Штанговые скважинный насосные установки
Общая характеристика штанговых скважинных насосных установок, анализ преимуществ: простота обслуживания и ремонта в промысловых условиях, возможность обслуживания установки работниками низкой квалификации. Знакомство с основными функциями станков-качалок.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.11.2013 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Независимо от конструкций основных узлов, для всех ШСНУ характерны следующие особенности:
1) значительное удаление гидравлической части насоса от механической, т. е. плунжера с цилиндром от кривошипно-шатунного механизма;
2) вертикальное расположение основных элементов установки;
3) малый поперечный (диаметральный) размер деталей, входящих в гидравлическую (подземную) часть установки.
Все это в свою очередь обусловливает следующие явления, неблагоприятные для работы ШСНУ.
1. Суммарная деформация колонны штанг и насосно-компрессорных труб достигает значительных величин и соизмерима с длиной хода плунжера.
2. Закон движения точки подвеса штанг отличается от закона движения плунжера: фактическая длина хода плунжера на 200-- 500 мм меньше длины хода точки подвеса штанг. Поэтому при выборе режима работы установки стараются обеспечить максимальную длину хода плунжера.
3. Усилие в точке подвеса штанг постоянно направлено вниз и отличается при ходе вверх и вниз на 30--50%. Постоянство направления нагрузки в точке подвеса штанг, обусловленное весом колонны штанг и столба жидкости под плунжером глубинного насоса, обусловливает неравномерную загрузку приводного двигателя.
За время полного оборота кривошипа, т. е. за время одного цикла работы глубинного насоса, происходит подъем и опускание штанг. При этом при ходе штанг вверх двигатель привода должен затратить дополнительную работу по подъему штанг -- увеличению их потенциальной энергии. Полезная работа двигателя при ходе вверх расходуется на подъем жидкости.
Для обеспечения хода штанг вниз не нужно совершать дополнительной работы - колонна опускается вниз силой собственного веса, а приводной двигатель при этом работает вхолостую. Для обеспечения равномерной нагрузки двигателя за время двойного хода и уменьшения его мощности привод СШНУ снабжают уравновешивающим устройством (в данном случае - грузы на правом плече балансира), назначение которого аккумулировать энергию, получаемую от приводного двигателя и штанг, при ходе плунжера вниз и отдавать ее при ходе штанг вверх.
Конструктивные особенности станков-качалок.
1. Все станки имеют закрытые двухступенчатые редукторы с цилиндрическими зубчатыми колесами, расположенными симметрично относительно его продольной оси. Передаточные цилиндрические шестерни редуктора стальные, имеют шевронные фрезерованные зубья, работающие в масляной ванне. Опоры валов редуктора во всех станках выполнены на подшипниках качения.
2. Редукторы снабжены двухколодочными тормозами для возможности остановки балансира о любом положении после выключения двигателя.
3. Передача движения от двигателя к редуктору осуществляется клиновидными ремнями. Они водонепроницаемы, могут работать без защиты от атмосферных осадков, безопасны в пожарном отношении.
4. Балансиры имеют повертывающуюся на 1800 вокруг вертикальной оси головку, что обеспечивает свободное прохождение талевой системы при ремонтах скважин и безопасность ведения работ (в последние годы головки балансира выполняют только поворотной конструкции).
5. На всех станках применена канатная подвеска, что облегчает регулирование штока при посадке плунжера в цилиндре насоса.
Станок-качалка (СК) состоит из ряда самостоятельных узлов.
Рама, предназначена для установки на ней всего оборудования СК и выполняется из профильного проката в виде двух полозьев, соединенных поперечниками, и имеет специальную подставку под редуктор. В раме имеются отверстия для крепления к фундаменту
Стойка является опорой для балансира и выполняется из профильного проката в виде четырехгранной пирамиды. Ноги стойки связаны между собой поперечинами. Снизу стойка крепится к раме сваркой или болтами, сверху несет плиту для крепления оси балансира с помощью двух скоб.
