Режим
откачки – режим работы насосного
оборудования, определяемый сочетанием
диаметра насоса, длины хода плунжера и
числом качаний, т.е. параметрами, которые
можно изменять.
В зависимости от
некоторых технологических характеристик
работы СШНУ различают статический и
динамический режим ее работы.
Для статических
режимов работы установки динамические
составляющие в общей нагрузке, действующей
на колонну штанг, являются небольшими
и не оказывают значительного влияния
на работу всей системы.
Критерием оценки
режима работы установки является
параметр динамического подобия,
называемый параметром Коши
Где w
— угловая скорость вращения кривошипа,
1/с;
Н — длина
колонны штанг (глубина спуска насоса),
м;
а — скорость
звука в колонне штанг, м/с.
Скорость звука
зависит от конструкции штанговой колонны
и может быть принята:
для одноразмерной
колонны а = 4600 м/с;
для двухразмерной
колонны а = 4900 м/с;
а для трехразмерной
— 5300 м/с.
Параметр Коши
можно использовать для разделения
режимов работы установки на статические
и динамические.
Выражая угловую
скорость вращения кривошипа w
через число качаний
где п — число
качаний, 1/мин, параметр Коши запишем в
виде:
Если φф < φгр
, где φгр — граничная величина
параметра Коши, то режим работы установки
статический; если же φф > φгр ,
то режим работы установки динамический
(φ ф— фактический параметр Коши
для рассматриваемого режима работы
установки).
Как показывают
расчеты, для наиболее распространенных
условий работы штанговых установок при
эксплуатации скважин граничная величина
параметра Коши может быть ориентировочно
принята равной φ = 0,4.
В
качестве основы для подбора скважинных
штанговых насосных установок часто
используется универсальная методика
подбора скважинных насосных установок.
Классификация
режимов откачки:
1.
Нормальные режимы, хар-ые наибольшей
длиной хода (для данного станка-качалки)
и наименьшим диаметром насоса (дл хода
1,8-3 м число качаний 2-4 к/мин)
2.
Режим длинноходный: наибольшая длина
хода и диаметр насоса больше, а число
качаний меньше, чем при нормальном
режиме. (3,5 м дл хода и 6-8 к/мин)
3.
режим короткоходный (длина хода 0,9-1,2 м
число качаний 6-10 к/мин)
4.
Быстроходные режимы: частота качаний
больше, а длина хода меньше, чем при
нормальном режиме (дл хода 1,2-2 м, число
качаний 10,15 к/мин)
5.
Тихоходный режим (дл хода 1,8-3 м, число
качаний 2-4 к/мин)
Согласно
Мищенко режимы работы ШСНУ можно
разделить на статические и динамические.
При статических режимах динамические
нагрузки (инерционные, вибрационные)
на насосную установку не оказывают
существенного влияния. При динамических
режимах оказывают – и чем интенсивнее
тем выше износ оборудования и риск
аварии, поэтому данный режим нежелателен.
Критерием для разделения статических
и динамических режимов является фактор
динамичности: отношение инерционного
ускорения (определяется из расчетов) к
g.
Если меньше 0,5, то статический, если
больше то динамический, равен 1 –
критический. Число качаний соответствующих
критическому режиму определяется через
формулу (S
– длинна хода полированного штока, r
– радиус кривошипа, l
– длинна шатуна)
Динамические
режимы соответствуют быстроходным
режимам.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Число — качание — станка-качалка
Cтраница 1
Число качаний станка-качалки изменяется сменой шкива на валу электродвигателя. Для этих целей на промыслах для каждого типа станков-качалок должен быть набор стандартных быстросменных шкивов.
[1]
Изменение числа качаний станка-качалки в соответствии с требованием технологического режима эксплуатации скважин осуществляется сменой шкива на электродвигателе. Для этой цели станки-качалки каждого типа имеют свой комплект стандартных сменных шкивов.
