кудшюв. Основы нефтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

Последние годы применяются двухступенчатые РП и трех­ступенчатые редукторы Т.

^г В двухступенчатых редукторах типа РП

- быстроходная и тихоходная ступени - шевронная передача с
термоулучшенным зацеплением Новикова.

Трехступенчатые редукторы типа Т:

- оснащены круппомодульными термоулучшеиными переда­
чами с зацеплением Новикова;

- тихоходная ступень - патентованная цилиндрическая пере­
дача с упорными кольцами;

- при равных нагрузочных характеристиках редукторы типа Т
на 25-30% легче редукторов с шевронными передачами.

В редукторах предусмотрены:

1. Быстросъемная крышка люка, удобная для осмотра передач
и заливки смазки;

2. Визирный и штыревой указатель уровня смазки в редукторе.

3. Специальная пробка, затрудняющая несанкционированный
слив смазки из редуктора;

4. Принудительная система смазки подшипниковых опор
и каргерная - для зубчатых передач.