Расчет и конструирование станка качалки. 3) СК 960-68 БАК с- 65,97 процентов. Осуществлен расчет основных узлов поверхностного и подземного оборудования
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
Аннотация Настоящая бакалаврская работа на тему «Проект конструкции штанговой скважинной насосной установки с глубиной спуска плунжерного насоса 960м., и производительностью Q=10,0 м³/сутки.» посвящена разработке штанговой скважинной насосной установке с глубиной подвески скважинного насоса до 960м и диаметром насоса Ø 68мм. В работе отражены основные направления развития нефтяной и газовой промышленности. Сделан анализ существующих конструкций станков – качалок и сравнение их ранее применявшимися. В соответствии с заданием осуществлен выбор поверхностного и подземного оборудования. Осуществлен расчет основных узлов поверхностного и подземного оборудования. Произведенные расчеты убеждают нас в том, что выбранное оборудование полностью удовлетворяет требованиям задания. Разработаны мероприятия, обеспечивающие безопасность обслуживающегося персонала при монтаже, ремонте и эксплуатации установки. Содержание Введения……………………………………………………………………………...7 1.Основная часть……………………………………………………………………10 1.1 Обзор современных конструкций штанговых глубинно - насосных установок …………………………………………………………………………...10 1.2 Выбор типа проектируемой установки ………………………………………15 1.3 Обоснование типа и размера скважинного штангового насоса и параметров его работы …………………………………………………………….16 1.4 Определения размеров звеньев скважин …………………………………. …19 1.5 Расчет колонны насосных штанг……………………………………………...21 1.6 Выбор и расчет колонны НКТ ………………………………………………...24 1.7 Расчет тангенциальных усилий на пальце кривошипа при различных способах уравновешивания ……………………………………………………….30 1.8 Обоснование вида уравновешивания проектируемой установки …………..39 1.9 Определение максимальной нагрузки в точке подвеса штанг …………… ..40 1.10 Обоснование мощности привода и выбор двигателя ……………………...44 1 .11 Обоснование и расчет передачи от двигателя к станку-качалке …………46 1.12 Описание конструкции проектируемой установки, (с детальным обоснованием редуктора) ………………………………………………………... 48 1.13 Расчет на прочность деталей спроектированного станка - качалки ….......52 2. Безопасность жизнедеятельности обслуживающего персонала при монтаже, ремонте и эксплуатации установки……………………………………………….62 2.1 Задачи в области безопасность жизнедеятельности ………………………...62 2.2 Противопожарные мероприятия и средства пожаротушения……………….64 2.3 Требования техники безопасности предъявляемые к проектируемому станку – качалке…………………………………………………………………….64 2.4 Меры безопасности при погрузке, транспортировке и разгрузке СК………65 2.5 Меры безопасности при монтаже и демонтаже СК………………………….65 2.6 Меры безопасности при пуске станка – качалки……………………………..69 2.7 Меры безопасности при обслуживании………………………………………70 Заключение………………………………………………………………………...73 Список использованных источников…………………………………………….74  ВведениеНефть и газ являются главными энергетическими источниками и важнейшим сырьем химическими источниками и важнейшим сырьем химической промышленности. Обеспеченность государства нефтегазовым сырьем определяет уровень экономического развития страны и темпы технического прогресса. В настоящее время нефтегазодобывающая промышленность является одной из самых развитых. Особенностью нефтегазодобывающей промышленности является исключительно высокие темпы ее развития характеризуемые прежде всего количеством ежегодно добываемых нефти и газа. Если в начале века добыча нефти в мире составляла лишь несколько миллионов тонн в год, а газ вообще не добывался, то в 1983 году добыча нефти превышала 2,7 млрд. т., а газа -  млрд. м3. На сегодняшний день эти показатели еще выше. При этом ликвидированы открытые фонтаны, широко внедрены глубиннонасосный и компрессорный способы добычи нефти. Одновременно с этим началась подготовка специалистов-нефтянников во вновь создаваемых высших и средних специальных учебных заведениях страны. В дальнейшем это сыграло роль в успешном решении поставленных задач перед нефтяной наукой и практикой. В настоящее время