Основные 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.
Кинематическая схема станка-качалки (рисунок 10) 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. 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. 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. Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном устройстве, содержащем раму, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и балансир, выполненный с возможностью взаимодействия с двумя штангами насосных установок при помощи двух откидных головок, установленных на продольной балке, имеется второй балансир, связанный с механизмом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, при этом откидная головка первого балансира выполнена c возможностью взаимодействия с откидной головкой второго балансира при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок. При этом одна из откидных головок второго балансира выполнена с возможностью взаимодействия с откидной головкой первого балансира при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок.
Введение
Одним из наиболее распространенных механизированных способов эксплуатации скважин является способ с использованием скважинного насоса с приводом, расположенным на поверхности. Свыше 65 % действующего фонда скважин оснащены штанговыми скважинными насосными установками (ШСНУ). С помощью ШСНУ добывается около 30 % всей нефти.
Такое широкое распространение эксплуатации скважин штанговыми установками объясняется тем, что этот способ наиболее экономичный и гибкий в отношении регулирования отбора жидкости.
К преимуществам ШСНУ относится: - простота конструкции, - простота обслуживания и ремонта в промысловых условиях, - удобство регулировки, - возможность обслуживания установки работниками низкой квалификации, - малое влияние на работу ШСНУ физико-химических свойств откачиваемой жидкости, - высокий КПД, - возможность эксплуатации скважин малых диаметров.
Эффективность добычи нефти штанговыми насосами в основном зависит от правильного подбора оборудования и установления оптимальных режимов откачки жидкости. Различие нефтяных скважин по объему продукции и требуемой высоте ее подъема определяет необходимость иметь размерный ряд по мощности штанговых насосных установок. Разнообразие профилей скважин, состава продукции обуславливает необходимость иметь несколько конструктивных вариантов внутрискважинных элементов оборудования, наиболее приспособленных к условиям эксплуатации, и варианты исполнения этих элементов оборудования, соприкасающихся с продукцией, так же и по применяемым материалам, с тем чтобы обеспечить их наибольшую износостойкость, коррозионную стойкость и коррозионно-усталостную прочность в условиях воздействия различных сред.
Глобальной задачей проектирования оптимальных ШСНУ является создание не только отдельных типоразмеров, но и размерных рядов элементов оборудования ШСНУ, обеспечивающих минимизацию затрат при совокупности их применения.
За последние годы на промыслах появились новые станки-качалки типа СКД, усовершенствованные подъемные агрегаты, скважинные насосы, специальная техника, механизмы и инструменты.
Повсеместно проводится широкая работа по борьбе с коррозией нефтепромыслового оборудования и с отложениями солей и парафинов, а также по охране окружающей среды. Появились новые дозаторы, химические реагенты и технология их применения.
1. Анализ тенденций развития и постановка задачи проектирования
1.1 Общие сведения о штанговых насосах
Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами - наиболее распространенный способ добычи нефти, охватывающий более 65% действующего фонда скважин. Современными штанговыми насосными установками можно добывать нефть из одного или двух пластов скважин глубиной до 3500 м с дебитом жидкости от нескольких кубометров до нескольких сотен кубометров в сутки.
Штанговая насосная установка для эксплуатации одного пласта (рисунок 1) состоит из станка-качалки, устьевого сальника, колонны насосных штанг и насосно-компрессорных труб, а также вставного или не вставного скважинного насоса. Для закрепления в колонне насосно-компрессорных труб вставного скважинного насоса, спускаемого на колонне насосных штанг, применяется замковая опора. Цилиндры не вставных насосов спускаются в скважину на конце колонны насосно-компрессорных труб, а плунжер - на конце насосных штанг. 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).
Штанговый скважинный насос состоит из длинного (2-4 м) 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 гладко обработанной трубы длинной 1-1,5 м, 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 - 6 м). Накапливающаяся над плунжером жидкость достигает устья скважины и через тройник поступает в нефтесборную сеть.
