Как добывают нефть? Работа нефтяного промысла: engineering_ru — LiveJournal
После того, как скважина пробурена и вскрыт продуктивный пласт, нефть необходимо поднять на поверхность. Как это происходит и что делать с нефтью дальше? Об этом я расскажу в очередном посте в рамках спецпроекта «Черное золото Татарстана» с ПАО Татнефть о добыче и переработке нефти.
Процесс эксплуатации скважин, в целом, сводится к подъему нефти или газа на поверхность земли. Эксплуатация нефтяных скважин ведется тремя способами:
Фонтанным — подъем нефти осуществляется за счет пластовой энергии. Фонтанирование может быть как естественное — за счет давления в пласте, так и искусственное — за счет закачки газа или жидкости в скважину.
Газлифтным — логическим продолжением фонтанной эксплуатации является газлифтная эксплуатация, при которой недостающее количество газа для подъема жидкости закачивают в скважину с поверхности.
Механизированным — с помощью глубинных насосов.
Механизированная добыча применяется в тех случаях, когда давление в нефтяном коллекторе снижается настолько, что уже не может обеспечивать экономически оптимальный отбор из скважины за счет природной энергии.О третьем способе мы и поговорим сегодня. Это наиболее распространенный способ добычи нефти с помощью штанговых скважинных насосов и погружных центробежных электронасосов.
Установка штангового глубинного насоса (УШГН)
Самые распространенные и узнаваемые установки — это станки в народе называемые «качалки». Две трети фонда (66 %) действующих скважин стран СНГ (примерно 16,3 % всего объема добычи нефти) оборудованы именно этими станками. Они предназначены для работы на глубине от нескольких десятков метров до 3000 м, а в отдельных скважинах на 3200-3400 м.
Прообразом современного станка-качалки является насос, изобретенный в 1712 году Томасом Ньюкоменом. Он создал аппарат для выкачивания воды из угольных шахт. Принцип действия был примерно такой:
Современные насосы стали технологичнее — пар заменило электричество, а принцип действия стал основан на преобразовании вращательного движения в поступательное.
По сути, станок-качалка представляет собой привод штангового насоса, который находится на дне скважины. Это устройство по принципу действия очень похоже на ручной насос велосипеда, преобразущий возвратно-поступательные движения в поток воздуха. Нефтяной насос возвратно-поступательные движения от станка-качалки преобразует в поток жидкости, которая по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поступает на поверхность.
Штанговый скважинный насос состоит из длинного (2 — 4 м) цилиндра. На нижнем конце цилиндра укреплен неподвижный всасывающий клапан, открывающийся при ходе вверх. В нем перемещается поршень-плунжер, выполненный в виде длинной (1 — 1,5 м) гладко обработанной трубы, имеющей нагнетательный клапан, также открывающийся вверх. Плунжер подвешивается на штангах. При движении плунжера вверх жидкость через всасывающий клапан под воздействием давления на приеме насоса заполняет внутреннюю полость цилиндра. При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, жидкость под плунжером сжимается и открывает нагнетательный клапан.
Таким образом, плунжер с открытым клапаном погружается в жидкость. При очередном ходе вверх нагнетательный клапан под давлением жидкости, находящейся над плунжером, закрывается.Накапливающаяся над плунжером жидкость достигает устья скважины и через тройник поступает в нефтесборную сеть.
Станки-качалки отличаются большой надежностью — сложно представить себе более тяжелые условия эксплуатации: круглосуточная и круглогодичная работа на открытом воздухе в различных климатических условиях. Недалеко от города Лениногорск находится скважина-первооткрывательница Ромашкинского месторождения — крупнейшего месторождения России Волго-Уральской провинци (его геологические запасы нефти в нем оцениваются в 5 млрд тонн,а доказанные и извлекаемые запасы — в 3 млрд тонн).
За более чем 60 лет эта скважина дала более 417 тысяч тонн нефти. После зарезки бокового ствола в 2009 году скважина и по сей день дает дебит около 8 тонн жидкости.
Наряду с достоинствами, качалки имеют и ряд недостатков.
Это значительная масса привода, необходимость в массивном фундаменте, невозможность работы в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, значительный период монтажа станка-качалки при обустройстве скважины и ее ремонте, невозможность использования в морских скважинах.
Часть этих недостатков решена в установках с цепным приводом (на фото справа).
Установки с цепным приводом в целом работают так же, как и качалки, преобразуя вращательное движение электромотора в поступательное движение штанги. Однако они более экономичные, требуют меньше металла и обеспечивают более плавный ход штока (это влияет на надежность).
Коротко об отличиях и преимуществах можно посмотреть в видео:
Установка электроцентробежного насоса (УЭЦН)
УЭЦН – установка электроцентробежного насоса, в английском варианте — ESP (electric submersible pump). По количеству скважин, в которых работают такие насосы, они уступают установкам ШГН, но зато по объемам добычи нефти, которая добывается с их помощью, УЭЦН вне конкуренции.
С помощью УЭЦН добывается порядка 80% всей нефти в России. Кроме того, в отличие от штанговых скважинных насосов, УЭЦН можно использовать в «кривых» скважинах, а также на шельфе.
