Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Станки-качалки представляют собой наземные приводы скважинных штанговых насосов, широко применяемые в нефтедобывающей отрасли. Основное назначение этих механизмов заключается в преобразовании вращательного движения электродвигателя в возвратно-поступательное движение колонны насосных штанг, обеспечивающих работу глубинного плунжерного насоса на забое скважины. Согласно API 11E, станки-качалки классифицируются как beam pumping units и широко используются при разработке месторождений с различными геолого-технологическими условиями.
Штанговый способ эксплуатации является одним из наиболее распространённых методов механизированной добычи нефти. Преимущества данного типа оборудования включают относительную простоту конструкции, возможность регулирования режима работы в широких пределах, малую зависимость от физико-химических свойств пластовой жидкости и высокую ремонтопригодность. Установки эффективно работают в климатических исполнениях У1 и УХЛ1 по ГОСТ 15150-69, что особенно актуально для месторождений Западной Сибири и Крайнего Севера.
Станки-качалки аксиальной конструкции обозначаются индексом СК и характеризуются симметричной кинематической схемой преобразующего механизма. В таких приводах ось кривошипа располагается на одной вертикали с осью балансира, что обеспечивает равное время хода плунжера вверх и вниз. Кривошипно-шатунный механизм включает четыре звена: неподвижное основание, кривошип, шатун и балансир. Редуктор обычно устанавливается на раме станка-качалки, а передаточное число составляет приблизительно 28-30 единиц.
Дезаксиальные станки-качалки отличаются несимметричной кинематикой, при которой ось кривошипа смещена относительно оси балансира. Это конструктивное решение обеспечивает различное время хода штанг вверх и вниз, что положительно влияет на процесс наполнения цилиндра насоса и снижает динамические нагрузки. Модели СКДР представляют собой усовершенствованные приводы с повышенным кинематическим отношением, разработанные с учётом современного отечественного и зарубежного опыта.
ПШГН выполнены по несимметричной кинематической схеме и предназначены для индивидуального механического привода при добыче нефти. Отличительной особенностью является возможность установки универсального редуктора РДУ, который может полностью заменить редукторы РД8 и ПШГН.10 с дополнительным комплектом валов. Тормоз редуктора оснащён дополнительным стопором, предотвращающим самопроизвольное растормаживание и повышающим безопасность обслуживания. Конструкция предусматривает монтаж на фундаментах бетонного и свайного типа с редуктором на раме или высокой тумбе.
Цепные приводы ПЦ содержат реверсирующий редуцирующий преобразующий механизм с замкнутым гибким звеном в виде двухрядной тяговой цепи. Крутящий момент от электродвигателя через ременную передачу, редуктор и нижнюю звёздочку передаётся на цепь, преобразующую вращательное движение в поступательное. Основное преимущество заключается в обеспечении равномерной скорости движения штанг на большей части хода, что снижает гидродинамическое сопротивление в подземной части установки. Длина хода может достигать шести метров, что оптимально для эксплуатации малодебитных скважин в непрерывном режиме.
Преимущества цепных приводов
Размеры безбалансирных приводов и их масса в меньшей степени зависят от длины хода по сравнению с балансирными станками-качалками. Удельные энергозатраты на подъём продукции снижаются на 10-50 процентов, а динамические нагрузки уменьшаются, что увеличивает срок службы скважинного оборудования.
Балансирный кривошипно-шатунный механизм станка-качалки состоит из четырёх звеньев согласно API 11E. Неподвижное звено представляет собой линию, соединяющую ось балансира с осью кривошипа. Подвижные звенья включают кривошип, шатун и балансир. При вращении кривошипа точка сочленения с шатуном описывает окружность радиусом, равным длине кривошипа, а точка подвеса штанг к балансиру совершает колебательное движение по дуге.
Длина хода точки подвеса штанг определяется размерами отдельных звеньев механизма. Амплитуда колебаний точки подвеса шатуна к балансиру равна двум радиусам кривошипа. Траверса соединяет верхние концы двух шатунов и обеспечивает равномерное распределение нагрузки. Пальцы кривошипа конусной поверхностью вставляются в отверстия кривошипа и затягиваются через разрезную втулку с помощью гаек.