1.2 Анализ конструктивного исполнения станков качалок
Наземная часть установки состоит из станка-качалки и устьевого сальника. Станки-качалки - индивидуальный балансирный механический привод ШСН. Станки-качалки выполняются в двух исполнениях: СК, выпускаемые семи типоразмеров, и СКД, выпускаемые по ГОСТ 26-16-08 - 87 шести типоразмеров. В шифре, например, СКД8-3.5-2200, указано: 8 - наибольшая допускаемая нагрузка рмах на головку балансира в точке подвеса штанг, умноженная на 10КН;
3.5 - наибольшая длина хода устьевого штока, м;
2200 - наибольший допускаемый крутящий момент на ведомом валу редуктора, умноженный на 0,01КН · м. Дополнительно СК характеризуют числом n качаний балансира (двойных ходов), которое изменяется от 5 до 15 мин-1.
Техническая характеристика станков качалок приведена в приложениях.
Рама, на которой монтируются стойка, редуктор, поворотные салазки под электродвигатель и ограждение кривошипно-шатунного механизма, выполнена из профильного проката. Для уменьшения высоты фундамента в станках-качалках с комбинированным и кривошипным уравновешиванием в месте установки редуктора прикрепляется подредукторная подставка. На раме предусмотрены отверстия для крепления анкерными болтами к фундаменту при монтаже станка-качалки.
Стойка, имеющая форму усеченной трехгранной пирамиды в станках-качалках 1СК-ЗСК и четырехгранной 4СК-9СК, выполнена из профильного проката. Ноги стоики соединены между собой поперечными связями.
В станках-качалках 1СК-4СК стойка приварена к раме, а в 5СК-9СК крепится к раме болтами. К верхней части стойки приварена плита, на которой устанавливается опора балансира. К плите приварены четыре упора с установочными винтами, которыми обеспечивается продольное перемещение балансира при регулировании точки подвеса штанг по центру скважины после монтажа станка-качалки. Ось опоры балансира крепится к плите двумя скобами. Для смены скоб в плите имеется две прорези.
Балансир изготавливают из профильного проката или сварной конструкции. В станках-качалках 1СК-ЗСК балансир выполнен с откидной головкой, а в 4СК-9СК - с поворотной. В рабочем положении поворотная головка фиксируется клином защелки, входящим в паз шайбы головки. Клин защелки соединен с рукояткой канатом. При освобождении головки клин при помощи рукоятки оттягивается назад. Головка балансира поворачивается после отсоединения с колонной штанг при текущем ремонте скважин. Головка балансира представляет собой дугу окружности, чем обеспечивается прямолинейность движения сальникового штока при качании балансира. В верхней части головки закреплен ролик, на который надет канат. К концам каната прикреплена канатная подвеска сальникового штока. На заднем плече балансира у станков-качалок с балансирным и комбинированным уравновешиванием устанавливают грузовые чугунные плиты.
Балансир связан с редуктором двумя параллельно работающими кривошипно-шатунными механизмами и поперечной траверсой. Траверса соединена с балансиром при помощи шарнирного соединения - опоры траверсы. Прочность балансира должна соответствовать изгибающему напряжению, возникающему от нагрузок в скважине и противовеса.
Опора балансира (рисунок 3) представляет собой в средней части ось квадратного сечения, концы ее покоятся на сферических роликоподшипниках. Подшипники установлены в чугунные корпуса, которые крепятся болтами к верхней плите стойки.
Балансир опирается на среднюю квадратную часть оси и закрепляется двумя скобами.
1- верхняя плита, 2 - балансир, 3 - скоба крепления балансира, 4 - корпус подшипника, 5 - установочный винт.
Рисунок 3 - Опора балансира
Опора траверсы обеспечивает шарнирное соединение балансира с траверсой и шатунами. В станках-качалках с комбинированным и кривошипным уравновешиванием ось опоры траверсы находится в клеммовых зажимах двух кронштейнов (рисунок 4). В станках-качалках с балансирным уравновешиванием осью опоры траверсы непосредственно является сама траверса.