[3]
В таких случаях для проведения исследования в скважину спускают насос наименьшего диаметра и до минимума снижают число качаний станка-качалки.
[4]
Необходимо иметь ввиду, что динамические нагрузки, вызывающие искажение формы динамограммы, возрастают с увеличением числа качаний станка-качалки, длины хода сальникового штока и глубины подвески насоса. В зависимости от этих условий по характеру очертания динамограммы могут быть параллелограммного типа и непараллелограммного или динамического. Так как современные станки-качалки позволяют устанавливать минимальное число качаний п 5, то при глубине L 2000 м при этих числах качаний можно получить параллелограммную динамограмму.
[5]
Необходимо иметь в виду, что динамические нагрузки, вызывающие искажение формы динамограммы, возрастают с увеличением числа качаний станка-качалки, длины хода полированного штока и глубины подвески насоса.
[6]
Длительная работа скважины в оптимальном режиме может быть обеспечена, если по мере износа насоса будет соответственно увеличиваться число качаний станка-качалки.
[7]
Следовательно, определение площади плунжерной динамограшы по кривой РПлМ позволит повысить точность определения отепани заполнения насоса жидкостью вне зависимости от глубины опу ска насоса и числа качаний станка-качалки. Посла определения значений усилия на плуияаре насоса устанавливается степень заполнения насоса жидкостью по площади плунжерной дииамогрэмш.
[8]
Увеличение межремонтного периода скважины позволяет снизить среднюю за год величину забойного давления и тем самым увеличить общее количество нефти, отбираемой из скважины в расчете на год. Увеличение числа качаний станка-качалки или длины хода плунжера также является мероприятием повышения производительности скважины за счет снижения забойного давления.
[9]
Компрессоры ПК5 — 350 устанавливают непосредственно на станках-качалках, причем качающуюся опору цилиндра крепят к раме станка-качалки, а поршневый шток подвешивают к балансиру. Таким образом, число ходов поршня равняется числу качаний станка-качалки. Цилиндр компрессора гибким шлангом присоединяют к затрубному пространству скважины.
[10]
Во-вторых, по мере износа насоса дебит скважины уменьшается, все больше отклоняясь от оптимального. Может быть обеспечена длительная работа скважины в оптимальном режиме, если по мере износа насоса будет увеличиваться число качаний станка-качалки.
[11]
Во-вторых, с течением времени, по мере использования насоса, производительность скважины начинает уменьшаться, все больше отклоняясь от оптимальной. Длительная работа скважины в оптимальном режиме может быть обеспечена, если по мере износа насоса будет соответственно увеличиваться число качаний станка-качалки. В настоящее время скважину останавливают и насос извлекают из нее для ремонта при уменьшении коэффициента подачи насоса в 2 раза против начального значения. При регулируемом электроприводе возможно увеличение межремонтного периода работы насоса и сокращение времени простоев скважины, обусловленных необходимостью смены насоса.
[12]
Во-вторых, с течением времени по мере использования насоса производительность скважины начинает уменьшаться, все больше отклоняясь от оптимальной. Длительная работа скважины в оптимальном режиме может быть обеспечена, если по мере износа насоса будет соответственно увеличиваться число качаний станка-качалки.
[14]
Дальнейшие исследования показали возиокность повышения точности контроля работы глубиннонасосной установки в рапше периодической сткачки, что осуществляется путем определения площади плунжерной дкна / шграиыы, свободной от влиплия динамических нагрузок и более точно характеризующей степень заполнения насоса жидкостью. Белое точное определение коэффициента заполнения насоса жидкостью осуществляется путам измерения интегрального параметра-площади плунжерной динаиограммы, на зависящей от искажающего влияния глубины спуска насоса и числа качаний станка-качалки и наиболее полло характеризующей степень заполнения насоса жидкостью. Это позволяет более точно определять момент отключения электродвигателя станкз-качалки.
