.RU

Рис. 5.33. Схема тихоходного станка-качалки с допол­нительной ременной передачей - Добыча нефти скважинными штанговыми насосами


Рис. 5.33. Схема тихоходного станка-качалки с допол­нительной ременной передачей


снижать частоту качаний балансира до 0,8—1,7 в минуту. Для этого между электродвигателем и редуктором монтируется промежуточный вал с соответственно малым и большим по диаметру шкивами. Компоновка промежуточного вала может быть вертикальной и горизонтальной (рис. 5.33). В последнем случае раму станка-качалки приходится немного наращивать на величину межосевого расстояния дополнительной ремен­ной передачи. Такой вариант применяется на станке-качалке 7СК8-3.5-4000Ш.
Конструктивное решение с дополнительной передачей отличается простотой, позволяет применять его к любому станку-качалке и допускает изготовление необходимых деталей силами добывающих предприятий. Однако рассматриваемый конструктивный вариант можно было считать удачным только относительно условий отсутствия серийных тихоходных при­водов.
Другим решением стало применение в приводе мотор-редуктора с передаточным числом l= 2,3. Если станок-качалка типа 7СК8-3,5-4000Ш имеет число качаний п = 3,8—12, то с мотор-редуктором — до 2,5. При этом для работы вместо дви­гателя мощностью в 30 кВт используется двигатель мощности 18,5 кВт.

5.24. Автоматизация скважин, оборудованных ШСНУ


Для управления работой штанговой насосной установки, контроля и защиты электрооборудования наиболее часто при­меняются блоки управления БУС-ЗМ и БУС-4 девяти моди­фикаций, станции управления СУС-01 и станции управления семейства «Омь». Станции управления типа БУС и СУС выпу­скает фирма «Нефтеавтоматика», Станции управления семей­ства «Омь» — ДУП «Омский электромеханический завод».
Станции управления обеспечивают: ручной пуск и останов­ку электродвигателя; автоматический его пуск (самозапуск), пуск и остановку по заданной программе; защитное отключение электродвигателя с задержкой в зависимости от перегрузки в установившемся режиме работы при возникновении аварийных ситуаций (обрыве фаз, обрыве ремней, обрыве штанг, перегруз­ках по току, неисправности насоса, заклинивании редуктора, повышении или понижении давления в выкидном трубопроводе на заданные уставки).
Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется тепловым реле. Выбор нагревательных элементов производится в зависимости от мощности электродвигателя.
Схема станций позволяет дистанционно управлять работой станка-качалки. Работу по заданной программе обеспечивает в БУС-ЗМ реле времени типа РВ-5М, а в СУС-01 — блок управ­ления и защиты БУЗ.
Защитное отключение происходит по следующим при­чинам: короткое замыкание, перегрузка двигателя, обрыв фаз, короткое замыкание, от внешнего датчика.
В блок управления БУС-ЗМ входят установочный автомат с электромагнитным расцепителем, трехполюсный контактор, тепловые биметаллические реле, реле времени и универсаль­ный переключатель, смонтированные в металлическом пыле- и влагонепроницаемом ящике. Снаружи ящика помещаются рукоятки переключателя и штепсельная розетка.
Конструктивно станция управления СУС-01 выполнена в виде шкафа навесного типа (рис. 5.34).

^ 18— блокировочный рычаг; 19, 20— сальники подвода управ­ляющих и силовых цепей
Станция СУС-01 в отличие от БУС-ЗМ дополнительно
обеспечивает:
• запоминание аварийного отключения станка-качалки с за­претом повторного включения без съема аварийного сигнала;
• расшифровку причины аварийного отключения станка-качалки;
• формирование сигналов состояния станка-качалки (ра­ботает, стоит), причины аварийного отключения, активной мощности в аппаратуре КН системы телемеханики;
• автоматическое управление отопителем для поддержания заданной температуры 243 К внутри станции в зимних условиях с запретом включения электродвигателя С К при температуре окружающей среды ниже 243 К.
Блок управления и защиты БУЗ состоит из устройства управления, устройства защиты, устройства питания, устрой­ства информирования токового сигнала, пропорционального активной мощности и аналогового сигнала индикатора актив­ной мощности, потребляемой электродвигателем.
Станция СУС-01 позволяет снимать ваттметрограмму и проводить телединамометрирование при помощи системы телемеханики.
Для включения приводного электродвигателя станка-качалки необходимо включить рубильник и установить ручку из указанного положения без выдержки времени в положение СТОП.
По заказу потребителя станция СУС-1 может обеспечить следующие дополнительные функции:
• энергосберегающий пуск;
• программируемое время работы и паузы;
• контроль обрыва ремней, штанг, аварийной разбаланси-ровки;
• контроль перегрева двигателя;
• катодная защита;
• стыковка с телеметрией АСУ ТП;
• регулировка частоты вращения оборотов электродвига­теля от 0,75пном до 1,00пном
• контроллер.

