Разработка (Усовершенствование) конструкции безбалансирного и безредукторного станка качалки для добычи нефти-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Разработка (Усовершенствование) конструкции безбалансирного и безредукторного станка качалки для добычи нефти-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Разработана конструкция безбалансирного и безредукторного станка качалки, описано его назначение, описано устройство и работа данного станка качалки. Произведены расчеты на прочность основных и наиболее нагруженных элементов разработанного станка качалки. Для всего оборудования СШНУ задействованного в эксплуатации составлен график планово-предупредительных ремонтов, произведён расчёт штата рабочих, необходимых для обслуживания оборудования и составлен план ремонтных мастерских. Разработана карта смазки, рассчитан ее расход и периодичность замены. Выявлены вредные факторы, приведены требования безопасности и пожарной безопасности. Произведено технико-экономическое обоснование внедрения новой техники, выполнены расчёты по основным пунктам расходов, затрат на внедрение новой техники и её окупаемости.

Безбалансирные станки качалки
С точки зрения экономических возможностей СШНУ могут обеспечить высокий напор в ограниченном диапазоне подач. СШНУ имеет более высокий КПД по сравнению с другими способами добычи нефти и при подаче, равной 35 м3/сут, он может достигать максимального значения (37%). Таким образом, СШНУ хорошо приспособлена для работы в условиях малого и среднего дебита скважин. Независимо от конструкций основных узлов, для всех СШНУ характерны следующие особенности: 1) значительное удаление гидравлической части насоса от механической, т.е. плунжера с цилиндром от кривошипно-шатунного механизма; 2) вертикальное расположение основных элементов установки; 3) малый поперечный (диаметральный) размер деталей, входящих в гидравлическую (подземную) часть установки.
Установки скважинных штанговых насосов широко применяются для эксплуатации скважин разных категорий на различных нефтяных месторождениях страны. Одной из основных задач проектирования эксплуатации скважин СШНУ является обоснование некоторых технологических характеристик, среди которых: дебит, забойное давление, давление на приеме насоса, глубина спуска насоса. Дебит и забойное давление зависят от принятой системы разработки, ее текущего состояния, а также от объективных ограничений, о которых говорилось выше.
Одним из недостатков балансирных станков качалок явля¬ется их большая масса. Это обусловливает необходимость со¬оружения массивного фундамента, сооружение которого доста¬точно сложно и трудоемко, особенно в районах Западной Сибири, Крайнего Севера, на морских промыслах, затапливаемых территориях, районах с заболоченными или сыпучими грунтами. Одним из способов упрощения конструкции станка-ка¬чалки, уменьшения его массы является отказ от использования балансира.
Перемещение колонны насосных штанг при безбалансирных станках-качалках обеспечивается посредством гибкого звена — нескольких канатов, соединяющих кривошипы редуктора с ка¬натной подвеской устьевого штока. Кривошипы безбалансирных станков-качалок имеют V-образную форму, обеспечивающую уравновешивание привода.
Безбалансирный станок-качалка состоит из рамы 1, стойки 2, канатных шкивов 3, кривошипов с противове¬сом 4, траверсы с шатунами 5, редуктора 6, тормоза 7, клино-ременной передачи с электродвигателем 8, подвески 9 устьевого штока. Устьевое оборудование используется то же, что и в балансирных станках-качалках. Фундамент безбалансирных станков-качалок аналогичен фундаменту балансирных СК рисунок. 1.3. Основные узлы приводов — редуктор, тормоз, канатная под¬веска, узел крепления электродвигателя, противовесы — унифицированы с балансирными станками-качалками.

Рисунок 1.3 - Безбалансирный станок-качалка
Уравновешивание безбалансирных станков-качалок—ротор¬ное, осуществляется перемещением грузов, установленных на кривошипах с одной стороны.[3]
Одной из основных тенденций развития приводов ШСНУ является увеличение длины хода точки подвеса штанг.
Для обеспечения большой длины хода штанг (до 10 м) при¬меняют (приводы с гибкой связью колонны штанг с уравновеши¬вающим грузом рисунок 1.4 Установка состоит из стальной фермы, установленной у устья скважины. На верхней площадке фермы установлен приводной двигатель с реверсивным редуктором, на выходном валу которого имеется ведущий шкив. По-лированный шток расположен у наружной грани фермы и соединен с уравновешивающим грузом, перемещающимся внутри фермы, канатами, перекинутыми через ведущий шкив. Ревер¬сивный редуктор при достижении полированным штоком край¬них положений изменяет направление вращения ведущего шкива.
При подземном ремонте скважины вся установка откатывается по рельсам в сторону и освобождает место для агрегата подземного ремонта.

Рисунок 1.4 - Безбалансирная длинноходовая установка
Вполне закономерно стремление иметь безредукторный и безбалансирный станок-качалку.
В упрощённом виде компоновочная схема безредукторного и безбалансирного СК приведена на рисунке. 1.5. Основными его элементами являются лебёдка с бицилиндроконическим барабаном, который приводится в движение двумя асинхронными двигателям 1 и 2. Барабан составной, он имеет левый 4 и правый 7 конические участки, соединенные между собою цилиндрическим участком. Равноудалено от вертикальной оси симметрии барабана и по направлению к ней на левом 5 и правом 6 участках уложены равные мерные длины каната 8 с навивкой в противоположных направлениях относительно оси вращения. Концы каната 8 прикреплены к барабану вблизи вертикальной оси сим¬метрии. Полная длина каната 8 превышает его длину, уложенную на барабан, так, что образуется петля, проходящая через блок 9.


Рисунок 1.5 - Cхема безредукторного и безбалансирного станка качалки
При вращении барабана по часо¬вой стрелке канат наматывается на левые участки барабана и сходит с правых. Длина петли каната не меняется пока канат проходит участки 5 и 6, так как длина каната сходящего с участка 6, равна длине каната укладывае¬мого на участок 5. Блок 9 и прикреп¬лённая к нему масса подвески штанг неподвижны. При переходе к коническому участку 4 на него укладывается длина каната большая длины, сходящей с участка 6 и за счет этого происходит поднятие штанг вверх.
Проведя анализ известных конструкций я в качестве прототипа для модернизации выбираю конструкцию, представленную на рисунке5. Данная конструкция обладает рядом преимуществ:
- отсутствие громоздкой конструкции балансира
- отсутствие быстроизнашивающихся деталей редуктора



1.3 Выбор и обоснование структурной схемы безбалансирного станка качалки
Взяв за основу конструкцию представленную на рисунке. 1.5 я разрабатываю структурную схему работы данной конструкции (рисунок 1.6), она состоит из Б – барабан лебедки, КЧБ – коническая часть барабана, ЦЧБ – цилиндрическая часть барабана, К – канат, ТПШ – точка подвески штанг.

Рисунок 1.6 Структурная схема безбалансирного станка качалки.
В данной структурной схеме работа безбалансирного станка качалки осуществляется следующим образом. Барабан лебедки состоит из конической части и цилиндрической. Канат на барабане уложен с навивкой в противоположных направлениях относительно оси вращения. При вращении барабана на его коническую часть наматывается больше каната, чем сматывается с его цилиндрической части. А при вращении барабана в противоположную сторону с его конической части сматывается больше каната, чем наматывается на цилиндрическую часть. За счет этого происходит подымание и опускание точки подвески штанг.