В общем и целом УЭЦН — обычный насосный агрегат, только тонкий и длинный. И умеет работать в среде отличающейся своей агрессивностью к присутствующим в ней механизмам. Состоит он из погружного насосного агрегата (электродвигатель с гидрозащитой + насос), электрокабеля, колонны насосно-компрессорных труб, оборудования устья скважины и наземного оборудования (трансформатора и станции управления).
В составе подземной части УЭЦН много частей. Это:
Погружной электродвигатель, который питает насос. Двигатель заполнен специальным маслом, которое, кроме того, что смазывает, еще и охлаждает двигатель,а так же компенсирует давление, оказываемое на двигатель снаружи.
Непосредственно насос. Насос состоит из секций, а секции из ступеней. Чем больше ступеней – тем больше напор, который развивает насос.
Чем больше сама ступень – тем больше дебит (количество жидкости прокачиваемой за единицу времени).
Протектор (или гидрозащита) электродвигателя. Он отделяет полость двигателя заполненную маслом от полости насоса заполненной пластовой жидкостью, передавая при этом вращение, а также решает проблему уравнивания давления внутри двигателя и снаружи (там бываетдо 400 атмосфер, это примерно как на трети глубины Марианской впадины).
Газосепаратор
Измерители давления и температуры,
Защитные устройства. Это обратный клапан (самый распространенный – КОШ – клапан обратный шариковый) – чтобы жидкость не сливалась из труб, когда насос остановлен (подъем столба жидкости по стандартной трубе может занимать несколько часов – жалко этого времени). А когда нужно поднять насос – этот клапан мешается – из труб постоянно что-то льется, загрязняя все вокруг. Для этих целей есть сбивной (или сливной) клапан КС – смешная штука – которую каждый раз ломают когда поднимают из скважины.
Подробнее о них можно прочитать у fduchun76 тут. Также советую прочитать у victorborisov репортаж с предприятия, где изготовляются насосы ЭЦН.
Если коротко, то внутри происходят два основных процесса:
отделение газа от жидкости — попадание газа в насос может нарушить его работу. Для этого используются газосепараторы (или газосепаратор-диспергатор, или просто диспергатор, или сдвоенный газосепаратор, или даже сдвоенный газосепаратор-диспергатор). Кроме того, для нормальной работы насоса необходимо отфильтровывать песок и твердые примеси, которые содержатся в жидкости.
подъем жидкости на поверхность — насос состоит из множества крыльчаток или рабочих колес, которые, вращаясь, придают ускорение жидкости.
Как я уже писал, электроцентробежные погружные насосы могут применяться в глубоких и наклонных нефтяных скважинах (и даже в горизонтальных), в сильно обводненных скважинах, в скважинах с йодо-бромистыми водами, с высокой минерализацией пластовых вод, для подъема соляных и кислотных растворов.
Кроме того, разработаны и выпускаются электроцентробежные насосы для одновременно-раздельной эксплуатации нескольких горизонтов в одной скважине. Иногда электроцентробежные насосы применяются также для закачки минерализованной пластовой воды в нефтяной пласт с целью поддержания пластового давления.
В сборе УЭЦН выглядит вот так:
После того, как жидкость поднята на поверхность, ее необходимо подготовить для передачи в трубопровод. Поступающая из нефтяных и газовых скважин продукция не представляет собой соответственно чистые нефть и газ. Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный (нефтяной) газ, твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).
Пластовая вода – это сильно минерализованная среда с содержанием солей до 300 г/л. Содержание пластовой воды в нефти может достигать 80 %. Минеральная вода вызывает повышенное коррозионное разрушение труб, резервуаров; твердые частицы, поступающие с потоком нефти из скважины, вызывают износ трубопроводов и оборудования.
Попутный (нефтяной) газ используется как сырье и топливо. Технически и экономически целесообразно нефть перед подачей в магистральный нефтепровод подвергать специальной подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых частиц.
Вначале нефть попадает на автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ). От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на АГЗУ поступает нефть вместе с газом и пластовой водой. На АГЗУ производят учет точного количества поступающей от каждой скважины нефти, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, нефтяного газа и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на ГПЗ (газоперерабатывающий завод).
Все данные по добыче — суточный дебит, давления и прочее фиксируются операторами в культбудке. Потом эти данные анализируются и учитываются при выборе режима добычи.
Кстати, читатели, кто-нибудь знает почему культбудка так называется?
Далее частично отделенная от воды и примесей нефть отправляется на установку комплексной подготовки нефти (УКПН) для окончательного очищения и поставки в магистральный трубопровод.
Однако, в нашем случае, нефть вначале проходит на дожимную насосную станцию (ДНС).
Как правило, ДНС применяются на отдаленных месторождениях. Необходимость применения дожимных насосных станций обусловлена тем, что зачастую на таких месторождениях энергии нефтегазоносного пласта для транспортировки нефтегазовой смеси до УКПН недостаточно.
Дожимные насосные станции выполняют также функции сепарации нефти от газа, очистки газа от капельной жидкости и последующей раздельной транспортировки углеводородов. Нефть при этом перекачивается центробежным насосом, а газ — под давлением сепарации. ДНС различаются по типам в зависимости от способности пропускать сквозь себя различные жидкости. Дожимная насосная станция полного цикла состоит при этом из буферной ёмкости, узла сбора и откачки утечек нефти, собственно насосного блока, а также группы свечей для аварийного сброса газа.