^ 5.25. Обслуживание скважин, оборудованных СШНУ


Контроль за работой скважины осуществляется динамометрированием, замерами дебита жидкости, устьевых давлений, динамического уровня.
Профилактический осмотр наземного оборудования осу­ществляется 1 раз в три дня. При осмотре работающего станка-качалки оператор ЦДНГ должен проверять:
- наличие вибрации и необычных шумов - визуально и на слух. Определить, какие из частей станка-качалки предполо­жительно являются их источниками. В случае необходимости остановить качалку;
- уравновешенность по показаниям амперметра. Проводится после выхода скважины на режим и после изменения режима работы скважины (уравновешенность удовлетворительная, если разность между показаниями амперметра при ходе вверх и вниз не превышает ± 10% от полусуммы двух максимальных значе­ний силы тока за цикл). Если С К работает в неуравновешенном режиме, то его останавливают и дают заявку в ПРЦЭО.
После остановки СК (головка в нижнем положении, тормоз затянут) проверяют:
- нагрев электродвигателя, редуктора (на ощупь);
- состояние резьбовых соединений (простукиванием);
- один раз в 7 дней уровень масла в редукторе (осмотром масломерного щупа);
- натяжение клиновых ремней один раз в месяц (опро­бованием). В случае необходимости ремни заменить. Не до­пускается установка новых ремней из старых. После замены ремней при отсутствии центровки электродвигателя дать заявку в ПРЦЭО;
- посадку кривошипов на тихоходном валу редуктора — визуально (кривошипы должны быть насажены до упора в проточки тихоходного вала). Шпонки должны выступать за торцы вала не более чем на 20 мм;
- крепление контргрузов к кривошипам — визуально (не должно быть смещения при работе);
- соединение кривошипа с нижней головкой шатуна — визу­ально со стороны редуктора (палец не должен проворачиваться относительно кривошипа);
- центровку — визуально. При нарушении центровки дать заявку в ПРЦЭО;
- канатную подвеску сальникового штока и устьевой саль­ник: при нижнем положении головки балансира расстояние между нижней траверсой подвески и устьевым сальником должно быть не менее 200 мм (визуально);
- состояние каната — визуально (при обрыве проволок дать заявку в ПРЦЭО);
- утечки нефти через сальник. При наличии утечек под­тянуть или заменить сальник;
- состояние крепления каната и штока в подвеске — визу­ально. Во всех случаях явных поломок сообщить мастеру.
На каждой скважине канатная подвеска должна быть обо­рудована двумя траверсами - верхней и нижней. Запрещается эксплуатировать скважину при:
- утечках через резьбовые соединения и сальниковые уплотнения;
- отсутствии или неисправности ограждения СК;
- посторонних шумах в редукторе или электродвигателе;
- неисправности станции управления;
- затянутых нижних сальниках;
- понижении уровня масла в редукторе ниже допустимой отметки;
- неуравновешенном станке-качалке;
- неплавном движении полированного штока;
- неотцентрированном СК;
- отсутствии видимого заземления корпусов электродвига­теля и станции управления;
- повышении вибрации электродвигателя.