Траверса в станках-качалках с комбинированным и кривошипным уравновешиванием выполнена рогообразной формы в виде сварной балки коробчатого сечения. Траверса связывает балансир с двумя параллельными шатунами.
Шатуны, соединительное звено между кривошипом и траверсой, выполняют из стальной трубы ГОСТ 8732-70. В верхнюю часть шатуна вварена головка для соединения с траверсой, а к нижней части приваривают опорный башмак, к которому крепится нижняя головка шатуна.
Верхняя головка шатунов (рисунок 5) в станках-качалках 1СК- 3СК при помощи клеммового соединения прикрепляется к самой траверсе, а в сынках 4СК-9СК - к пальцу. Палец в свою очередь шарнирно соединен с траверсой. Нижняя головка, прикрепляемая двумя болтами к опорному башмаку, состоит из корпуса сферического шарикоподшипника в станках-качалках 1СК-2СК и сферического роликоподшипника в станках ЗСК-9СК. Подшипники насаживают на палец кривошипа, выступающий конец которого вставляется в кривошип.
Кривошипы в станках-качалках по ГОСТ 5866-66 изготавливают со ступенчатым и с бесступенчатым (плавным) изменениями длины хода. Длину хода точки подвеса штанг регулируют изменением радиуса вращения пальца нижней головки шатуна, закрепленного в кривошипе.
В кривошипах с бесступенчатым изменением длины хода выступающий из нижней головки шатуна палец кривошипа, оканчивающийся плитой со скосами типа «Ласточкин хвост», обеспечивает плавное и направленное перемещение в специальных направляющих кривошипа. Для надежной фиксации пальцев на кривошипах предусмотрены клиновые зажимы, соединенные с пальцами специальными болтами. Палец перемещается по кривошипу при изменении длины хода точки подвеса штанг при помощи ходового винта с трапецеидальной резьбой. Один конец пальца закреплен в подшипнике, а другой заканчивается головкой квадратного сечения под торцовый ключ. При перемещении пальца вдоль кривошипа необходимо последний установить в горизонтальное положение, ослабить болт клинового зажима и торцовым ключом придать вращение ходовому винту в нужном направлении.
Рисунок 6 - Нижняя головка шатунов: а - бесступенчатое изменение длины хода;
б - ступенчатое изменение длины хода.
После установки пальца в требуемом месте против соответствующего деления на кривошипе затягивают болтом клин. В кривошипах ступенчатого изменения длины хода конец кривошипного пальца конической формы закрепляется в отверстии кривошипа корончатой гайкой. При перестановке пальцев в кривошипных отверстиях освобождаются болты, соединяющие шатун с нижней головкой. Для уравновешивания станков-качалок (с кривошипным уравновешиванием) в процессе их эксплуатации на кривошипах может быть установлено до восьми противовесов. Кривошип, насаженный па ведомый вал редуктора, преобразует вращательное движение вала в возвратно-поступательное, которое передается колонне насосных штанг через промежуточные звенья - шатуны, траверсу, балансир и подвеску сальникового штока. Канатная подвеска сальникового штока, выполняющая роль гибкого звена между колонной насосных штанг и станком-качалкой, состоит из верхней траверсы с втулкой клинового зажима сальникового штока и нижней с двумя втулками клинового зажима каната. Верхняя траверса опирается на втулки зажимов каната. В зазор между траверсами вводятся рычаги динамографа для снятия динамограммы работы глубинного насоса. При этом вследствие увеличения расстояния между траверсами, создаваемого съемными домкратами, верхняя траверса опирается не на втулки, а на рычаги динамографа, которые воспринимают всю нагрузку, передаваемую на балансир станка-качалки. В качестве гибкого звена служит канат, диаметр которого подбирается в зависимости от нагрузки в точке подвеса штанг. Подвески сальникового штока имеют шифр ПСШ-3, ПСШ-5 и ПСШ-15 в зависимости от грузоподъемности (3, 5 и 15 т).