[15]
Страницы:
1
2
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Институт дополнительного профессионального образования
Исламов М.К.
Скважинная добыча нефти
Электронный учебно-методический мультимедиа-комплекс
2-ое издание, переработаннное
5.4 Устройство
и принцип работы штанговой насосной установки
Установка состоит (рис. 5.3)
из поршневого насоса 2, станка-качалки 15, Колонны штанг 4, соединяющих
плунжер (поршень) с качалкой, и колонны труб 5 (НКТ), по которым откачиваемая
жидкость поднимается на поверхность. Электродвигатель 14 служит для
привода во вращение кривошипа 12, установленного на оси редуктора 13,
и далее с помощью шатуна 11, балансира 10 создает
вертикальное возвратно-поступательное движение колонны штанг 4, подвешенных
на головке балансира посредством канатной подвески 9.
Принцип работы ШСНУ.
При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 3 закрывается,
жидкость над плунжером поднимается на длину его хода и через тройник 6 попадает
в сборную сеть. Всасывающий клапан 1 насоса открывается, и жидкость из
скважины попадает в цилиндр насоса.
При движении плунжера и
штанг вниз клапан 1 закрывается,
воздействие столба жидкости передается на трубы. В этом случае нагнетательный
клапан 3 открывается и продукция скважины перетекает в пространство над
плунжером. Далее начинается новый цикл хода плунжера вверх.
Сальник 7 предусмотрен для
герметизации устьевой арматуры при возвратно-поступательном движении
полированного штока 8, соединяющего штанги с канатной подвеской 9.
Станок-качалка уравновешен балансирным 16 и роторным 17 грузами,
сглаживающими неравномерность нагрузки станка.
Если не происходит утечек
газа и жидкости, то, очевидно, теоретическая суточная подача насоса QT при равенстве длин хода плунжера и
полированного штока равна суммарному объему, описываемому плунжером при ходе
вверх:
где F—площадь плунжера; S—длина хода
полированного штока; п—число качаний (ходов) в минуту; 1440—число минут
в сутках.
Фактически подача насоса Q всегда меньше, так как:
1) длины хода плунжера и полированного
штока не одинаковы (Это связано с деформацией (растяжением и сокращением) штанг
и труб в процессе работы насоса
2) происходят утечки
жидкости через зазор между плунжером и цилиндром насоса,
3) возможны пропуски
нефти и газа в резьбовых соединениях труб,
4) в цилиндр всасывается
газ вместе с жидкостью, т. е.
Рис. 5.3 — Схема
глубинно-насосной установки
Где a = Q/Qт— коэффициент подачи насоса (обычно а
изменяется от 0 до 1).
Пределы изменения основных параметров
работы ШСНУ :
—
Подача насосов— от
нескольких сот до 5—6 м3/сут,
—
диаметр плунжера от 28
до 120 мм,
—
длина хода
полированного штока — от 0,3 до 6 м,
—
число ходов—от 1 до 15
в 1 мин.
—
a< 0,7—0,8 в промысловых условиях при
нормальной работе насоса если
даже утечки жидкости незначительны. Это объясняется тем, что:
1)
в насос вместе с
жидкостью всасывается и газ
2)
длина хода плунжера не
соответствует ходу полированного штока.
— Отношение объема жидкости Vж, фактически поступившей под плунжер, к объему V, описываемому плунжером, при ходе его вверх называется коэффициентом
наполнения насоса (b =Vж /V).
Если в жидкости содержится
большое количество газа (в насос поступает в основном газ), то коэффициент
подачи а насоса будет низким вследствие малой величины коэффициента наполнения bн. Для увеличения коэффициента подачи:
1)
повышают давление на
приеме насоса, погружая его в область с меньшим содержанием свободного газа под
динамический уровень,
2)
устанавливают
газосепараторы (газовые якоря) на приеме насоса, отделяющие газ от жидкости и
направляющие его в затрубное (кольцевое) пространство,
3)
увеличивают длину хода
плунжера.