Балансир предназначен для передачи возвратно-поступательного движения колонне штанг. Выполняется из профильного проката двутаврового сечения и имеет однобалочную или двухбалочную конструкцию. Со стороны скважины балансир заканчивается поворотной головкой.
Опора балансира - ось, оба конца которой установлены в сферических роликоподшипниках, расположенных в чугунных корпусах. К средней части оси, имеющей квадратное сечение, приварена планка, через которую опора балансира с помощью болтов соединяется с балансиром.
Траверса выполняет роль связующего звена между кривошипно-шатунным механизмом и балансиром и конструктивно выполняется в виде прямолинейной балки из профильного проката. Крепление к балансиру шарнирное при помощи сферического роликоподшипника.
Шатун - трубная заготовка со специальными головками по концам; с помощью верхней головки шатун соединяется пальцем с траверсой, нижней - кривошипом через палец и сферический подшипник.
Кривошип - основной элемент кривошипно-шатунного механизма, предназначенный для преобразования вращательного движения вала редуктора в возвратно-поступательные колонны штанг. Выполнен в виде прямоугольных пластин с отверстиями для крепления к шатунам и ведомому валу редуктора. Снабжен пазами для установки и перемещения противовесов.
Канатная подвеска является гибким звеном между колонной штанг и балансиром. Состоит из двух траверс-верхней и нижней, разделенных втулками зажимов канатов. На верхней траверсе лежит узел крепления полированного штока. Траверсы могут быть раздвинуты винтами для установки динамографа.
Клиноременная передача СК предусматривает применение клиновых ремней типов О, А, Б, В, Г. Правильный выбор типа ремня обеспечивает долговечность работы передачи.
Шкивы выполняют быстросменными за счет конусной расточки тела и применения конусной втулки, закрепляемой гайкой.
Поворотные салазки являются рамой для двигателя, крепящейся в наклонном положении, что обеспечивает изменение межцентрового расстояния между осями валов и, следовательно, натяжение ремней.
Тормоз двухколодочной конструкции укрепляется на тормозном барабане и приводится а действие ходовым винтом. Рукоятка тормоза в целях безопасности вынесена в конец рамы станка-качалки.
Приводом станка качалки является трехфазный, асинхронный электродвигатель во влагоморозостойком исполнении с короткозамкнутым ротором с кратностями пускового и максимального момента соответственно 1,8-2,0 и 2,2-2,5.
Основная синхронная частота вращения - 1500 об/мин. Для получения необходимого числа ходов точки подвеса штанг могут быть применены электродвигатели с частотой вращения 750 или 1000 об/мин серии АОП.
Кинематическая схема станка-качалки (рисунок 3) включает двигатель (1), клиноременную передачу (2), зубчатый редуктор (3) и шарнирно четырехзвенный механизм (4) с балансиром (5), преобразующим движение ведомого (выходного) вала редуктора в возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг.
Рисунок 3 Кинематическая схема станка-качалки: 1-электродвигатель;2-клиноременная передача; 3-редуктор; 4-шарнирный четырехзвенный механизм; 5-балансир.
По расположению кривошипного центра О относительно прямой В1 В2 , проходящей через точки сочленения шатуна с балансиром в крайних верхнем В1 и нижнем В2 положениях, различают три вида кривошипно-коромыслового шарнирно четырехзвенного преобразующего механизма обычных станков-качалок.
1. Аксиальный механизм OABCD с расположением кривошипного центра О на прямой В1 В2 .
2. Дезаксиальный механизм с положительным дезаксиалом с расположением кривошипного центра О и центра качания балансира С по обе стороны от прямой В1 В2 .
3. Дезаксиальный механизм с отрицательным дезаксиалом с расположением кривошипного центра О и центра качания балансира С по одну сторону от прямой В1 В2 .
У станков-качалок с аксиальным исполнением одинаковое время хода штанг вверх и вниз. Это достигается благодаря наличию зависимости между звеньями преобразующего шарнирно четырехзвенного механизма при максимальной длине хода точки подвеса штанг.