На нефтепромыслах нефть после прохождения групповых замерных установок принимается в буферные ёмкости и после сепарации поступает в буферную ёмкость с целью обеспечить равномерное поступление нефти к перекачивающему насосу.
УКПН представляет собой небольшой завод, где нефть претерпевает окончательную подготовку:
- Дегазацию (окончательное отделение газа от нефти)
- Обезвоживание (разрушение водонефтяной эмульсии, образующейся при подъеме продукции из скважины и транспорте ее до УКПН)
- Обессоливание (удаление солей за счет добавления пресной воды и повторного обезвоживания)
- Стабилизацию (удаление легких фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей транспортировке)
Для более эффективной подготовки нередко применяют химические, термохимические методы, а также электрообезвоживание и обессоливание.
Подготовленная (товарная) нефть направляется в товарный парк, включающий резервуары различной вместимости: от 1000 м³ до 50000 м³. Далее нефть через головную насосную станцию подается в магистральный нефтепровод и отправляется на переработку. Но об этом мы поговорим в следующем посте:)
В предыдущих выпусках:
Как пробурить свою скважину? Основы бурения на нефть и газ за один пост — http://student-geolog.
livejournal.com/94950.html
[ОСТАЛЬНЫЕ МОИ ФОТОРЕПОРТАЖИ СМОТРИТЕ ЗДЕСЬ]
нефтяных скважин штанговыми насосами
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
2.1.6 Насосная эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами их принцип работы. Принцип работы станка-качалки.
4.3 насосный способ эксплуатации скважин При насосном способе эксплуатации подъем нефти из скважин на поверхность осуществляется штанговыми и бесштанговыми насосами (погружные электроцентробежные насосы, винтовые насосы и др). 4.3.1 Эксплуатация скважин штанговыми насосами Штанговые скважинные насосы (ШСН) обеспечивают откачку из скважин углеводородной жидкости, обводненностью до 99 % , абсолютной вязкостью до 100 мПа·с, содержанием твердых механических примесей до 0.5 %, свободного газа на приеме до 25 %, объемным содержанием сероводорода до 0.1 %, минерализацией воды до 10 г/л и температурой до 130 0С. Две трети фонда
(66 %) действующих скважин стран СНГ (примерно 16.3 % всего объема добычи нефти) эксплуатируются ШСНУ.
Дебит скважин составляет от десятков килограммов в сутки до нескольких тонн. Насосы спускают на глубину от нескольких десятков метров до 3000 м., а в отдельных скважинах на 3200 ¸ 3400 м. ШСНУ включает: Ø Наземное оборудование: станок-качалка (СК), оборудование устья. Ø Подземное оборудование: насосно-компрессорные трубы (НКТ), насосные штанги (НШ), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях. Отличительная особенность ШСНУ обстоит в том, что в скважине устанавливают плунжерный (поршневой) насос, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны штанг.
Штанговая глубинная насосная установка (Рисунок 4.4) состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4 насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка-качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1.
Недостатками штанговых насосов является ограниченность глубины их подвески и малая подача нефти из скважин. Рисунок 4.4 — Схема установки штангового скважинного насоса Штанговые скважинные насосы
По способу крепления насосов к колонне НКТ различают вставные (НСВ) и не вставные (НСН) скважинные насосы (Рисунок 4.5, 4.6). У не вставных (трубных) насосов цилиндр с седлом всасывающего клапана опускают в скважину на НКТ. Плунжер с нагнетательным и всасывающим клапаном опускают в скважину на штангах и вводят внутрь цилиндра. Плунжер с помощью специального штока соединен с шариком всасывающего клапана. Недостаток НСН — сложность его сборки в скважине, сложность и длительность извлечения насоса на поверхность для устранения какой-либо неисправности. Рисунок 4.5 —
Насосы скважинные вставные 1 — впускной клапан; 2 — цилиндр; 3 — нагнетательный клапан; 4 — плунжер; 5 — штанга; 6 — замок. Вставные насосы целиком собирают на поверхности земли и
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.
ru/i03/contacts
опускают в скважину внутрь НКТ на штангах. НСВ состоит из трех основных узлов: цилиндра, плунжера и замковой опоры цилиндра. В НСН для извлечения цилиндра из скважины необходим подъем всего оборудования (штанг с клапанами, плунжером и НКТ). В этом коренное отличие между НСН и НСВ. При использовании вставных насосов в 2 ¸ 2.5 раза ускоряются спускоподъемные операции при ремонте скважин, и существенно облегчается труд рабочих. Однако производительность вставного насоса при трубах данного диаметра всегда меньше
производительности не вставного.
Рисунок 4.6 — Невставные скважинные насосы 1 — всасывающий клапан; 2 — цилиндр; 3 — нагнетательный клапан; 4 — плунжер; 5 — захватный шток; 6 — ловитель Насос НСВ спускается на штангах. Крепление (уплотнение посадками) происходит на замковой опоре, которая предварительно опускается на НКТ. Насос извлекается из скважины при подъеме только колонны штанг. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом и при больших глубинах спуска.
Невставной (трубный) насос представляет собой цилиндр, присоединенный к НКТ и вместе с ними спускаемый в скважину, а плунжер спускают и поднимают на штангах. НСН целесообразны
в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом.