Оборудование штанговых насосных установок
Основные элементы наземного и внутрискважинного оборудования
ШСНУ:
1)
станок-качалка;
2)
насос;
3)
штанги;
4)
насосно-компрессорные
трубы (НКТ);
5)
оборудование устья и
канатная подвеска.
— Станки-качалки—механизмы, преобразовывающие вращательные
движения вала электродвигателя в возвратно-поступательное движение штанг с
плунжером и воспринимающие нагрузки в процессе откачки жидкости.
Станки-качалки отличаются:
—
по грузоподъемности,
—
по конструкции
привода,
—
типу уравновешивания
(роторное или балансирное),
—
диапазону длин хода
штока и числу качаний.
В табл. 5.1 приведены
характеристики некоторых балансирных станков-качалок.
Таблица 5.1 — Характеристика
отечественных станков-качалок
Шифр станка-качалки |
Номинальная длина хода штока, м |
Число качаний балансира в минуту |
Масса, кг |
Базовые модели |
|||
1СК1,5-0,42-100 |
0,3; 0,35; 0,42 |
5—15 |
1050 |
ЗСКЗ-0,75-400 |
0,3; 0,52; 0,75 |
5—15 |
2550 |
5СК6-1,5-1600 |
0,6; 0,9; 1,2; 1,5 |
5—15 |
6000 |
7СК12-2,5-400 |
1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,5 |
5—12 |
14000 |
9СК20-4,2-1200 |
2,5; 2,8; 3,15; 3,5; 3,85; 4,2 |
5—10 |
20000 |
Модифицированные |
|||
1СК1-0,6-100 |
0,4; 0,5; 0,6 |
5—15 |
1050 |
ЗСК2-1,05-400 |
0,42; 0,75; 1,05 |
5—15 |
2550 |
5СК4-2,1-1600 |
0,84; 1,26; 1,68; 2,1 |
5—15 |
6050 |
7СК12-2.5-6000 |
1,2; 1.5; 1,8; 2,1; 2,5 |
5-12 |
16200 |
9СК15-6-12 000 |
3,55; 4; 4,5; 5; 5,5; 6 |
5—10 |
34000 |
Шифр станка (Т1СК1,5-0,42-100) означает:
—
первая цифра—исполнение;
—
буквы—станок-качалка;
—
первые цифры после
буквы—грузоподъемность в тоннах;
—
далее — максимальная
длина хода штока в метрах
— наибольший допускаемый крутящий
момент на ведомом валу редуктора в кгс*м.
Длину хода устьевого штока изменяют путем сдвига места крепления шатуна с
кривошипом. Число качаний балансира зависит от увеличения или уменьшения
диаметра шкива на электродвигателе.
Насосы
На промыслах применяют насосы
различных размеров и конструкций. Наиболее широко распространены насосы двух
видов:
—
невставные (трубные)
—
вставные.
Основные особенности их состоят в
следующем.
Цилиндр невставных насосов
спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах, а клапаны и плунжер —
на штангах.
Недостаток: Для извлечения цилиндра необходим подъем всего оборудования (штанг
с клапанами и плунжером и насосных труб).
Цилиндр 2 в сборе с
плунжером и клапанами вставных насосов спускают на штангах. Подъем их
осуществляется на колонне насосных штанг (трубы остаются на месте) – это преимущество.
На рис. 5.3 показаны схемы невставных
насосов.
В верхней части плунжера 3
устанавливается нагнетательный клапан 1. Конус всасывающего клапана 6 плотно
входит в седло 7. К корпусу этого клапана присоединен захватный шток 4 с
ловителем 5, которые предусмотрены для подъема всасывающего клапана на
поверхность (для ремонта или смены насоса НСН-2).