^ 5.26. Эксплуатация скважин винтовыми штанговыми насосными установками


Еще одним видом штанговых насосных установок для до­бычи нефти являются винтовые штанговые насосные установки (ВШНУ) с поверхностным приводом. Их история начинается в 50-е годы XX века от выпускавшихся в СССР установок винтовых артезианских насосов типа ВАН для откачки воды из неглубоких (до 100 м) скважин с приводом через собранный из штанг трансмиссионный вал, вращающийся в радиальных резинометаллических опорах внутри напорного трубопровода.
ВШНУ для отбора пластовых жидкостей из глубоких не­фтяных скважин появились на нефтепромысловом рынке в начале 80-х годов в США и во Франции. В настоящее время создано большое количество типоразмеров ВШНУ с диапазо­ном подач от 0,5 до 1000 м3 /сут и давлением от 6 до 30 МПа.
Причиной достаточно широкого применения ВШНУ слу­жат их технико-экономические преимущества по сравнению с другими механизированными способами добычи нефти:
по сравнению с СШНУ:
• простота конструкции и малая масса привода;
• отсутствие необходимости в возведении фундаментов под привод установки;
• простота транспортировки, монтажа и обслуживания;
• широкий диапазон физико-химических свойств откачи­ваемых пластовых жидкостей (возможность откачки жидкостей высокой вязкости и повышенного газосодержания);
• уравновешенность привода, постоянство нагрузок, действующих на штанги, равномерность потока жидкости, снижение энергозатрат и мощности приводного двигателя, минимальное эмульгирующее воздействие на откачиваемую жидкость;
• отсутствие клапанов в скважинном насосе;
по сравнению с установкой электровинтового насоса (УЭВН):
• простота конструкции насоса (отсутствуют шарнирные соединения, пусковые муфты, радиальные и осевые подшип­ники);
• наземное расположение приводного электродвигателя, что приводит к снижению его стоимости и к отсутствию дорогостоя­щих гидрозащиты и длинного бронированного кабеля.
^ Рациональной областью применения ВШНУ являются вертикальные скважины или скважины с малыми темпами

Наземное оборудование ВШНУ устанавливается на труб­ной головке скважины и предназначено для преобразования энергии приводного двигателя в механическую энергию вра­щающейся колонны штанг.
Наземное оборудование состоит из:
— тройника для отвода пластовой жидкости;
— приводной головки;
— рамы для крепления приводного двигателя;
— трансмиссии;
— приводного двигателя с устройством управления;
— устройства для зажима (подвески) полированного што­ка.
^ Приводная головка предназначена для передачи крутяще­го момента колонне штанг, восприятия осевых нагрузок от веса штанг и гидравлической силы в рабочих органах насоса, уплотнения устья скважины. Для уплотнения вращающегося приводного вала или полированного штока служит одинарное или сдвоенное сальниковое устройство с использованием уплотнительных колец или мягкой набивки.
В отдельных компоновках ВШНУ для удобства обслужи­вания установки под приводной головкой устанавливается дополнительный сальник или плашечный превентор. Первый служит для замены основного сальника без остановки насо­са, что особенно актуально в зимних условиях эксплуатации ВШНУ, второй — для герметизации устья скважины при ре­монте поверхностного оборудования.
Скважинное оборудование ВШНУ состоит из колонны НКТ, в нижней части которой устанавливается статор насоса, и вращающаяся в центраторах колонна штанг, нижний конец которой соединен с ротором насоса.
Компоновка низа колонны НКТ в зависимости от условий эксплуатации скважины может включать следующие элементы: фильтр; газовый и песочный сепараторы; динамический якорь (анкер); центратор или фонарь статора; обратный и циркуля­ционный клапаны; упорный палец насоса.
Динамический якорь, устанавливаемый ниже статора, фиксирует НКТ относительно эксплуатационной колонны в радиальном направлении, допуская при этом их вертикальное перемещение. Включение в скважинное оборудование ВШНУ якоря обусловлено тем, что при правом (по часовой стрелке) вращении штанговой колонны реактивный момент, возникаю­щий на корпусе статора насоса, работает на отворот резьб статора и НКТ.
Упорный палец в насосе служит для правильной подгонки длины колонны штанг при монтаже винтового насоса. Штан­говые невращающиеся центраторы, выполняющие функцию про­межуточных радиальных опор.
При работе установки ВШН поднимаемая пластовая жид­кость движется в кольцевом зазоре между колоннами НКТ и штанг и далее через боковой отвод тройника поступает в про­мысловый коллектор.
В ВШНУ наибольшее распространение получили НКТ и насосные штанги диаметром соответственно 73 и 22 мм.