Насосная штанга предназначена для передачи возвратно-поступательного движения плунжер насоса. Штанга представляет собой стержень круглого сечения с утолщенными головками на концах (Рисунок 4.7). Выпускаются штанги из легированных сталей диаметром (по телу) 16, 19, 22, 25 мм и длиной 8 м — для нормальных условий эксплуатации. Рисунок 4.7 — Насосная штанга и соединительная муфта Для регулирования длины колонн штанг с целью нормальной посадки плунжера в цилиндр насоса имеются также укороченные штанги (футовки) длиной 1; 1.2; 1.5; 2 и 3 м. Штанги соединяются муфтами. Имеются также трубчатые (наружный диаметр 42 мм, толщина 3.5 мм). Начали выпускать насосные штанги из стеклопластика, отличающиеся большей коррозионной стойкостью и позволяющие снизить энергопотребление до 20 %.
Применяются непрерывные штанги «Кород» (непрерывные на барабанах, сечение — полуэллипсное). Особая штанга — устьевой шток, соединяющий колонну штанг с канатной подвеской. Поверхность его полирована (полированный шток). Он изготавливается без головок, а на концах имеет стандартную резьбу. Для защиты от коррозии осуществляют окраску, цинкование и т.п., а также применяют ингибиторы.
Устьевое оборудование насосных скважин предназначено для герметизации затрубного пространства, внутренней полости НКТ, отвода продукции скважин и подвешивания колонны НКТ (Рисунок 4.8). Рисунок 4.8 — Типичное оборудование устья скважины для штанговой насосной установки 1 — колонный фланец; 2 — планшайба; 3 — НКТ; 4 — опорная муфта; 5 — тройник, 6 — корпус сальника, 7 — полированный шток, 8 — головка сальника, 9 — сальниковая набивка Устьевое оборудование типа ОУ включает устьевой сальник, тройник, крестовину, запорные краны и обратные клапаны. Устьевой сальник герметизирует выход устьевого штока с помощью сальниковой головки и обеспечивает отвод продукции через тройник.
Тройник ввинчивается в муфту НКТ. Наличие шарового соединения обеспечивает самоустановку головки сальника при несоосности сальникового штока с осью НКТ, исключает односторонний износ уплотнительной набивки и облегчает смену
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
набивки. Станок-качалка (Рисунок 4.9) является индивидуальным приводом скважинного насоса. Основные узлы станка-качалки — рама, стойка в виде усеченной четырехгранной пирамиды, балансир с поворотной головкой, траверса с шатунами, шарнирноподвешенная к балансиру, редуктор с кривошипами и противовесами. СК комплектуется набором сменных шкивов для изменения числа качаний, т.е. регулирование дискретное. Для быстрой смены и натяжения ремней электродвигатель устанавливается на поворотной раме-салазках. Рисунок 4.9 — Станок-качалка типа СКД 1 — подвеска устьевого штока; 2 — балансир с опорой; 3 — стойка; 4 — шатун; 5 — кривошип; 6 — редуктор; 7 — ведомый шкив; 8 — ремень; 9 — электродвигатель; 10 — ведущий шкив; 11 — ограждение; 12 — поворотная плита; 13
— рама; 14 —противовес; 15 — траверса; 16 — тормоз; 17 — канатная подвеска Монтируется станок-качалка на раме, устанавливаемой на железобетонное основание (фундамент).
Фиксация балансира в необходимом (крайнем верхнем) положении головки осуществляется с помощью тормозного барабана (шкива). Головка балансира откидная или поворотная для беспрепятственного прохода спускоподъемного и глубинного оборудования при подземном ремонте скважины. Поскольку головка балансира совершает движение по дуге, то для сочленения ее с устьевым штоком и штангами имеется гибкая канатная подвеска 17. Она позволяет регулировать посадку плунжера в цилиндр насоса или выход плунжера из цилиндра, а также устанавливать динамограф для исследования работы оборудования. Амплитуду движения головки балансира (длина хода устьевого штока) регулируют путем изменения места сочленения кривошипа с шатуном относительно оси вращения (перестановка пальца кривошипа в другое отверстие). За один двойной ход балансира нагрузка на СК неравномерная. Для уравновешивания работы станка-качалки помещают грузы (противовесы) на балансир, кривошип или на балансир и кривошип. Тогда уравновешивание называют соответственно балансирным, кривошипным (роторным) или комбинированным.
Блок управления обеспечивает управление электродвигателем СК в аварийных ситуациях (обрыв штанг, поломки редуктора, насоса, порыв трубопровода и т.д.), а также самозапуск СК после перерыва в подаче электроэнергии. Выпускают СК с грузоподъемностью на головке балансира от 2 до 20 т.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Штанговые насосные установки предназначены для подъема жидкости из скважин на поверхность.
На долю штангового насосного способа эксплуатации в нашей стране приходится около 70 % действующего фонда скважин, которые обеспечивают до 30 % общего объема добычи нефти.
В зависимости от глубины залегания продуктивного пласта и коэффициента продуктивности скважин подача штанговых насосных установок изменяется от нескольких десятков килограммов до 200 т и более в сутки. На отдельных скважинах глубина подвески насоса достигает 3000 м.