На рис. 5.4 показана схема
вставного насоса типа НСВ. Эти насосы в принципе устроены так же, как и
трубные. В отличие от последних они имеют дополнительные детали, позволяющие
герметизировать насос в трубах 2 после спуска в скважину. При этом насос
садится конусом 3 на седло 4. Лепестки пружины 5, закрепленные на
кожухе 9, упираются в буртики 6. Пружины не дают насосу подняться
с седла 4 замковой опоры под влиянием сил трения при движении плунжера 8
вверх. Во время смены насоса плунжер поднимается до упора и на штангах 1
вся сборка извлекается из посадочного седла 4. Пружины 5 соскальзывают с
буртиков 6, пропуская насос вверх. При этом жидкость из насосных труб
сливается в скважину.
Рис. 5.4 — Схемы невставных
насосов: а-двухклапанного типа НСН-1; б — трехклапанного типа НСН-2
Рис. 5.5 — Схема вставного
насоса НСВ
Поскольку во вставном насосе
(см. рис. 5.4) через трубы 2 данного диаметра пропускается не только
плунжер 8, но цилиндр 7 вместе с конусом 3, то диаметр плунжера
этого насоса должен быть намного меньше диаметра невставного насоса. Насосы
НСН-1 и НСВ имеют номинальный диаметр цилиндров от 28 до 68 мм, а насосы НСН-2 — от 28 до 93 мм.
Зазоры между плунжером и цилиндром (по
диаметру) составляют:
—
от 20 до 70 мкм (тугая
посадка),
—
от 70 до 120 мкм
(средняя посадка)
—
от 120 до 170 мкм
(свободная посадка).
Для откачки высоковязких
нефтей применяют насосы со свободной посадкой.
Штанги (рис. 5.8.)— стержни круглого сечения длиной от 1 до 8 м, диаметрами 16, 19, 22 и 25 мм с утолщенными головками квадратного сечения на концах. Соединяются
они с помощью муфт. Так как штанги эксплуатируются под воздействием
значительных переменных нагрузок в коррозионной среде, изготавливают их из
высокопрочных сталей с термообработкой и с применением методов поверхностного
упрочнения.
В зависимости от условий эксплуатации
штанги выпускаются с различной прочностной характеристикой. Для их изготовления
используются стали марки 40 или никель-молибденовые стали марки 20НМ с
термообработкой и последующим поверхностным упрочнением токами высокой частоты
(ТВЧ). В табл. 5.2 приводятся характеристики штанг и условия их использования в
скважинах.
При конструировании колонны штанг
используется известная в литературе номограмма Я. А. Грузинова.
Несмотря на то что верхние сечения штанг
обычно бывают наиболее нагруженными, практика показывает, что поломки и обрывы
штанг случаются и в нижних сечениях. При использовании насосов больших
диаметров (56, 70, 95 мм), особенно при откачке вязких жидкостей и при больших
скоростях плунжера (Sn > 30) нижние штанги могут испытывать продольный
изгиб и, как следствие, отвороты и поломки. В таких случаях прибегают к
установке «утяжеленного низа», состоящего из 2 — 6 тяжелых штанг или труб общей
массой 80 — 360 кг. Это улучшает условия работы нижней части колонны штанг, но
одновременно сокращает предельную глубину подвески насоса.
