Оборудование и агрегаты нефтегазового производства Альметьевск 2009 Электронная библиотека а гни 2
 Скачать 3.49 Mb.
|
|
Рисунок 1.13 - Подвеска сальникового штока В качестве гибкого звена подвески применяется стальной канат 21, который через блок на головке балансира и узлы клиновых зажимов 10,13 соединен с нижней траверсой, а устьевой шток в своей верхней части посредством узла клинового зажима подвешивается на верхней траверсе. Нагрузка, создаваемая штангами и столбом жидкости над плунжером насоса передается на нижнюю траверсу через опорные втулки. Электронная библиотека А ГНИ 22 Конструкция канатной подвески позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндре насоса путем изменения места фиксации клинового зажима на устьевом штоке в определенных пределах. Регулировка положения подвески относительно устьевого оборудования производится путем выбора соответствующего места фиксации клиновых зажимов на концах каната. При этом в крайнем нижнем положении головки балансира расстояние между подвеской и устьевым сальником не должно быть менее 200 мм, а также в верхнем положении головки балансира детали подвески и верхний конец устьевого штока не должны контактировать с головкой балансира. Для предотвращения выскальзывания устьевого штока при ослаблении клинового зажима на верхний конец штока наворачивают муфту. Перед пуском насосной установки проверяют надежность крепления клиновых зажимов концов каната и устьевого штока. При установке динамографа (датчика усилий) траверсы подвески раздвигают специальными подъемными винтами на величину порядка 5 — 10 мм, при этом траверсы должны оставаться параллельными. Несмотря на простоту конструкции, канатная подвеска является весьма ответственным узлом штанговой насосной установки, поэтому при эксплуатации следует тщательно следить за исправностью узла, в особенности за состоянием клиновых зажимов. При эксплуатации периодически узел очищают от загрязнений, смазывают, проверяют целостность и надежность крепления каната к головке балансира, состояние клиновых зажимов. Редуктор(рис. 1.14) является одним из ответственных узлов, от надежной работы которого зависит межремонтный период привода в целом. В ранее выпущенных станках-качалках применялись в основном двухступенчатые редукторы с шевронными зубчатыми колесами, с цилиндрической передачей Нови- кова и передаточным отношением порядка 38. В современных приводах штангового насоса применяются как двухступенчатые редукторы с передаточным отношением около 40, таки трехступенчатые редукторы с передаточными отношениями. Широкий выбор модификаций приводов штангового насоса, укомплектованных редукторами с разным передаточным отношением, позволяет на практике более гибко подбирать оборудование для каждой категории скважин в зависимости от их дебита и свойств, поднимаемой продукции. В частности, имеется возможность реализовать благоприятные тихоходные режимы откачки с большой длиной хода на скважинах с высоковязкой продукцией и обеспечить эксплуатацию малодебитных скважин в непрерывном режиме с поддержанием оптимального динамического уровня. Главным условием надежной работы редуктора является точное выполнение требований правил эксплуатации, качественное уравновешивание привода, своевременная замена масла и подтяжка всех болтовых соединений. Существенное различие при эксплуатации редукторов связано сих системой смазки. В этом отношении редукторы подразделяют на две группы вод- них система смазки общая, картерная (например Ц2НШ-750Б), в других зубчатые колёса смазываются залитым в картер маслом, а подшипники осей имеют Электронная библиотека А ГНИ 23 вал промежуточный 1; 2-маслоуказатель; крышка в сборе правая 4,6- крышка в сборе левая прокладка отдушина 9,14,29-30,37 - пробка патрубок 12,35- 36,66 -гайка 13,41,28- штифт шайба 16- корпус крышка правая 18,20- крышка левая 21- крышка люка 22- кольцо шпилька 32-34,70- болт 50- вал входной 51- вал промежуточный 2; 