Рисунок – 10.7.1. – Схема штанговой насосной установки:
а — общая схема: 1 — скважинный насос; 2 — насосно-компрессорные трубы; 3 — штанги; 4 – тройник; 5 —сальник; 6 — планшайба; 7
— полированный шток; 8 — траверсы; 9 — подвеска; 10 — головка балансира; 11 — балансир; 12 — oпоpa; 13 — кривошип; 14 —
шатун; 15 — редуктор; 16 — электродвигатель; 17 — рама; 18 — бетонное основание; 19 – анкерные болты; 20 — роторный противовес; 21 — балансирный противовес.
б — схема скважинного насоса: 1 —всасывающий клапан; 2 — цилиндр насоса; 3 — штанги; 4 — нагнетательный клапан; 5 — захватный шток; 6 — плунжер.
Штанговая насосная установка (рис. 10.7.1. а) состоит из скважинного насоса, который спускается в скважину под динамический уровень жидкости на насосно-компрессорных трубах диаметром 38—102 мм и штангах диаметром 16—25 мм, индивидуального привода, состоящего из станка-качалки и электродвигателя, и устьевого оборудования, в состав которого входят тройник с сальником и планшайба. Верхняя штанга, называемая полированным штоком, пропускается через сальник и соединяется с головкой балансира станка-качалки с помощью канатной подвески и траверсы.
Плунжерный насос приводится в действие от станка-качалки, где вращательное движение, получаемое от двигателя при помощи редуктора, кривошипно-шатунного механизма и балансира, преобразуется в возвратно-поступательное движение, передаваемое плунжеру штангового насоса через колонну штанг 3.
При ходе плунжера вверх (рис.
10.7.1. б) под ним снижается давление, и жидкость из межтрубного пространства через открытый всасывающий клапан поступает в цилиндр насоса.
При ходе плунжера вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и жидкость из цилиндра переходит в подъемные трубы. При непрерывной работе насоса уровень жидкости в НКТ повышается, жидкость доходит до устья скважины и через тройник переливается в выкидную линию.
Штанговые насосы по конструкции и способу установки подразделяют на невставные и вставные.
Невставные насосы отличаются тем, что основные их узлы в скважину спускают раздельно: цилиндр — на насосно-компрессорных трубах, а плунжер и всасывающий клапан — на штангах. Поднимают невставной насос также раздельно: сначала на штангах поднимают плунжер со всасывающим клапаном, затем на насосно-компрессорных трубах — цилиндр.
Вставные насосы спускаются в скважину сразу в собранном виде на штангах.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Колонна насосных штанг служит для соединения плунжера штангового насоса с приводом насосной установки и сообщает плунжеру возвратно-поступательное движение.
Колонну насосных штанг собирают из отдельных штанг длиной 8 м диаметрами 16, 19, 22 и 25 мм, которые соединяют между собой муфтами Для регулирования положения плунжера относительно цилиндра насоса используют короткие штанги —«метровки» длиной 1000—3000 мм.
Первая штанга, которая соединяется с канатной подвеской станка-качалки, называется полированным (сальниковым) штоком. Полированные штоки изготавливают длиной 2600, 4600 и 5600 мм без головок, но со стандартной резьбой на концах. В зависимости от нагрузки применяют полированные штоки диаметрами 30 и 35 мм.
Штанги работают в сложных условиях и выдерживают знакопеременную нагрузку, что приводит к усталости металла. На штанги передаются нагрузки от давления столба жидкости, воспринимаемые плунжером при ходе вверх, силы тяжести самих штанг, а также нагрузки от продольных колебаний колонны штанг. При эксплуатации обводненных скважин штанги испытывают коррозионную усталость и их прочность снижается.
Для подвески насосных труб, направления продукции скважины в выкидную линию, герметизации устья, а также для обеспечения отбора газа из межтрубного пространства на устье скважины устанавливают специальное устьевое оборудование, которое состоит из планшайбы 2 и тройника 5(рис.
10.7.2). Планшайбу с подвешенными на ней трубами 3 устанавливают на колонный фланец 1. В
планшайбе просверлено отверстие для отвода газа из межтрубного пространства и для замера жидкости в скважине эхолотом. В верхнюю муфту 4 труб ввинчивают тройник 5 для отвода нефти. Выше тройника для его герметизации и пропуска сальникового штока 7 устанавливают сальник 6, набивку которого уплотняют крышкой 8 и пружиной.
Жидкость, подаваемая насосом, направляется через боковой отвод тройника в выкидную линию и далее в замерную или газосепарационные установки.
Рисунок – 10.7.2. –Оборудование устья при насосной эксплуатации скважин.
Конструкция самоуплотняющегося устьевого сальника позволяет поднимать на поверхность плунжер или вставной насос без разъединения линии и снятия тройника. Для предохранения резьбы тройника при спуско-подъемных операциях в него ввинчивают специальный фланец, который в то же время является опорой для штангового элеватора.
Сальниковый шток подвешивают к головке балансира с помощью канатной подвески ПКН (подвеска канатная нормального ряда).
На рис. 10.7.3. показана канатная подвеска ПКН со штанговращателем.