При креплении штанг рекомендованы
следующие предельные крутящие моменты:
Диаметр штанг, мм ………………………… 16 19 22 25
Крутящий момент, Н-м …………………….. 300 500
700 1000
Таблица 5.2 — Характеристики
штанг и муфт
Штанги |
Муфты соединительные |
Масса, кг |
Масса колонны в |
Площадь сечения |
|||||||
Диаметр, мм |
Длина, мм |
диаметр, мм |
длина, мм |
штанги |
муфты |
||||||
P |
ПО |
P |
О |
P |
О |
P |
О |
||||
16 |
+0,3 — 0,5 |
8000 |
±50 |
38 |
0,8 |
80 |
±l |
12,93 |
0,398 |
1,67 |
2,01 |
19 |
42 |
82 |
18,29 |
0,545 |
2,35 |
2,84 |
|||||
22 |
+0,4 — 0,5 |
46 |
90 |
24,50 |
0,640 |
3,14 |
3,80 |
||||
25 |
55 |
102 |
31,65 |
1,150 |
4,09 |
4,91 |
Примечанис. HP — нормальный размер, мм;
ПО — предельное отклонение, мм
Таблица 5.3 — Прочностные характеристики
штанг и условия их использования
Сталь |
Термообработка |
Условия работы в скважине |
40 |
Нормализация |
Для легких условий эксплуатации: малые подвески, отсутствие корродирующей |
20НМ |
» |
Для средних При откачке |
40 |
Нормализация + |
Для тяжелых Для насосов 28, Для насосов 56, |
20НМ |
Нормализация + |
Для особо Для насосов 28, Для насосов 56, |
Частые спуски и подъемы штанг
приводят к увеличению частоты обрывов штанг. Соответствующими инструкциями
регламентируются правила хранения, перевозки и сборки штанг и штанговых колонн.
Насосно-компрессорные трубы (НКТ) бывают с гладкими и высаженными
(равнопрочные) концами. Трубы с гладкими концами имеют постоянный диаметр по
длине и поэтому в местах нарезки под муфтовые соединения несколько ослаблены.
Трубы с высаженными наружу концами имеют утолщенные концы в местах нарезки под
муфтовые соединения и поэтому повышенную прочность нарезанной части трубы. По
длине НКТ разделяются на три группы: 1 — от 5,5 до 8м; II — 8 — 8,5 м; III —
8,5 — 10 м.
Трубы изготавливаются из сталей пяти групп
прочности: Д, К, Е, Л, М. Гладкие трубы и муфты к ним групп прочности К, Е, Л,
М, а также все трубы с высаженными концами подвергаются термообработке (табл.
5.4).
Таблица 5.4 — Основные показатели групп
прочности стали труб
Показатели |
Д |
К |
E |
Л |
М |
Временное |
650 |
700 |
750 |
800 |
900 |
Предел |
380 |
500 |
550 |
650 |
750 |
Основные характеристики НКТ, применяемых
при добыче нефти, приведены в табл. 5.5. Условный диаметр трубы с точностью до
нескольких десятых долей миллиметра совпадает с наружным диаметром тела трубы.
НКТ в скважинах, особенно при ШСНУ, несут
большую нагрузку. Кроме растяжения от действия собственного веса они подвержены
нагрузке от веса столба жидкости, заполняющей НКТ, и иногда от веса колонны
штанг при их обрыве в верхней части или при посадке плунжера на шток
всасывающего клапана. В искривленных скважинах они подвергаются трению штанговыми
муфтами. При больших противодавлениях на устье еще добавляется сила, равная
произведению устьевого давления на площадь трубы (в свету). Обычно коэффициент
запаса прочности принимают равным 1,3 — 1,5, считая по нагрузке,
соответствующей напряжению текучести σт.
Трубы маркируются у муфтового конца. На
клейме указываются условный диаметр, толщина стенки (мм), товарный знак завода,
группа прочности (буква), месяц и год выпуска. Толщина стенок указывается
только для труб 73 и 89 мм, которых может быть две (см. табл. 5.5).
Таблица 5.5 — Характеристики
насосно-компрессорных труб
(для открытия таблицы в отдельном окне нажать на ссылку)
Правильное сопряжение резьбовых соединений НКТ достигается при
приложении крутящего момента определенной величины, а именно:
Условный диаметр трубы, мм ..48 60 73 89 102 114
Крутящий момент, Н-м ….500 800 1000 1300 1600 1700 — 2000
Поэтому важно использовать автоматы для свинчивания и
развинчивания НКТ со специальным фрикционным регулятором момента.