В последние годы широко внедряется телединамометрирование, при котором реже приходится прибегать к контролю работы глубинного насоса динамографами. При этом применяется канатная подвеска с одной верхней траверсой. Нижняя траверса является съемной и применяется только в процессе динамометрирования гидравлическим динамографом. Тормоз (рисунок 8) станка-качалки двухколодочный.
Конструкцией предусмотрено три типа узла соединения тормоза с редуктором: колодки установлены под углом относительно вертикальной оси и нижним расположением ходового винта; колодки установлены симметрично относительно вертикальной оси; колодки установлены под углом относительно вертикальной оси с верхним расположением ходового винта.
Поворотная рама-салазки (рисунок 9) под электродвигатель обеспечивает быструю смену и натяжение клиновых ремней. Выполнена она в виде рамы, которая в станках-качалках 1СК-7СК шарнирно укреплена на конце станины в трех точках, а в станках 8СК-9СК в четырех точках. К раме прикреплены болтами салазки, на которые устанавливается электродвигатель. Рама с салазками поворачивается вращением ходового винта.
Рисунок 9 - Поворотная рама-салазки
Привод станка-качалки осуществляется от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с повышенным пусковым моментом, специального исполнения, типа АОП2 по ГОСТ 183-66 со скоростью вращения вала 750, 1000 и 1500 об/мин. Станки-качалки небольшой мощности (до 3 КВТ) поставляются с электродвигателем по ГОСТ 13859-68.
Кинематическая схема станка-качалки (рисунок 10) 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.
По расположению кривошипного центра О относительно прямой В1В2, 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 В1В2.
3. Дезаксиальный механизм с отрицательным дезаксиалом с расположением кривошипного центра О и центра качания балансира С по одну сторону от прямой В1В2.
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 (2?40) 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 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 11). 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.
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.
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. 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). 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.
При рассмотрение зарубежных аналогов балансирных станков качалок стоит прежде всего рассмотреть продукцию фирмы “LS Petrochem “. Конструктивно фирма выпускает станки качалки трех типов, С балансирным, кривошипным и шатунным уравновешиванием. При этом стоит отметить что наиболее распространенным является шатунное уравновешивание. Конструктивно станки качалки американского производства, схожи с станками качалками отечественного производства . Главное различие же состоит в особой конструкции редуктора.
В станках качалках Российского производства используются редукторы типа Ц3НШ-450-28, Ц3НШ-450-40 специальный цилиндрический, трехступенчатый с шевронными зубчатыми передачами с зацеплением Новикова, с симметричным расположением колес относительно опор, предназначен для увеличения крутящего момента и уменьшения частоты вращения.
В Установках же фирмы “LS Petrochem “, устанавливается редуктор снабженный Double Circular Arc (DCA) gear , шестерней с двойным окружным зацеплением. Особенностью данного вида зацепления являться, то что благодаря двух ступенчатой форме зуба (рисунок 12), вращение передается двум шестеренкам разных диаметров, благодаря этому данная передача эквивалентна передаче с двумя парами шестеренок. К тому же в данном виде передач используются шевронные или косозубые зубчатые колеса. Пример зацепления показан на рисунке 13.
Рисунок 12 - Форма зуба в DCA редукторе
Рисунок 13 - Схема зацепления зубьев в DCA редукторе
Так же особенности данных станков качалок по заявлению производителя является установка подшипников с максимально возможной грузоподъемностью. все редукторы что устанавливаются на станки качалки фирмы реверсивные. А так же возможность разворачивания вала редуктора в сборе, для равномерного износа зубьев шестерен.
Стоит отметить что на редукторах производящихся на территории России так же существует подобная практика. В связи с чем выходной вал редуктора имеет на выходных концах два шпоночных паза, расположенных под углом 90°, что позволяет устанавливать кривошипы в новое положение, при износе шпоночных пазов, или переводе работы выходного колеса на менее изношенный сектор зубчатого венца для увеличения срока службы редуктора.