52- вал выходной 53- маслосъемник; 61- крышка шайба стопорная кольцо 67,72- шпонка Рисунок 1.14 - Редуктор Ц3НШ-450-28 Электронная библиотека А ГНИ 24 индивидуальную изолированную от общей ванны консистентную смазку (например РП-450). Места (точки) смазки, количество точек, тип смазочного материала и рекомендуемые сроки смазки должны соответствовать требованиям нормативно- технической документации. Техническое обслуживание редукторов станков-качалок заключается в соблюдении сроков смазки узлов и замене отработанного масла. Смена масла в редукторе проводится через 6 месяцев, а долив масла - в зависимости от уровня. При ремонте редукторов производят замену зубчатых валов, подшипников, восстановление корпусов, шкивов и других деталей. Восстановление шпоночных пазоввалов редуктора выполняют фрезерованием под больший размер с последующей обработкой, завариванием изношенного паза и нарезанием его в новом месте со смещением на 90 или 120°. Ремонт сборочных единиц с подшипниками качения предусматривает восстановление посадочной поверхности корпуса наплавкой с последующей обработкой и замену подшипники качения. К наиболее характерным повреждениям зубчатых передач относятся износи разрушение зубьев, обода и ступицы. При износе более 80% толщины цементированного слоя шестерня заменяется новой. Толщину зубьев восстанавливают наплавкой или коррегированием, те в уменьшением диаметра делительной окружности колеса до нового ремонтного размера. Поломанные зубья заменяют различными способами - привариванием вставок - ввинчиванием шпилек с последующим наплавлением родственного по составу металлалла и механической обработкой до заданного размера зуба - наплавлением металла между зубьями и обработкой по форме зуба - наплавкой с использованием медного шаблона. а- свариванием, б- наплавкой зуба вместо сломанного, 1- медный шаблон, 2- наплавленный зуб Рисунок – Схемы ремонта изношенных и поврежденных зубчатых колес Отремонтированную шестерню притирают по шестерне, с которой она будет работать в редукторе. Притирку (обкатку) зубьев ведут абразивными порошками или пастой «ГОИ». Особую роль в обкатке играет смазка. Часто при обкатке берут масло с меньшей вязкостью по сравнению с маслом, рекомендо- Э ле кт ронная библиотека А ГНИ 25 ванным для эксплуатации. Пасту или абразивный порошок наносят на зубья, обкатку начинают на небольших оборотах, затем, по мере улучшения приле- гания рабочих поверхностей, число оборотов увеличивают. Окружная скорость шестерни должна быть не менее 3 мс. Притирка считается нормальной, если отпечаток на рабочих поверхностях шестерен, проведенный покраске, соответствует следующим данным (%): по высоте зуба .....20-25 по длине зуба. 50-65 Величину зубчатого зацепления при сборке контролируют методом масляного пятна, а также по боковыми радиальным зазорам, устанавливаемым по толщине щупа (свинцовой проволоки. Метод масляного пятна заключается в нанесении на поверхность зубьев шестерни краски, которая позволяет выявить отпечаток зоны контакта, называемой пятном касания. Таблица 1.1 Виды пятен касания, характер шума и оценка сборки цилиндрических зубчатых передач Положение пятна касания Характер шума Оценка качества сборки, причина брака Шелест или легкое гудение низкого тона Хорошее Без нагрузки— шелест, под нагрузкой сильное гудение Брак, перекос колес Под нагрузкой— сильное гудение ипе- ремежающийся стук, без нагрузки—шелест или очень мелкий стук Брак, увеличенный боковой зазор, радиальное биение, зазор, вибрация. Перемежающийся стук при холостом ходе и сильное гудение под нагрузкой Тоже Под нагрузкой— сильное гудение низкого тона Удовлетворительное Легкое гудение, очень мелкий перемежающийся стук Брак, увеличенный радиальный зазор Перемежающийся стуки сильное гудение Брак, радиальное и торцевое биение колес Электронная библиотека А ГНИ 26 Эксплуатация балансирных приводов Выбор типа и марки привода для конкретной скважины обусловлен