Рисунок – 10.7.3. – Канатная подвеска типа ПКН со штанговращателем. Сальниковый шток 6 подвешивается в клиновом захвате верхней траверсы 1, а концы стального каната 9, перекинутого через ролик и закрепленного на головке балансира станка-качалки,— в зажимных плашках нижней траверсы 15. Нагрузка, создаваемая штангами
и столбом жидкости над плунжером насоса и воспринимаемая верхней траверсой, передается на нижнюю траверсу через опорные втулки 16. Винты 12 имеют вспомогательное значение и служат для увеличения зазора между траверсами в тех случаях, когда необходимо установить специальный прибординамограф, применяемый для измерения нагрузок, возникающих на головке балансира при работе насосной установки. Клиновой захват состоит из втулки 3 с внутренней конической расточкой и червячной шестерней, плашек 4 с конической наружной поверхностью и нажимной гайки 5. Заделку каната в нижнюю траверсу проводят с помощью втулок 16 и клиновых плашек, которые расклиниваются нажимной гайкой 17, концы каната заливаются свинцом.
Нижний торец шестерни опирается на шариковый подшипник 2, установленный в углублении траверсы 1 канатной подвески. Шестерни входят в зацепление с червячным валиком 7, закрепленным на этой же траверсе при
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
помощи двух кронштейнов 8 с подшипником скольжения. На конец валика надет рычаг 11, и между его щеками устанавливается храповое колесо 10. На конце рычага имеется отверстие 14 для тросика. В конце хода сальникового штока вниз рычаг поднимается при помощи тросика, прикрепленного к стойке станкакачалки или к вышке, и собачка 13, упираясь в зуб храпового колеса, посредством червячной передачи вращает колонну штанг на 45—60°.
При ходе сальникового штока вверх храповое колесо вследствие самоторможения червячной передачи остается неподвижным, а рычаг под действием силы тяжести опускается до упора в ограничитель. В этот момент собачка, пропустив один или два зуба храпового колеса, вновь становится в исходное положение.
Если при добыче нефти не наблюдается отложения парафина, канатная подвеска применяется без штанговращателя.
Основными приводными механизмами штанговых насосов являются станки-качалки типа СКН или СК, которые устанавливают около устья скважины.
Станки-качалки различаются габаритами, грузоподъемностью и основными параметрами работы насосной установки — длиной хода сальникового штока и числом качаний балансира в минуту. Обозначения станков-качалок расшифровываются следующим образом: СКН — станок-качалка нормального ряда; первая цифра — грузоподъемность, т; цифры после дефиса — максимальная длина хода, дм и максимальное число качаний балансира в минуту.
Станками-качалками типа СКН (рис. 10.7.1) в настоящее время оборудованы около 65 % всех скважин, эксплуатируемых штанговыми насосами.
Станок-качалка монтируется на стальной раме. Вращательное движение электродвигателя при помощи клиноременной передачи и редуктора с шестеренчатой передачей передается кривошипно-шатунному механизму. При вращении кривошипа посредством шатуна 14 приводится в колебательное движение балансир, качающийся на опоре.
Головка балансира, к которой подсоединены штанги посредством канатной подвески, сообщает возвратно-поступательное движение плунжеру насоса. Уравновешивание станка-качалки во время работы осуществляется с помощью роторного противовеса и балансирного противовеса.
Начиная с 1966 г., в нашей стране изготавливают станки-качалки типа СК с балансирным и комбинированным уравновешиванием, отличающиеся от СКН соотношением плеч балансира, что позволяет увеличить длину хода точки подвеса штангдо 6 м без существенных изменений узлов и деталей установки.
Во всех станках-качалках предусмотрена возможность изменения длины хода сальникового штока в соответствии с заданными параметрами работы штанговых насосов. С этой целью на кривошипах Делают дополнительные отверстия для крепления шатуна. Число качаний балансира изменяют или подбором двигателя с соответствующей характеристикой, или, что делается чаще, изменением диаметра шкива на валу электродвигателя.
Эксплуатация нефтяных скважин штанговыми насосами — один из основных видов механизированной добычи нефти в России.
Штанговый насос представляет собой плунжерный насос специальной конструкции, привод которого осуществляется с поверхности через собранную колонну штанг.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Приводом станка-качалки является электродвигатель. Вращение вала электродвигателя при помощи клиноременной передачи передается ведущему валу редуктора.
Сменные шкивы электродвигателя в зависимости от его мощности имеют диаметры от 63 до 450 мм. Диаметры шкивов на ведущем валу редуктора постоянны для каждого типа станка-качалки, но в зависимости от его грузоподъемности и крутящего момента редуктора изменяются от 315 мм у станкакачалки с наименьшей грузоподъемностью и до 1250 мм у самых тяжелых станков-качалок. Изменение передаточного числа клиноременной передачи станков-качалок от 2,5 до 5,0 достигается сменой шкивов на валу электродвигателя [9]. Передаточное число двухступенчатого редуктора для всех типов одинаково и равно 38, несмотря на то, что габариты и масса редукторов в зависимости от типа станка изменяются в больших пределах.
Так, масса редуктора самого легкого станка-качалки грузоподъемностью 1,5 т составляет 82 кг, а редуктора станка-качалки грузоподъемностью 8 т равна 3960 кг.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Рис. 3.8. Станок-качалка: 1 — головка балансира; 2 — стопорное устройство головки; 3 — опорный подшипник балансира; 4 — балансир; 5 — противовесы; 6
— сферический подшипник подвески траверсы; 7 — шатун; 8 — противовес кривошипа; 9 — кривошип; 10 — редуктор; 11— электродвигатель; 12 — ручка тормоза; 13 — рама; 14 — стойка
Длительность и безаварийность работы станка-качалки зависят от степени его уравновешенности. Во время работы неуравновешенного станка-качалки в течение каждого двойного хода насоса двигатель нагружается неравномерно. При ходе плунжера вниз двигатель разгружается и не производит работы, так как плунжер перемещается вниз под действием собственного веса штанг. При ходе плунжера вверх на установку действует вес столба жидкости в трубах и вес штанг.
