УСТАНОВКА ШТАНГОВАЯ СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ. Дипломный проект-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

УСТАНОВКА ШТАНГОВАЯ СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ.

2.1 Назначение установки.

Установки штанговые скважинные насосные (ШСНУ) предназначены для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин. Они применяются для добычи нефти на поздней стадии эксплуатации нефтяных месторождений. Рациональная область применения ШСНУ по подаче составляет до 100…120 м3/сут, а по глубине подвеса насоса до 1500...1800 м. В отдельных случаях ШСНУ используют с подвесками насосов до 3500 м, а в неглубоких скважинах-с дебитами до 200…300 м3/сут.
Широкое распространение ШСНУ обусловлено прежде всего применением скважинного насоса объёмного типа, что обеспечивает:
1) отбор пластовой жидкости в объёме от долей до сотен кубических метров в сутки при приемлемых энергетических затратах;
2) Простоту обслуживания и ремонта в промысловых условиях;
3) Малое влияние (по сравнению с другими способами) на работу установки физико-химических свойств жидкости.


2.2.Описание конструкции отдельных узлов.

Сборка балансира.
Балансир обычных СК состоит из следующих узлов: головки балансира, опоры и узла балансирных противовесов (там где они имеются).
Балансир.
Балансиры современных СК конструктивно выполняются одноблочными из профильного проката двутаврового сечения, одноблочными равнопрочной конструкции. В современном нефтепромысловом машиностроении так у нас, так и за рубежом применятся балансиры одноблочной конструкции двутаврового сечения. Такой способ изготовление балансира является самым экономичным, так как используется заготовка. Основываясь на вышеприведенном, ориентировочно принимаем для нашего привода балансир однобалочной конструкции двутаврового сечения, окончательное уточнением выбранной конструкции балансира произведем тоже соответствующим расчетом.
Головка балансира.
Все СК с двуплечим так и одноплечим балансиром бывает шарнирной или дуговой (конструкции) головками. При дуговой головки сальниковый шток соединяется с ней при помощи жесткого или гибкого звена, при шарнирной головке не обеспечивает вертикальное движение сальникового штока во время работы СК и не совпадает с осью скважины.
Постольку дуговые головки с гибким звеном более надежно обеспечивают строги прямолинейные движение точки подвеса штанг современные СК снабжены дуговыми головками, их выполняют откидными и поворотными. Основным недостатком откидных головок является то что, откидывание их сопровождается ударам и небезопасностью для персонала. Поэтому все современные отечественные СК имеют поворотные головки, свободные от недостатков откидных головок.
При эксплуатации СК с поворотной конструкции головки балансира показала, что наблюдается случи когда при выводе штанговой глубинной насосной установки в ремонт, невозможно повернуть головку балансира. Данное обстоятельство обусловлено тем, что в результате длительной эксплуатации СК на ее узлы, в частности на узел соединение головки с балансиром действуют атмосферные осадки, вызывающие коррозию. Детали палец и втулки под действием коррозии слипаются, делая соединения не поворотными. В этом случае проходится отводить головку при помощи трактора-тягача. Такие способы приводят к поломкам. В целях устранения данного явления на проектируемом СК осуществляем следующею модернизацию узла соединение головки с балансиром.
1.Предусматривают смазку узла поворота, для чего во втулках производят сверление и устанавливают пресмасленки. В последствие нагнетается масло, заполняет зазор между пальцем и втулкой и предохраняет от коррозии.
2.Предусматривают устройство для отвода головки, конструкция которого действует следующим образом: натянув трещоточный ключ на головку резьбы, рабочий поворачивает ключ, поворачивая тем самым резьбу и устройства, которая ввинчивается в стержень заставляя его вмести с приваренной тягой перемешается головку балансира вокруг оси, возврат головки производится в обратном направлении.
Опора балансира.
Опора связывает балансир шарнирно со стойкой СК и является наиболее нагруженным узлом. Узел опоры балансира состоит из седла, на который устанавливается балансир, и оси подшипника. Опоры балансира изготовляют на подшипниках скольжения или на подшипниках качения. В отечественных СК опоры всех узлов, в том числе и опоры балансира, выполняются только на подшипниках качения. Опоры балансира СК зарубежных фирм бывают как на подшипниках качения, так и на подшипниках скольжения. Опоры балансира на подшипниках скольжения преимущественно относится к СК старой конструкции. При работе СК балансир совершает качающие движения в пределах 40о-60о вокруг оси, причем нагрузки на опору и подшипники достаточно велики. В таких условиях смазка подшипниках скольжения выдавливается и происходит интенсивный износ подшипника. По этому на отечественных станках, опоры балансира конструируются на подшипниках качения с целью унификации опоры балансира для проектирующего индивидуального привода применяем нормализованную опору балансира СК предусмотренную ГОСТ 5866-66, следующей конструкции. Балансир станка установлен на одной грани средней части оси балансира, имеющий квадратное сечение, между нежней полкой балансира и гранью оси устанавливается подушка, представляющая собой кусок полосовой стали. Балансир с подушкой крепится на ось при помощи двух конусов. Ось балансира покоится на двух подшипниках качения. Каждый подшипник вмонтирован в чугунный стандартный корпус. Последний при помощи болтов крепится к верхней полки стойки, имеющие овальные отверстия под болты. Корпус подшипника при помощи двух опорных болтов фиксируется в определенном положении. Такое крепление корпусов подшипников опоры позволяет перемещать балансир в продольном направлении, и тем самым регулировать положение точки подвеса штанг по центру скважины. При проектирование привода ориентируемся на роторное уравновешивание, по этому узел балансирных противовесов не принимаем.