^ 5.27. Скважинные гидроштанговые насосные установки


Гидроштанговая насосная установка — это объемный гидропривод скважинного прямодействующего возвратно-поступательного плунжерного или поршневого насоса. Ра­бочий ход плунжерной группы выполняется под действием избыточного давления в гидроштанге, а возвратный ход — ги­дравлическим, механическим — грузовым, пневматическим и комбинированным способами.
Простота принципиальных схем скважинных плунжерных и поршневых насосов с передачей энергии к поршню гидродви­гателя посредством так называемой «гидравлической штанги» давно привлекает внимание конструкторов и изобретателей. Понятие «гидроштанга» подразумевает по аналогии со штанго­вой колонной СШНУ циклическую передачу энергии сжатием жидкости в колонне НКТ и в кольцевом пространстве. Столб жидкости выполняет роль штанговой колонны, но не стальной, а гидравлической.
Поверхностное оборудование УГШН включает в себя си­ловые насосы, золотники распределители, блоки разделителей жидкости и другое оборудование.
Рассмотрим компоновку оборудования на примере одной из схем разработанной в ГАНГ им. И. М. Губкина группой ученых и конструкторов под руководством Чичерова Л. Г.
Схема установки (рис. 5.36) гидроштангового насоса со­стоит из блоков поверхностного и скважинного оборудования, соединенных линиями коммуникаций. В комплект скважинного оборудования входят два ряда насосно-компрессорных труб, расположенных концентрично.

Рис. 5.36. Схема установки гидроштангового насоса УГШН-5-15-1000 разработки ГАНГ им. И. М. Губкина


1

всасывающий клапан; 2 — цилиндр насосный; 3 — нагне­тательный клапан; 4 — плунжер насоса; 5 — цилиндр двига­тельный; 6 — плунжер; 7 — насосно-компрессорные трубы; 8
— гидроштанга труб; 9 — насос компенсации утечек; 10 — раз­делитель вода — масло; 11 — разделитель нефть — масло; 12
— клапан-отсекатель; 13 и 20— реле давления; 14 — золотник-распределитель; 15 — пневмоаккумулятор; 16— силовой насос; 17— емкость с маслом; 18— перепускной клапан; 19— регулятор потока
Скважинный насосный агрегат состоит из двух обычных штанговых насосов разных диаметров, соединенных между со­бой. В нижней части цилиндра насоса 5 имеются окна для про­хода жидкости. Плунжеры 4 и 6 насосов 2 и 5 жестко соединены полым штоком. Верхний насос 5 с плунжером 6 представляет собой двигательную часть гидроштангового насоса, а нижний насос 2 с плунжером 4, всасывающим 1 и нагнетательным 3 клапанами представляет собой собственно насос для отбора нефти из скважины.
Устье скважины оборудуется специальной арматурой или стандартным устьевым сальником СУС-42 и соединяется ли­ниями коммуникаций с блоком разделителей 10 и 11 жидких фаз и с клапаном-отсекателем 12.
В поверхностное оборудование входят два блока — силовой насосный и блок разделителей.
Силовой насосный блок состоит из насоса ^ 16 с приводом, масляного бака 17, предохранительного клапана 18, регулято­ра потока 19, пневмокомпенсатора 15, электроуправляемого золотника-распределителя 14, реле давления.
Блок разделителей 10 и 11 состоит из двух шаровых со­судов, верхняя и нижняя полость каждого из них разделена нефтемаслостойкой эластичной резиновой диафрагмой. Диа­фрагма предотвращает проникновение жидкости из одной по­лости в другую. В верхней полости разделителя 11 находится откачиваемая нефть, а в разделителе 10 находится техническая вода. В нижних полостях обоих разделителей находится масло, как впрочем и во всем поверхностном оборудовании, которое работает в масляной среде, поступающей из бака 17.
Установка гидроштангового насоса работает следующим образом. Поверхностный силовой насос 16 отбирает масло из приемного бака и подает по нагнетательной линии к золотнику-распределителю.
В это время золотник находится в крайнем правом поло­жении, т.е. поток масла проходит по диагональным каналам золотника. При этом масло поступает в нижнюю полость разде­лителя 10, давление передается через эластичную диафрагму на гидроштангу в колонне труб 7 и на подплунжерную часть плунжера 6. По достижении давления, необходимого для хода плунжерной группы вверх, начинается движение плунжерной группы и вытеснение нефти из цилиндров насоса в гидроштангу, затем через открытый клапан-отсекатель в промысловую систему сбора нефти. Клапан-отсекатель 12 гидроуправляемый, работает от действия давления масла в магистрали гидрокоммуникаций насосного блока и отзывается только при ходе плунжерной группы вверх.
При ходе плунжерной группы вверх некоторая, часть масла вытесняется из разделителя 17 через золотник в приемный масляный бак. Кроме того, при ходе плунжерной группы вверх происходит всасывание или заполнение нефтью из скважины полости нижнего насосного цилиндра 2 через открытый всасы­вающий клапан 7.