В дезаксиальных шарнирных четырехзвенных преобразующих механизмах средняя скорость движения точки подвеса штанг в каждом полуцикле (ходах вверх и вниз) в зависимости от направления вращения кривошипа изменяется. Например, для механизма с положительным дезаксиалом при одинаковых направлениях вращения кривошипа и балансира ход штанг вверх происходит быстрее хода вниз; при разных направлениях вращения кривошипа и балансира ход вверх происходит медленнее хода вниз.
Конструирование станков-качалок в дезаксиальном исполнении позволяет уменьшить высоту, сократить размеры и массу отдельных элементов и, в конечном счете, значительно снизить их металлоемкость.
В нашей стране в основном выпускались аксиальные станки-качалки. Выпуск дезаксиальных станков-качалок СКД с небольшим положительным дезаксиалом начался в 1987 г.
По типу привода наибольшее распространение в промышленности получили механические приводы скважинного насоса. Известны индивидуальные механические приводы и групповые приводы для эксплуатации нескольких скважин. Приводы первого типа включают двигатель, трансмиссию - преобразующий механизм и обеспечивают движение только одной колонны насосных штанг. В настоящее время почти все приводы ШСН относятся к этому типу. Приводы второго типа служат для эксплуатации группы (240) скважин, расположенных близко друг от друга и имеющих сопоставимые параметры. В индивидуальном механическом приводе трансмиссия уменьшает частоту вращения вала двигателя до числа оборотов, соответствующего числу двойных ходов точки подвеса штанг. По видам преобразующих элементов механические приводы делятся на 2 группы: балансирные (Рисунок 4) и безбалансирные.
В первых - возвратно-поступательное движение точки подвеса штанг достигается использованием качающегося рычага-балансира, который соединяется с выходным валом трансмиссии посредством кривошипно-шатунного механизма.
Существуют также безбалансирные механические приводы (Рисунок 5). Наиболее близкой к таким установкам является станок-качалка, в котором балансир и шатун заменяются канатом, переброшенным через шкив, причем один конец его соединяется с кривошипом, а второй - с устьевым штоком. Кривошипы безбалансирных станков-качалок имеют V-образную форму, обеспечивающую уравновешивание привода.
Рисунок - 4 Схема балансирного станка - качалки.
Известны другие индивидуальные механические приводы, включающие также двигатель, трансмиссию и преобразующий механизм. Для привода с одноплечным балансиром характерно расположение опоры на закрепленном конце балансира, а точки соединения шатуна с балансиром -- между головкой балансира и опорой.
Уравновешивание может быть как грузовым, так и пневматическим за счет сжатия воздуха в пневмоцилиндре с гидравлическим затвором. Подкачка воздуха в систему уравновешивания обеспечивается небольшим компрессором. В балансирных СК с увеличением длины хода точки подвеса штанг возрастают габаритные размеры отдельных узлов и всей установки. Значительные массы качающегося балансира создают большие инерционные нагрузки, ухудшающие устойчивость станка.
Рисунок - 5 Схема безбалансирного станка - качалки: 1- рама; 2 - стойка; 3 - сальниковый шток; 4 - канатный шкив; 5 - траверса и шатуны; 6 - кривошипы; 7 - редуктор; 8 - тормоз; 9 - электродвигатель; 10 - клиноременная передача.
В безбалансирных приводах возвратно-поступательное движение штанг осуществляется с помощью цепи или, как правило, канатов, перекинутых через шкивы-звездочки, укрепленные на наклонной к устью скважины стойке-опоре, т. е. в них отсутствует качающийся балансир. Безбалансирный станок позволяет увеличить длину хода устьевого штока. Он работает в отличие от балансирного СК по симметричному циклу, что улучшает условия работы узлов редуктора станка, а также колонны насосных штанг. Безбалансирные станки выпускаются серийно под шифрами СБМ 3-1, 8-700; СБМ 6-3-2500 и СБМ 12-5-800. Здесь С -- станок; Б -- безбалансирный; М -- механического действия; цифры обозначают то же, что и в шифре балансирного СК (см. выше). Частота движения точки подвеса штанг Для них соответственно составляет 5--15; 6--15 и 5--10 мин-1. В нашей стране были разработаны ШСНУ с гидроприводом типа АГН (А. Г. Молчанов) (Рисунок 6).