большинство нефтяных месторождений разрабатываются с поддержанием пластового давления путем закачки в пласты воды и газа. Наряду с этим, с целью повышения производительности скважин внедрены методы активного воздействия на призабойную зону скважин (механические, химические и тепловые). Все эти мероприятия привели к неуклонному росту добычи нефти и газа. Имеется разветвленная сеть магистральных нефтегазопроводов, по которым топливо доставляется не только в промышленные центры, но и в другие страны. Одним из методов добычи нефти является глубиннонасосная эксплуатация скважин, применяемая в тех случаях, когда естественной энергии пласта недостаточно для фонтанирования скважины. В силу своей простоты и сравнительной дешевизны глубиннонасосный способ добычи нефти получил широкое распространение на нефтяных месторождениях у нас и за рубежом. В нашей стране количество скважин, эксплуатируемых скважинными насосами, составляет свыше  действующего фонда.Основная часть 1. Основная часть 1.1 Обзор конструкций штанговых глубиннонасосных установок Развития индивидуальных приводов глубиннонасосных установок в России можно разбить на следующие пять этапов: Внедрение деревянных станков качалок с открытым редуктором и зубчатой передачи с литым зубом. Внедрение металлических станков – качалок с открытым редуктором и зубчатой передачи с литым зубом. Внедрение металлических станков качалок с закрытым редуктором с обработанной зубчатой передачи, помещенной в масленой картере. Внедрение нормального ряда станков – качалок одновременно с нормальным рядом подземного глубиннонасосного оборудования. Внедрения частично модифицированных станков – качалок нормального ряда (с удлиненными кривошипами ) и без балансирных станков качалок. Для деревянных станков – качалок раму, стойки изготовлены из дерева. Передача энергии от двигателя к редуктору станка осуществлялось по средством плоских ремней. Редуктор представляет собой открытую одноступенчатую зубчатую передачу с литыми не обработанными зубьями. К деревянным станкам – качалкам типа и Азнефть ; СК-1100 и СК -1850 с планетарными удлинителями хода. Система уравновешивания у этих деревянных станков – качалок балансирная. Указанные нами станки – качалки имели ряд существенных недостатков: - не возможность точной сборки приводного механизма, смонтированного на деревянных брусьях, малый срок службы, низкий коэффициент полезного действия, вследствие наличия открытого редуктора с зубчатой передачей, имеющие литые зубья, опасность в пожарном отношение. Учитывая перечисленные недостатки деревянных станков – качалок завод «Бакинских рабочих» в свое время освоил и перешел на серийный выпуск металлических станков – качалок, запроектированных на базе существующих деревянных. Эти станки, как и деревянные, имеет открытый редуктор с литыми зубьями, передача энергия от электродвигателя к редуктору осуществлялось также посредством плоскоременной передачи. Уравновешивание балансирное. К металлическим станкам – качалкам с открытым редуктором относится станки – качалки типа: СК 7-1350, СК 9-1350, СК 11-1350, СК 6-1850 (нормальным) и СКБ-1850 (УСИЛЕННЫЙ). Из перечисленных станков – качалок у станка – качалки СК 7-1350 рама, стойка и балансир изготовлялись из 6 и 4 бурильных труб.  Этот станок – качалка получил наибольшее применение до появления станков-качалок с закрытым редуктором. Наличие в системе передачи открытого зубчатого редуктора с литыми необработанными зубьями являлось существенным недостатком станка – качалки СК 7-1350.Для устранения этого недостатка отечественные заводы еще до 1941г начали переходить к выпуску станков – качалок с закрытым зубчатым редуктором. Плоскоременная передача от электродвигателя к редуктору на этих станках заменена клиноременной. Она по сравнению с плоскоременной более долговечна и менее чувствительна к действию атмосферных явлении. Заводом «Бакинских рабочих» был выпущен ряд конструкций станков – качалок с закрытым редуктором. К станкам – качалкам с закрытым зубчатым редукторам относятся: СК 2-1800, СК 4-1800, СК 10-1350-İ сериям; СК 10-1350-II серия; СК 12-1850, СК 5-750, СК 8-750. Все указанные выше станки – качалки