Таблица 1 - Техническая характеристика станков-качалок по ГОСТ 5866-56
Тип станка качалки Максимальная нагрузка на головку балансира, КН Длина хода полированного штока, м Число качаний балансира в минуту Максимальный крутящий момент, КН-м Длина переднего плеча балансира, мм Длина заднего плеча балансира, мм Длина шатуна, мм Радиус кривошипа, мм Габаритные размеры, мм Масса комплекта, т.
Таблица 2 - Техническая характеристика станков-качалок по ГОСТ 5866-66
Тип станка качалки Максимальная нагрузка на головку балансира, КН Длина хода полированного штока, м Число качаний балансира в минуту Максимальный крутящий момент, КН-м Длина переднего плеча балансира, мм Длина заднего плеча балансира, мм Длина шатуна, мм Радиус кривошипа, мм Габаритные размеры, мм Масса комплекта, т.
Таблица 3 - Техническая характеристика станков-качалок по ГОСТ 5866-76
Тип станка качалки Максимальная нагрузка на головку балансира, КН Длина хода полированного штока, м Число качаний балансира в минуту Максимальный крутящий момент, КН-м Длина переднего плеча балансира, мм Длина заднего плеча балансира, мм Длина шатуна, мм Радиус кривошипа, мм Габаритные размеры, мм Масса комплекта, т.
Таблица 4 - Техническая характеристика станков-качалок по ГОСТ 26-16-08-87
Тип станка качалки Максимальная нагрузка на головку балансира, КН Длина хода полированного штока, м Число качаний балансира в минуту Максимальный крутящий момент, КН-м Длина переднего плеча балансира, мм Длина заднего плеча балансира, мм Длина шатуна, мм Радиус кривошипа, мм Габаритные размеры, мм Масса комплекта, т.
Основные тенденции развития данного вида техники и направление поиска ведущих организации Источники информации, подтверждающие тенденции и направления поиска Средства реализации тенденций в объектах ведущих организаций Средства реализации тенденций в объекте разработки
Цилиндр скважинного штангового насоса Л. В. Габриелов Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти «Союзтермнефть» а.с.№ 631675 Известен цилиндр скважинного штангового насоса, содержащий корпус с установленными в нем пакетами уплотнительных элементов, между которыми образована, по меньшей мере одна уравнительная камера, причем уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных колец, полости над и под каждым из которых связаны между собой каналом. Недостатком известной конструкции цилиндра скважинного штангового насоса является возможность его разгерметизации при проведении подземных ремонтов, связанных с частичным или полным подъемом оборудования, при этом плунжер насоса и уплотнительные элементы цилиндра воспринимают полный перепад давления, пропорциональный глубине спуска насоса в скважину. Это снижает эксплуатационную надежность цилиндра. Указанная цель достигается тем, что в цилиндре скважинного штангового насоса, содержащем корпус с установленными в нем пакетами уплотнительных элементов, между которыми образована, по меньшей мере одна уравнительная камера, при чем уплотнительные элементы выполнены в виде эластичных колец, полости над и под каждым из которых связаны между собой каналом. Уравнительные камеры снабжены отверстием, сообщающим их с затрубным пространством скважины, а каналы выполнены в виде вертикального паза на внутренней поверхности эластичного кольца, причем пазы двух соседних колец расположены диаметрально противоположно относительно оси цилиндра. Нижний пакет при ходе вверх плунжера работает в наиболее благоприятных условиях, когда на него действует давление только от столба жидкости в затрубном пространстве скважины на уровне установки насоса.