Рисунок 6 Штанговая гидроприводная установка
Отличительная особенность АГН -- использование НКТ в качестве уравновешивающего груза в сочетании с объемным гидроприводом высокого давления. Установка монтируется в виде моноблока непосредственно на фланце колонны обсадных труб, т. е. без сооружения специального фундамента. В качестве силового органа используются длинные гидравлические цилиндры с движущимися в них поршнями. Поршень одного цилиндра соединен с колонной НКТ, а другого -- с колонной штанг. Возвратно-поступательное движение поршней достигается путем переключения золотниковым устройством нагнетаемой поверхностным силовым насосом жидкости в полости цилиндров. При движении плунжера вниз цилиндр скважинного насоса перемещается вверх и происходит всасывание жидкости-. Колонны НКТ и ШН перемещаются в противоположных направлениях, а для этого требуется устанавливать два сальниковых уплотнения на устье.
По виду уравновешивающего устройства механические балансирные станки - качалки снабжаются грузовым или пневматическим уравновешивающим устройством. Существуют следующие способы размещения уравновешивающего груза: на балансире, на кривошипе, на балансире с кривошипом, на шатуне. Соответственно приводы называют: станки - качалки с балансирным, роторным, комбинированным и шатунным уравновешиванием. Действующими в настоящее время стандартами предусмотрено изготовление станков-качалок первых трех типов. Станки-качалки с одноплечным балансиром выполняются по кинематической схеме на которой расположена опора на закрепленном конце балансира, а точки соединения шатуна с балансиром- между соединением штанг с балансиром и опорой. Станки-качалки с одноплечным балансиром уравновешиваются грузовым или пневматическим аккумулятором. В первом случае груз может монтироваться на балансире, кривошипе или одновременно на балансире и кривошипе. Пневматическое уравновешивающее устройство выполняется в виде моноблока - пневмоцилиндрический гидрозатвор, ресивер, компрессор, масляный насос, КИП. В нашем хозяйстве станки-качалки с одиночным балансиром распространения не получили. В используемых конструкциях установок сочленение балансира с устьевым штоком колонны штанг обеспечиваются канатной подвеской, взаимодействующей с дуговой головкой.
Новые СК имеют только роторное уравновешивание, двухступенчатые редукторы с шевронными зубчатыми колесами с зацеплением Новикова (кроме СК2 и СКЗ, для которых допускается эвольвентное зацепление).
Тихоходный нал редуктора имеет два шпоночных паза, расположенных под углом 90°. Это позволяет переставлять кривошип на 90° 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. Предусмотрено механизированное плавное перемещение кривошипных противовесов, при котором достигается лучшее уравновешивание СК.
Изменение длины хода балансира достигается перестановкой пальца шатуна на кривошипе, а изменение числа качаний достигается сменой шкива на валу электродвигателя на другой размер.
Особенности кинематики балансирного станка-качалки.
Механическая трансмиссия и четырехзвенный преобразующий механизм предопределяют однозначную связь между законами движения ведущего и ведомого звеньев. При этом каждое положение точки подвеса штанг характеризуется вполне определенными скоростями и ускорениями, которые зависят только от размеров или же от соотношения размеров отдельных звеньев трансмиссии, преобразующего механизма. К кинематическим особенностям станка-качалки относится влияние направления вращения кривошипа на скорости и ускорения точки подвеса штанг. При повороте кривошипа на один и тот же угол по часовой или против часовой стрелки ускорения различны и в первом случае меньше, чем во втором. Отечественные станки-качалки выпускаются с соблюдением условия Vвн=Vн.