Сборка шатунов.
В СК шатун является звеном преобразующего механизма, одним концом шарнирно соединяется с кривошипом, а другим шарнирно с траверсой балансира. Станки бывают с одинарным и со сдвоенным шатунно-кривошипным механизмом. Сдвоенный шатунно-шатунный механизм – это параллельно-работающие два кривошипа с шатунами, находящиеся в кинематической связью с телом балансира при помощи шатунов. СК со сдвоенным кривошипно-шатунным механизмом более устойчивы, поэтому эта схема нашла широкое применение. Соединение шатунов с траверсой на практике встречается в 2-х вариантах жесткое или жесткая траверса и шарнирное или шарнирная траверса. Преимущество жесткой траверсы перед шарнирной, является упрощенная конструкция обвязки шатунов. Высокая точность сборки шатунов и кривошипа, является ее недостатком. Поэтому, в современных СК отечественного производства жесткое соединение шатунов не применяется. Различают два вида установки шарнирной траверсы относительно балансира: снизу и сверху. Встречаются так же установки по средней линии балансира. В большинстве случаев принимаем установку траверсы снизу балансира, как наиболее технологическая и уменьшающая длину шатунов.
Шатуны.
Шатуны СК со сдвоенным кривошипно-шатунным механизмом с шарнирной траверсой выполняют либо из профильного стального проката, либо из стальной трубной заготовки. Верхняя и нижняя головка шатунная в современных СК привариваются к стержню шатуна. На основание выше изложенного, для проектирующего привода из сдвоенного кривошипно-шатунного механизма с шарнирной траверсой устанавливаемой снизу балансира на оси с подшипниками качения. Шатуны из трубной заготовки.
Верхняя головка шатуна.
Для проектируемого привода применяется типовое шарнирное соединение. Палец предназначен для шарнирного соединения нижней головки шатуна с кривошипом. В собранном виде палец кривошипа состоит из головки с подшипником и самого пальца с устройством крепления его к кривошипом. Головка пальца с подшипником шарнирно соединяются с корпусом нижней головки шатуна, а сам палец, соединяется с кривошипом. Применяются подшипники скольжения или качения. Т.к. более надежны сферические роликоподшипники, применяют их. Рассматривая узлы крепления пальца к кривошипу, нужно отметить, что в основном во всех СК палец кривошипа соединятся при помощи конической посадки. Наиболее надежным в работе и простым в изготовлении, зарекомендовал себя двух конусное соединение кольца с кривошипом, где отверстие в кривошипе имеет двухсторонний конус. В одно отверстие вдето конусная часть пальца: в другое втулка с конической наружной поверхностью. При помощи одной гайки дополнительной втулки палец надежно крепится к телу кривошипа. Данное соединение принимаем для конструктивного привода.
Кривошипы.
В механических приводах кривошип является ведущим звеном преобразующего механизма. Кроме этого кривошип используется: 1.Для регулирования длины хода точки подвеса штанг, путем изменения длины радиуса кривошипа. 2.Для кривошипного уравновешивания кривошипы бывают с постоянным противовесом не позволяющий регулировать уравновешивать момент, со ступенчатым регулированием. В нашем случи применял кривошип со ступенчатым регулированием как наиболее прогрессивным и позволяющий повысить К.П.Д. и другие технико-экономические показатели привода. Кривошип изготавливается из чугунного литья. По конструктивным данным их разбивают на прямолинейные и фигурные. Прямолинейной конструкции является наиболее распространенные и применяются в СК, когда угол между кривошипом и плечом уравновешивающего момента равен 0. В соответствие с изложенным для проектируемого привода принимаем прямолинейный кривошип с плавным регулированием уравновешивающего момента.
Трансмиссия привода.
Трансмиссия обычных СК является совокупность деталей и механизмов, передающих вращательное движения вала двигателя и кривошипному валу преобразующего механизма. При помощи трансмиссии в механических приводах штанговых насосах число оборота вала первичного двигателя уменьшается до числа двойных ходов точки подвеса штанг. При этом при передаваемой мощности двигателя N крутящий момент ведомого вала трансмиссии M=N/n по сравнению с крутящим моментом двигателя Mдв.=N/nдв. , увеличивается пропорционально отношению числа оборотов.
M=nдв./n*Mдв.
Из многочисленных кинематических схем и конструктивных вариантов трансмиссией обычных станков, в настоящие время применяют наиболее эффективный и работоспособный вид трансмиссии - клиноременную передача в сочетание с редуктором, электродвигателем и быстросъемными шкивами.
Быстросъемные шкивы.
Изменение число ходов точки подвеса штанг, установим имеющий в качестве привода СК с ременной передачей производится изменение диаметра ведущего шкива, насаженного на вал первичного двигателя. Эти шкивы смены для все СК быстросъемные шкивы обычно делают из чугуна. Данную конструкцию применяем на проектируемом приводе.