объективными требованиями диаметром насоса, глубиной подвески и глубиной погружения подуровень. При этом, предпочтение отдают моделям приводов, тех производителей практика эксплуатации которых подтверждает высокое качество изготовления, надежность работы, удобство обслуживания и меньшие эксплуатационные затраты, включая и стоимость оборудования, с учётом следующих моментов. Для увеличения срока службы штанговой колонны предпочтительны режимы откачки с максимальной длиной хода, обеспечиваемой выбираемым приводом при минимальном диаметре скважинного насоса. По некоторым данным [5], реализация максимальной длины хода приводов до 3 мобеспечивает снижение частоты качаний и соответственно увеличивает долговечность штанг по сравнению с приводами, длина хода которых составляет 2,1 м, на величину порядка. При эксплуатации высокодебитных скважин существенной частью себестоимости нефти являются затраты электроэнергии на подъем продукции из скважин. Поэтому в данном случае рекомендуют применение приводов с од- ноплечим» балансиром (типа ОПНШ 80-3 ОАО «Ижнефтемаш», ПШГНО 8-3 ФГУП «Уралтрансмаш»), которые, благодаря более совершенной кинематике, обеспечивают снижение динамических нагрузок на штанги и на 15 — 20 % меньшее энергопотребление [13]. При эксплуатации скважин с высоковязкой продукцией используют тихоходные режимы откачки. На практике для снижения частоты качаний балансира в структурной схеме станков-качалок применяют различные средства дополнительную клиноременную передачу, электродвигатель с пониженной частотой вращения (500 об/мин), частотно-регулируемый электропривод, дополнительный редуктор или редуктор с повышенным передаточным отношением. Наиболее рациональным решением во всех отношениях считают использование в трансмиссии привода штангового насоса редуктора с повышенным передаточным отношением (90 или 125), т.к. он отличается наиболее высоким КПД и надежностью [2]. Для малодебитных неглубоких скважин применяют облегченные приводы, например, СКР4-2,1 или СКДР4-2,1 (ОАО Редуктор, использование которых обусловлено достаточной длиной хода, широким диапазоном изменения частоты качаний и сравнительно невысокой стоимостью. Обязательным условием эксплуатации ШСНУ является проведение технического обслуживания всего комплекса оборудования, входящего в его состав. Цель проведения технического обслуживания - обеспечение эффективности эксплуатации, надежности и работоспособности оборудования. Техническое обслуживание включает в себя ежедневные, периодические и сезонные виды работ, сроки и перечень которых установлен в нормативно- технической документации. Выполнением обслуживания занимаются специа- Э ле кт ронная библиотека А ГНИ 27 лизированные бригады, имеющие агрегаты наземного ремонта и обслуживания оборудования на транспортной базе, оборудованными грузоподъемным механизмом, пневмоинструментами, компрессорнай установкой, маслонасосом для густой смазки, емкостями для отработанного и нового массел, шлангами и др. После пуска СК в эксплуатацию, впервые несколько дней, производят систематический осмотри подтяжку всех резьбовых соединений, контроль состояния сборки, крепления подшипников нижних и верхних головок шатуна, натяжение ремней. Особое внимание уделяют уравновешиванию станка- качалки, устанавливаемого по показаниям амперметра. Уравновешенность считают удовлетворительной, если разность между показаниями амперметра приходах вверх и вниз не превышает ±10% от полусуммы максимального и минимального значений силы тока за цикл. Вовремя осмотра поверяют состояние сальникового уплотнения устьевого штока, который в рабочем состоянии должен иметь чуть влажную и теплую поверхность. В случае пропуска жидкости подтягивают сальник или меняют набивку. Сильный нагрев устьевого штока может быть вызван чрезмерной натяжкой сальника или прекращением подачи насоса. В процессе осмотра канатной подвески устанавливают целостность каната, надежность его крепления к