2. Расчет станка-качалки
2.1 Выбор основных параметров
Исходные данные: СКД12-3,0-5600. Глубина подвески насоса 3800 м.
Рисунок 7- Диаграмма А.Н.Адонина
Исходя из диаграммы А.Н. Адонина, принимаем дебит скважины равным 6 м3/сут., диаметр плунжера скважинного насоса принимаем 28 мм.
Уточняем расход, м3/сут;
,
где D - диаметр плунжера насоса;
- длина хода головки балансира (сальникового штока);
- число качаний (двойных ходов) в минуту;
- коэффициент подачи насосной установки,
м3/сут
По таблице 7.5 [3] для СКД12-3,0-5600 при диаметре плунжера насоса 28 мм принимаем:
длина хода, м - 3,0.
плотность пластовой жидкости с=850 кг/м3;
число качаний n=11 кач/мин.
штанги колонны изготовлены из стали марки Сталь 20НМ, закаленная ТВЧ с максимальным приведенным напряжением [упр] = 90 МПа;
диаметр штанг d=19 мм;
вес 1 метра штанг в воздухе 2,42 кг.
2.2 Определение усилия действующего в точке подвеса штанг
2.2.1 Определяем режим работы ШСНУ в соответствии с критерием Коши
, (1)
где - глубина спуска насоса, м.,
а - скорость звука в колонне штанг, для одноступенчатой штанговой колонны а=4600 м/с.;
- угловая скорость вращения кривошипа, рад/с.:
;
.
2.2.2 Определяем максимальную нагрузку в точке подвеса штанг в соответствии с формулой И.А.Чарного
, (2)
где - вес штанг, Н
, (3)
где q1 - вес одного метра штанг данной ступени;
l1 - длина данной ступени штанг;
Н;
(4)
где площадь плунжера, см 2;
- глубина до динамического уровня, м;
;
где - забойное давление, МПа
м;
Н
S - ход штока, S=3,0 м;
n - число качаний, n=11 кач./мин;
коэффициент плавучести:
, (5)
где - плотность пластовой жидкости, 850 кг/м3;
- плотность материала штанг, 7850 кг/м3:
;
Н.
2.2.3 Определяем минимальную нагрузку в точке подвеса штанг
, (6)
Н.
2.3 Расчет уравновешивания
, (7)
Н
Таблица 7 - Вес и число противовесов для СК
|
Тип станка-кач. |
Вес одного прот. на крив. Н |
Вес одной пл. на бал. Н |
Мах число пл на бал. ... |
Подобные документы
Анализ применения штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ) в современных условиях. Схема устройства ШСНУ, расчет, подбор оборудования. Скважинные штанговые насосы, их назначение и рекомендуемая сфера применения. Характеристика работы насосных штанг.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 19.01.2016Развитие добычи нефти штанговыми скважинными насосными установками. Геолого-технические мероприятия при разработке месторождений. Виды и состояние применения ШСНУ в современных условиях. Расчет и подбор оборудования. Характеристика работы насосных штанг.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 30.05.2014Основные типы и конструкции штанговых скважинных насосных установок и их основные узлы. Расчет ступенчатой колоны штанг определение их основных параметров для станка-качалки СКД 8-3,5-2200. Условия монтажа и ремонта его элементов, их транспортирование.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.02.2015Устройство скважинных штанговых насосов. Описание дефектов в процессе эксплуатации. Виды и периодичность технического обслуживания и ремонта оборудования. Порядок подъема насоса и его демонтаж. Выбор рациональной технологии восстановления деталей.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 12.12.2013Устройство скважинных насосов различных типов, область использования, минимальное заглубление. Особенности эксплуатации скважинных насосных установок. Электродвигатели, применяемые для трансмиссионных насосов. Сводный график их напорных характеристик.