Поворотные салазки двигателя.
Для смены ремней и шкивов, а также для поддержание оптимального натяжения ремней в станках применяют поворотные салазки, которые состоят из рамы, которая шарнирно крепится в трех точках к задней части рымы станка. На раме при помощи хомутов установлены пару коротких салазок, на которые крепится электродвигатель. Передней опорой служит ходовой винт, соединенной с рамой при помощи шарнира и стопорной гайки. Поворот рамы по вертикальной плоскости вокруг горизонтальных осей задних шарнирных опор достигается вращением винтов. При этом изменяется расстояние между осями, ведущего и ведомого вала.
Узел траверсы и тормоза.
В СК тормоз во время работы не применяется, используется при выключении двигателя при остановки преобразующего механизма в нужном положении. На станках имеет применение открытые управляемые колодочные и ленточные тормоза. Тормозной шкив тормоза устанавливается на одном конусе ведущего вала редуктора. Самый простой и надежный установка с учетом того, что на другом конусе насажен ведомый шкив клино-ременной передачи. Очень распространены двух колодочные тормоза. При помощи стягивающего устройства колодки обжимают тормозной шкив. Стяжное устройство состоит: из ходового винта с правой и левой резьбой и двух гаек, укрепленных на подвижных концах колодок. Винт крепится к редуктору вилкой, которая удерживает его от осевого смещения. Рукоятка тормоза вынесена за конец рамы и электродвигателя. Данную конструкцию применяют для конструктивного привода.

Редуктор.
На большинстве отечественных индивидуальных приводах устанавливается редуктор типа. Ц2НЩ-450. Редуктор двухступенчатый, с цилиндрической шевронной зубчатой передачей зацепления. Быстро ходовая ступень - раздвоенный шеврон, тихоходная ступень - шевронная с канавкой. Ведущий и промежуточные валы установлены роликоподшипниках , радиальных и короткими цилиндрическими роликами, однорядными; ведомый вал – роликоподшипниках сферических двухрядных. На концах ведущего вала насажены ведомый шкив клиноременной передачи и шкив тормоза. На оба конца ведомого вала насажены кривошипы. Смазки опор промежуточного и ведомого валов – принудительна, быстроходная – картерная. Данный тип двухступенчатого редуктора приемлем на проектируемом приводе.