Недопустим спуск НКТ без смазки резьбовых соединений, а также их
транспортировка без предохранительных колец и деревянных заглушек.
Для уменьшения собственного веса труб при необходимости их спуска
на большую глубину применяют ступенчатую колонну НКТ с большим диаметром вверху
и малым внизу. Для работы в коррозионной среде находят все большее применение
НКТ с внутренним покрытием лакокрасками, эмалями или металлическим покрытием из
алюминия.
Специально для сверхглубоких скважин созданы трубы из алюминиевого
сплава. Их малая масса при незначительном уменьшении прочности позволяет
спускать НКТ на большую глубину.
Оборудование устья (рис. 5.6) служит для подвески труб 3 на
планшайбе 2 и отвода продукции из скважины через тройник 5.
Канатная подвеска (рис. 5.7), предназначенная для
присоединения штанг к головке балансира, состоит из нижней 10 и верхней 8
траверс. В нижнюю траверсу вварена две втулки (опоры верхней траверсы), в
которых заделаны с помощью зажимов 1 концы каната 7. Между траверсами
расположены два винта 3, при помощи которых верхнюю траверсу можно
приподнять над нижней. Это необходимо во время установки динамографа.
Рис. 5.6 — Оборудование устья
скважины: 1 — колонный фланец; 2 — планшайба; 3 — трубы; 4 — опорная муфта; 5 — тройник; 6 — корпус сальника; 7 — полированный шток; 8 — головка
сальника; 9 — сальниковая набивка
Рис. 5.7 — Канатная
подвеска для штанг: 1 — клиновой зажим; 2 — вкладыш; 3 — подъемный винт; 4 — нажимная гайка; 5 — зажимная втулка; 6 — клиновой захват; 7 — канат; 8 — верхняя
траверса; 9 — втулка; 10 — нижняя траверса
Устройство плунжерного
насоса
Цилиндры насосов. Цилиндры собираются из коротких (0,3 м)
стальных или чугунных втулок, вставляемых на специальной оправке в кожух и
сжатых с торцов муфтами кожуха. Число втулок в насосах НГН-1 — от 2 до 7, что
обеспечивает ход плунжера до 0,9 м; в насосах НГН-2 — от 6 до 24 и в насосах
НГВ-1 — от 9 до 27, что обеспечивает ход плунжера до 6 м. В некоторых случаях
цилиндры короткоходовых насосов изготовляются из цельной стальной трубы с
гладкообработанной внутренней поверхностью. Длинные цельные цилиндры изготовить
технически трудно, так как при этом не удается выдержать необходимую точность.
Конструктивно вставные насосы несколько
сложнее невставных.
Плунжеры насосов. Плунжеры изготавливаются
из стальных труб стандартной длины 1,2 м. Наружная поверхность — полированная
хромированная. Плунжеры бывают гладкие (рис. 5.6, а), с кольцевыми канавками
(рис. 5.6, б), с винтовой канавкой (рис. 5.6, в) и типа «пескобрей» (рис. 5.6,
г).
Кроме того, имеются плунжеры, армированные
тремя или четырьмя резиновыми кольцами, которые применяются в насосах НГН-2Р,
что означает: насос глубинный невставной типа 2 с плунжером, имеющим резиновые
кольца (Р).
Если цилиндр насоса безвтулочный, а
плунжер с резиновыми кольцами, то к шифру будет добавлена буква Б, например,
НГН-1РБ (буква Б означает безвтулочный). Насосы с гуммированным (обрезиненным)
плунжером разработаны в Грозном и применяются в неглубоких скважинах.
Клапаны насоса (рис. 5.7). Наиболее быстро
изнашиваемым узлом в насосе является клапан. Непрерывные удары шарика по седлу
под действием столба жидкости в течение длительного времени разбивают
поверхность контакта, и герметичность клапана нарушается. Особенно тяжелые
условия для работы клапана создаются при откачке жидкости с абразивной взвесью
(песок) и при наличии коррозионной среды.