Станок-качалка с двумя балансирами Богатырев П.И.; Герцеков М.М. Патент №2191924 Изобретение относится к области машиностроения для нефтедобывающей промышленности. Известно техническое устройство, содержащее фундамент, раму, стойку, электродвигатель, редуктор, кривошип, противовес, балансир, откидную головку, подвеску, штангу насосной установки, устье скважины. Однако известное техническое устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что оно малоэффективно, малопроизводительно и не соответствует требованиям энергосберегающих технологий. За каждый оборот кривошипа лишь половина оборота используется для добычи нефти, поднимая вверх штангу насосной установки. За время второй половины оборота кривошипа электроэнергия используется только для подъема тяжелого противовеса, т. е. 50% электроэнергии расходуется бесполезно, неразумно, повышая тем самым стоимость нефти, нефтепродуктов и товаров народного потребления. Бесполезно расходуются невосполнимые энергоресурсы и средства на устаревшее оборудование. Известно также устройство, содержащее раму, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и балансир, выполненный с возможностью взаимодействия с двумя штангами насосных установок при помощи двух откидных головок, установленных на продольной балке (а. с. SU 1372101 А, МПК 7 F 04 B 47/02, 07.02.1988 - прототип). Однако и это техническое устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что близость расположения двух скважин от привода станка и между собой усложняет условия монтажа и технического обслуживания станка, значительно удлиняет сроки пуска его в эксплуатацию. Кроме того, в случае необходимости ремонта одной из скважин приходится останавливать работу станка, а следовательно, прекращается добыча нефти сразу из двух скважин. Вследствие указанных недостатков данное техническое устройство не нашло практического применения, а потому добыча нефти продолжается на станках-качалках устаревших конструкций. Поставленная цель достигается за счет того, что в предложенном устройстве, содержащем раму, электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и балансир, выполненный с возможностью взаимодействия с двумя штангами насосных установок при помощи двух откидных головок, установленных на продольной балке, имеется второй балансир, связанный с механизмом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, при этом откидная головка первого балансира выполнена c возможностью взаимодействия с откидной головкой второго балансира при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок. Совокупность существенных отличительных признаков заключается в том, что: Предлагаемое устройство содержит не один, а два балансира, каждый из которых установлен на отдельной стойке и взаимодействует с соответствующей штангой насосной установки с помощью откидной головки и подвески. - Один из балансиров, взаимодействующий с кривошипом, имеет откидную одну головку, а второй балансир снабжен двумя откидными головками. При этом одна из откидных головок второго балансира выполнена с возможностью взаимодействия с откидной головкой первого балансира при помощи двух тросов, каждый из которых жестко закреплен одним концом на головке второго балансира, а вторым концом - на головке первого балансира, но на противоположных сторонах головок. - Рама и редуктор привода станка-качалки расположены не между двух скважин, а на определенном расстоянии от них, равном половине длины балансира, и на линии, проходящей через геометрические оси устьев 2-х скважин.
2. Расчет ступенчатой колонны штанг
2.1 Выбор основных параметров
Исходные данные: СК8-3,5-2200. Глубина подвески насоса 2200 м.
Рисунок 12 - Диаграмма А.Н.Адонина
Исходя из диаграммы А.Н. Адонина, принимаем дебит скважины равным 35 м3/сут, диаметр плунжера скважинного насоса принимаем 32 мм.
Длина хода плунже
Список литературы
1. Абанов А.Э. ,Смолина А.К. Техника и технология бурения и добычи:Методические указания к выполнению курсовых проектов. -Архангельск: Изд-во АГТУ ,2002. -24с
2. Бухаленко Е.И., Абдулаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонтнефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1974. - 360 с.
3. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗОВ: - Уфа: ООО «ДИЗАЙНПОЛИГРАФСЕРВИС», 2001 - 544с.: илл.
4. Мищенко И.Т. Расчеты в добыче нефти: Учебное пособие для техникумов. - М: Недра, 1989.-245 с. скважинный насосный станок качалка
5. Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1984. - 464 с.
6. Раабен А.А., Шевалдин П.Е., Максутов Н.Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования: Учебник для техникумов,-3-е изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1989.-383 с.
7. Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М.: Недра, 1983.
8. Чичеров Л.Г. и др. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования. - М.: Недра, 1987. - 482 с.
9. Юрчук A.M. Расчеты в добыче нефти. - М.: Недра, 1974
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