реферат [1,6 M], добавлен 13.12.2013Использование штанговых скважинных насосов для подъема нефти на поверхность. Техническая схема станка-качалки. Установки погружных электроцентробежных, винтовых, диафрагменных электронасосов. Система периодической и непрерывной газолифтной добычи.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 11.05.2011Анализ современного состояния электропривода шахтных вентиляторных установок. Выбор электромеханического оборудования, электропривода, электроснабжения. Пути автоматизации технического обслуживания и ремонта вентиляторной установки шахты Садкинская.
дипломная работа [580,3 K], добавлен 30.06.2012Виды износа электрооборудования. Расчет годового объема и графика выполнения ремонта и обслуживания зубофрезерных станков. Разработка принципиальной электрической схемы управления станком. Техника безопасности при эксплуатации и выполнении ремонта.
курсовая работа [526,2 K], добавлен 23.07.2010Выбор типа и мощности водоснабжающей установки. Определение полезного объема водонапорного бака. Изучение режима работы привода. Расчет расхода воды при максимальной частоте включений двигателя. Автоматизация насосных установок для откачки дренажных вод.
презентация [2,5 M], добавлен 08.10.2013Назначение и основные характеристики судна и СЭУ. Особенности эксплуатации судовых механических установок. Характеристика технического обслуживания и ремонта на уровне эксплуатации. Вопросы охраны труда в соответствии с конвенциями МАРПОЛ 73/78, СОЛАС-74.
дипломная работа [214,9 K], добавлен 23.03.2015Разработка и характеристика технологических процессов обслуживания одного из узлов электрической части автомобиля - генераторной установки переменного тока. Анализ процесса составления списка работ на станции технического обслуживания автомобилей.
курсовая работа [977,3 K], добавлен 08.03.2018Варианты крепления вставных насосов. Основные узлы станка-качалки типа СКД. Правила безопасности при эксплуатации скважин штанговыми насосами. Использование устьевого оборудования для герметизации затрубного пространства и отвода продукции скважины.
реферат [822,1 K], добавлен 21.05.2009Коэффициент подачи штанговой скважинной насосной установки как отношение действительной фактической производительности к условной теоретической производительности установки. Способы определения коэффициента подачи скважинной штанговой установки.
лабораторная работа [941,0 K], добавлен 20.11.2013Знакомство с функциями реактора гидроочистки дизельного топлива Р-1. Гидроочистка как процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре. Характеристика проекта установки гидроочистки дизельного топлива.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.01.2014ЗАО "Данон" как лидер российского рынка молочных продуктов, знакомство с основными видами деятельности. Рассмотрение особенностей работы бродильно-дрожжевой установки. Характеристика технологического процесса производства сметаны резервуарным способом.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 12.12.2013Комплексная система исследования работы скважин "Анализатор". Системы контроля за состоянием глубинно-насосного оборудования "СИДДОС". Размерный ряд станков-качалок по ГОСТ. Динамометрирование и результаты исследований. Оценка дебита по ваттметрограмме.
диссертация [2,4 M], добавлен 26.02.2015Устройство и эксплуатация цепных и ременных передач буровых установок. Коробки перемены передач, муфты сцепления. Характер износа основных деталей трансмиссии насосов буровой установки 3200 ДТУ, технологическая последовательность их капитального ремонта.
дипломная работа [515,5 K], добавлен 09.06.2016Системы теплообмена установок первичной переработки нефти. Методы решения задачи синтеза тепловых систем. Разработка компьютерной модели технологического процесса теплообмена. Описание схемы и общая характеристика установки ЭЛОУ-АТ-6 Киришского НПЗ28.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 10.07.2015Применение насосных установок на электромашиностроительных предприятиях для перекачивания жидких сред, технологической и охлаждающей воды. Выбор типа электропривода и величины питающих напряжений насоса. Описание принципиальной электрической схемы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.06.2017Разработка технологического процесса технического обслуживания грузовых поездов на ст. Калининград. Анализ неисправностей, устраняемых на ПТО. Выбор оборудования, расчет количества рабочих. Внедрение стационарной установки опробования тормозов УЗОТ-Радио.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 19.06.2015