На верхнем переводнике каждого вставного и
невставного насоса выбивается клеймо, на котором отмечаются 1 — товарный знак
завода-изготовителя, 2 — заводской номер насоса, 3 — шифр насоса, условный
диаметр, допустимая длина хода плунжера и максимальная глубина спуска, 4 — год
выпуска насоса.
Кроме того, на кожухе каждого насоса у
верхнего его конца наносится шифр насоса (по трафарету эмалевой краской),
например, НГН2-43-4200-II-П-120. Это означает: насос невставной 2-го типа
диаметром 43 мм с максимальным ходом плунжера до 4200 мм, II-й группы пригонки
с плунжером типа пескобрей (П) с давлением опрессовки 120 атмосфер (12 МПа).
Все насосы, кроме того, снабжаются паспортом с указанием всех технических
данных.
Рис. 5.8 — Плунжеры, применяемые для
штанговых глубинных насосов
Рис. 5.9 — Клапанные узлы: а —
нагнетательный клапан для насосов НГН-1 (43, 55 и 68 мм); б — всасывающий
клапан для насосов НГН-1 (43, 55 и 68 мм);
1 — клетка клапана; 2 — шарик; 3 — седло
клапана; 4 — ниппель или ниппель-конус
Рис. 5.10 — Нижний нагнетательный клапан насосов НГН-2 с
ловителем для захвата штока всасывающего клапана: 1-3 — см. рис. 5.7; 4 —
корпус ловителя; 5 — ловитель
Рис. 5.11 — Насосная штанга и
соединительная муфта
Нужна помощь в написании работы?
Изменение режима работы – это изменение производительности насоса.
Теоретическая производительность насоса:
,
Где 1440 – число минут в сутках; D-диаметр плунжера насоса, м; S- длина хода полированного штока, м; n-число качаний в мин.; F- площадь поперечного сечения плунжера;
Фактическая подача насоса по динамограмме:
, где
,
где α- коэф. подачи (показывает, на сколько хуже насос будет работать в скв. условиях); ǽ- утечки в насосе (в подземном оборудовании); b- коэф. усадки нефти; β- коэф. наполнения насоса; γ- коэф. упругих деформации штанг и труб.
Существует 2 способа регулирования. Это изменение длины хода полированного штока (меняется длина хода плунжера Sпл.) и числа качаний головки балансира в минуту n. Предпочтительнее первое. Увеличение длины хода штока можно осуществить за счет смещения шатуна на кривошипе дальше от оси. Число качаний балансира меняется за счет:
- изменение передаточного отношения с помощью изменения диаметра шкива редуктора
- замена электродвигателя
- изменения местоположения шкива
- использование в приводе частотно-регулированного параметра
- ступенчатое регулирование вращения вала электродвигателя с помощью обмоток
- использование дополнительного червячного редуктора между электродвигателем и основным редуктором для тихоходных приводов
Также можно менять параметры глубинного насоса (изменение площади поперечного сечения плунжера Fпл.).
На коэффициент подачи ШСН влияют постоянные и переменные факторы. К постоянным факторам можно отнести: влияние свободного газа в откачиваемой смеси; уменьшение полезного хода плунжера по сравнению с ходом точки подвеса штанг за счет упругих деформаций насосных штанг и труб; уменьшение объема откачиваемой жидкости (усадка) в результате ее охлаждения на поверхности и дегазации в сепарационных устройствах. К переменным факторам, изменяющимся во времени, можно отнести: утечки между цилиндром и плунжером, которые зависят от степени износа насоса и наличия абразивных примесей в откачиваемой жидкости; утечки в клапанах насоса из-за их немгновенного закрытия и открытия и, главным образом, из-за их износа и коррозии; утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ, которые все время подвергаются переменным нагрузкам.
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту
Узнать стоимость