По достижении плунжерной группой крайнего верхнего положения происходит торможение и остановка, при этом в поверхностной системе возрастает давление. На повыше­ние давления реагирует предварительно настроенное реле давления 20, которое переключает золотник-распределитель в крайнее левое положение. Масло поступает по прямым каналам золотника в нижнюю полость разделителя 17, затем давление передается через диафрагму на гидроштангу труб 8. Клапан-отсекатель в это время закрыт. Плунжерная группа движется вниз, происходит переток нефти через открытый клапан из нижнего цилиндра в верхний. Из межплунжерной полости техническая вода вытесняется через окна в цилиндре по насосно-компрессорным трубам на поверхность в раздели­тель 10. Масло из разделителя вытесняется через золотник в масляный бак. По достижении плунжерной группой крайнего нижнего положения происходит торможение, остановка, в гидросистеме возрастает давление, срабатывает реле давления 13 и переключает золотник в предыдущее положение.
Таким образом, весь процесс возвратно-поступательного движения плунжерной группы периодически повторяется.
Основное преимущество данной схемы заключается в том, что установка позволяет плавно изменять подачу скважинного насоса путем регулирования подачи рабочей жидкости регулятором потока. Кроме того, имеется возможность подачи в скважину химических реагентов для борьбы с отложениями солей и парафина.
Поверхностное силовое насосное оборудование расположе­но в блок-боксе, имеет небольшие размеры и массу, не требует сооружения специального фундамента, что дает возможность достигать высокой транспортабельности и удобства монтажа оборудования.
При конструировании гидроштанговых установок необхо­димо подбирать диаметры плунжеров скважинного агрегата в соотношении, соответствующем указанному интервалу.
Одной из задач исследования энергетических показателей установки было определение оптимальной подачи рабочей жидкости поверхностным силовым насосом. Для этого была выполнена серия оптимизационных расчетов гидродинами­ческих и энергетических параметров при различных значе­ниях подачи поверхностного насоса. Было установлено, что наибольший коэффициент полезного действия скважинного оборудования достигается при подаче насоса в интервале от 0,9 до 1,22 л/с.
Одной из перспективных областей применения гидрош­танговых установок является опробование скважин, где первоочередную роль приобретают такие факторы, как вы­сокая монтажеспособность, транспортабельность, плавное в широких пределах регулирование рабочих параметров установки.
При добыче высоковязкой битумной нефти гидроштанго­вые установки имеют следующие преимущества по сравнению с другими видами оборудования:
• обеспечивается движение плунжера скважинного на­соса в двух .направлениях, что достигается созданием избыточ­ного давления наземным насосом у плунжера скважинного агрегата;
• при работе в скважинах с возможными парогазожидкостными проявлениями глубинный агрегат не препятствует фонтанированию через скважинный насос;
• оборудование устья скважины собирается из узлов фонтанной арматуры и обеспечивает надежность при вы­бросах;
• при добыче вязкой нефтяной массы в насосно-компрессорных трубах возможно создание жидкостного под­слоя, обеспечивающего движение жидкости с незначительным гидродинамическим трением;
• простота конструкции, монтаж скважинного агрегата осуществляется из стандартных узлов и деталей скважинных вставных и невставных насосов, наземное оборудование
имеет небольшую массу и собирается из серийно выпускаемых узлов гидроаппаратуры;
• обеспечивается возможность плавного выхода на режим работы скважины с вязкопластичной нефтью путем регулирования скорости движения плунжера.
Гидроштанговая установка позволяет эксплуатировать скважины малых и средних дебитов со значительной кривизной ствола, где применение штанговых насосов и ЭЦН практически невозможно.

Контрольные вопросы:


1. Основные элементы СШНУ.
2. Как проводится подбор скважинного штангового насо­са?
3. Характеристика насосных штанг.
4. Какие нагрузки действуют на станок-качалку?
5. Какие факторы влияют на подачу СШНУ?
6. Как проводится борьба с газом при эксплуатации СШНУ?
7. Как проводится борьба с песком при эксплуатации СШНУ?
8. Методы борьбы с отложениями парафина при эксплуа­тации СШНУ.
9. Какие приспособления применяют при эксплуатации на­клонных и искривленных скважин?
10. Что можно определить с помощью динамограмм?
11. Как проводится исследование скважин с СШНУ?
12. Как правильно определить уравновешивание станка-качалки?
13. Как проводится обслуживание скважин с СШНУ?
14. Область применения, преимущества и недостатки вин­товых штанговых насосных установок.
15. Какие функции выполняет система автоматизации СШНУ? 2010-07-19 18:44 Читать похожую статью
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • © Помощь студентам
    Образовательные документы для студентов.