головке балансира ив клиновых зажимах. При обслуживании станка-качалки проверяют его уравновешенность, соответствие мощности и частоты вращения вала электродвигателя установленному режиму работы станка, жесткость крепления резьбовых соединений, натяжение клиновых ремней, степень нагрева электродвигателя, редуктора, подшипниковых корпусов, уровень масла в картере редуктора, состояние деталей и др. Регулярно производят смазку узлов СК и редуктора. Места и точки смазки, также как и тип смазочного материала указываются в специальных каратах смазки. Во избежание несчастных случаев, смазку, регулировку и подтяжку соединений производят приостановке станка После пуска в работу нового редуктора через 10-15 дней производят замену масла, с предварительной промывкой картера для удаления частиц металла, образующихся при приработке редуктора. В случае применения в конструкции редуктора магнитного улавливающего устройства осуществляют только его очистку от содержимого без замены масла. Смену масла в редукторе производят механизировано, с применением специализированных агрегатов. При техническом обслуживании редуктора проверяют степень нагрева подшипниковых узлов, наличие посторонних шумов и вибраций, состояние резьбовых соединений и т.д. Уровень масла в картере устанавливают при помощи масломерной иглы. Подшипниковые камеры редуктора осматривают, отвинтив контрольные пробки на крышках промежуточного и ведомого валов или сняв крышки подшипников. Появление посторонних шумов и стуков свидетельствует о необходимости остановки привода, выявления и устранения неисправности. Электронная библиотека А ГНИ 28 Ремонтстанков-качалок производится с целью восстановления их работоспособности, нарушенной в процессе эксплуатации вследствие износа, деформаций деталей, нарушения посадок и т. д. При текущем ремонте выполняют комплекс работ технического обслуживания, а также замену поврежденных или быстроизнашивающихся деталей. Капитальный ремонт станка-качалки заключается в полной разборке, замене или ремонте всех деталей и узлов, включая базовые. По окончании любого вида ремонта восстановленные узлы испытывают и регулируют. Станок обкатывают в течение 24 ч без нагрузки, после чего осуществляют контроль основных узлов станка-качалки. Обкатку редукторапроизводят: - под нагрузкой, равной 0,25 от номинальной мощности мин - под нагрузкой, равной 0,5 от номинальной мощности, — 45 мин - при номинальной нагрузке — 60 мин. В процессе обкатки проверяют - работу зубчатых передач — по характеру шума зубчатых колес, устанавливаемому на слух (шум должен быть умеренной силы, ровным, без ударов и пульсации, силу шума определяют на максимальных оборотах, а характер шума на минимальных оборотах работу подшипников по характеру шума отсутствие течи масла по разъему корпуса и крышки, из-под фланцев стаканов, заглушек и сальников — наружным осмотром температурный режим (установившиеся температуры масла, залитого в редуктор и подшипники, не должны превышать 70° С. После испытания масло из редуктора сливают, а редуктор промывают. Для ускорения ремонта станков-качалок на промыслах широко применяют метод узлового ремонта, заключающийся в замене всего узла, имеющего изношенную деталь другим, с заранее отремонтированными или новыми деталями. 1.3.Безбалансирны длинноходовые приводы ШСНУ Одним из решений расширения области применения ШСНУ и путей снижения затратна добычу насосным способом является использование в составе установки длинноходового безбалансирного привода штангового насоса. При работе штанговой насосной установки в высокодебитных скважинах с обводнённой продукцией от 45% до 75% часто происходит образование мелкодисперсных стойких водонефтяных эмульсий, вязкость которых может превышать вязкость нефти в пластовых условиях более чем враз. Установлено, что основное воздействие на образование эмульсий оказывает возврат- но-поступательное движение штанг, интенсивно перемешивающее обводненную продукцию в колонне НКТ, т.