Такие колебания нагрузки отрицательно влияют на прочность всей установки и особенно на работу двигателя. Чтобы предотвратить преждевременный износ двигателя, необходимо выравнивать нагрузку на него в период каждого двойного хода плунжера. Это достигается уравновешиванием станка-качалки при помощи противовесов. Контргруз рассчитывают таким образом, чтобы он уравновесил вес столба жидкости и штанг, на преодоление которого и тратится энергия электродвигателя при движении плунжера вверх.
Штанговые скважинные насосы по конструкции и способу установки разделяются на две основные группы: невставные (трубные) и вставные.
Невставные насосы характерны тем, что их основные узлы спускаются в скважину раздельно: цилиндр — на насосно-компрессорных трубах, а плунжер в сборе с всасывающими клапанами — на штангах. Подъем невставного насоса из скважины также осуществляется в два приема: сначала извлекают штанги с плунжером и клапанами, а затем — трубы с цилиндром.
Вставные насосы спускают в скважину в собранном виде (цилиндр вместе с плунжером) на насосных штангах и извлекают на поверхность также в собранном виде путем подъема этих штанг.
Насос устанавливают и закрепляют при помощи специального замкового приспособления, заранее спускаемого в скважину на трубах. В результате этого для смены вставного насоса (при необходимости замены отдельных узлов или насоса в целом) достаточно поднять на поверхность только насосные штанги, а насосные трубы остаются постоянно в скважине; их извлекают при необходимости исправления замкового приспособления, что на практике встречается редко. Таким образом, смена вставного насоса требует значительно меньше времени, чем невставного. Кроме того, при использовании такого насоса меньше изнашиваются насосные трубы, так как нет необходимости их спускать и поднимать, а также отвинчивать и завинчивать при каждой смене насоса. Эти преимущества вставного насоса имеют особое значение при эксплуатации глубоких скважин, в которых на спускоподъемные операции при подземном ремонте затрачивается много времени.
Учитывая, что F = πD2/4, где D — диаметр плунжера, а число минут в сутках 1440, то формулу (3.
1) для определения подачи насосной установки можно записать в виде
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
(3.3)
В приведенной формуле переменные величины: диаметр плунжера D, длина хода s и число качаний. Подачу глубиннонасосной установки регулируют путем изменения этих величин.
При эксплуатации скважин применяют насосы следующих типоразмеров (по размеру плунжера): 28, 32, 38, 43, 56, 68, 82 и 93 мм. Площадь поперечного сечения плунжера у насоса наибольшего диаметра в 11 раз больше площади поперечного сечения насоса наименьшего диаметра.
Имея восемь стандартных размеров насоса, подачу установки можно регулировать путем замены насосов. Изменение подачи установки без извлечения насоса на поверхность достигается изменением длины хода или числа качаний.
Подача насоса, рассчитанная по приведенным выше формулам, называется теоретической. Она показывает, какое количество жидкости может подавать насос при условии полного заполнения пространства цилиндра под плунжером и при отсутствии утечек жидкости в насосе и подъемных трубах.
Фактическая подача насоса почти всегда меньше теоретической, и лишь в тех случаях, когда скважина фонтанирует через насос, его подача может оказаться равной или большей, чем теоретическая. Отношение фактической подачи насоса к теоретической называется коэффициентом подачи насоса. Эта величина характеризует работу насоса и учитывает все факторы, снижающие его подачу. Работа штанговой установки считается удовлетворительной, если коэффициент подачи ее не меньше 0,5 — 0,06:
Эксплуатация скважин в осложненных условиях.Многие скважины эксплуатируются в осложненных условиях, например: из пласта в скважину вместе с нефтью поступает большое количество свободного газа; из пласта выносится песок; в насосе и трубах откладывается парафин. Наибольшее число осложнений и неполадок возникает при эксплуатации скважин, в продукции которых содержится газ или песок.
В результате многолетних исследований разработаны различные технологические приемы предотвращения вредного влияния газа на работу насосной установки, которые включают:
1)использование насосов с уменьшенным вредным пространством;
2)увеличение длины хода плунжера;
3)увеличение глубины погружения насосов под уровень жидкости в скважине;
4)отсасывание газа из затрубного пространства.
Песок, поступающий из пласта вместе с нефтью, может образовать на забое песчаную пробку, в результате чего уменьшается или полностью прекращается приток нефти в скважину. При работе насоса песок, попадая вместе в насос, преждевременно истирает его детали, часто заклинивает плунжер в цилиндре.
Основные мероприятия по предохранению насоса от вредного влияния песка следующие:
1)регулирование отбора жидкости на скважины в основном в сторону его ограничения;
2)применение насосов с плунжерами специальных типов с канавками, типа «пескобрей»;
В чем разница между гидравлическим креслом и пневматическим креслом?