Уравновешивание заключается в выравнивании нагрузки на электродвигатель во время работы. Противовесы устанавливаются на кривошипах и могут перемещаться в зависимости от удаления от оси кривошипного вала для создания необходимого уравновешивающего момента. Различают два типа уравновешивания: кривошипное с чугунными противовесами и балансирное с грузами на заднем плече балансира. Правильное уравновешивание снижает пиковые нагрузки на двигатель и редуктор, повышает надёжность работы установки.
Теоретическую подачу глубинного насоса за один двойной ход плунжера определяют по формуле, учитывающей длину хода плунжера L в метрах, площадь поперечного сечения плунжера F в квадратных метрах и число качаний балансира n в минуту. Суточная теоретическая подача рассчитывается умножением минутной подачи на 1440 минут. В паспортных данных скважинных насосов указывается идеальная подача, исходя из максимальной длины хода и десяти двойных ходов в минуту.
Фактическая подача насоса всегда меньше теоретической вследствие утечек жидкости в насосе и через НКТ, поступления газа в цилиндр насоса, а также упругой деформации колонны штанг. Коэффициент подачи представляет собой отношение фактической подачи к теоретической и на практике изменяется от 0,1 до 1. Для новых установок рекомендуется принимать значение коэффициента подачи 0,8, корректируя его с учётом влияния газа, вязкости пластовой жидкости и группы посадки плунжера.
Главная особенность штанговой установки заключается в том, что связь между приводом и насосом осуществляется через колонну стальных штанг длиной свыше одного километра. Существует значительная разница между длиной хода верхней штанги и длиной хода плунжера насоса, обусловленная упругой деформацией колонны под действием веса столба жидкости в НКТ. Истинный ход плунжера равен длине хода полированного штока за вычетом величины деформации штанг и НКТ.
Факторы, снижающие подачу
Объёмный коэффициент подачи учитывает степень наполнения цилиндра насоса, утечки в зазоре плунжер-цилиндр и клапанах, влияние свободного газа на приёме насоса, неполноту открытия клапанов при высоких темпах откачки, а также утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ под действием переменных нагрузок.
Подачу насоса регулируют изменением длины хода устьевого штока или числа качаний балансира. Длина хода изменяется путём перестановки пальца кривошипа в другое отверстие, что позволяет изменить место сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения. Число качаний регулируется сменой ведущего шкива на валу электродвигателя: увеличение диаметра шкива приводит к увеличению числа двойных ходов, уменьшение диаметра соответственно снижает частоту качаний.
При проектировании эксплуатации скважины выбирают типоразмеры станка-качалки и электродвигателя, тип и диаметр скважинного насоса, конструкцию колонны подъёмных труб и рассчитывают глубину спуска насоса, режим откачки, конструкцию штанговой колонны. Для осложнённых условий дополнительно подбирают газовые или песочные якоря. Режим работы согласуется с продуктивностью скважины путём откачки динамического уровня до оптимального положения.
API Spec 11E определяет требования и рекомендации по проектированию и классификации балансирных станков-качалок для нефтегазовой промышленности. Стандарт охватывает все компоненты между несущей балкой и входным валом редуктора, включая структуру балансирного привода и зубчатый редуктор. Также включены требования к проектированию закрытых редукторов скорости с эвольвентными зубчатыми передачами, включая косозубые и шевронные конструкции. Методы классификации ограничены одно- и многоступенчатыми конструкциями с окружной скоростью любой ступени не более 5000 футов в минуту и скоростью вала не более 3600 оборотов в минуту.
ГОСТ 31835-2012 устанавливает общие технические требования к насосам скважинным штанговым для добычи нефти. Стандарт регламентирует конструкцию цилиндра, плунжера, клапанов всасывающих и нагнетательных, присоединительные размеры и материалы изготовления. ГОСТ 13877-96 определяет технические условия для штанг насосных и муфт штанговых, включая требования к прочности материала, точности изготовления резьб и качеству термообработки. ОСТ 26-16-08-87 регламентирует параметры станков-качалок дезаксиального типа.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.