обладали несовершенной кинематикой и не отвечали многообразным условиям эксплуатации нефтяных скважин. В 1945г. на базе тщательного изучения фонда скважин специалисты – нефтяники разработали основные параметры нормального ряда станков – качалок. Нормальным рядом было предусмотрено создание семи типов станков – качалок, которым был присвоен шифр СКН. Из семи типов станков – качалок нормального ряда АзИНМАШем были разработаны конструкции и внедрены в промышленность только СКН 3, СКН 5 и СКН 7. На основе эксплуатации указанных станков – качалок нормальный ряд был в 1950г. несколько пересмотрен. В итоге было принято пять основных типов (видов) станков – качалок: СКН 2-615, СКН 3-915, СКН 5-1812, СКН 10- 2115 и СКН 10-3012. Шифр станков – качалок имеет следующее значение. Первые две буквы являются начальными буквами наименования станка- качалки. Буква «Н» указывает на принадлежность станка – качалки к нормальному ряду. Цифровое выражение, следующее непосредственно за буквами, обозначает максимальную нагрузку в точке подвеса штанг в толах. Во втором числовом выражении, следующим за тире , последние две цифры обозначает максимальное число качании в минуту, а первые одна или две цифры – наибольшую длину хода точки подвеса штанги в дециметрах. Наряду с указанными основными пятью типами станков – качалок в нормальном ряду предусмотрены два станка (СКН 2, 25-1215 и СКН 3, 75-2412), которые являются некоторым видоизменениям станков – СКН 3-915 и СКН 5 – 1812 соответственно. Основное отличие заключается в том, что, во-первых, удлинено переднее плечо балансира, без каких либо других конструктивных изменении, в результате чего увеличивается длина хода при соответствующем уменьшении максимальной нагрузке в точке подвеса штанг. Опыт эксплуатации скважин глубиннонасосным способом показал, что нормальный ряд станков – качалок типа СКН не позволял подбирать их по требуемым параметрам эксплуатации скважин. При значительном фонде глубиннонасосных скважин область применения каждого станка – качалки типа СКН зачастую оказывалось чрезмерно завышенной, что приводила к недоиспользованию мощности станка – качалки. Недостатки указанного характера, а также назревшая потребность нефтяной промышленности в мощных станках – качалках для эксплуатации скважин глубиной до 4000м. привели к необходимости пересмотра ряда станков – качалок по ГОСТ 5866-66 включает девять заводов моделей, объединяющих двадцать типоразмеров. Параметры станков – качалок выбраны с учетом эксплуатации глубиннонасосных скважин и дебитом до 500м³/сут. К ряду станков – качалок типа СК относятся типы станков – качалок: I СК I, 5-0, 42-100; I СК I-0, 6-100;2 СК 2-0, 6-250; 2 СК I, 25-0, 9-250; 3 СК3-0, 75-400; 3 СК2-I, 05-400; 4 СК3-I, 2-700; 4 СК2-I, 8-700; 5 СК6-I, 5-1600; 5 СК4-2, 1-1600; 6 СК6-2, I-2500; 6 СК4-3-2500; 7 СК12-2, 5-4000; 7 СК8-3, 5-4000; СК12-2, 5-6000;7 СК8-3, 5-6000; 7 СК12-3, 5-8000; 8 СК8-5-8000; 9 СК20-4, 2-12000; 9 СК-15-6-12000. Принятое условное обозначение станков – качалок: первая цифра обозначает номер заводов модели: СК станок – качалка; следующая цифра наибольшая допустимая нагрузка в точке подвеса штанг (ТС): далее длина хода (м) и наибольший допустимый крутящий момент на ведомом валу (Нм) Каждая модель станка – качалки кроме 7СК включает два типоразмера, из которых один является базовой конструкцией, имеющий равноплечий балансир относительно оси опоры, второй - модификации, отличающийся от базовой удлиненным передним плечом балансира и пропорциональным уменьшением нагрузки в точки подвеса штанг. На станках – качалках от 1СК до 6СК это достигается заменой головки балансира, а на остальных заменой узла балансира, в результате чего увеличивается длина хода подвеса штанг при соответствующих уменьшениях нагрузки. Станок – качалка 7СК имеет четыре типоразмера , из которых два на базе редуктора с крутящим моментом на кривошипном валу, равным 40000Н.