к. при оснащение таких скважин балансир- ными приводами обычно устанавливают режимы откачки с максимальной частотой качаний из-за ограниченной длины хода точки подвеса штанг. К тому же Электронная библиотека А ГНИ 29 это неблагоприятно влияет и на срок службы штанг, особенно при работе сна- сосами больших диаметров. Эффективность использования длинноходовых безбалансирных приводов штанговых насосов обусловлена низкой скоростью движения колонны штанги малой частотой качаний, обеспечивающих постоянство скорости на большей части хода. Кроме того, при этом достигается высокий коэффициент наполнения насоса, и снижаются потери на трение в подъём- нике. Характерная особенность структурной схемы длинноходовых безбалан- сирных приводов - это отсутствие жесткой связи между силовым приводом и устьевым штоком в виде балансира. Длинноходовые приводы, в которых в качестве замкнутых гибких звеньев применяют приводные роликовые цепи, получили название цепные. Преобразующий механизм в этих приводах обладает редуцирующим действием и обеспечивает на большей части хода равномерное движение штанг в отличие от станка-качалки, у которого закон движения точки подвеса штанг близок к гармоническому(рис.1.15 ). Принципиальные особенности цепных приводов [4]: - постоянная скорость подвески штанг на большей части хода - максимальная скорость штанг в 1,6 - 1,7 раза меньше, чему станка- качалки - независимость крутящего момента на редукторе (и соответственно, мощности электродвигателя) от длины хода - малая частота качаний и возможность применения редуктора с меньшим, чему станка-качалки передаточным отношением и крутящим моментом враз Время, доли ед. О тн о си те л ь н ая скорость Т ПШ , доли ед — станок-качалка; 2 — цепной привод Рис. 1.15 - Изменение скорости точки подвеса штанг за цикл СК и ЦП Электронная библиотека А ГНИ 30 1 - рама 2 - э/двигатель; 3 - редуктор 4,5 - звездочки, 6 - цепь 7- каретка, 8 - уравновешивающий груз 9 - корпус 10 - тормоз 11 - канатная подвеска 12 - канат 13 -устьевой шток 14 - сальник 15 - устьевая арматура 16 - НКТ; 17 - штанг 18 - насос 19 -станция управления Рисунок 1.16 - УСШН с цепным приводом ЦП 60-3-0,5/2,5 Электронная библиотека А ГНИ 31 Отмеченные особенности длинноходовых цепных приводов позволяют успешно использовать штанговые насосы при эксплуатации скважин с высоковязкой продукцией, высокими средним дебитом. Область эффективной эксплуатации ШГН, может быть расширена, т.к. равномерное движение штанги низкая максимальной скорость обеспечивает снижение сил вязкого трения в скважинном оборудовании, нагрузок на штанги и привод, уменьшение эмуль- гирующего действия штанговой колонны в скважинах с обводненной продукцией. Поданным применение цепных приводов обеспечивает экономию по расходам на электроэнергию от 15 до 25%. При этом фактический коэффициент полезного действия УШСН оснащенных цепными приводами достигает тогда как для ШСН с балансирными приводами в аналогичных условиях составляет 50%. Для современных длинноходовых приводов, выпускаемых промышленностью характерно использование редуцирующего преобразующего механизма, позволяющего увеличить длину хода привода без резкого увеличения его металлоемкости. Повышение надежности привода осуществляется путем упрощения конструкции и снижения числа звеньев преобразующего механизма и трансмиссии. В основном известные конструкции содержат одну вертикальную цепную передачу, ведущая звёздочка которой расположена на выходном валу редуктора либо соединённую с ним через промежуточную муфту. В качестве примера рассмотрим разработанный в «ТатНИПИнефть» цепной привод типа ПЦ60-18 -3-0,5/2,5, предназначенный для эксплуатации малодебитных скважин и скважин с высоковязкой продукцией. Техническая характеристика этого привода в сравнении с обычными станками-качалками типа ПНШ-60 и ПНШ-80 дана в табл. Таблица 1.2 Сравнительная техническая характеристика приводов Показатели |