Сегодня мы часто видим кресло-подъемник в офисе или в кабинете. Чаще встречается в парикмахерских. Многие люди слышали об опасностях воздушных лифтов и даже беспокоятся о поездке на подъемнике для инвалидных колясок. Сегодня мы говорим о кресле с гидравлическим подъемником, которое похоже на кресло с пневматическим подъемником. В чем разница между креслом с гидравлическим подъемником и креслом с пневматическим подъемником? Безопасно ли кресло с гидравлическим подъемником?
Что такое кресло с гидравлическим подъемником
Гидравлическое кресло обычно относится к креслу, в котором используется гидравлический насос (также известный как гидравлический цилиндр) и который имеет функции подъема, вращения и другие функции.
Кресло с гидравлическим подъемником является своего рода креслом с подъемником, что означает, что высота кресла может регулироваться вверх и вниз, а кресло может быть поворотным. Люди обычно используют вращающееся кресло с подъемником, вращающееся кресло, офисное кресло и так далее, чтобы назвать его. Поскольку кресло имеет подъемное устройство для регулировки высоты, кресло можно поднимать и опускать. В зависимости от того, является ли используемое подъемное устройство пневматическим или гидравлическим, подъемные кресла делятся на два типа, а именно пневматические кресла и гидравлические кресла.
Функция кресла с гидравлическим подъемником
В отличие от обычных кресел и пневматических кресел, гидравлические кресла обычно регулируются гидравлическими насосами. Обычно высоту можно отрегулировать в определенном диапазоне, регулируя панель управления. Принцип работы аналогичен домкрату.
Ткань подушки сиденья и спинки обычно изготавливается из искусственной кожи, а внутреннее наполнение – губка.
Базовая форма гидравлического кресла обычно имеет пять звездочек, круглую, квадратную и другие формы. Материал хромированный или из нержавеющей стали, а нержавеющая сталь относительно дорогая.
Разница между креслом с гидравлическим подъемником и креслом с пневматическим подъемником
Принцип работы гидравлического подъемного кресла заключается в использовании давления, создаваемого гидравлическим маслом, для подъема кресла. Скорость подъема относительно низкая, но генерируемая сила большая, что обычно используется в парикмахерских. Поскольку люди сидят на стуле, когда им стригут, давление на стул не увеличивается, поэтому можно использовать только гидравлическое давление. Гидравлическая система дороже.
Принцип работы кресла с пневматическим подъемником заключается в том, чтобы поднимать кресло с помощью чистого азота, генерируемого инертным газом.
С виду шток представляет собой тонкую трубку, а гидравлический шток представляет собой очень толстый цилиндр. Кресло с гидравлическим подъемником менее опасно.
ПРЕДЫДУЩИЙ：Пять советов по выбору парикмахерского креслаСЛЕДУЮЩИЙ：Как ухаживать за гидравлическим парикмахерским креслом?
Что такое газлифтные кресла и как они работают?
Поиск
30 дней возврат
2000+ отзывов
В большинстве наших барных стульев и офисных стульев используется механизм газлифта. На самом деле, более 200 наших продуктов имеют эту особенность, в том числе некоторые из наших самых продаваемых стульев и табуретов!
Однако большинство наших клиентов понятия не имеют, что такое кресло с газлифтом и как работает газлифт. Итак, в этом посте мы расскажем все, что нужно знать о газлифтных креслах и табуретах.
Что это такое?
Не вдаваясь в технические подробности, механизм газлифта позволяет вашему креслу или табуретке двигаться вверх или вниз, нажимая на рычаг. Вы, вероятно, использовали много таких стульев в прошлом, будь то офисный стул, барный стул или другие виды сидений.
Поскольку кресло с газлифтом позволяет регулировать высоту сиденья, оно очень удобно и позволяет поддерживать идеальную осанку. Это очень важно при длительном сидении, например, в офисе, но также пригодится на барных стульях, которыми пользуются разные члены семьи.
Как работает газлифт?
Прежде чем перейти к тому, как работают кресла с газлифтом, важно понять некоторые из наиболее важных частей, из которых они состоят.
Газлифты состоят из разных частей, но самой важной частью может быть только газовая пружина. По сути, газовая пружина похожа на велосипедный насос, за исключением того, что она заполнена сжатым газом (азот) и маслом. Газовые пружины можно найти на многих других предметах в вашем доме и вокруг него.
Например, багажник вашего автомобиля приводится в действие газовой пружиной — поэтому его так легко открыть, когда у вас в руках сумки с покупками и тому подобное!
Газ и масло под давлением внутри газовых пружин герметизированы, чтобы предотвратить их утечку. Масло обеспечивает смазку, обеспечивая плавность хода. С другой стороны, газ накапливает энергию в пружине, позволяя поршню двигаться.
Поршень находится внутри цилиндра и скользит вперед и назад. При включении газлифта поршень нагнетает воздух через клапан в заднюю часть системы. Затем сжатый воздух пытается найти самый простой способ выхода. Это движение воздействует на поршень с большой силой, но гарантирует, что кресло будет двигаться вниз медленно, а не за один раз.
Хотя приведенный выше текст должен дать вам общее представление о том, как работают газлифты кресла, эта статья предлагает более подробное понимание того, как работают газовые пружины.
Каковы преимущества и недостатки?
Кресло с газлифтом имеет очевидное преимущество в том, что оно регулируется, что позволяет пользователям отрегулировать стул или стул до желаемой высоты.