м, два других 60000Нм. По способу уравновешивания станки – качалки подразделяются: с балансирным уравновешиванием (1СК,2СК и 3СК): с комбинированным уравновешиванием (4СК, 5СК): с кривошипным уравновешиванием (6СК, 7СК, 8СК и 9СК). В настоящее время действует новый ГОСТ на станки - качалки 5866-76. Этот стандарт распространяется на балансирные станки – качалки с грузовым уравновешиванием, выполняемые по схеме рычага первого ряда и предназначенные для индивидуального механического привода, к нефтяным скважинным насосам. Станки – качалки этого ГОСТа следует применять для работы в умеренной и холодной климатических зонах. Настоящий стандарт не распространяется на другие виды механических приводов нефтяных штанговых насосов, а также на балансирные станки – качалки с другими, кроме грузового, способами уравновешивания. Одним, из достижений нефтяной техники является разработанный в 1951г. метод бурения с одного ствола ( увеличенного диаметра ) двух или трех рядных скважин на разные глубины. При эксплуатации таких скважин скважинными насосами возникла необходимость в применении привода с резко уменьшенными габаритами. Были сконструированы несколько образцов безбалансирных станков – качалок, параметрами станков – качалок нормального ряда. Безбалансирные станки – качалки так же, как и станки нормального ряда типа СКН и СК, предназначены для индивидуального привода, штангового скважинного насоса при эксплуатации нефтяных скважин. Специалисты разработали три типа безбалансирных станков – качалок, которые прошли промышленное испытание и приняты к промышленному производству. К безбалансирным станкам – качалкам относятся следующие типы: СБМ3-1, 8-700; СБМ6-3-2500; СБМ12-5-8000. Каждый тип без балансирного станка характеризуется максимально допустимой нагрузкой в точке подвеса штанг (ТС), максимальной длиной хода (м) и максимальным крутящим моментом (Н.м.) СБМ означает: станок безбалансирный, механический. Каждый безбалансирный станок соответствует двум станка – качалкам типа СК, а именно: СБМ-1, 8-700 соответствует 4СК3-1, 2-700 и 4СК2-1, 8-700; СБМ6-3-2500 соответствует 6СК6-2, 1-2500 и 6СК4-3-2500; СБМ12-5-8000 соответствует 8СК12- 3; 5-8000 к 8СК8-5-8000. 1.2 Выбор типа проектируемой установки Тип проектируемого станка – качалки выбираем на основе сделанного нами обзора конструкции штанговых глубиннонасосных установок. Для выбора станка – качалки необходимо знать только две величины, характеризующие скважину: глубину спуска насоса и ожидаемой дебит жидкости (при этом предполагается, что погружения насоса под динамический уровень и давление в выходной линии незначительные). Рассмотрим диаграмму, построенную для базовых моделей станков – качалок, выпускавшихся по ГОСТ-5866-76. На диаграмме Адонина по горизонтальной оси отложена глубина спуска насоса , которая принято равной высоте подъема жидкости. По вертикальной оси отложена подача насоса в м³/сут. Диаграмма разделена на области применения различных станков, входящих в данный стандарт. Области ограничены сплошными ломаными линиями и различаются штриховкой. Область каждого станка – качалки состоит из полей стандартных диаметров насосов. Границы поля каждого насоса обозначены пунктиром. Верхняя граница поля каждого насоса представляет собой кривую подачи данного насоса при максимальной длине хода станка – качалки, указанного в его цифре, и максимальном числе качаний. По условию заданная глубина подвески насоса L=960 м, а подача Q=10,0 м³/сутки при принятой плотности нефти þн = 850 кг/м³. Тип станка – качалки находи непосредственно из диаграммы Адонина пересечением точек проекции дебита и глубины спуска насоса. По диаграмме для получения производительности насоса Q =10,0 м³/сутки и глубины спуска насоса L=960 м рекомендуется станок - качалка 4СК3-1, 2-700. Станок – качалка модели 4СК входит в ГОСТ 5866-76 (в замен ГОСТ 5866-66) и состоит из двух типоразмеров: 4СК3-1, 2-700 и 4СК2-1, 8-700. Первый типоразмер является базовой моделью, второй типоразмер – модификацией базовой модели и имеет увеличенную длину хода с пропорцией – полным уменьшением нагрузки в точке подвига штанг. Конструктивно – модификация от базовой модели отличаются только увеличенным передним плечом балансира. Поэтому будем приводить расчет для базовой модели, станка – качалки 4СК3-1, 2-700. Осевые параметры этого станка – качалки, принятые в соответствие с ГОСТ 5866-76 следующие. Таблица 1
|